以转基因植物研究、开发和应用为标志的新农业技术革命正轰轰烈烈地在全球展开。转基因 大豆、玉米、棉花和油菜已进入大规模商业化应用阶段。1999年，这四种转基因作物的面积分别为2160万、1110万、370万、340万hm2。以转基因，性状而言，面积最大的是抗除草剂转基因作物，其次是抗虫转基因作物。

到目前为止，抗虫、抗除草剂等转基因作物的主要受益者是种植者。但越来越多的事例证明，转基因植物也可用于生产有益于人们身体健康的食品、药品和有益于环境保护的化工原料及产品。

1.转基因水稻

玉米等C4植物的光合作用效率较水稻、小麦等C3植物的高。磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)在其中起了很大的作用。C4植物光合系统的浓缩CO2，增加局部CO2浓度的机制，使其即使在低CO2浓度时也能使光合作用几近饱和，从而大大提高其光合作用效率。因此，如何将C4植物的这一机制转移到水稻等C3植物上一直是植物生物学家的研究问题之一，但实践证明，常规杂交育种手段很难如愿以偿。最近，Ku等(1999)利用农杆菌介导法，将完整的玉米PEPC基因导入到了C3植物水稻的基因组中。分析结果表明，多数转基因水稻植株均高水平地表达玉米的PEPC基因，一些转基因植株叶片中的PEPC酶蛋白含量占叶片总可溶性蛋白的12%以上，其活性甚至比玉米本身的还高2-3倍。Northern和Southern分析结果表明，PEPC基因在转基因水稻植株中不存在基因沉默现象。这为利用基因工程技术快速改良水稻等C3作物的光合作用效率，提高粮食作物产量开辟了新路子。

目前，转基因植物研究多针对单基因控制性状，但众所周知，植物的多数性状，尤其是农作物的产量、品质性状，受多基因控制。要改良这些数量性状，仅靠改变其中的某个或少数基因是很难奏效的，而必须同时对控制性状的多个编码基因，甚至调控基因进行遗传转化，并使它们在转基因植株及其后代中稳定地表达和遗传才能达到预期的目的。显然，用同样的方法逐个地导入多个编码基因及调控基因的做法是不可取的，也是不切实际的。前不久，Chen等(1998)利用基因枪法对14个分别整合在不同质粒中的外源基因进行的共转化研究结果表明，85%的R。转基因水稻植株含有两个以上的外源基因，17%的R。转基因株含有9个以上的外源基因，最多的转基因株含有13个外源基因。多数转基因株的形态正常，其中63%的转基因株表现可育。不同外源基因的整机率基本相等，而且均整口在1-2个位点上。该研究为通过基因工程改良农作物数量性状奠定了理论基础。

Ye等（2000）利用农杆菌介导法成功地将来自其他物种的psy、crtl和lcy基因整合到水稻基因组中，并使它们在胚乳中稳定地表达而生成维生素A生物合成所必需的酶，从而解决了水稻胚乳不能合成维生素A的难题。为以水稻为主食的人们早日解决维生素A缺乏问题展示了希望。该研究还进一步表明，只要明确了解某一物质的代谢过程，就有可能利用转基因技术来加以改良，从而为育成营养全面的粮食作物新品种提供了技术支持。与维生素不同，人体必需的矿质营养元素主要来自植物从土壤中吸收的矿物质，因此，利用基因工程技术解决人类矿质元素不足的关键是深入了解植物吸收和贮藏矿质养分的机理。事实上，利用大豆铁蛋白基因和相应的转基因技术，已获得了胚乳高水平表达贮藏铁蛋白的转基因水稻植株(Goto等，1999)。目前需明确的问题是这种转基因水稻中的贮藏铁蛋白是否为人体所吸收(Guerinot，2000)。

2.转基因大豆

美国杜邦公司已育成了抗营养因子(如寡糖、水苏糖、棉子糖和半乳糖等)水平较低的大豆新品系。在大豆油品质改良方面，他们也取得若干新进展。

豆油的主要成分是热不稳定的多不饱和脂肪酸。为了提高豆油的热稳定性，过去的做法是对豆油进行工业区化氢化作用，使多不饱和脂肪酸转变成单不饱和脂肪酸。但其后果是要产生一些对人体有不良影响的有害物质。理想的途径是通过改变植物的遗传组成，使其能直接生产单不饱和脂肪酸。Mazur等(1999)通过长期的不懈努力，获得了种子油酸相对含量高达85%的大豆新品系，比原来提高了3.4倍，而且农艺性状优良。目前这种新品系已开始大规模种植。他们的下一个目标是利用斑鸠菊和蓖麻的相应基因开发高斑鸠菊酸(12，13-环氧油酸)和蓖麻油酸含量的大豆新品系，为生产新型化工产品(如新型油漆固化剂、润滑油和可降解塑料等)提供原料。目前他们已将修饰后的目的基因导入到大豆基因组中，并使其在种子中得以表达。

