摘要：从木本植物的概况及其转基因的现状、发展历程、研究现状、转化的目的基因、方法、受体系统、选择标记等方面入手，阐述了木本植物转基因研究的相关进展，并对各个环节的最新研究和存在的问题进行了简要的说明，探讨了可能的解决和替代方案，对于木本植物转基因未来的发展趋势进行了展望。 关键词：木本植物；转基因；研究进展
1.前言
木本植物指茎的木质化程度高、木质化细胞多、茎常较坚硬且直立的多年生植物，依形态不同，分乔木、灌木和半灌木三类。自古以来，木本植物在人类社会的各个层面都扮演着极为重要的角，如建筑、工业、园林、食品等，已经成为人类必不可少的资源之一。此外，木本植物对于生物多样性、地表形态建成、全球气候等也有着决定性作用。
1974年，科恩（Cohen）将金黄葡萄球菌质粒上的抗青霉素基因转到大肠杆菌体内，揭开了转基因技术应用的序幕[1]。将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入
基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。自诞生以来，转基因技术一直毁誉参半，一方面，转基因技术对于植物性状改良、新品种的研发及生物技术的进步有着莫大的贡献；另一方面，由于转基因技术的不成熟和应用领域的关系，产生了一些负面影响，如遗传漂变、性状退化、致病性等，导致人们对转基因技术产生误解。即便如此，转基因技术的发展还是势不可挡，随着科学技术的不断进步和完善，转基因将有更多的用武之地。
长期以来，木本植物的改良主要是通过杂交育种的方式进行，但木本植物所特有的许多生物学特性，如较长的生长周期和童期、复杂的生殖方式、高度杂合性等，使得应用常规育种方法受到了极大的限制[2]，这就需求一种快速有效的方法来缩短木本植物的研究周期，从而更好地为人类的生产、生活提供帮助。转基因技术的兴起，为木本植物各方面的研究提供了契机，也为经济发展、人们生活水平的提高提供了机遇，现已逐渐成为研究的热点。
木本植物中，又以木本果树的研究较为热门和深入，转基因研究现已经在柠檬（Citrus limon）[3]、苹果（Malus pumila）伸缩杆[4]、柑橘（Citrus reticulata）[5]、葡萄（Vitis vinifera）
[6]等植物上成功开展，为品种改良、抗病性、抗逆性方面的研究提供了参考。出于人们对转基因食品安全性的隐忧以及国家和政府对于转基因植物推广的慎重考虑，国内外转基因木本果树进行推广种植的很少，多数为学术研究，其他木本植物进行转基因研究的品种也不多，难度较大，目前仅有杜鹃花（Rhododendron simsii）[7]、月季（Rosa hybirida）[8, 9]等植物，这二者已经成功实现市场化。月季是目前最成功的转基因花卉，转入F3’5’H基因后，花瓣呈现蓝表型，性状较为稳定，观赏、经济价值较高，也得到了市场的认可
2.目的基因
植物基因工程的主要目的就是将能满足人们某种需要的目的基因转入植株中，从而改良物种，表现出人们期望的表型。对于不同植物而言，人们所需要的目标性状也不一样。果树着重于产量、抗病虫害、抗逆性等方面，花卉着重于花、花型、花香等方面，经济林着重于速生、减少分枝等，因此，要改造不同的植物，满足人们的各种需求，就需要寻不同的目的基因。
病虫害是多年生植物面临的最大问题，对于木本植物来说，抗病虫害能力是衡量其价值的
重要方面之一。一般而言，速生树种较之慢生树种，往往病虫害更多，抗病虫害能力也更差，严重影响其性状的发挥，而慢生树种在长时间的生长中，也会逐渐积累病害和虫害。在抗病方面，通过将各种致病病毒的外壳蛋白转入到木本植物中，如柑橘衰退病毒(CTV)[10]、番木瓜环斑病毒(PRSV)[11]、李痘病病毒(PPV)[12]等，得到了许多抗病的转基因植株，其中，抗PRSV的转基因番木瓜[11]已经开始商业化生产。在抗虫方面，目前已经克隆得到的抗虫基因有很多种，根据其来源可以分为三大类：第一类是从细菌中分离出来的抗虫基因，主要是苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫结晶蛋白基因，以及营养杀虫蛋白基因Vip系列等；第二类是从植物组织中分离出来的抗虫基因，主要为蛋白酶抑制剂（Proteinase Inhibitor）基因，简称PI基因、外源凝集素基因、淀粉酶抑制剂基因等；第三类是从动物体内分离到的毒素基因, 主要有蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因等。