轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究綜述(精)

1、轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究綜述姓名：金以州學號：20081070149學院：生命科學學院專業(yè)：生命科學與技術(shù)基地班摘要：轉(zhuǎn)基因技術(shù)是21世紀生物技術(shù)發(fā)展的熱點z-。本文簡要介紹了轉(zhuǎn)基因技術(shù)及 其應(yīng)用情況，并對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利、弊與發(fā)展前景做出了一定闡述。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因動物 轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用利弊關(guān)系.一刖m轉(zhuǎn)基因技術(shù)是生命科學前沿的重要領(lǐng)域z-?？趶娜祟惛N作物以來，我們的祖先就從 未停止過對作物的遺傳改良。過去的幾年里農(nóng)作物改良的方式主要是對自然突變產(chǎn)生的優(yōu) 良基因和重紐體的選擇和利用，通過隨機和白然的方式來積累優(yōu)良基因。遺傳學創(chuàng)立后近百 年的動植物育種則是采用人工朵交的方法，進行優(yōu)良基因的重組和外

2、源基因的導入而實現(xiàn)遺 傳改良。因此，可以認為轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)是一脈相承的，其本質(zhì)都是通過獲得優(yōu)良基 因進行遺傳改良。但在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上，轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)冇兩點重要區(qū) 別：笫一，傳統(tǒng)技術(shù)一般只能在生物種內(nèi)個體間實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所轉(zhuǎn)移的基因 則不受牛物體間親緣關(guān)系的限制。笫二，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術(shù)一般是在牛物個體水平上進 行，操作對象是整個基因組，所轉(zhuǎn)移的是人量的基因，不可能準確地對某個基因進行操作和 選擇,對后代的表現(xiàn)預見性較差。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過明確定義的基因, 功能清楚，后代表現(xiàn)可準確預期。因此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是對傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和補充。將兩者緊 密

3、結(jié)合，可相得益彰，大大地提高動植物詁種改良的效率。轉(zhuǎn)基因技術(shù)介紹轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導入基 因的表達，從而使生物體的遺傳性狀發(fā)生改變的技術(shù)。人們常說的“遺傳工程”、“基因工 程”、“遺傳轉(zhuǎn)化”均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的牛物體在媒體上常被稱為 “遺傳修飾過的生物體”。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可分為轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)與轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)兩大分 支：1、轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)轉(zhuǎn)基因植物是指利用重組dna技術(shù)將克降的優(yōu)良fi的基因整合到植物的基因組中，并 使英得以表達，從而獲得的具有新的遺傳性狀的植物。自1983年世界笫一例轉(zhuǎn)基因植物一 煙草問世以來，僅20多年的時間，轉(zhuǎn)基因

4、植物的研究和應(yīng)川就己經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展， 至今國際上已有30個國家批準數(shù)例轉(zhuǎn)基因植物進入田間試驗，涉及的植物種類有 50多種。常見的轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)冇：（1）農(nóng)桿菌介導轉(zhuǎn)化法。農(nóng)桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細菌，它能在 自然條件下趨化性地感染大多數(shù)雙了葉植物的受傷部位，并誘導產(chǎn)生冠瘻瘤或發(fā)狀根。根癌 農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌的細胞中分別含有ti質(zhì)粒和ri質(zhì)粒，具上有一段t-dna,農(nóng)桿菌通 過侵染植物傷口進入細胞后，可將t-dna插入到植物基因組中。因此，農(nóng)桿菌是一種天然 的植物遺傳轉(zhuǎn)化體系。人們將冃的棊因插入到經(jīng)過改造的t-dna區(qū)，借助農(nóng)桿菌的感染實 現(xiàn)外源基因向植物細胞的轉(zhuǎn)移與整合，然

