植物基因工程技術(shù)及應(yīng)用

1、關(guān)于植物基因工程技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁，共65頁轉(zhuǎn)基因植物 種植的轉(zhuǎn)基因植物種類主要有大豆（占54）、玉米（占28）、棉花（占9）、油菜（占9），馬鈴薯、西葫蘆和木瓜的比例都小于1。按轉(zhuǎn)基因植物的性狀劃分，抗除草劑占71，抗蟲占22，抗蟲兼抗除草劑占7，抗病毒和其他性狀轉(zhuǎn)基因植物的比例小于1。至1999年，農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)可進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的國內(nèi)研制的轉(zhuǎn)基因植物有5種，它們分別是：抗蟲棉花、改變花色的矮牽牛、延熟番茄、抗病毒的甜椒和番茄。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁，共65頁（一）轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展進(jìn)程與規(guī)模（一）轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展進(jìn)程與規(guī)模v19831983年，首批轉(zhuǎn)基因作物（煙草、馬鈴薯）問世。年，首批轉(zhuǎn)基

2、因作物（煙草、馬鈴薯）問世。v19861986年，首批轉(zhuǎn)基因作物（抗蟲、抗除草劑）進(jìn)入田間實(shí)驗(yàn)，年，首批轉(zhuǎn)基因作物（抗蟲、抗除草劑）進(jìn)入田間實(shí)驗(yàn)，美國和法國同時(shí)對(duì)抗美國和法國同時(shí)對(duì)抗除草劑轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行了田間試驗(yàn)除草劑轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行了田間試驗(yàn) v1992年，中國首先在大田種植轉(zhuǎn)基因抗病毒煙草，揭開了全球轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化的序幕。年，中國首先在大田種植轉(zhuǎn)基因抗病毒煙草，揭開了全球轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化的序幕。v19941994年，美國轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品（耐儲(chǔ)存番茄年，美國轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品（耐儲(chǔ)存番茄Flavor Savor ）進(jìn)入市場(chǎng)。）進(jìn)入市場(chǎng)。v1994年，商品化種植抗黃瓜花葉病毒（年，商品化種植抗黃瓜花

3、葉病毒（CMV）和抗煙草花葉病毒（）和抗煙草花葉病毒（TMV）雙價(jià)的轉(zhuǎn)）雙價(jià)的轉(zhuǎn)基因煙草基因煙草 v19961996年后，轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)業(yè)化得到迅速發(fā)展。年后，轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)業(yè)化得到迅速發(fā)展。v同時(shí)帶有八種基因代碼的轉(zhuǎn)基因玉米將于同時(shí)帶有八種基因代碼的轉(zhuǎn)基因玉米將于20102010年在美國問世。年在美國問世。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁，共65頁v 19981998年，全世界共有年，全世界共有 70007000萬英畝萬英畝大田種植轉(zhuǎn)基因作物。大田種植轉(zhuǎn)基因作物。v 19991999年又增至年又增至 98609860萬英畝，年增長(zhǎng)萬英畝，年增長(zhǎng)率超過率超過 40%40%。v 20002000年年增長(zhǎng)率突

4、降至年年增長(zhǎng)率突降至 10.8%10.8%，其中美國的降幅最大。其中美國的降幅最大。2009年2月24日統(tǒng)計(jì) 種植面積排名前三位的國家分別為，美國（6250萬公頃）、阿根廷（2100萬公頃）和巴西（1580萬公頃）。中國全國生物技術(shù)作物種植面積達(dá)380萬公頃，在全球生物技術(shù)作物種植面積超過100萬公頃的八個(gè)國家中排名第六 種植面積排名前十的國家，依次是美國、阿根廷、巴西、加拿大、印度、中國、巴拉圭、南非、烏拉圭、菲律賓?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁，共65頁年份國家數(shù)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁，共65頁（億美元）（億美元） 國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用跟蹤調(diào)查服務(wù)處（國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用跟蹤調(diào)查服務(wù)處（ISAAA）的估

5、）的估計(jì)，全球轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的市場(chǎng)：計(jì)，全球轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的市場(chǎng)：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁，共65頁 美國是轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)源地,也是當(dāng)今世界轉(zhuǎn)基因食品生產(chǎn)和出口最多的國家。1983年,全球第一個(gè)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物馬鈴薯就誕生在美國。據(jù)估計(jì),目前美國的零售食品中有60%以上含有轉(zhuǎn)基因成分,90%以上的大豆、50%以上的玉米、小麥?zhǔn)寝D(zhuǎn)基因的。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第七頁，共65頁 采用現(xiàn)代生物技術(shù)手段，培育出一批優(yōu)質(zhì)、專用、高產(chǎn)、多抗農(nóng)作物新品種。轉(zhuǎn)基因技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展，我國已成為世界第五大轉(zhuǎn)基因植物種植國家，2006年，我國棉花種植面積8095萬畝，其中生物技術(shù)棉花種植面積已超過總面積的75%，河北、山東、河南、安徽等

