转基因技术的基本概念

转基因技术的基本概念:(来源：生命经纬)（一）转基因技术的定义将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。

人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。

经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”（Genetically modified organism，简称GMO）。

（二）几种常用的植物转基因方法遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法。

1．农杆菌介导转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。

根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。

因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。

人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。

农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中也得到了广泛应用。

2．基因枪介导转化法利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。

与农杆菌转化相比，基因枪法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的限制。

而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。

3．花粉管通道法在授粉后向子房注射合目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。

该方法于80年代初期由我国学者周光宇提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。

该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。

（三）常用的动物转基因技术1．显微注射法在显微镜下，用一根极细的玻璃针（直径1-2微米）直接将DNA注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNA的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。

用这种方法生产的动物约有十分之一是整合外源基因的转基因动物。

2．体细胞核移植方法先在体外培养的体细胞中进行基因导入，筛选获得带转基因的细胞。

然后，将带转基因体细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。

重构胚胎经移植到母体中，产生的仔畜百分之百是转基因动物。

（四）转基因技术与传统技术的关系自从人类耕种作物以来，我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。

过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。

遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法，进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。

因此，转基因技术与传统技术是一脉相承的，其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。

但在基因转移的范围和效率上，转基因技术与传统育种技术有两点重要区别。

第一，传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移，而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制。

第二，传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，所转移的是大量的基因，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，对后代的表现预见性较差。

而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。

因此，转基因技术是对传统技术的发展和补充。

将两者紧密结合，可相得益彰，大大地提高动植物品种改良的效率。

国内外转基因动植物研究和产业化现状（一）转基因农作物研究和产业化1983年世界首例转基因植物培育成功，标志着人类用转基因技术改良农作物的开始。

1986年转基因农作物获得批准进入田间试验，1994年美国Calgene公司培育的延熟保鲜的转基因番茄被批准商品化生产，2000年全世界转基因农作物的种植面积达4,420万公顷，发展速度非常迅猛。

据不完全统计，转基因研究至少在35科120种植物中获得了成功，所涉及到的性状包括抗虫、抗病毒、抗细茵、抗真菌、抗除草剂、抗逆境、品质改良，以及对生长发育的调控以提高产量潜力等。

根据“经济合作与发展组织”（OECD）的数据，从1986年到2000年的15年间，OECD国家共批准10，313例转基因生物进入田间试验，其中植物占总数的98．4％，细菌占1．0％，病毒占0．3％，真菌占0．2％，动物占0．1％。

在全部被批准的10，313例田间试验中，美国占总数的71．1％。

全球范围内转基因农作物的种植面积近年来呈逐年大幅度增长的趋势，1996年为170万公顷，1997年为1，100万公顷，1998年增加到2，780万公顷，1999年进一步增加到3，990万公顷，虽然受到国际上关于GMO争议的影响，2000年的种植面积仍有增加，达4，420万公顷。

种植面积在100万公顷以上的有大豆、玉米、棉花和油菜，所用的主要为抗除草剂基因和抗虫基因。

尤其值得指出的是，根据1999年的数据分析，美国该年种植转基因大豆面积为1，500万公顷，占全国大豆面积的50％；转基因玉米的种植面积为1，030万公顷，占全国玉米面积的33％。

目前我国有6种转基因植物被批准进入商品化生产，包括我国自己培育的耐储存番茄（1997）、抗虫棉（1997）、观赏植物矮牵牛（1997）、抗病毒甜椒（1998）、抗病毒番茄（1998），以及美国孟三都公司培育的抗虫棉（1997）。