3.转基因马铃薯

病害是马铃薯生产的主要制约因子。布宜诺斯艾利斯遗传工程与分子生物学研究所的专家们利用农杆菌介导法已创建了16个转基因马铃薯新品系，每个新品系均具有2个不同的抗病毒、抗真菌或抗细菌病基因，其中抗Erwinia细菌病的转基因新品系已在智利和巴西进行田间试验。另外，一个由13个南美洲和欧洲国家实验室共同组成的研究小组正致力于将6个抗病毒、抗真菌、抗细菌、抗除草剂和Bt基因转育到同一个马铃薯品种中去。

转基因马铃薯的另一研究重点是生产可食疫苗。Arakawa等(1997)报道，霍乱毒素B亚基(CT-B)可在转基因马铃薯得到高效表达，而且可以折叠成该抗原天然状态的、能与GNl神经节苷酯相结合的具有完全免疫原性的五聚体形式。最近，Tacket等(1998)利用表达肠产毒性大肠杆菌热不稳定性毒素(LT)的转基因马铃薯进行了人体免疫试验，结果表明这种转基因马铃薯在人体中也具有预期的免疫作用。

4.转基因木薯

木薯是世界上继水稻和玉米之后的第三大热量来源植物，是非洲国家的主食之一。目前，木薯产量因真菌、细菌和病毒病的危害而徘徊不前。10年前，国际热带农业和生物技术实验室(ILTAB)、国际热带农业研究中心(CITA)和木薯生物技术网络共同发起了木薯基因组计划，旨在利用分子生物学手段加速木薯的品种改良。至今，该计划已定位了300多个分子标记，而且已利用ILTAB创立的农杆菌介导体系将抗木薯花叶病毒基因和另一种表达复制酶的抗病基因导入到木薯基因组中，并得到了转基因植株。如果能将这些新品系应用于大田生产的话，预计木薯可增产10倍，达80-l00t/hm2。目前的问题是从事这方面研究的科学家较少，进展没有预期的那样大。

5.转基因甘薯

在1998年举行的第二届国际农业生物技术大会上，美国科学家Prakash博士报告了利用转基因技术改良甘薯蛋白含量及品质方面的进展。他们将人工合成的富含人体必需氨基酸的贮藏蛋白基因整合到甘薯基因组后，两个转基因品系的贮藏蛋白含量比对照增加2.5-5倍，而且产量也略有增加。

6.转基因棕榈

油棕榈主要分布于马来西亚、印度尼西亚和中非地区，是世界的主要油料植物之一，其产油量比大豆、油菜等高8-10倍。两年前，马来西亚棕搁研究所(PORIM)已成功地利用基因枪法将抗除草剂基因导入到棕榈中，并获得了转基因幼苗。1999年5月，PORIM又启动了一个投资巨大的研究项目，旨在利用遗传工程方法改良棕榈油品质和使其能生产包括生物可降解塑料在内的特殊产品。目前的研究重点是提高油酸(用作食用油)或硬脂酸(用作可可黄油的替代品或生产肥皂的原料)含量，以此来扩大棕榈油的市场。但棕榈作为多年生植物，其转基因研究周期较长。

7.转基因香蕉

目前，香蕉的转基因研究主要集中于提高抗病性和可食疫苗上。最近，比利时科学家在前人的研究基础上，已将编码抗Mycosphaerella fijiensis(香蕉最严重的真菌病害)的基因整合到香蕉的基因组中，预计不久即可育成首例抗病转基因香蕉品系(Moffat，1999)。

在可食疫苗研究方面，开始的目的植物是马铃薯和烟草，这主要是由于这两种茄科植物已有较为成熟的转基因体系。但烟草中表达的抗原必须经提炼后才能使用，马铃薯块茎必须煮熟才能食用。无论是提炼还是煮烤，都会破坏抗原。因此，它们不是理想的可食疫苗的目的植物。可鲜食的水果和蔬菜是理想的目的植物，其中香蕉是首选目标，因为它不但是婴幼儿喜欢的水果，而且还是许多发展中国家的主食。目前，位于纽约的Boyce Thompson植物研究所正致力于利用香蕉生产腹泻和Nowalk病毒病疫苗的研究。