在帮助解决粮食安全问题的同时，生物技术作物在减缓环境影响，以及提高粮食生产的可持续性方面，都可发挥重要作用。例如，抗虫害水稻的潜在受益人口可达10亿之多。
--生物技术作物能够提高可收获粮食总量，降低粮食使用成本。1996年至20**年的12年间，生物技术作物的种植使粮食产量提高了1.41亿公吨。
--种植生物技术作物既能节约耕地，又能保持作物的多样性。若以传统方式实现生物技术作物带来的1.41亿吨增加的产量，则需要额外4300万公顷耕地。鉴于全球最贫困人口的70%依赖耕种过活，每人每日收入不足1美元，推广生物技术作物的确有助于实现经济的可持续增长，以及消除贫困。对于发展中国家和处于经济转型期的国家而言，农业占GDP很大的比重。生物技术作物能够明显提高农业生产率。请看以下例子：
--印度、中国、南非和菲律宾的研究显示，生物技术作物可以使每公顷收入增加115-250美元。20**年，全球共有1200万资源匮乏地区的农民受益于种植生物技术作物。
--抗虫害水稻的推广有望使亚洲超过2.5亿家庭或约10亿人口受益。
--此外，仅20**年一年，全球从事生物技术作物种植的农民获得的纯经济利益就达到100亿美元（其中，发展中国家占60亿美元，工业化国家占40亿美元）。1996-20**年间，发展中国家和工业化国家共享总额高达440亿美元的经济利益。
--种植生物技术作物显著减轻了农业生产对环境的影响。这主要得益于杀虫剂使用量的减少、化石燃料的节约，以及因耕种活动的减少带来的二氧化碳排放量下降和水土流失情况好转。值得一提的是，1996-20**年间，因种植生物技术作物而减少的杀虫剂使用量达35.9万吨。
--抗旱作物的发展在提高缺水地区的农田产量方面具有巨大潜力。全球约有70%淡水用于农业灌溉。重要的是，抗旱玉米有望于20**年甚至更早在美国推广，并于20**年实现在撒哈拉以南的非洲国家种植。
--生物技术作物的环境效益包括减少温室气体排放。仅20**年一年，二氧化碳减排量即达到142亿千克，相当于道路上减少了630万辆汽车。
20**年1月28日， NatureBiotechnology 在线发表了来自美国唐纳德·丹弗斯植物科学中心NigelJ.Taylore课题组题为“Biofortificationoffield-growncassavabyengineeringexpressionofanirontransporterandferritin”的研究论文，该论文通过 在木薯中一起表达拟南芥中的突变铁转运蛋白（IRT1）和铁蛋白（FER1）大幅度地 改善了木薯块中的铁和锌等 矿物质微量营养元素 的 浓度。
微量营养素缺乏对全世界的人类健康构成威胁。估计有1.61亿5岁以下儿童发育不良，部分原因是由于隐藏的饥饿，即食品缺乏必需的维生素和矿物质。在尼日利亚，75％的学龄前儿童和67％的孕妇患有贫血症，20％的5岁以下儿童缺锌。缺铁性贫血会影响免疫系统，阻碍儿童的生长发育并损害儿童的认知发育。缺锌导致腹泻，发育迟缓和认知发育受阻的死亡风险增加。
通过生物技术对主食作物进行增加浓度是改善高危人群食品中必需微量营养素的几种策略之一。全世界约有8亿人食用热带根茎木薯，撒哈拉以南非洲人口中有三分之一依靠木薯获得50％以上的热量摄入量。虽然木薯是碳水化合物的极好来源，但储存根提供的生物可利用的铁和锌含量不足。
最近，利用大豆铁蛋白SFER-H1和水稻烟酰胺合酶OsNAS2的过表达已经实现了稻米中铁和锌营养的饮食目标。此外，在木薯中过表达藻类铁同化蛋白FEA1，会改善温室种植的木薯根块中铁浓度增加了三倍，但这些有希望的结果在田间试验中得不到保持。同时，过表达拟南芥锌转运蛋白AtZIP1和AtMTP1，已经实现了贮藏根中锌浓度的增加，但转基因木薯植物中的枝条发育受损。因此，需要重新寻找新的蛋白，达到在田间试验的效果和又不影响植物正常生长发育。
基于之前研究表明，在木薯中过表达拟南芥液泡铁转运蛋白VIT1，导致贮藏根中的铁浓度增加3-4倍的基础上，该研究通过在木薯中共表达突变的拟南芥铁转运蛋白（IRT1）和铁蛋白（FER1），产生的转基因木薯植物的根块中的铁和锌的积累水平比野生型植物分别高7-18倍和3-10倍。此外，各田间试验（2014-20**年）的田间种植的VIT1和IRT1+FER1转基因品系的数据表明，这两种技术都会导致木薯贮藏根和食物中铁和锌含量升高，浓度达到人类饮食中的实质水平。并且木薯的生长参数和贮藏根产量不受转基因的影响（见下图）。
因此，该研究报道了富含铁和富含铁和锌的木薯转基因植株，可以在田间种植，而不会降低产量。对于改善以木薯为主食的地区的营养健康具有重要的意义！同时该方法的成功，也可以用到其他主要的双子叶作物如甘薯和马铃薯上，具有很好的应用前景！