6、棉花主產(chǎn)省的國產(chǎn)生物技術(shù)棉花種植率已達(dá)到100%，棉花單產(chǎn)達(dá)到80千克/畝的歷史高水平，增幅為6.3%-7.0%，棉花總產(chǎn)量達(dá)650萬噸，創(chuàng)歷史新高，且棉花品質(zhì)普遍看好。通過數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，大幅度提高了示范區(qū)農(nóng)業(yè)信息化和現(xiàn)代化管理水平，加速了利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的步伐?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第八頁，共65頁 1. 提取DNA（二）轉(zhuǎn)基因技術(shù) 有SDS法和CTAB法，常采用CTAB法提取方法基因組DNA。并用分光光度計(jì)測(cè)定濃度和質(zhì)量。然后用去離子水將其稀釋至50nguL-1備用葉片加液氮，快速研磨成粉末DNA提取緩沖液2CTAB，充分混勻60水浴45-60 min，其間輕柔搖勻2-3次冷卻至室溫，

7、加入等體積氯仿:異戊醇（24:1）輕柔且充分混勻，靜置10 min12000 rpm離心10 min取上清，加入0.7倍體積的冷異丙醇，輕柔搖動(dòng)離心管充分混勻，室溫放置10-20min10000 rpm離心10 min小心棄去上清，加入70%的乙醇洗滌2次沉淀，室溫下微干，溶于適量TE緩沖液DNA檢測(cè)用0.8% 的瓊脂糖膠現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第九頁，共65頁15000 bp1000 bp250 bp現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁，共65頁 （1）獲得目的基因方法 從生物基因組群體中分離目的基因 采用限制性內(nèi)切酶切割2. 獲得目的基因現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁，共65頁DNA 1g緩沖液緩沖液 2L重蒸水重蒸水酶液酶液+

8、用手指輕彈管壁使溶液混勻，使溶液集中在管底用手指輕彈管壁使溶液混勻，使溶液集中在管底混勻反應(yīng)體系后，混勻反應(yīng)體系后，37水浴保溫水浴保溫2-3h電泳檢測(cè)電泳檢測(cè)EP管編號(hào)管編號(hào), 加樣加樣操作步驟操作步驟現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁，共65頁 化學(xué)合成目的基因DNA片段 采用DNA合成儀PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)) 合成DNA 常用的方法 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁，共65頁P(yáng)CR過程示意圖現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁，共65頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁，共65頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十六頁，共65頁 mRNA差異顯示法獲得目的基因 基因在細(xì)胞中的特異表達(dá)與否，決定了生命歷程中細(xì)胞的發(fā)育和分化、細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)、細(xì)胞衰老和死亡等。用于

9、分離特異表達(dá)的基因。 用機(jī)械的方法 如超聲波把基因組打成片段。 （2）PCR獲得目的基因 設(shè)計(jì)引物 在NCBI(美國國立生物技術(shù)信息中心) /引物設(shè)計(jì)軟件Primer primer5.0 設(shè)計(jì)引物，然后合成引物?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十七頁，共65頁P(yáng)CR反應(yīng)混合液反應(yīng)混合液 擴(kuò)增條件：擴(kuò)增條件：9460s,3760s,72120s,共共2530個(gè)循環(huán)。個(gè)循環(huán)。PCR現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十八頁，共65頁特異片段的回收、連接與轉(zhuǎn)化將擴(kuò)增產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠（EB染色）在100V電壓的電泳液中電泳40min 在紫外燈下用刀片切取帶有特異帶的膠塊，并把該膠塊轉(zhuǎn)移

10、到1.5ml離心管中 回收片段按照膠回收試劑盒進(jìn)行 目的片段與克隆載體的連接（pGEM T easy vector或 pMD18-T ）在4條件下連接12h-16h 采用熱激法，將連接產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化至大腸桿菌的感受態(tài)細(xì)胞E.coli JM109 將全部菌液涂于含 Amp（X-gal為40l，IPTG為4l）的 LB平板上，半小時(shí)后倒置 37培養(yǎng)8-12h左右，可出現(xiàn)菌落 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十九頁，共65頁克隆的篩選與鑒定 藍(lán)白斑篩選重組子的PCR鑒定質(zhì)粒的提取及質(zhì)粒的酶切鑒定 測(cè)序送生物技術(shù)公司，用DNA測(cè)序儀測(cè)序儀測(cè)序。 序列比對(duì)在NCBI或者DNAman上進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)基因是否正確?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的

