转基因技术

转基因技术

信息与电气工程学院谢东恒1204020324 72班63号

摘要：转基因技术作为生命科学的前沿技术之一，已经逐渐走入了人们的生活。转基因技术可以认为是在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、植物朝着对人类有利方向发展的技术。通过对转基因技术的介绍，阐述了该技术的利弊关系，指出只有通过正确的引导和规范管理，才能很好地利用该技术，使它为人类服务。

转基因技术是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术，可分为转基因动物与转基因植物两大分支。转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的基因片段。基因片段被转入特定生物中，与其本身的基因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育，从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出新品种。

转基因植物技术

转基因植物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。常见的转基因植物技术有：

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.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。

转基因动物技术

转基因动物技术的核心，是把遗传的功能单位──基因转移到动物体内，使它

成为动物体内的一部分。被转移的基因可以来自同种或异种动物，也可以来自植物或微生物。这样一来，就打破了物种之间的界线，也可以说动物能与植物、微生物杂交了。不过目前的杂交是低水平的，只限于主管一两个性状的一两个基因。主要的转基因动物技术包括有：

1.原核显微注射法。又称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。

2.逆转录病毒载体法。指将目的基因重组到逆转录病毒载体上，制成高

浓度的病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可以直接将胚

胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的，通

过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去。这种逆转录

病毒被用重组DNA技术修饰后作为基因载体在应用中优于微注射法

之处为：无需要重排，可在整合点整合转移基因的单个拷贝；将胚胎

置于高浓度病毒容器中，或者与被感染的细胞体外共同培养，或微注

射鸡胚盘里，整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。缺点是：需要生

产带有转基因的逆转录病毒；插入逆转录病毒的基因有一定的大小限

度；所得转基因家畜的嵌合性很高，而需要广泛的杂交，以建立转基

因系；转基因的表达问题尚未解决。

3.胚胎干细胞介导法。是将基因导入胚胎于细胞；然后将转基因的胚胎

干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形成嵌合体，直至

达到种系嵌合。其优点是：在将胚胎干细胞植入胚胎前，可以在体外

选择一个特殊的基因型，用外源DNA转染以后，胚胎干细胞可以被克

隆，继而可以筛选含有整合外源DNA的细胞用于细胞融合，由此可以

得到很多遗传上相同的转基因动物。缺点就是许多嵌合体转基因动物

生殖细胞内不含有转基因。目前，胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比

较成熟，在大动物上应用较晚。

转基因技术的利与弊

当转基因技术应用于农作物时，它的好处是显而易见的，因为转基因技术可以用来改良植物的遗传性质，使具有以前所不具有的优良特性，如高产量、抗虫害、抗逆性等方面。包括增加产量以养活不断增长的人口，解决粮食短缺的问题；减少农药的使用，以保护环境和农药的成本，既减轻了农药对环境的污染，又减少了用于生产、运输、喷洒农药所耗费的原料、能源和排出的废料，还保护了益虫和其他生物，减少了人畜接触杀虫剂而中毒的危险；提供生产具有提高的营养价值的作物。转基因农作物还有着诸多优势，首先可以大幅减少对土地的需求，这样不管是巴西的亚马孙雨林，还是印度尼西亚原始森林，都能够更大程度地得到保护，而无需被开荒砍伐。此外，转基因农作物还能更好地保证可持续发展，减少农药的使用，减少二氧化碳的排放，减少灌溉水的使用等等。