5、后通過細胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出轉(zhuǎn)基因植株。 農(nóng)桿菌介導法起初只被用于雙子葉植物中，近年來，農(nóng)桿菌介導轉(zhuǎn)化在一些單子葉植物（尤 其是水稻）中也得到了廣泛應(yīng)用。（2）基因槍介導轉(zhuǎn)化法。利用火藥爆炸或高壓氣體加速（這一加速設(shè)備被稱為基因 槍），將包裹了帶目的基因的dna溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細胞中，然 后通過細胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出植株，選出其中轉(zhuǎn)基因陽性植株即為轉(zhuǎn)基因卅i株。與農(nóng) 桿菌轉(zhuǎn)化相比，基因槍法轉(zhuǎn)化的一個主要優(yōu)點是不受受體植物范用的限制。而且其載體質(zhì)粒 的構(gòu)建也相對簡單，因此也是目前轉(zhuǎn)基因植物研究中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。（3）花粉管通道法。在授粉后向子房注射含目的基因

6、的dna溶液，利用植物在開花、 受精過程中形成的花粉管通道，將外源dna導入受精卵細胞，并進一步地被整合到受體細 胞的基因組屮，隨著受精卵的發(fā)育而成為帶轉(zhuǎn)基因的新個體。該方法于20世紀80年代初期 山我國學者周光宇提出，我國目前推廣而積最人的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用花粉管通道法培育出 來的。該法的最人優(yōu)點是不依賴組織培養(yǎng)人工再生植株，技術(shù)簡單，不盂要裝備精良的實驗 室，常規(guī)育種工作者易于掌握。（4）原生質(zhì)體融合。將不同物種的原牛:質(zhì)體進行融合，可實現(xiàn)兩種基因組的結(jié) 合。也可將一種細胞的細胞器，如線粒體或葉綠體與另一種細胞融合，此時，是一種 細胞的細胞核處于兩種細胞來源的細胞質(zhì)中，這就形成了胞質(zhì)雜種。

7、2、轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)轉(zhuǎn)基因動物是指用實驗導入的方法將外源基因在染色體基因內(nèi)穩(wěn)定整合并能穩(wěn)定表達 的一類動物。1974年，jaenisch應(yīng)用顯微注射法，在世界上首次成功地獲得了 sv40dna轉(zhuǎn) 基因小鼠。其后，costantini將兔珠蛋白基因注入小鼠的受精卵，使受精卵發(fā)育成小鼬 表 達岀了兔卜珠蛋白；palmiter等把人鼠的生長激素基因?qū)胄∈笫芫褍?nèi)，獲得“超級”小 鼠；church獲得了首例轉(zhuǎn)基因牛。到目前為1上，人們己經(jīng)成功地獲得了轉(zhuǎn)基因鼠、雞、山 羊、豬、綿羊、牛、蛙以及多種轉(zhuǎn)基因魚。主耍的轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)包括有：原核顯微注射法，又稱dna顯微注射法。即通過顯微操作儀將外源基因直接用

8、注 射器注入受精卵，利用外源基因整合到dna屮，發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。其創(chuàng)始人是jaenisch 和mintz等。此方法目前應(yīng)用較為普遍，現(xiàn)在的轉(zhuǎn)基因動物研究人都是在palmiter等方法的 基礎(chǔ)上有所改進而進行的。這種方法的特點是外源基因的導入整合效率較高，不需要載體, 直接轉(zhuǎn)移冃的基因，冃的基因的長度可達100kb,它可以直接獲得純系，實驗周期短。但需 要貴重精密儀器，技術(shù)操作較難，并且外源基因的整合位點和整合的拷貝數(shù)都無法控制，易 造成宿主動物基因組的插入突變，引起和應(yīng)的性狀改變，重則致死。（2）逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法。該方法是將冃的基因重組到逆轉(zhuǎn)錄病毒載體上，制成高濃度的 病毒顆粒，人為感染著床

