转基因技术

转基因技术

摘要：转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中，从而达到改造生物的目的。转基因技术就是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。

1.转基因技术的进步历程

1945年首次使用分子生物学这一术语，主要指针对生物大分子的化学和物理结构的研究。1871年，Miescher从死的白细胞核中分离出DNA。1928年，Griffith发现肺炎链球菌的无毒菌株与其被杀死的有毒菌株混合，即变成致病菌株。1944年Avery等发现从强致病力的S 型肺炎链球菌中提取的DNA能使致病力弱的R型转化成S型。如果加入少量DNA酶，这种转化立即消失，但加入各种蛋白水解酶则不能改变这种变化。这一著名的实验证明了引起细菌遗传改变的物质为DNA

1949年发现了了Chargaff规律：G=C，A=T；以及DNA具有典型的螺旋结构

1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋模型

于1970年从大肠杆菌中分离出第一个能切割DNA的酶，它可以在DNA核苷酸序列的专一性位点上切割DNA分子，这种酶被称为限制性内切酶，以后很多种限制性酶陆续被分离出来，目前已有数百种。

在此以前，科学家已经发现了细菌中存在的DNA连接酶。1972年Berg首次将不同的DNA片段连接起来，并且将这个重组的DNA分子有效地插入到细菌细胞之中，重组的DNA进行繁殖，产生了重组DNA的克隆。Berg是重组DNA或基因工程技术的创始人，并于1980年获得了诺贝尔奖。

重组DNA技术的出现奠定了现代转基因技术的基础。转基因技术的基本原理就是在生物体中插入新的遗传物质。1973年，科学家在大肠杆菌中表达了一个来自沙门氏菌的基因，从而首次在科学界引发了关于转基因安全性的深入思考

1978年重组DNA技术公司-Genetech利用重组DNA技术创建了一个新的大肠杆菌菌系，用于生产人胰岛素。

相关研究进行监管。

1978年重组DNA技术公司-Genetech利用重组DNA技术创建了一个新的大肠杆菌菌系，用于生产人胰岛素。

之后不久，Herbert Boyer创建全球第一个重组DNA技术公司-Genetech，并于1978年宣布利用重组DNA技术创建了一个新的大肠杆菌菌系，用于生产人胰岛素。1986年，美国加利福尼亚州奥克兰市一个叫做领先遗传科学（Advanced Genetic Sciences）的小型生物技术公司准备对一种保护植物免受冻害的基因工程防霜负型细菌进行田间试验，但该试验由于反生物技术人士的阻扰而一再延期。同年，孟山都公司取消了一项表达杀虫蛋白的基因工程微生物的田间试验。

20世纪80年代后期到90年代初期，包括粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）在内的一些国际组织开始制定关于转基因植物及其产品的安全评价规范。

80年代后期，在加拿大、美国开始出现小规模的转基因植物田间试验。90年代中期，美国首次批准转基因植物大面积种植，从而揭开了转基因植物商业化应用飞速发展的序幕。

2.转基因植物及其技术

转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中，并使其得以表达，从而获得的具有新的遗传性状的植物。自1983年世界第一例转基因植物——烟草

问世以来仅20多年的时间，转基因植物的研究和应用就已经得到了迅猛的发展，已有近1000例转基因植物被批准进入田间试验，涉及的植物物种有50余个，已有48个转基因植物品种被批准进行商业化生产。

2.1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的细胞中分别含有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。

2.2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。

2.3花粉管通道法

在授粉后向子房注射含目的基因的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20世纪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。

3.转基因动物及其技术

转基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。1974年，Jaenisch应用显微注射法，在世界上首次成功地获得了SV40DNA转基因小鼠。其后，Costantini将兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵，使受精卵发育成小鼠，表达出了兔卜珠蛋白;Palmiter等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内，获得“超级”小鼠;Church获得了首例转基因牛。到目前为止，人们已经成功地获得了转基因鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙以及多种转基因鱼。

3.1原核显微注射法

DNA显微注射法，即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA中，发育成转基因动物。其创始人是Jaenisch和Mintz等。此方法目前应用较普遍，现在的转基因动物研究大都是在Palmiter等方法的基础上有所改进而进行的。这种方法的特点是外源基因的导入整合效率较高，不需要载体，直接转移目的基因，目的基因的长度可达100Kb。它可以直接获得纯系，实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死

3.2逆转录病毒载体法