【摘要】从广西目前的经济的情况和自然地理条件来看，广西具有种植木薯的自然优势。而传统的育种方法显然又不能满足现代农业产业和经济高速发展的需求，所以运用先进的育种技术特别是转基因技术尤为重要。本文概述转基因技术应用于木薯研究的进展，具体从工业和农业两方面论述转基因木薯研究对广西经济的发展起促进作用。
【关键词】转基因；木薯研究；广西经济
1前言
广西地处东部沿海，具备许多经济发展的区位优势。但由于诸多因素影响（包括历史原因），人均GDP经济水平在全国三十多个省份和直辖市长期在中下游徘徊。近几年广西经济有了一定的发展，但与其他发达省份相比，还是相差甚远。广西具备的自然地理和优良的气候条件，发展现代农业经济非常有利。实现农业的现代化，形成具有广西特色的区域经济产业，不失为振兴广西经济优先选择的战略。广义的现代农业不仅包括种植业和养殖业，也包括衍生的农产品加工业。广西的经济作物主要有水稻、甘蔗和木薯，其中木薯被称为三大薯类（马铃薯、木薯和红薯）作物之一，目前仅在广西、XXX和XXX等热带和亚热带地区种植较多。木薯又叫木番薯，多年生灌木，属大戟科，染色体数为2n=36（FAO，1989），各组织器官含有挥发毒性的氰化物。木薯粗生易长、耐虫、耐旱、抗逆性和适应性强。我区地处亚热带，气候温和，年平均气温在18℃以上，雨量充沛，荒山荒地较多，对发展木薯生产十分有利，号称“中国木薯之乡”。据20**年统计，广西木薯种植面积20.69万hm2，占全国面积的62%[1]；淀粉产量122.93万吨，木薯酒精48.1万吨，均占全国总产量的70%以上[2]。但是，从世界范围来看，中国木薯生产规模较小，木薯加工产业主要依赖于从东盟国家进口，是世界上最大的木薯进口国，价格受到主要贸易国的影响较大。在“一带一路”倡议下，鼓励广西农业走出去，发展木薯生产加工，解除价格对外依存度大的危机势在必行[3]。
2广西转基因木薯发展现状
2.1广西木薯产业的发展现状
在农村，有部分农民自发种植，主要收获淀粉用于粮食的补充或喂养家畜。但是长期以来，由于人们和政府不够重视，加上生产技术水平低，木薯的生产难以在广西普遍的形成规模，产量和单产极低。生产技术，包括种苗选育和田间管理，都非常落后。一直以来，农民都是利用荒地或瘠地种植木薯，实行粗放管理或播种后任由其自然生长，不施肥或少施肥，所以产量都得不到提高；种苗老化，抗逆性差，单产低，且收获的块茎淀粉品质差。近年来，广西木薯研究育成“桂热9号”“GR891”等优良食用型木薯品种。采用传统的方法育种，虽然单产也得到一定提高，但是由于木薯是营养体繁殖、花粉育率低、子代分离严重、育种周期长，所以效率低，且受品种资源的制约，在木薯品质改良育种上显得力不从心。从增加作物的产量、提高抗性来看，转基因技术的发展能够短期内极大地刺激木薯产业的迅速发展。
2.2转基因木薯的研究现状
通过基因工程改造木薯品质的研究也有过不少，包括减少氰化物，提高蛋白质和改良淀粉品质。其中，成果比较显著的如下。上世纪90年代，国外有学者用体外合成的储藏蛋白基因ASPI转化了木薯品种“60444”，此基因在RNA和蛋白水平上均有表达[4]；20**年，Jorgensen等用RNA干扰技术，阻止细胞色素P450s小家族（CYP79D1和CYP79D2）的基因的表达，结果表明，木薯的块根氰化物含量减少了95%；在改造淀粉品质方面，中国科学院XXX生命科学研究院的研究员利用miRNA技术抑制了淀粉合成基因的表达，得到的木薯新品种直链淀粉与支链淀粉含量比例发生了显著变化；并且，他们建立了一套成熟的木薯转化方法，通过农杆菌介导，将细胞分裂素合成的关键基因转化到木薯中，叶片衰老高度特异的启动子控制此基因的表达，从而通过自我调控叶片中的细胞裂素含量来延缓木薯叶片脱落，进而增加木薯全株光合作用的能力[5]。“十五”国家计委启动了我国的燃料乙醇计划，作为燃烧酒精的首选原料，木薯淀粉产量的提升和品质的改造显得尤为重要。目前，一些研究机构的主要研究工作是阐述木薯光合产物累积的糖运输，块根淀粉累积模型两个大的方面：一是叶片中光合作用中碳固定及蔗糖装载影响木薯块根淀粉累积效率的机理，通过结构、基因定位、表达分析、转录因子分析及转基因验证等方法系统说明木薯所具有的特殊机制；二是块根淀粉累积模型，主要采用转录组深度分析、块根特异表达miRNA及其靶基因的分析，建立淀粉累积基因调节网络，并进而对关键节点基因进行功能试验。
3转基因木薯研究对广西经济发展的促进作用
转基因木薯研究，特别是改良淀粉的转基因木薯研究对中国的可持续发展具有不可估量的促进作用，尤其是在已经具备木薯诸多生产条件和区位优势的广西，转基因木薯研究实现农业产业多元化是富民兴桂的需要。
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