9、前或著床后的胚胎，也可以肓接將胚胎與能禪放逆轉(zhuǎn)錄病毒的單層 培養(yǎng)細胞共孵育以達到感染的目的，通過病毒將外源目的基因插入整合到宿主基因組dna 中去。這種逆轉(zhuǎn)錄病毒被用重組dna技術(shù)修飾后作為基因載體在應(yīng)用中優(yōu)于顯微注射法z 處在于：無雋要重排，可在整合點整合轉(zhuǎn)移基因的單個拷貝；將胚胎置于高濃度病毒容器中, 或者與被感染的細胞休外共同培養(yǎng)，或顯微注射雞胚盤里，整合有逆轉(zhuǎn)錄病毒的dna的胚 胎率高。缺點是：需要牛產(chǎn)帶有轉(zhuǎn)基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒；插入逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因有一定的人小 限度；所得轉(zhuǎn)基因家畜的嵌合性很高，而盂要廣泛的雜交，以建立轉(zhuǎn)基因系；轉(zhuǎn)棊因的表達 問題尚未解決。（3）胚胎十細胞介導法。將基因?qū)?/p>

10、入胚胎十細胞，然后將轉(zhuǎn)基因的胚胎十細胞注射于動 物囊胚后可參與宿主的胚胎構(gòu)成，形成嵌合體，直至達到種系嵌合。具優(yōu)點是：在將胚胎干 細胞植入胚胎詢，可以在體外選擇一個特殊的基因型，用外源dna轉(zhuǎn)染以后，胚胎t細胞 可以被克隆，繼而可以篩選含冇整合外源dna的細胞用于細胞融合，由此可以得到很多遺 傳上相同的轉(zhuǎn)基因動物。缺點就是許多嵌合體轉(zhuǎn)基因動物生殖細胞內(nèi)不含存轉(zhuǎn)基因。日前, 胚胎干細胞介導法在小鼠上應(yīng)用比較成熟，在大動物上應(yīng)用較晚。轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物的研究主要在于：改進植物的品質(zhì)，改變生長周期或花期等提高其經(jīng)濟價值 或觀賞價值：作為某些蛋白質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物的生物反應(yīng)器，進行大規(guī)模生產(chǎn)；研究

11、基因在 植物個體發(fā)育中，以及正常生理代謝過程中的功能。而轉(zhuǎn)基因動物的應(yīng)用前景主要在于：轉(zhuǎn) 基因動物是對多種生命現(xiàn)彖本質(zhì)深入了解的工具，如研究基因結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，細胞核與 細胞質(zhì)的相互關(guān)系，胚胎發(fā)冇調(diào)控以及腫瘤等；可以用來建立多種疾病的動物模型，進而研 究這些疾病的發(fā)病機理及治療方法；由于轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)可以改造動物的基因組，使家畜、 家禽的經(jīng)濟性狀改良更加有效，如使生長速度加快、瘦肉率提高，肉質(zhì)改善，飼料利用率提 高，抗病力增強等。對于動物遺傳資源保護的意義更加深遠，対挽救瀕危物種是必不可少的; 轉(zhuǎn)基因動物可作為醫(yī)用或食用蛋口的牛物反應(yīng)器。自1996年首例轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用以來，全球轉(zhuǎn)基因

12、技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用快速發(fā) 展。發(fā)達國家紛紛把發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為搶占未來科技制高點和增強農(nóng)業(yè)國際競爭力的戰(zhàn)略 重點，發(fā)展中國家也積極跟進，并呈現(xiàn)以下發(fā)展態(tài)勢：一是品種培育速度加快。隨著生命科 學、棊因組學、信息學等學科的發(fā)展，轉(zhuǎn)棊因技術(shù)研究li新刀異，研究手段、裝備水平不斷 提高，基因克隆技術(shù)突飛猛進，一些新基因、新性狀和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。品種培育呈代際特 征，目詢?nèi)蜣D(zhuǎn)基因牛物新品種已從抗蟲和抗除草劑等第一代產(chǎn)甜，向改善營養(yǎng)甜質(zhì)和捉高 產(chǎn)雖的第二代產(chǎn)品，以及工業(yè)、醫(yī)笏和生物反應(yīng)器等第三代產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，多基因聚合的復合性 狀正成為轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究與應(yīng)用的重點。二是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用規(guī)模迅速擴人。截至2009年底