11、是第二十頁，共65頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十一頁，共65頁3. 構(gòu)建植物表達(dá)載體（1）載體 在基因工程重組DNA技術(shù)中將DNA片段（目的基因）轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的一種能自我復(fù)制的DNA分子。三種最常用的載體是細(xì)菌質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。按用途分為：一是用它作為運(yùn)載工具 ；利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制(稱為克隆)。 在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制；有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，而且每種酶的切點(diǎn)最好只有一個(gè)，可適于多種限制酶切割的DNA插入； 含有復(fù)制起始位點(diǎn)ori ，能夠獨(dú)立復(fù)制；有一定的標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。 載體必須具有四個(gè)條件載體必須具有四個(gè)條件現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十二頁，共65頁能獨(dú)立復(fù)制并

12、穩(wěn)定傳能獨(dú)立復(fù)制并穩(wěn)定傳代代:復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)ori或自或自主復(fù)制序列主復(fù)制序列ARS和著和著絲粒絲粒, 端粒端粒方便插入外源片段方便插入外源片段: 酶酶切位點(diǎn)切位點(diǎn)選擇標(biāo)記選擇標(biāo)記: 藥物抗性藥物抗性 報(bào)告基因報(bào)告基因: 插入篩選插入篩選標(biāo)記標(biāo)記易分離提取易分離提取 高產(chǎn)率（多拷貝）高產(chǎn)率（多拷貝）強(qiáng)啟動(dòng)子強(qiáng)啟動(dòng)子多宿主多宿主現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十三頁，共65頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十四頁，共65頁Transform+report gene substrates現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十五頁，共65頁（1）轉(zhuǎn)化方式 根據(jù)所用載體類型以及轉(zhuǎn)化對(duì)象不同一般有以下主要轉(zhuǎn)化方式: （1） 基因槍轉(zhuǎn)化基因槍轉(zhuǎn)化 （

13、 2） 電轉(zhuǎn)化電轉(zhuǎn)化 （3 ）融合法）融合法 （4 ）花粉管轉(zhuǎn)化）花粉管轉(zhuǎn)化 （ 5 ）農(nóng)桿菌介導(dǎo)）農(nóng)桿菌介導(dǎo)4. 高等植物基因的轉(zhuǎn)化與植株再生現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十六頁，共65頁（1） 基因槍轉(zhuǎn)化法基因槍轉(zhuǎn)化法 利用基因槍的裝置，將鎢粉或金粉與DNA吸附制成“子彈”通過高壓放電將“子彈”加速到482m/s，在這種速度下，金屬粒子能穿透植物細(xì)胞壁，擊發(fā)一次可將成千上萬個(gè)帶有外源DNA的金屬粒子同時(shí)射入完整的細(xì)胞或器官。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)巫尤~和雙子葉都可使用缺點(diǎn)：成本高，操作麻煩，的DNA片段整合效率極低。通常只應(yīng)用于單子葉?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十七頁，共65頁（2） 電擊法電擊法 用電轉(zhuǎn)化儀將高濃度的質(zhì)粒DNA

14、加入到植物細(xì)胞的原生質(zhì)體懸浮液中，混合物在 200 - 600 V / cm 的電場(chǎng)中處理若干秒鐘，然后將原生質(zhì)體在組織培養(yǎng)基中生長(zhǎng) 1 - 2 周，再生出整株植物。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十八頁，共65頁（3） 融合法融合法 將外源DNA與特殊的疏水性高分子化合物混合，在水中這些疏水性化合物分子形成球狀的脂質(zhì)體，后者與植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合，篩選融合子，再生植物細(xì)胞壁。 原生質(zhì)體很難再生出整株植物。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十九頁，共65頁（4） 花粉管導(dǎo)入法花粉管導(dǎo)入法 使用顯微注射器，將外源DNA沿著花粉管經(jīng)過珠心進(jìn)入尚未形成正常細(xì)胞壁的卵、合子或早期胚胎細(xì)胞中，實(shí)現(xiàn)基因的轉(zhuǎn)移。是由我國科學(xué)家周光宇首先

15、提出設(shè)計(jì)的，目前已應(yīng)用于水稻、小麥、棉花、大豆、花生、蔬菜等作物的轉(zhuǎn)基因研究， 花粉管導(dǎo)入法的特點(diǎn)是直接、簡(jiǎn)便。它的受體材料為植株整體，省略了細(xì)胞組織培養(yǎng)的誘導(dǎo)和傳代過程，排除了植株再生的障礙，特別適合于難以建立有效再生系統(tǒng)的植物。由于轉(zhuǎn)化的是完整植株的卵細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞，導(dǎo)入的DNA分子整合效率較高?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十頁，共65頁（5） 農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo) 幾乎所有的雙子葉植物尤其是豆科類植物的根部常常會(huì)形成根瘤，這是由于植物根部被一種革蘭氏陰性土壤桿菌農(nóng)桿根瘤菌（A.tumefaciens）感染所致，其致瘤特性是由該菌細(xì)胞內(nèi)的野生型質(zhì)粒 Ti介導(dǎo)的。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十一頁，共6

