发布网友 发布时间:2022-04-30 11:20
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热心网友 时间:2022-06-21 16:27
产经透视 转基因技术的研究综述及利弊关系张 兆 熙( 华中师范大学附属第一中学摘 要 湖北 武汉 430223) 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。 关键词 转基因技术 发展历程 利弊关系 文献标识码 中图分类号 Q78 B基因植株。 与农杆菌转化相比, 基因*法转 化的一个主要优点是不受受体植物范围的 *。 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 1 前言转基因技术是生命科学前沿的重要领 传转化” 均为转基因的同义词。 2.1 转基因植物技术 转 基 因 植 物 是 指 利 用 重 组 DNA 技 术 域之一。 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, 可以认为转基因技术是与传统技术 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*; 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。 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。 1983 年世界第一例 自 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。常见的转基因植 物技术有: 农杆菌是普遍 ( 1 ) 农杆菌介导转化法。 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*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*) , 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 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。 2.2 转基因动物技术 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、 、 羊、 、 羊、 鸡 山 猪 绵 牛、 蛙以及多种转基因鱼。 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 2 转基因技术的介绍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。 人们常说的 “ 遗传工程” “ 、 基因工程” “ 、遗 收稿日期: 2006- 10- 08 PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY NO.11 2006 111 科技创业 月 刊 PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY 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 但是, 人类对自然界的干预是否会造 成潜在的尚不可能预知的危险? 大量转基 因生物会不会破坏生物多样性? 转基因产 品会不会对人类健康造成危害? 一些科学 家们开始担心对生物、 植物生命进行的“ 任 意修改” 创造出的新型遗传基因和生物可 , 能会危害到人类。它们可能会对生态环境 造成新的污染, 即所谓的遗传基因污染, 而 这种新的污染源很难被消除。 还有, 转基因 农作物和以此为原材料制造的转基因食品 对人体的影响也尚未有定论。 目前, 国内外学者对转基因技术的负 面影响也作了大量研究, 出现了许多相关 报道, 如英国的权威科学杂志《 然》 登 自 刊 了 美 国 康 奈 尔 大 学 副 教 授 约 翰?罗 西 的 一 篇论文, 引起世界震惊。论文指出, 研究人 员在实验室里把抗虫害转基因 玉 米 “ 玉 BT 米” 的花粉撒在苦苣 菜叶上, 然后让蝴蝶幼 虫啃食这些菜叶。4 天之后, 有 44%的幼虫 死亡, 活着的幼虫身体较小, 并且没有精 神。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉 的菜叶, 就没有出现死亡率高或发育不良 的现象。论文据此推断, BT 转基 因 玉 米 花 粉中含有毒素。 另据报道, 英国伦理和毒性 中心的实验报告说, 与一般大豆相比, 耐除 草剂的转基因大豆中, 防癌的成分异黄酮 减少了。 与普通大豆相比, 两种转基因大豆 中的异黄酮成分减少了 12%~ 14% , 还有 巴 西坚果事件等。 面对国际上出现的种种关于转基因作 物的争议, 许多科学家、 学术团体纷纷以各 种形式发表对转基因技术的支持态度。由 美国 Tuskegee 大学 Prakash 教授 2000 年 1 月起草的题为 “ 科学家支持农业生物技术 的声明” 已征集到世界上 3 000 多位科学 , 家的签名, 其中包括 DNA 双螺旋结构的发 现者、 诺贝尔奖得主 James Watson , 绿色革 命 的 创 始 人 、 诺 贝 尔 奖 得 主 Norman Bor- 国 laug, 世 界 粮 食 奖 获 得 者 、 际 水 稻 研 究 所 首席育种家 Gurdev Khush 。该声明称, “ 对 植物负责任的遗传修饰既不新也不危险。 如抗病虫等诸多性状已通过有性杂交和细 胞培养的方法经常性地引入作物中。与传 统的方法相比较 , 通过重组 DNA 技术引入 新的或不同的基因并不一定会有新的或更 大的风险, 且商品化的产品的安全性则由 于目前的安全管理规则而得到了更进一步 的保障。遗传新技术为作物改进提供了更 大的灵活性和精确性。” 因此, 笔者认为和现代任何一项工业 技术一样, 转基因技术也具有两面性, 有长 亦有短。 在发展转基因技术等生物技术时, 应该扬长避短、 利避害、 范管理, 使转 趋 规 基因技术能够健康发展。 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 它可以直 因, 目的基因的长度可达 100Kb 。 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 这种逆转录病毒被 宿主基因组 DNA 中去。 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。 4 转基因技术的发展展望当前条件下, 转基因技术还存在许多 不足, 还处于不断的发展与完善之中, 表现 在: 转基因表达水平低, 许多转基因的表达 强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的 影响, 往往出现异位表达和个体发育不适 宜阶段表达, 影响转基因表达能力或基因 表达的组织特异性, 从而使大部分转基因 表达水平极低, 极少部分基因表达水平过 高; 难以控制转基因在宿主基因组中的行 为, 转基因随机整合于动物的基因组中, 可 能会引起宿生细胞染色体的插入突变, 还 会造成插入位点的基因片段丢失, 插入位 点周围序列的倍增及基因的转移, 也可能 激活正常状态下处于关闭状态的基因; 不 了解哪些基因控制 多数生理过程, 不了解 基因表达的发育控制和组织特异性控制的 机制; 制作转基因动 物的效率低, 这是目前 几乎所有从事转基因动物研究的实验室都 面临的问题, 也是制 约着这项技术广泛应 用的关键; 对传统伦理是一种挑战, 对人类 的生存有一定的负面 作用等。但笔者相信 只要通过科学家的进一步研究和各国对转 基因技术的规范管理 , 保证转基因技术的 研究和开发的健康而有序, 制定相关的法 律、 法规, 健全转基因生物 和转基因食品的 管理, 如对转基因作物进行监管, 对转基因 食品进行标识等, 应该更深 入的了解转基 因技术其中的奥秘, 只有更了解它才能利 用好它, 让我们的生活更加美 好和谐, 使公 众对转基因技术有一个较为科学的认识, 主动地接受转基因食品, 使转 基因技术贴 近民众, 造福于人类。 参考文献 1 2 3 陈吉美 . 转 基 因 植 物 的 研 究 进 展 〔J〕. 德 州 学 院 学报, 2004 ( 2 ) 文 平 , 王 仁 祥 . 转 基 因 植 物 研 究 进 展 〔J〕. 生 物 学教学, 2005 ( 12 ) 郭黠, 谢辉, 何 承 伟 . 转 基 因 动 物 研 究 进 展 〔J〕. 医学综述, 2006 ( 5 ) 3 转基因技术的利与弊科学家发明转基因技术的初衷是想利 ( 责任编辑 秋 实 林 洪) 用该技术造福人类, 既可加快农作物和家 畜品种的改良速度, 提高人类食物的品质, 又可以生产珍贵的药用蛋白, 为患病者带 来福音。 比如说, 抗虫的转基因玉米不会被 虫咬, 可以让人们放心食用; 将能产生人体 疫苗的基因转入植物食品, 人们就可以在 食用食物的同时增加自身对疾病的抵抗 力。热心网友 时间:2022-06-21 16:27
质疑转基因的观点:请重点关注“绿色和平”组织的网站,还有反转斗士Jeffrey M.Smith的著作。