[13]其中，关于Bt毒蛋白基因的研究相对较多，在植物上获得了一些成功的例子，如cry基因，已经在玉米（Zea mays）[14]、陆地棉（Gossypium hirsutum）[15]、康乃馨(Dianthus caryophyllus)[16]等植物上成功进行转基因实验，并有着一定的杀虫和抑制害虫生长发育的作用。自Hilder等[17]首次将豇豆蛋白酶抑制剂（CpTI）基因转入烟草获得抗虫转基因植株以来，植物来源的抗虫基因越加受到重视，其他来源的基因也有成功获得转基因植株。研究表明，
转入多个不同类型的抗虫基因能够提高转基因植物的杀虫能力，同时降低昆虫产生耐受性的可能[18]。双抗虫转基因白杨（Populus alba ×(P .davidiana +P .simonii)×P .tomentosa）[19]、转双价抗虫银腺杨（Populus alba ×P .glandulosa cv .‘4K’）[20]上转入的多种抗虫基因，相较于单基因，效果更好，对于害虫抑制性更强。硅片切割
抗逆性也是植物重要的性状之一，抗逆性强的植物能适应更多的环境，免去非必要的人力物力消耗，节约成本等。尤其对于林木而言，抗逆性十分重要，主要的非生物胁迫有干旱、低温、盐渍、重金属、氧化、渗透胁迫等，目前已经分离和鉴定的抗逆基因主要有增强抗盐能力的lmtl基因、mtlD基因和合约众筹gutD基因，增强抗旱能力的otsBA基因和TPS基因，降低渗透胁迫的P5CS基因，增强抗盐碱和水分胁迫的Bets基因和BADH基因等[21]。木本植物中，转双价耐盐mtlD基因和gutD基因的杨树[22]和火炬松[23]已经培育成功，且二者的耐盐性均高于普通品种；八棱海棠[24]、棉花[25]分别转入转番茄铁转运蛋白基因(LeI TR 2)和聚合ZmPLCl-betA基因后，在抗缺铁胁迫能力和抗旱性方面均得到了改善。
此外，成花烟气道相关因子LFY、FT、SOC1、AP1等，能缩短一些木本植物的童期，如枳橙[26]、苹果（Malus pumila）[27]，或能促进早花，调节花期等，对于木本植物的一些固有缺点
能很好地弥补；木质素的生成相关基因4CL、CAD、COMT等，通过基因沉默抑制其活性，可以减少木质素的生成，提高材性；花相关基因CHS、ANS、3GT、f3h、3’5’h等，可以极大提高木本花卉的观赏性，创造出新的花，或者自然界中不存在的花。花相关基因的研究目前主要集中于草本植物上，如金鱼草（Antirrhinum majus）、拟南芥（Arabidopsis thaliana）、矮牵牛等，但对于木本植物而言，目前仍缺乏一种代表性的模式植物。
3.转化及受体系统
目前，木本植物转基因方法主要是采用农杆菌侵染法，部分植物也采用基因法[28]、和电击法[29]、PEG法[30]转化原生质体，方法多样，转化的效率也不相同。由于木本植物几乎都为双子叶植物，农杆菌转化法仍是一个成熟有效的转化方法，迄今为止还没有更有效的方法来替代。
根据植物的不同，转化所使用的转基因方法也不同。就农杆菌而言，目前，用于转化木本植物的农杆菌主要有根癌农杆菌和发根农杆菌两种，绝大多数成功的植物都是使用根癌农
杆菌转化，少数为发根农杆菌，如山定子（Malus baccata）[31]智能蓝牙遥控器、茶树（Camellia sinensis）[32]等，相较于前者，发根农杆菌能更好的介导这些植株的转化，获得更高的转化效率；进行农杆菌转化时，还应注意温度、pH值等环境因子[33]。部分农杆菌无法转化的植物，可以尝试直接转基因的方法，如基因等。
据细胞全能性理论，植物所有外植体均可以作为转基因受体。目前，转基因成功的材料包括叶片、叶柄、上胚轴、下胚轴、子叶、胚、胚性愈伤组织、体细胞胚、原生质体、茎段等，其中，以叶片为材料的转化系统较多，较为通用。不同外植体，转化效率差异也很大。在柑橘（Citrus reticulatah5n7）[34]中，未成熟外植体转化效率可以达到53%，而成熟外植体最高只能达到23%，虽然前者转化效率较高，但也要相当一段时间才能开花结实。
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