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植物转基因技术.doc 生物工程的导论论文之植物转基因技术 生物1002班 郭雅莉 201041006 摘要:目前，转基因技术已经成熟，转基因作物已进入产业化阶段，而且种植面积逐年扩大，呈直线上升趋势。世界上已通过转基因技术培育出许多产量高、品质好、抗性强的农作物新品种，生物技术产品已应用到医药，保健食品和日化产品等各个方面，生物制药产业已成为最活跃，进展最快的产业之一。为此，我将对植物转基因技术及其应用、和当代社会发展的概况进行系统阐述，同时对转基因食品的安全性问题进行系统的讨论。 关键词:国际状况 转基因技术 应用 安全性问题 自1983年美国在世界上首次获得转基因烟草以来，植物转基因技术得到了迅速发展，在世界范围内得到了广泛的应用人们将以转基因技术为核心的生物技术上的巨大飞跃誉为第二次“绿色革命”。植物转基因技术巨大的生产潜力将为人类带来很大的经济效益和社会效益，并将辐射性地影响人类社会、经济、技术、生活、思想等方面的发展。 然而由于人们最初对转基因技术的认识不足或不理解，以至对转基因技术存在不同的态度和看法甚至偏见，使植物转基因技术面临着不少冲击。在20世纪末，转基因作物的安全性就在全球范围内引起了激烈的争论，反对者认为转基因作物具有很大的潜在危险，可能会对人类健康和生存环境造成威胁。在欧洲，转基因作物曾被一些媒体称之为“恶魔食品”[1]。 一、国际植物转基因技术状况简介 转基因技术已在多种植物上获得成功，转基因的棉花、大豆、玉米、水稻、烟草、番茄、油菜等重要粮食作物和经济作物已作为商品投入市场。其进入田间实验的种类不断增加，除转基因粮食作物之外，转基因蔬菜、瓜果、牧草、花卉、林木及特用植物数量逐渐增加，基因种类和来源日益丰富，转基因性状日趋多样复杂。 在所涉及的转基因方法中，农杆菌介导法占50种，基因枪轰击法24种，DNA直接转移法2种，电击介导法2种，化学介导法1种[5]。已把一些具有实用价值的基因，如抗虫、抗病毒、抗细菌、抗真菌、抗除草剂，抗逆境的基因以及产量、品质、雄性不育、延长保鲜期、生长发育调控等基因分别转 - 1 - 入作物中。所转的目的基因中以除草剂抗性基因最多，其次为品质改良、抗病毒和抗虫基因。转基因作物中以转基因大豆最多，其次是转基因玉米、棉花、油菜、马铃薯等[6][7]。 目前，田间实验的转基因性状主要包括5大类:(1)除草剂抗性;(2)农业有害生物，如病毒、细菌、昆虫、线虫和真菌抗性;(3)改良农艺性状，如提高产量、增强逆境(如寒冷、干旱、盐份等)耐受能力;(4)改善产品品质，如改变植物中油份、淀粉、糖类、纤维素;(5)其它性状，如选择性标记和特殊用途转基因性状(如药要蛋白、生物能源等)。 美国转基因植物的研究始于20世纪70年代，1983年培育出的世界上第一例转基因植物——-抗除草剂转基因烟草，标志着人类用转基因技术改良农作物的开始。转基因作物生产加工的转基因食品和含转基因成分的产品已达6000种以上[8]。据统计，全世界转基因研究至少在35科近200种植物中获得了成功，累计种植转基因的面积已超过5.77 hm2[9][10].。目前，转基因作物商品化种植或田间试验已遍布世界的几个主要的转基因作物种植国家。 二、植物转基因技术 1.基本概念和原理 植物转基因技术又称植物基因工程，是把从动物、植物或微生物中分离到的目的基因转移到植物的基因组中，即对植物进行遗传转化，使其在性状、营养和消费品质等方面满足人类需要的技术。其内容包括:目的基因的分离和鉴定、植物表达载体的构建、植物细胞的遗传转化、转化细胞的筛选、转基因植物细胞的鉴定以及外源基因表达的检测。 