16、5頁二元整合轉(zhuǎn)化程序二元整合轉(zhuǎn)化程序LBRBT-DNA外源基因植物細(xì)胞篩選標(biāo)記 Kmr大腸桿菌-農(nóng)桿菌穿梭質(zhì)粒大腸桿菌篩選標(biāo)記農(nóng)桿菌篩選標(biāo)記農(nóng)桿菌ori大腸桿菌ori將外源基因克隆在大腸桿菌-農(nóng)桿菌穿梭質(zhì)粒的T-DNA區(qū)內(nèi)；重組質(zhì)粒直接轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌株，該菌株攜帶只含vir區(qū)不含T-DNA區(qū)的Ti輔助質(zhì)粒；現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十二頁，共65頁（2）農(nóng)桿菌介導(dǎo)外源基因轉(zhuǎn)移技術(shù)的一般操作將表面消毒的葉片切成小塊小塊在過夜培養(yǎng)并稀釋到一定濃度的含外源基因的根癌農(nóng)桿菌液中共培養(yǎng)幾分鐘，使讓根癌農(nóng)桿菌感染葉片切塊的傷口。從菌液中撈出小葉塊，培養(yǎng)基中培養(yǎng)2天。在含頭孢霉素選擇培養(yǎng)基中篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞。繼續(xù)培養(yǎng)，轉(zhuǎn)化的

17、細(xì)胞分化出芽。將芽轉(zhuǎn)入含有抗生素的生根培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)生根。將完整的轉(zhuǎn)基因植株移栽到土壤中。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十三頁，共65頁abcd 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十四頁，共65頁分子鑒定 :n PCR n Southern blotn Northern blotn Western blotn 蛋白質(zhì)電泳5. 轉(zhuǎn)基因植株的鑒定及分析現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十五頁，共65頁Southern blot現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十六頁，共65頁Northern blot現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十七頁，共65頁Western blot和蛋白質(zhì)電泳現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十八頁，共65頁（三）轉(zhuǎn)基因生物商業(yè)化的一般流程1. 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)節(jié)：通過了實(shí)驗(yàn)室

18、的試驗(yàn)，技術(shù)成熟之后才開始進(jìn)行中間試驗(yàn)環(huán)節(jié)。 2. 中間試驗(yàn)環(huán)節(jié)：這個(gè)環(huán)節(jié)在田間進(jìn)行，一般需要兩年左右的時(shí)間。田間的管理評(píng)價(jià)包括具體位置、與人群的距離、面積、隔離等多項(xiàng)具體規(guī)定。 3. 環(huán)境釋放評(píng)價(jià)：需要兩年。在這個(gè)環(huán)節(jié)試驗(yàn)可以再擴(kuò)大一些面積，但也有很多要求，也必須在相對(duì)封閉的環(huán)境下進(jìn)行。4. 生產(chǎn)試驗(yàn)：生產(chǎn)試驗(yàn)的規(guī)模可以進(jìn)一步擴(kuò)大。本階段的評(píng)價(jià)主要是評(píng)估轉(zhuǎn)基因生物對(duì)環(huán)境是否有影響和壓力。5. 如果要做食品，需要再對(duì)獨(dú)立性、致敏性、抗?fàn)I養(yǎng)因子等進(jìn)行評(píng)價(jià)，還需要提交綜合性評(píng)價(jià)?！卑凑罩袊F(xiàn)行的批準(zhǔn)流程，轉(zhuǎn)基因商業(yè)化的批準(zhǔn)有年限控制，一般時(shí)限是4年。4年到期后，需要重新報(bào)批?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十九頁

19、，共65頁（四）種植轉(zhuǎn)基因植物的風(fēng)險(xiǎn)性（四）種植轉(zhuǎn)基因植物的風(fēng)險(xiǎn)性 破壞生態(tài)環(huán)境和影響人類的健康。 1.安全性問題 轉(zhuǎn)基因植物存在的用于選擇性標(biāo)記的抗生素，以及導(dǎo)入植物的DNA序列在加工過程中可能出現(xiàn)的改變。2.環(huán)境及生態(tài)問題 導(dǎo)入植物的目的基因是否轉(zhuǎn)入其他植物，是否會(huì)破壞生態(tài)平衡。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十頁，共65頁首先是毒性問題。一些研究學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于基因的人工提煉和添加，可能在達(dá)到某些人們想達(dá)到的效果的同時(shí)，也增加和積聚了食物中原有的微量毒素。 其次是過敏反應(yīng)問題。對(duì)于一種食物過敏的人有時(shí)還會(huì)對(duì)一種以前他們不過敏的食物產(chǎn)生過敏，比如：科學(xué)家將玉米的某一段基因加入到核桃、小麥和貝類動(dòng)物的基因中，

