一項旨在抑制成熟小麥在連續(xù)陰雨天發(fā)芽的小麥轉基因技術，2004年6月上旬在河南農業(yè)大學進行了中試，利用該項技術培育的轉基因抗穗發(fā)芽小麥新品系也同時在河南省進行中試。專家認為，小麥抗穗發(fā)芽技術的研制成功及其推廣應用，將對我國小麥的**生產發(fā)揮積極作用。

據介紹，小麥收獲前遇雨發(fā)生穗發(fā)芽的現象是世界主要小麥生產國在小麥生產中存在的重要問題。由于穗發(fā)芽影響，世界小麥的產量年損失近1億噸。我國黃淮麥區(qū)因成熟期遇雨也多次發(fā)生大面積小麥穗發(fā)芽，進而造成斷種和面粉不能食用的災情;在北方麥區(qū)，雖然沒有梅雨季節(jié)，但個別年份也曾出現過麥收期連續(xù)陰雨導致小麥穗發(fā)芽的情況。由于穗發(fā)芽會導致小麥種子內部一系列的生理生化變化，蛋白質、淀粉等貯藏物質分解，從而造成籽粒產量，特別是面粉的營養(yǎng)品質和加工品質下降，小麥失去種用價值，將給小麥生產造成嚴重的經濟損失。因此，小麥穗發(fā)芽是長期以來國內外小麥育種專家和生理學家廣泛關注的問題。目前生產上所使用的大多數小麥栽培品種，均存在一定的穗發(fā)芽。

河南農業(yè)大學國家小麥工程技術研究中心副主任尹鈞介紹，國內外有關硫氧還蛋白?Trx?生物學功能和反義基因作用機理的研究為創(chuàng)育抗穗發(fā)芽小麥資源提供了一條新途徑。Trx是一種能催化二硫鍵氧化還原反應的功能蛋白，它能改變種子中淀粉酶和蛋白質酶等重要酶的活性，增加貯藏蛋白的水溶性和促進營養(yǎng)物質水解的作用，對作物種子萌發(fā)過程中營養(yǎng)物質的供應有重要的調節(jié)作用。源于藍色黑鴨草的trxs基因與Trx基因同屬于硫氧還蛋白基因家族，其蛋白質表達產物有相似的生物活性。將反義trxs基因導入小麥有望降低種子中Trx的活性，抑制淀粉酶和蛋白質酶的活性，減慢種子發(fā)芽時的淀粉、蛋白質的水解和碳氮代謝，終導致轉基因小麥子粒發(fā)芽能力減弱。

該課題組從1997年開始進行反義trxs基因導入小麥的研究，在國家“863”項目、國家轉基因植物與產業(yè)化研究專項和河南省杰出人才**基金等項目的資助下，研究采用基因槍轉化技術，對黃淮麥區(qū)十多個推廣品種、數萬個幼胚進行了遺傳轉化，通過幼胚愈傷組織的誘導、篩選與植株再生培養(yǎng)，獲得了轉基因再生植株，經對轉基因小麥后代株系的追蹤分子檢測和純合系篩選，目前已得到了目的基因在小麥基因組中遺傳穩(wěn)定的轉基因第四代小麥。通過對目的基因的分子檢測，確定了目的基因在小麥基因組中的遺傳穩(wěn)定情況;通過對轉基因小麥籽粒和胚乳的生化生理特性測定，證明了目的基因在轉基因小麥部分株系中能夠正常表達;通過對轉基因穩(wěn)定遺傳和表達的株系進行模擬降雨抗穗發(fā)芽試驗，證實部分轉基因株系與對照組相比，具有很強的抗穗發(fā)芽能力。

據尹鈞介紹，他們根據轉基因在基因組中的整合情況、分子檢測結果和轉基因小麥子粒生理生化變化，與轉基因株系在抗穗發(fā)芽試驗中的表現，已經獲得了4個具有抗穗發(fā)芽能力的轉基因純合株系，并且研究結果顯示外源反義trxs基因已經整合到小麥基因組中，并能穩(wěn)定遺傳，外源反義trxs基因的導入與表達，直接干擾了小麥自身Trx基因的表達，導致轉基因小麥子粒中硫氧還蛋白水平下降。

通過抑制小麥自身硫氧還蛋白的活性，抑制了高等電點淀粉酶同工酶活性，降低了儲藏蛋白質自由巰基的水平與可溶性，影響了子粒儲藏物質的水解動員與正常的碳氮代謝。因此，子粒發(fā)芽所需營養(yǎng)不能得到有效供應是轉基因小麥具備抗發(fā)芽能力的主要原因。