基因改造食物 (Genetically modified f

1、基因改造食物 (Genetically modified food) 其實(shí)在人類歷史中早已存在。人類為了能產(chǎn)生更好的食物，很早便懂得運(yùn)用傳統(tǒng)的繁殖及人工選擇技術(shù) (增加種間雜種化 interspecific hybridization 的方法，以改良食物的特性。近年來，生物技術(shù)的進(jìn)步令制造基因改造食物的方法有了突破，各種經(jīng)先進(jìn)方法作基因改造的食物也紛紛湧現(xiàn)，帶來了巨大的衝擊?；蚋脑焓澄锏哪繕?biāo)用基因 (或其他方法) 改良食物，目標(biāo)大多為以下數(shù)項(xiàng) (Mader, 1998)：1. 使植物 / 動(dòng)物抗冷、抗熱、抗旱、抗鹽、抗殺蟲劑、抗蟲害等；2. 使植物 / 動(dòng)物更有營(yíng)養(yǎng)；3. 可貯存 / 運(yùn)輸更

2、長(zhǎng)時(shí)間而不會(huì)腐爛 / 損壞；4. 可使用更少量的肥料，植物仍可正常生長(zhǎng)；5. 用植物 / 動(dòng)物制造化學(xué)物 / 藥物?；蚋脑焓澄锏募夹g(shù)基因改造食物主要涉及的技術(shù)其實(shí)是基因轉(zhuǎn)移 (gene transfer)，此技術(shù)比傳統(tǒng)育種方法有二大好處 (Purves et al, 1997)：1. 可選擇特定基因，使過程更準(zhǔn)確，令改良因?yàn)榘瞬豢梢娀蚨〉臋C(jī)會(huì)降低；所需的時(shí)間也比傳統(tǒng)的育種方法少；2. 可引進(jìn)任何生物之任何基因至目標(biāo)植物或動(dòng)物中，此乃傳統(tǒng)育種技術(shù)無法做到的，使食物擁有優(yōu)良特徵的機(jī)會(huì)及範(fàn)圍更大。甲. 植物的基因轉(zhuǎn)移1. 以細(xì)菌質(zhì)粒作基因轉(zhuǎn)移 - 此法以細(xì)菌 (Agrobacterium

3、 tumefaciens) 中之Ti質(zhì)粒作媒介把新基因?qū)胫参飪?nèi)，形成轉(zhuǎn)基因作物。導(dǎo)入細(xì)菌中之DNA會(huì)與其Ti質(zhì)粒中之T-DNA末端接合，在導(dǎo)入植物時(shí)新的基因便會(huì)隨機(jī)的與植物的基因結(jié)合。成功之轉(zhuǎn)基因體會(huì)經(jīng)由合適之篩選分離出來 (如在導(dǎo)入基因中加入抗生素抗性，在選擇時(shí)用抗生素把其分離)。但此細(xì)菌不能感染所有植物。2. 以原生質(zhì)體或細(xì)胞作為受體的直接基因轉(zhuǎn)移 - 經(jīng)特殊處理後直接將DNA轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞或原生質(zhì)中，導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化的技術(shù)。常用的方法可分為化學(xué)和物理兩大類?；瘜W(xué)方法是利用特定的化合物 (如聚乙二醇PEG) 誘導(dǎo)DNA的直接轉(zhuǎn)移，此等化合物有助於原生質(zhì)攝取外源DNA。物理方法的原理是基於許多

4、物理因素均可通過對(duì)細(xì)胞膜的影響，促進(jìn)外源DNA分子進(jìn)入細(xì)胞，或通過機(jī)械損傷後直接將外源DNA導(dǎo)入細(xì)胞。常用的物理方法包括：a. 電穿孔法 (Electroporation) - 利用新鮮分離的原生質(zhì)體在高壓電脈衝作用下，在質(zhì)膜上形成可逆的瞬間通道，從而促進(jìn)外源DNA的攝??；b. 微注射法 (microinjection) - 把原生質(zhì)或培養(yǎng)的細(xì)胞固定，再用一極細(xì)的毛細(xì)管將一定量的DNA注入細(xì)胞內(nèi)，甚至直接注入核內(nèi)；c. 基因槍法 (particle gun) 或微彈法 (microprojectile bombardment) - 將DNA包在微小的金粉或鎢粉表面，在高壓的作用下高速穿透受體細(xì)