20、蛋白質(zhì)也隨基因加了進(jìn)去，那么，以前吃玉米過敏的人就可能對(duì)這些核桃、小麥和貝類食品過敏。 第三是營養(yǎng)問題?？茖W(xué)家們認(rèn)為外來基因會(huì)以一種人們目前還不甚了解的方式破壞食物中的營養(yǎng)成分。 第四是對(duì)抗生素的抵抗作用。當(dāng)科學(xué)家把一個(gè)外來基因加入到植物或細(xì)菌中去，這個(gè)基因會(huì)與別的基因連接在一起。人們?cè)诜昧诉@種改良食物后，食物會(huì)在人體內(nèi)將抗藥性基因傳給致病的細(xì)菌，使人體產(chǎn)生抗藥性。 第五是對(duì)環(huán)境的威脅。在許多基因改良品種中包含有從桿菌中提取出來的細(xì)菌基因，這種基因會(huì)產(chǎn)生一種對(duì)昆蟲和害蟲有毒的蛋白質(zhì)。在一次實(shí)驗(yàn)室研究中，一種蝴蝶的幼蟲在吃了含桿菌基因的馬利筋屬植物的花粉之后，產(chǎn)生了死亡或不正常發(fā)育的現(xiàn)象，這引

21、起了生態(tài)學(xué)家們的另一種擔(dān)心，那些不在改良范圍之內(nèi)的其它物種有可能成為改良物種的受害者。 最后，生物學(xué)家們擔(dān)心為了培養(yǎng)一些更具優(yōu)良特性，比如說具有更強(qiáng)的抗病蟲害能力和抗旱能力等，而對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行的改良，其特性很可能會(huì)通過花粉等媒介傳播給野生物種。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十一頁，共65頁 “ “三明治三明治”事件事件 由含有抗蟲性由含有抗蟲性BtBt基因的轉(zhuǎn)基因玉基因的轉(zhuǎn)基因玉米做成。這種玉米米做成。這種玉米可產(chǎn)生一種可產(chǎn)生一種Cryge蛋蛋白質(zhì)，此物是一潛白質(zhì)，此物是一潛在致過敏性源。所在致過敏性源。所以美國食品與藥品以美國食品與藥品管理局（管理局（FDAFDA）只批）只批準(zhǔn)這種玉米作飼料而準(zhǔn)這種玉米作

22、飼料而非食用品。非食用品。 美國一家食品公司生產(chǎn)的一種油炸三明治Taco，上下夾層是玉米粉，中間為肉餡。使人們對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品的安全性問題充滿了憂慮 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十二頁，共65頁轉(zhuǎn)基因植物的幾個(gè)典型事件轉(zhuǎn)基因植物的幾個(gè)典型事件 “馬鈴薯馬鈴薯”事件事件英國獨(dú)立報(bào)披露了轉(zhuǎn)基因食品巨頭孟山都公司的一份秘密報(bào)告v不能確定轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯化學(xué)成分有什么差異不能確定轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯化學(xué)成分有什么差異v對(duì)使用轉(zhuǎn)基因土豆的大鼠，沒有補(bǔ)充蛋白質(zhì)以防止饑餓對(duì)使用轉(zhuǎn)基因土豆的大鼠，沒有補(bǔ)充蛋白質(zhì)以防止饑餓v供試動(dòng)物數(shù)量少，飼喂的幾種食物都不是大鼠的標(biāo)準(zhǔn)食物供試動(dòng)物數(shù)量少，飼喂的幾種食物都不

23、是大鼠的標(biāo)準(zhǔn)食物v試驗(yàn)設(shè)計(jì)差，未作雙盲測(cè)定試驗(yàn)設(shè)計(jì)差，未作雙盲測(cè)定v統(tǒng)計(jì)方法不當(dāng)，試驗(yàn)結(jié)果無一致性統(tǒng)計(jì)方法不當(dāng)，試驗(yàn)結(jié)果無一致性試驗(yàn)錯(cuò)誤試驗(yàn)錯(cuò)誤含雪花蓮凝集素基因的土豆含雪花蓮凝集素基因的土豆體重和器官減輕，體重和器官減輕，免疫系統(tǒng)受到破壞免疫系統(tǒng)受到破壞現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十三頁，共65頁 “ “斑蝶斑蝶”事件（事件（19991999年月，康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組在年月，康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組在NatureNature雜志上發(fā)表文章雜志上發(fā)表文章 ） 但但2 2年后美國組織了多個(gè)大學(xué)和研究部門進(jìn)行了大量試年后美國組織了多個(gè)大學(xué)和研究部門進(jìn)行了大量試驗(yàn)，得出了科學(xué)的結(jié)論：驗(yàn)，得出了科學(xué)的結(jié)論：v 玉

