3 基因工程
基因工程是近年来兴起的热门学科，自1983年成功地用Ti质粒将外源DNA导入植物体内以来，各种作物的基因工程研究如火如荼。由于甘薯遗传上的高度杂合性和广泛存在的杂交不亲和性，使得应用基因工程进行甘薯遗传改良具有特别重要的意义。甘薯的基因工程研究始于1987年，国际马铃薯中心(CIP)和美国路易斯安那州立大学合作，成功地将一个编码高必需氨基酸蛋白的基因导入甘薯（Espinoza, 1987），其后，各国的甘薯研究人员又相继开展甘薯遗传转化方面的研究，以寻求甘薯品质和抗性改良的最佳途径。
外源基因导入甘薯较为成功的途径为农杆菌介导和基因枪。和其它作物一样，用于甘薯遗传转化的农杆菌有也两类：根癌农杆（Agrobacterium tumefaciens，简称At），和发根农杆菌（A. rhizogene,简称Ar）。Prakash等（1991）将携带报告基因Gus的At与甘薯叶片、叶柄共培养，得到再生植株，并在叶片微管组织中检测到Gus基因的强烈表达。Dodds(1991)通过Ar与甘薯茎段共培养，同样在转化植株中检测了到Gus基因的表达。除了农杆菌系统外，基因枪也是一种比较理想的转化途径，它容易操作，适应不同组织，并可深入内层。Prakash等（1992）用携带Gus基因的质粒pBI121和pBI221包裹直径1.2 um的钨粒，经过加速后轰击甘薯叶片、叶柄外植体，每次轰击传递0.68 ug DNA和1.5 mg微轰击物。两天后，在附加1 mg/L NAA，0.1 mg/L BA的MS培养基上筛选、培养、分化，大多数外植体产生愈伤组织和根，在其细胞中检测到Gus活性表达，并可保持达一年之久。无论采用哪种方法进行转化，植株再生都是关键的一步。迄今为止，只有在农杆菌介导的转化中得到了再生植株。虽然再生频率不高，但表明农杆菌载体系统可以更进一步地用来改良甘薯品质和抗性，如HEAAE高必需氨基酸蛋白基因及红豆胰蛋白酶抑制基因CpTI和苏云金杆菌毒性蛋白基因Bt的导入和表达，可望改变甘薯的育种现状。
当然，单靠外源基因导入来改良甘薯毕竟是有限度的，因为大多数的经济性状是受多基因控制的，数量性状的改良还有赖于DNA水平的高分辨基因连锁图谱的绘制。 在甘薯上，到目前为止，RFLP的应用还仅仅局限在用来分析种间的亲缘关系上（Jarret, 1992）。具体到用RFLP绘制甘薯基因图谱，障碍重重：一是染色体组较大，需要较多的位点来标记，耗费大量人力、物力和时间；二是它的六倍体性，同一RFLP位点可能分布在多个同源染色体上，将给RFLP的结果分析带来困难。目前美国Tuskegee大学正在进行这方面的工作。
就目前而言，我国甘薯生物技术方面的工作只是刚刚起步，尤其是外源基因导入和RFLP分析。这主要是由于经费和技术的限制，已有的技术力量大部分投入到了禾谷类大作物上，甘薯未引起应有的重视，这与目前国际范围内的甘薯生物技术研究热潮很不相称。国际马铃薯中心（CIP）正与美、德、日等发达国家进行合作，共同研究甘薯生物技术 ，内容涉及种质保存、抗逆性筛选、原生质体融和、抗病毒研究、抗虫基因的分离和分析、蛋白质改良、RFLP分析等。这些项目的实施，将最终导致甘薯传统育种模式的改变，新技术育种的开始，甘薯优良品种的选育和现有品种的改良，都将取得长足进步。
作者单位：厦门大学生物系 厦门 361005
现联系地址：河南农业大学烟草系，郑州 450002
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