植物转基因技术利用重组DNA的方法直接将目的基因导入到植物有性杂交的限制，基因交流的范围无限扩大，可将病毒、细菌、远缘植物、动物、人类甚至人工合成的基因导入植物，可以人为地有目的组合基因，改变生物的遗传性能，而且育种效率高，所以应用前景十分广阔。 2.植物转基因技术的方法 - 2 - 20世纪80年代以来，研究者们在实践中探索出了许多转基因的方法[2]。这些方法可分为以下四类:(1)农杆菌介导法(无载体介导转化法)，包括圆球法、脂质体法、电激法(电穿孔法)、显微注射法、激光微束法、基因抢法(微弹轰击法)、离子束介导法和超声波法;(2)花粉管通道法;(3)植物病毒介导法(4)以后还出现了真空渗透法、花序浸润法[3]等。目前，大多数转基因植物是通过农杆菌介导法和基因枪法这两种方法获得的。 3.植物转基因技术的应用 3.1植物新品种的培育 植物转基因技术了高效、快速提高粮食作物、蔬菜、林木树种和花卉草种的产量、品质和抗耐性，为培育高产、高抗、多抗(如抗病毒、抗虫、抗除草、抗寒、抗旱、抗盐碱等)、优质的新品种提供了科学的手段。 3.2医药研究 转基因技术可以把植物作为“生物反应器”，进行药物蛋白(疫苗、抗体等)、工业用酶、糖类、脂类等一些有益次生代谢产物的生产，具有成本低、周期短、效益高和安全性好的特点。携带不同目的的基因的转基因植物将成为人类治疗各种疑难杂症的资源丰富的“药库”和“生产车间”，不断为人类健康提供充足的药物来源。 3.3能源开发 随着世界经济的发展，加速了对石油等有限的不可再生矿质能源危机，各国政府正加紧开发可再生能源。生物质能作为一种可再生的、清洁的、易实现工业化生产的新型能源，已受到广泛重视。利用转基因技术以农作物为原料生产乙醇、生物柴油等生物燃料有着光明的发展前景，以能源植物为主的生物质能将是人类未来的理想选择[4]。目前，转基因能源植物的研究已成为转基因技术领域研究的热点之一，并取得了很大的进展，生物柴油已成为世界上产量增长最快的替代燃料。 三、植物转基因技术带来的安全性问题 1对人类的直接影响 1.1没有经过长期的安全性研究 - 3 - 转基因食物从1993年出现到现在仅10多年，改变了人类食品的自然属性，未经过长期的安全性试验，没有人知道转基因食品是安全的。我们知道许多认为安全的药物可能数年后才显示出隐患，食物的效应应更为长期。 1.2减少食物的营养价值或降低食物中重要成分 转基因食物的主要动机是满足某种商品价值，如更高的产量、更好看的外 表，而食物的某种成分的改变并没有引起人们的注意。 1.3引起人类过敏反应 转基因技术会在生物中产生不能预见的变态反应源。如把巴西胡桃的基因移植到黄豆上去，结果却使一些对胡桃过敏的人在吃黄豆时产生过敏反应。 1.4产生对人类不利的毒素副产品 转基因作物产生不可预见的生物突变，使原来的毒素水平提高，产生新的毒素或副产品。1999年Losey等试验发现，在一种植物马利筋叶片上撒有转基因Bt玉米花粉后，普罗克西普斑蝶食用叶片减少，长得慢，4d的幼虫的死亡率变为44%，而对照组(饲喂不撒Bt玉米花粉的叶片)死亡率为0%。转基因作物产生的杀虫剂毒素可由根部渗入周围，但尚不清楚会产生何种影响。 1.5产生抗菌素耐药性细菌 基因技术采用耐抗菌素(如抗卡那霉素、链霉素等)基因来标识转基因化的农作物，这就意味着农作物带有耐抗菌素的基因。英国的研究显示，转基因作物中的突变基因可能会进入到生物有机体，突变的基因如跨越种群和转移至细菌，其结果可能会导致新的疾病。 1.6 直接引起人类急性中毒 有些基因在治病同时可能引起某些人急性中毒效应。如《南方周末》2006年10月19日报道，美国一名病人在接受生物药品临床试验的过程中死亡，导致当时正在进行的12个基因治疗项目全面遭禁。后来其他的一些病人也因为新增的基因而患上癌症，美国食品药品管理局下令中止此类试验。 