24、米花粉重，擴(kuò)散不遠(yuǎn)玉米花粉重，擴(kuò)散不遠(yuǎn)v 田間試驗(yàn)表明，抗蟲玉米花粉對(duì)斑蝶并不構(gòu)成威脅田間試驗(yàn)表明，抗蟲玉米花粉對(duì)斑蝶并不構(gòu)成威脅轉(zhuǎn)基因抗蟲轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的花粉玉米的花粉“馬利筋馬利筋”4444%幼蟲幼蟲死亡死亡北美珍北美珍稀瀕危稀瀕危大斑蝶大斑蝶雜草雜草v 斑蝶幼蟲真正的死因斑蝶幼蟲真正的死因 農(nóng)藥使用過度農(nóng)藥使用過度生態(tài)生態(tài) 環(huán)境的破壞環(huán)境的破壞現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十四頁，共65頁（五）轉(zhuǎn)基因植物的安全評(píng)價(jià)與檢測(cè) 安全性評(píng)價(jià)主要包括兩部分：一是對(duì)人類健康的影響，一是對(duì)環(huán)境的影響?！斑@是由授權(quán)的第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行的安全性研究， 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十五頁，共65頁 對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)施安全管理是國際上的

25、普遍做法。國際經(jīng)合組織（OECD）、聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、環(huán)保規(guī)劃署（UNEP）、生物安全議定書、食品法典委員會(huì)，都對(duì)轉(zhuǎn)基因生物的安全提出了明確的要求。安全性評(píng)價(jià)是國際上的通行做法安全性評(píng)價(jià)是國際上的通行做法。由于各國農(nóng)業(yè)、環(huán)境和生物多樣性的差異，決定了只有本國確認(rèn)了安全性之后，轉(zhuǎn)基因生物才能投入商業(yè)應(yīng)用或由輸出國引進(jìn)。日本、歐盟、美國等國均實(shí)行安全性評(píng)價(jià)。美國是通過農(nóng)業(yè)部、食品與藥物管理局和環(huán)保局的安全評(píng)價(jià)后才允許轉(zhuǎn)基因作物商品化生產(chǎn)；歐盟是通過安全評(píng)價(jià)后才批準(zhǔn)國內(nèi)外的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品投放市場(chǎng)；日本是通過農(nóng)林水產(chǎn)省的安全評(píng)價(jià)后才許可轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口。目前，按照生物安全議定書的有關(guān)規(guī)定，對(duì)進(jìn)口農(nóng)

26、業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)施安全評(píng)價(jià)管理，可以在收到申請(qǐng)之日起270日內(nèi)做出批復(fù)。 我國在制定條例及其配套規(guī)章的過程中，對(duì)國外的相關(guān)法規(guī)進(jìn)行了比較研究。在安全評(píng)價(jià)中，遵循 “個(gè)案分析”的原則、“實(shí)質(zhì)等同性”原則、“逐步完善”的原則等。實(shí)行標(biāo)識(shí)管理制度是使消費(fèi)者有知情權(quán)和選擇權(quán)。 “轉(zhuǎn)基因的管理是case bycase，個(gè)案分析的原則，即使同一個(gè)品種在不同的地方，不同的批次都需要進(jìn)行評(píng)價(jià)。” 實(shí)質(zhì)等同性原則，轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)的產(chǎn)品與傳統(tǒng)產(chǎn)品同一性狀進(jìn)行比較，具有實(shí)質(zhì)等同性，則可以認(rèn)為是安全的。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十六頁，共65頁農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物管理文件 國務(wù)院在2001年就頒布了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例(下稱條

27、例)。 條例規(guī)定，國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)(下稱安委會(huì))負(fù)責(zé)我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的安全評(píng)價(jià)工作。 2002年，農(nóng)業(yè)部又發(fā)布了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法、農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理辦法和農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法三個(gè)配套規(guī)章。我國還建立了由農(nóng)業(yè)部、國家發(fā)改委、科技部、衛(wèi)生部、國家質(zhì)檢總局和國家環(huán)?？偩纸M成的國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理部際聯(lián)席會(huì)議制度?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十七頁，共65頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十八頁，共65頁 在美國,一種基因作物要投入生產(chǎn),需要同時(shí)接受3項(xiàng)審核。農(nóng)業(yè)部負(fù)責(zé)監(jiān)管基因作物進(jìn)行田間試驗(yàn)的結(jié)果,食品與藥物管理局(FDA)負(fù)責(zé)對(duì)基因食品安全性的審核,而環(huán)保署則負(fù)責(zé)對(duì)該基因作物對(duì)