13、， 全球已有25個國家批準了 24種轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化應(yīng)用。以轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米、油 菜為代表的轉(zhuǎn)基因作物種植面積,由1996年的2550萬畝發(fā)展到2009年的20億畝,14年 間增長了 79倍。美國仍然是最人的種植國，2(x)9年種植面積9.6億畝；其次是巴西，3.21 億畝；阿根廷，3.195億畝；印度,1.26億畝;加拿大，1.23億畝;中國，5550萬畝;巴拉 圭，3300萬畝；南非，3150萬畝。值得一提的是，2000年以來，美國先后批準了 6個抗除 草劑和藥用轉(zhuǎn)基因水稻、伊朗批準了 1個轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻商業(yè)化種植；加拿大、黑西哥、澳 大利亞、哥倫比亞4國批準了轉(zhuǎn)基因水稻進口，允許

14、食用。三是生態(tài)和經(jīng)濟效益十分顯著。 1996至2007年，全球轉(zhuǎn)基因作物的累計收益高達44()億美元，累計減少殺蟲劑使用35.9 萬噸。2008年，全球轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品市場價值達到75億美元。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利與弊科學家發(fā)明轉(zhuǎn)基因技術(shù)的初衷是想利用該技術(shù)造福人類，既可加快農(nóng)作物和家畜品種的 改良速度，提高人類食物的品質(zhì)，乂可以生產(chǎn)珍貴的藥用蛋口，為患病者帶來福音。比如說, 抗蟲的轉(zhuǎn)基因玉米不會被蟲咬，可以讓人們放心食用；將能產(chǎn)生人體疫苗的基因轉(zhuǎn)入植物食 品，人們就可以在食用食物的同時增加自身對疾病的抵抗力。但是，人類對自然界的干預是否會造成潛在的尚不可能預知的危險？大量轉(zhuǎn)基因牛物會 不會破壞牛物多樣性？

15、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)站會不會対人類健康造成危害？ 一些科學家們開始擔心對 生物進行的“任意修改”，創(chuàng)造出的新型遺傳棊因和生物可能會危害到人類。它們可能會對 生態(tài)環(huán)境造成新的污染，即所謂的遺傳基因污染，而這種新的污染源很難被消除。還有，轉(zhuǎn) 基因農(nóng)作物和以此為原材料制造的轉(zhuǎn)基因食品対人體的影響也尚未有定論。目前，國內(nèi)外學 者對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的負面影響也作了大量研究，岀現(xiàn)了許多相關(guān)報道，如英國的權(quán)威科學雜志 自然刊登了美國康奈爾人學副教授約翰羅西的一篇論文，引起世界震驚。論文指岀， 研究人員在實驗室里把抗蟲害轉(zhuǎn)基因玉米“bt玉米”的花粉撒在苦苣菜葉上，然后讓蝴蝶 幼蟲哺食這些菜葉。4天之后，有44%的幼蟲死亡，活著

16、的幼蟲身體較小，并且沒有精神。 而另一組幼蟲啃食撒有普通玉米花粉的菜葉，就沒有岀現(xiàn)死廣率高或發(fā)育不良的現(xiàn)象。論文 據(jù)此推斷，bt轉(zhuǎn)基因玉米花粉中含有毒素。另據(jù)報道，英國倫理和毒性中心的實驗報告說, 與一般大豆相比，耐除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆中，防癌的成分界黃酮減少了。少普通大豆相比， 兩種轉(zhuǎn)基因大豆中的異黃酣成分減少了 12%14%,還冇巴西堅果事件等。面對國際上出現(xiàn)的種種關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物的爭議，許多科學家、學術(shù)團體紛紛以各種形式 發(fā)表對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的支持態(tài)度。由美國tuskegee人學prakash教授2000年1月起草的題為 “科學家支持農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的聲明”，已征集到世界上3000多位科學家的簽名，