2对生态系统(包括环境)的影响 2.1转基因技术本身的不足 虽然基因技术发展可以将DNA进行切割，将一异源基因引入另一生物，但不能完全准确地预见作用后产生的新的蛋白质的性状是否完全吻合我们的要 - 4 - 求。 2.2物种多样性的破坏 基因技术加上商业营销将使某类作物如超级水稻为某一公司垄断供应种子，使原来多个品种减少为同一基因的单一品种，当真菌、病毒、虫害侵袭这种植物时，会发生严重的产量减产，也引起生态平衡的变化。 2.3基因的污染 转基因技术可能使某些基因流入自然界，引起难以预料的影响;基因化的生物、细菌、病毒等进入环境，保存或恢复是不可能的，其较化学或核污染严重，危害是不可逆转的。 2.4引进自然界不存在的新物种 转基因技术可能使自然界不存在的新物种出现，如超级杂草、超级昆虫等，可能对地壤、野生近缘种、普通作物、相邻的植物及环境造成破坏。 2.5环保的影响 有资料证明，基因化的农作物对除草剂具有抵抗力，实际耐用药量高于正常的3倍，农民知道其对除草剂有抵抗力，会直接或不直接地提高除草剂等化学药物的使用量。 2.6生态系统的破坏 转基因技术使某种物种的性状改变，如A昆虫以B植物为食物，我们认为改变B植物为转基因抗虫植物，提高了B植物产量，但A昆虫因缺乏食物使虫的密度大幅下降，引起以A昆虫为食物的天敌C生物的生存危机，进而引起整个生态平衡的破坏，将来可能暴发某种虫害大面积流行等 四、结语 植物转基因技术是一种技术创新，转基因植物的广泛种植可以显著降低农业生产成本，提高农业生产效率:可以有效缓解人类的粮食问题、能源问题;可以大大提高人类的生活质量和健康水平;可以有效增加可利用的土地资源，扩大绿地植物面积，减少土地沙漠化和盐碱化，减少环境污染，保护生态环境。 目前，转基因技术及其转基因植物已广泛应用于农业、医药、食品工业、畜牧业等各个领域，其经济效益、生态效益和社会效益都是巨大的。正如中 - 5 - 国科学院遗传研究所朱祯研究员所讲的;中国的农业急迫地需要转基因技术，转基因作物是救星，而不是恶魔[1]。从这个发面看，植物转基因技术代表了现代农业科技发展的方向，将为农作物的持续增产和解决人口爆炸所造成的粮食危机做出巨大贡献。 但是，任何一种技术的革新给人类带来的影响都是两面的。科学家们在瞻仰植物基因技术美好前景的时候，也要留意这种技术的安全性问题。 参考文献: [1] 朱祯，刘翔.基因作物——恶魔还是救星，农业生物技术学报，2000.8.8(1):1-5 [2] FiecherHK,Stoger E,Schillberg S,et al. Plant-based production of biopharmaceuticals.Curr Opin Plant Biol,2004,7(2):1.52-1.58 [3] 刘平，仇广乐，商立海汞污染土壤植物修复研究进展.生态学杂志，2007，20(6):93.3----9.37 [4] 李向群，转基因食品特点及风险有着问题.杂粮作物2007.27(4):31.2—31.4 [5] 陈洁君，王劲等转基因作物安全性评价与商品化前景分析。农药市场信息，2007.16:15-17 [6] 李向群，转基因食品特点及风险问题。杂粮作物2007，27(4);31.2-31.4 [7] 张莹，张永军，吴孔明，等转基因植物的检测策略和检测技术。植物保护，2007，33(1):11-14 [8] 陈兴玲，胡建军，崔建国，转基因林木生态安全性评价研究现状，辽宁林业科技，2007(2);50-52 [9] 张锐，王远，孟志刚等国产转基因抗虫棉研究回顾与展望。中国农业科技导报2007，9(4):3.2-4.2 [10]王志霞，刘蔼民，科研院所转基因植物安全监管工作的饿现状与对策。农业科技管理，2007，26(2):16-18 - 6 -