28、環(huán)境影響的評(píng)估。 凡是經(jīng)過科學(xué)評(píng)價(jià)和政府部門嚴(yán)格審批獲準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因食品都是安全的，全世界數(shù)億人食用后沒有出現(xiàn)一例轉(zhuǎn)基因食品中毒或醫(yī)療事故。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十九頁，共65頁（六）轉(zhuǎn)基因植物商業(yè)化中存在的問題1. 轉(zhuǎn)基因性狀的失效問題。這種失效來自于兩個(gè)方面，一方面是所轉(zhuǎn)基因本身表達(dá)沉默或表達(dá)強(qiáng)度降低；另一方面是病蟲草等對(duì)轉(zhuǎn)基因性狀的產(chǎn)生抗性，從而對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的商業(yè)化帶來不利影響；2. 轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)量品質(zhì)問題。1994年底一個(gè)在美國批準(zhǔn)商品化的轉(zhuǎn)基因遲熟番茄上市之后，并沒有像人每逾期得那樣有效，所以在1997年就推出了市場(chǎng)。其原因是這種番茄產(chǎn)量偏低而經(jīng)不起采收、包裝及運(yùn)輸?shù)日麄€(gè)過程，很多番茄

29、在運(yùn)抵目的地是已經(jīng)軟化或碰傷、失去了市場(chǎng)價(jià)值。3.經(jīng)濟(jì)地理問題。對(duì)不同發(fā)展水平的國家來說，轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化的主要問題有一定的差異。如歐盟轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化主要是政府和公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的認(rèn)識(shí)問題，而對(duì)貧窮的發(fā)展中國家則可能是經(jīng)濟(jì)問題。4.次要病蟲害問題，由于轉(zhuǎn)基因性狀只是對(duì)個(gè)別性狀的抗性，可能引起其它病蟲害逐步演變成主要病害。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十頁，共65頁（七）轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用自年首例轉(zhuǎn)基因植物-煙草問世，2006年3月全球已有多種植物獲得轉(zhuǎn)基因植株。 美國是世界上第一個(gè)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商業(yè)化種植的國家，其轉(zhuǎn)基因作物種植面積一直居世界首位。年美國轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá)萬公頃，占世界轉(zhuǎn)基因作物種植

30、面積的。 目前，最主要的轉(zhuǎn)基因作物是大豆和玉米，這兩種作物的種植面積大約占全球轉(zhuǎn)基因作物總面積的。其中轉(zhuǎn)基因大豆占全球轉(zhuǎn)基因作物面積約，轉(zhuǎn)基因棉花和油菜的種植面積位居第三和第四。轉(zhuǎn)基因作物給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十一頁，共65頁 自自19831983年首次獲得轉(zhuǎn)基因煙草、馬鈴薯以來，在短短十余年間，轉(zhuǎn)基因作物的年首次獲得轉(zhuǎn)基因煙草、馬鈴薯以來，在短短十余年間，轉(zhuǎn)基因作物的研究和開發(fā)進(jìn)展十分迅速。至研究和開發(fā)進(jìn)展十分迅速。至20082008年國際上已獲得轉(zhuǎn)基因植株的植物年國際上已獲得轉(zhuǎn)基因植株的植物已有超過已有超過35個(gè)科個(gè)科120多多 ，其中，其中“第一代第一代”農(nóng)業(yè)生物

31、技術(shù)產(chǎn)品已進(jìn)入研究開發(fā)實(shí)用階段農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品已進(jìn)入研究開發(fā)實(shí)用階段，“第二代第二代”轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品也基本上成形。轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品也基本上成形。研究方向研究方向抗病毒方面抗病毒方面抗蟲害方面抗蟲害方面改良品質(zhì)方面改良品質(zhì)方面抗逆境方面抗逆境方面抗除草劑方面抗除草劑方面醫(yī)療保健方面醫(yī)療保健方面提高產(chǎn)量方面提高產(chǎn)量方面第一代第一代第二代第二代現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十二頁，共65頁1.1 1.1 抗病毒方面抗病毒方面煙草花葉病毒的外殼煙草花葉病毒的外殼蛋白基因蛋白基因+ +普通番茄抗煙草花葉病毒的番茄 繼抗煙草花葉病毒的番茄培育成功之后，抗黃瓜花葉病毒繼抗煙草花葉病毒的番茄培育成功之后，抗黃瓜花葉病毒的轉(zhuǎn)基因植株也