5、胞或組織，外源DNA隨之導(dǎo)入細(xì)胞，整合並表達(dá)3. 種系系統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)移 (germ line transformation) - 通常利用子房注射種胚，體細(xì)胞胚以及花粉等途徑導(dǎo)入外源基因。乙. 動(dòng)物的基因轉(zhuǎn)移傳統(tǒng)的細(xì)菌質(zhì)粒轉(zhuǎn)移基因方法並不能用於動(dòng)物上，因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞不會(huì)吸納質(zhì)粒，故必須發(fā)展其他方法：1. 顯微注射法 - 在顯微鏡下把基因用玻璃微管送入受精卵的原核中。好處是導(dǎo)入的DNA分子大小沒有限制，方法簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是成效率不高。2. 動(dòng)物病毒載體法 - 以重組技術(shù)把基因?qū)肽孓D(zhuǎn)錄病毒中，再感染動(dòng)物胚胎，使其基因插入動(dòng)物的基因中，做法是把胚胎浸泡在濃的病毒原液中，或把它們與產(chǎn)生病毒的單層細(xì)胞一起培養(yǎng)

6、。3. 胚胎幹細(xì)胞法 - 胚胎幹細(xì)胞是從胚泡中將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)取出在體外培養(yǎng)，利用病毒載體將外源基因?qū)?，然後把其注入胚胎，此?xì)胞便能滲入胚胎。4. 電轉(zhuǎn)移法 - 將生殖細(xì)胞或體細(xì)胞置於電場(chǎng)內(nèi)同時(shí)加入待轉(zhuǎn)移的外源基因，在電場(chǎng)作用下，外源基因?qū)爰?xì)胞。5. 精子載體法 - 利用精子入為載體，使精子與外源基因混合，待精子頭部吸收基因後，用該精子使卵體外受精，再把受精卵移入母體內(nèi)。6. 定位整合技術(shù) (site-directed integration of gene) - 以上五種方法最大的缺點(diǎn)是導(dǎo)入的外源基因?qū)κ荏w細(xì)胞基因組的插入是隨機(jī)的。此法則利用DNA體內(nèi)同源重組的原理將外源基因穩(wěn)定地插入特定的位

7、點(diǎn)，再經(jīng)過篩選，從而得到既定的轉(zhuǎn)化細(xì)胞基因改造食物的安全問題1. 過程中使用之微生物可能產(chǎn)生毒素或是直接致病的；2. 導(dǎo)入之基因能產(chǎn)生有害物質(zhì)，或該基因能再轉(zhuǎn)移至其他微生物，產(chǎn)生有害物質(zhì)；3. 過程中用作篩選之抗生素標(biāo)記基因轉(zhuǎn)移至其他致病微生物中，導(dǎo)致抗生素治療失效；4. 產(chǎn)生不可預(yù)期之基因，導(dǎo)致食物中出現(xiàn)有害物質(zhì)；5. 經(jīng)轉(zhuǎn)化之微生物對(duì)人類腸道之不良影響；6. 人類對(duì)新或改良之蛋白質(zhì)產(chǎn)生過敏性；7. 食物營(yíng)養(yǎng)之改變；( 可同時(shí)參考以下兩篇由學(xué)生所寫的文章：1. 基因改造食物 - 蔣瑞琦同學(xué)2. 基因改造食物 - 羅斯明同學(xué) )對(duì)基因食物之安全評(píng)估1. 對(duì)生產(chǎn)之生物及提供基因之生物，必須在分類

8、學(xué)層面上及基因型層面清楚分辨；2. 對(duì)導(dǎo)入之遺傳物質(zhì)必須清楚了解，並確保不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)；經(jīng)轉(zhuǎn)化之生物也必須是遺傳上穩(wěn)定的 (genetically stable)；3. 載體必須經(jīng)過改良，以減低其轉(zhuǎn)移至其他微生物的機(jī)會(huì)；4. 若食物是由含有抗生素抗性篩選標(biāo)記基因之微生物中獲得，便必須確保食物中不含能生存的細(xì)胞及篩選標(biāo)記基因；5. 不可把致病微生物導(dǎo)入食物中；6. 食物安全性必須被小心評(píng)估：分子分析、生物分析、化學(xué)分析、毒性測(cè)試、動(dòng)物測(cè)試等。人類把生物技術(shù)用於食物制造己經(jīng)有一段頗長(zhǎng)的歷史，新的生物技術(shù)能帶來食物在質(zhì)和量上之改進(jìn)，若小心使用，這些技術(shù)是不會(huì)產(chǎn)生比傳統(tǒng)方法安全性低之食物的。參考資料FAO, WHO (1991) Strategies for assessing the safety of food produced by biotechnology. WHO.Mader, S.S. (1998) Biology, 6th ed. Mcgr