转基因技术应用及转基因产品安全性研究进展

基因工程随堂作业

题目：转基因技术应用及转基因产品安全性研究进展

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转基因技术应用及转基因产品安全性研究进展自20世纪80年代以来,转基因技术产业蓬勃发展,为人类解决人口膨胀、食物缺乏、能源匮乏、品种改良、疾病防治和环境污染等问题带来了新的希望。特别是在医药、农牧业、食品等方面体现出了巨大的经济和社会效益。随着转基因生物的商品化、生产规模化,转基因生物在地球上的分布范围也在不断扩大。面对越来越多的转基因生物进入生态系统,人们担心这些生物是否会给生态系统带来难以预料的灾害。此外转基因植物中的抗生素抗性标记基因是否会在肠道中水平转移至微生物,从而影响抗生素治疗的有效性等也备受关注。事实上,转基因技术一出现,它的安全性就受到人们的关注。

1 转基因技术

转基因技术通常也称为基因工程技术或基因(DNA)重组技术,是人为地对生命最基本

的遗传单位基因进行直接操作。转基因技术从狭义上说,就是利用分子生物学技术,将某些生物的一种或几种外源基因(目的基因)转移到其他的生物物种中去,从而改造生物的遗传物质使其有效地表达相应的产物,并出现原物种不具有的性状或产物。广义上的转基因技术还包括采用其他方法对生物本身基因进行修饰而使生物体获得新表型的技术。

2 转基因产品

转基因生物则是人类按照自己的意愿,应用转基因技术,把某个生物物种的目的基因(来源于动物、植物、微生物或人工合成)转移或插入到另一个生物物种的细胞中去,通过新转入外源目的基因的作用,对原有生物进行基因的修改,改变原有物种的遗传信息,使该生物物种成为具有或增强人类所需的新性状、品质和特征的新品种。这种可以突破物种界限,在DNA 分子水平上有目的地、有效地改造出来的生物,就叫做转基因生物。它可按照人们的意志创造出自然界中原来并不存在的新的生物功能和类型。

2. 1 转基因植物

转基因植物是指利用转基因技术将外源目的基因插入到受体植物的基因组中,改变其遗传组成后产生的植物。自1983年第一个转基因生物- - 转基因烟草问世以来,转基因抗虫植物、抗除草剂植物等相继出现。国外一些公司还把转基因植物作为生物反应器生产一些药用蛋白或疫苗。全球的转基因作物的种植面积2003年达到6770万公顷比1996年(170万公顷)增长了40倍,比2002年(5800万公顷)增长了15 %。截止到2003年,全球转基因作物种植面积最多的是美国4280万公顷,占全球总种植面积的63%;中国280万公顷,占全球总种植面积的4 %。

(1) 抗除草剂转基因植物杂草是农作物生产的大害,将抗除草剂基因转入栽培作物,

能有效地防治田间杂草,保护作物免除药害。目前从植物和微生物中已克隆出多种不同类型抗除草剂的基因。抗除草剂转基因植物是最先进入田间生产的转基因植物,也是目前种植面积最大的一类转基因作物。

(2) 抗病毒、抗细菌、抗真菌转基因植物通过导入植物病毒的外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、核糖体失活蛋白基因、干扰素基因等来提高植物抗病毒能力,目前抗病毒转基

因烟草已进行田间试验,且增产效果显着。非植物起源的杀菌肽基因在植物上表达可使植物获得对病原细菌的抗性;植物也拥有抗细菌基因,如：拟南芥Rps2基因和番茄Pto基因,这些基因的转基因植物也可使植物表达对病原细菌的抗性。与抗虫和抗病毒基因工程相比,抗真菌基因工程难度较大,近年来,对植物与真菌病原相互作用的分子机理有初步了解,并完成了抗真菌基因的克隆,抗真菌转基因作物商业化已为期不远。

(3) 抗虫转基因植物昆虫对农作物的危害极大,目前对付昆虫的主要方法仍然是化学杀虫剂,全世界每年用于化学杀虫的费用高达数十亿美元。但广泛使用杀虫剂不但严重污染环境,而且还诱使害虫产生相应的抗性。采用转基因技术可以将抗虫基因转入作物体中,由作物本身合成杀虫剂,使其获得抗虫特性。抗虫基因主要有毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因、淀粉酶抑制剂基因等。自从将苏云金杆菌(Bacillus t huringiensis ,简称Bt)的Bt毒蛋白基因导入烟草并成功表达出抗虫特性以来,国内外许多实验室相继获得了抗虫转基因番茄、棉花、水稻、杨树、马铃薯、甘蓝等。

(4) 抗逆境转基因植物植物对逆境的抵抗一直是人们关心的问题。为提高植物对干旱、低温、盐碱等逆境的抗性,研究人员试图将一些抗逆境基因克隆后转入植物。例如科学家目前已成功地将北冰洋比目鱼的抗冻基因导入草苺中,并在美国上市销售。

(5) 改良品质的转基因植物通过转基因技术手段,可以提高植物的营养价值(提高蛋白品质、提高能量品质、提高维生素含量、提高微量元素含量) ,改进食用和非食用油料作物的脂肪酸成分,改善水果及蔬菜的口味等。例如,利用转基因技术在植物中表达编码半乳糖内脂脱氢酶的基因,可以提高维生素C的水平;将由玉米种子克隆的富含必需氨基酸的基因导入马铃薯后,转基因马铃薯块茎中的必需氨基酸提高10 %以上。

(6) 控制果实成熟的转基因植物乙烯是植物果实成熟时重要的内源激素,通过控制乙烯合成的关键酶可延长某些水果和蔬菜瓜果的保鲜期;也可通过控制与细胞壁成分降解有关的酶的反义基因,来控制果实变软,延长保鲜期。

(7) 医药领域中的转基因植物将医用基因转入植物,便可使植物成为具有重要经济价值的异源蛋白的生产体系。例如利用植物种子贮存蛋白高水平表达的特性来生产药用神经肽———亮氨酸脑啡肽。

目前,随着儿童初始免疫计划的实施和世界卫生组织(WHO)在全球提倡以疫苗来抵抗感染疾病,人们越来越关注新型疫苗的生产,因此用转基因植物生产食品疫苗成为当前食品生物技术研究的热点之一。转基因植物疫苗是利用基因工程技术,将病原微生物的抗原编码基因进行克隆重组,导入植物细胞生成转基因植物,其表达产物可不经过纯化,人们只要食用这种特殊的“食物”,就可激发黏膜免疫,使机体产生特异性抗病能力; 也可提纯后制作疫苗。1997年Arnlzen领导的研究小组进行了首例转基因植物口服疫苗的临床试验,充分证明了这种疫苗对人体是行之有效的。目前,狂犬病病毒、乙肝表面抗原、链球菌突变株表面蛋白等十余种转基因马铃薯、香蕉和番茄的食用疫苗的研究已获成功。已有的研究证明,转基因植物生产口服疫苗可保持天然的免疫原性,并且部分转基因植物疫苗已通过国家安全组织的认定,其基因对人体无毒无害,这使得大规模生产成为可能。