17、其中包括 dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者、諾貝爾獎得主james watson,綠色革命的創(chuàng)始人、諾貝爾獎得 主norman borlaug,世界糧食獎獲得者、國際水稻研究所首席育種家gurdev khusho該聲 明稱，“對植物負責任的遺傳修飾既不新也不危險。如抗病蟲等諸多性狀已通過有性雜交和 細胞培養(yǎng)的方法經(jīng)常性地引入作物中。與傳統(tǒng)的方法相比較，通過重組dna技術(shù)引入新的 或不同的基因并不一定會冇新的或更大的風險，商品化的產(chǎn)品的安全性則由于冃前的安全 管理規(guī)則而得到了更進一步的保障。遺傳新技術(shù)為作物改進提供了更人的靈活性和精確性?！焙同F(xiàn)代任何一項工業(yè)技術(shù)-樣，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也具有兩面性，有利亦有弊。

18、在發(fā)展轉(zhuǎn)基因 技術(shù)等生物技術(shù)時，應(yīng)該揚長避短、趨利避害、規(guī)范管理，使轉(zhuǎn)基因技術(shù)能夠健康發(fā)展。轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)展望當前條件下，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還存在許多不足，還處于不斷的發(fā)展與完善z中，主要表現(xiàn)在： 轉(zhuǎn)基因表達水平低，許多轉(zhuǎn)基因的表達強烈地位受著其宿主染色體上幣合位點的影響，往往 出現(xiàn)界位表達和個體發(fā)育不適立階段表達，影響轉(zhuǎn)基因表達能力或基因表達的組織特界性， 從而使大部分轉(zhuǎn)基因表達水平極低，極少部分：基因表達水平過高；難以控制轉(zhuǎn)基因在宿主基 因纟r屮的行為，轉(zhuǎn)基因隨機整合于動物的基因纟r屮，可能會引起宿生細胞染色體的插入突變, 還會造成插入位點的基因片段丟失，插入位點周圍序列的倍增及基因的轉(zhuǎn)移，也可能

19、激活正 常狀態(tài)下處于關(guān)閉狀態(tài)的基因；不了解哪些基因控制多數(shù)生理過程，不了解基因表達的發(fā)育 控制和組織特片性控制的機制；制作轉(zhuǎn)基因動物的效率低，這是目前兒乎所有從事轉(zhuǎn)基因動 物研究的實驗室都面臨的問題，也是制約看這項技術(shù)廣泛應(yīng)川的關(guān)鍵；對傳統(tǒng)倫理是一種挑 戰(zhàn)，對人類的生存有一定的負而作用等。但我們相信只要通過科學家的進一步研究和各國對 轉(zhuǎn)棊因技術(shù)的規(guī)范管理，保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究和開發(fā)的健康而冇序，制定相關(guān)的法律、法 規(guī)，健全轉(zhuǎn)棊因生物和轉(zhuǎn):基因食品的管理，如對轉(zhuǎn)慕因作物進行監(jiān)管，對轉(zhuǎn)基因食品進行標 識等，應(yīng)該更深入的了解轉(zhuǎn)棊因技術(shù)其中的奧秘，只冇更了解它才能利用好它，讓我們的生 活更加美好和諧，使公眾對轉(zhuǎn)基因技術(shù)有一個較為科學的認識，主動地接受轉(zhuǎn)基因食品，使 轉(zhuǎn)基因技術(shù)貼近民眾，造福于人類。參考文獻1】郝葆青，李建忠，鄭昌瓊：轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)研究及其應(yīng)用，西南民族學院學報(自然科學版)，1998 .24(4)【2】周國輝，李華平：轉(zhuǎn)基因植物及其應(yīng)用，熱帶作物學報，2000年9月第r卷第3期【3】李