在上述转基因作物中，种植面积最大的是抗虫棉，到2000年底止，国产抗虫棉的累计推广面积达37万公顷，减少农药用量达80％，创造效益7．7亿元人民币。

根据山东省2000年的统计，抗虫棉的推广减少农药用量1，300多吨。

孟三都公司的抗虫棉也有很大面积的种植。

从整体水平看，我国在转基因作物研究技术方面的进展与国际上基本同步，在发展中国家中居领先地位。

但与国际先进水平相比，我们的差距仍然很大，主要表现在拥有自主知识产权的基因很少，因此缺乏后劲；产业化滞后，活力不足。

（二）转基因动物研究和产业化国际上从九十年代初开始花费大量人力和财力研究和开发动物乳腺生物反应器技术，取得大量成果。

从2001年起，将会有抗胰蛋白酶因子、C蛋白、凝血酶Ⅲ、葡萄糖苷酶和乳转铁蛋白等5-6种产品陆续上市，年产值约10亿美元。

从1995年起又大量投资开发体细胞克隆技术，研发重点是生产干细胞，用于组织修补等治疗性目的。

我国在转基因鱼的研究和开发上处于国际领先地位，已生产出生产性能优良的转基因鱼，对生态环境无不良影响，现已通过中试和安全评价试验，具备了投入商品生产的条件。

我们已较好地建立了动物乳腺生物反应器和体细胞克隆技术平台。

动物乳腺生产的IBDV疫苗和干扰素，将在“十五”期间完成中试，创造商业生产条件。

转基因技术对我国农业发展的意义和前景（一）我国农业生产中的一些主要问题第一，主要作物的病虫危害逐年加重，每年喷施的大量农药既加重了农民负担，使农民增产不增收，又严重破坏了人类赖以生存的生态环境，还造成了食物中的大量农药残留，危害人类健康。

因此，增加品种的抗虫性，减少农药的施用量是一个十分紧迫的问题。

第二，高产品种需肥量大。

目前我国大部分地区作物生产的施肥量已经超过了土地的承受能力，大量施肥除加重农民负担外，土壤退化、江河湖海的富营养化正成为农业和环境可持续发展的严重障碍。

培育肥料高效利用的品种，在保持高产稳产的同时降低肥料用量也已迫在眉睫。

第三，水资源日趋短缺。

除西北长期缺水、华北旱灾频繁外，旱灾在长江流域发生的频率近年也有很大提高。

据统计，我国农业耗水约占全国总耗水量的70％，而水稻的用水几乎占整个农业耗水的70％，在水资源日益短缺的今天，培育耐旱品种，降低水稻的用水对国民经济乃至人类社会的生存和发展均有着十分重要的意义。

第四，我国北方的盐碱地面积很大，南方热带、亚热带土壤普遍为酸性，铝离子的毒害是一个严重问题。

这些不良环境对作物的种植和产量潜力的发挥均有限制作用。

第五，我国的主要作物的品质较差，既不能适应人民生活水平提高的要求，且又因其偏低的售价影响了农民的积极性，亟待改良。

第六，近二十年来各种作物产量均现徘徊局面，新育出的品种在产量潜力上没有大的突破。

（二）转基因技术在我国农作物改良中的前景近年来，国内外应用转基因技术培育出了抗虫性强的棉花、玉米、水稻等。

抗虫棉花在国内外已大面积种植，抗虫玉米在国外已有很大的种植面积，它们的推广大幅度地降低了农药的用量。

抗虫水稻为我国独有，已完成了中间试验，具备了产业化的条件。

国外已培育出氮肥高效利用的转基因小麦，磷肥利用效率明显提高的转基因烟草。

近年国内外均已鉴定分离出一些与氮、磷肥料利用效率有关的基因，将这些基因导入到其它作物，将可能有效地提高各种作物的肥料利用效率，降低肥料用量。

随着分子生物学研究的进展，国际上已获得了不少调节植物水分状态使植物耐旱的基因，这些基因的利用将会培育出耐旱农作物品种。

近年在耐盐碱、耐铝毒分子生物学研究取得了很好的进展，已分别培育出耐盐碱、耐铝毒的转基因植物。

转基因技术的应用将在不久的将来培育出耐盐碱、耐铝毒的作物新品种。

应用转基因技术培育的耐储藏保鲜番茄，在国内外都率先获准进行商品化生产。

国内已培育出直链淀粉含量明显降低、蒸煮和食味品质明显改善的水稻。

瑞士科学家培育的富含维生素A的“金米”由于其科学意义和政治意义，近年在国际上更是引起了轰动。

在食品的营养品质、微量元素的改良方面，转基因技术预期将会发挥重要作用。

应用转基因技术修饰植物的生理生化代谢途径，可以大幅度地提高作物的生产力，改进产量潜力。

例如我国科学家通过转基因技术培育的延缓叶片衰老的水稻，单株生产力显著提高。

此外，转生长激素基因的鱼、猪表现出快速生长、饵料利用效率提高、品质改良等优点，既提高产出，又可降低养殖成本。

对我国畜牧业、渔业的发展和人民生活水平的改善，均会起到保障作用。

转基因农作物的安全性及管理（一）转基因作物的安全性近年来，转基因作物的安全性已成了公众关心的焦点之一，现针对本人接触到的国内外公众和媒体对转基因作物安全性的一些常见的疑虑，作一些讨论。

1．转基因食品的安全性转基因食品是否安全？这是人们对转基因食品的主要担心。