32、陸續(xù)獲得成功。我國科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因方法，的轉(zhuǎn)基因植株也陸續(xù)獲得成功。我國科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因方法，培育出了抗病毒煙草、抗病毒甜椒和抗病毒番茄，而且已進(jìn)行培育出了抗病毒煙草、抗病毒甜椒和抗病毒番茄，而且已進(jìn)行了田間試驗(yàn)，并被批準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn)。了田間試驗(yàn)，并被批準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn)。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十三頁，共65頁1.2 1.2 抗蟲害方面抗蟲害方面迄今研究最多并取得迄今研究最多并取得成效的有兩類基因成效的有兩類基因蘇云金桿菌的殺蟲蘇云金桿菌的殺蟲蛋白基因（蛋白基因（BtBt）從豇豆馬鈴薯中分離的從豇豆馬鈴薯中分離的蛋白酶抑制劑基因蛋白酶抑制劑基因 試驗(yàn)已證明，如果將蘇云金桿菌殺蟲蛋白與蛋白酶抑試驗(yàn)已證

33、明，如果將蘇云金桿菌殺蟲蛋白與蛋白酶抑制劑配合使用，可提高殺蟲制劑配合使用，可提高殺蟲 2 22020倍，效果更佳?？梢灶A(yù)倍，效果更佳?？梢灶A(yù)料，未來的發(fā)展趨勢(shì)是將兩類基因同時(shí)轉(zhuǎn)入植物，以提高抗料，未來的發(fā)展趨勢(shì)是將兩類基因同時(shí)轉(zhuǎn)入植物，以提高抗蟲能力。蟲能力?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十四頁，共65頁1.3 1.3 抗除草劑方面抗除草劑方面 有資料報(bào)道：農(nóng)業(yè)上因雜草危害減產(chǎn)由有資料報(bào)道：農(nóng)業(yè)上因雜草危害減產(chǎn)由4040年代的年代的8%8%上升上升為為12%12%。而我們廣泛使用的除草劑大部分為非選擇性除草劑。而我們廣泛使用的除草劑大部分為非選擇性除草劑。因此只能在作物播種前使用。而通過基因工程培育出了。

34、因此只能在作物播種前使用。而通過基因工程培育出了抗除草劑作物，不但可以降低化學(xué)除草劑的施用量，而且抗除草劑作物，不但可以降低化學(xué)除草劑的施用量，而且減少環(huán)境污染，還可以對(duì)輪作或兼作作物的選擇給予更大減少環(huán)境污染，還可以對(duì)輪作或兼作作物的選擇給予更大的靈活性。目前已獲得的轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物有大豆、棉的靈活性。目前已獲得的轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物有大豆、棉花（花（棉田面積的以上都是轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 ）、玉米、油菜、馬鈴薯、甜菜等，大多已進(jìn)入了實(shí)用）、玉米、油菜、馬鈴薯、甜菜等，大多已進(jìn)入了實(shí)用階段。階段。美國孟山都公司已經(jīng)在河北和安徽建立了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉合資公司，憑借其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和資本優(yōu)勢(shì)與我國抗蟲棉公司

35、進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng) 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十五頁，共65頁1.4 1.4 提高產(chǎn)量方面提高產(chǎn)量方面 “超級(jí)水稻超級(jí)水稻”在水稻基因中插在水稻基因中插入玉米高光效基因，從而使水稻擁有入玉米高光效基因，從而使水稻擁有更高速度的光合作用，使大米產(chǎn)量提更高速度的光合作用，使大米產(chǎn)量提高了高了35%35%。這項(xiàng)工程是由我國首先完成。這項(xiàng)工程是由我國首先完成的。的。 一種轉(zhuǎn)谷氨酸脫氫酶基因的一種轉(zhuǎn)谷氨酸脫氫酶基因的玉玉米米，由于它可以大大提高對(duì)氮肥的利，由于它可以大大提高對(duì)氮肥的利用率，所以其產(chǎn)量提高了用率，所以其產(chǎn)量提高了10%10%。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十六頁，共65頁1.5 1.5 改良品質(zhì)方面改良品質(zhì)方面 一個(gè)被稱作

36、一個(gè)被稱作“金水稻金水稻”的轉(zhuǎn)基因品種（的轉(zhuǎn)基因品種（孟山都等公司開發(fā)的），可以使食用者孟山都等公司開發(fā)的），可以使食用者避免避免維生素維生素A A缺乏癥缺乏癥。因?yàn)檫@種水稻通過轉(zhuǎn)基因。因?yàn)檫@種水稻通過轉(zhuǎn)基因后高含胡蘿卜素，人體可以將胡蘿卜素轉(zhuǎn)后高含胡蘿卜素，人體可以將胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為維生素化為維生素A A。 再如，美國生物技術(shù)研究人員把月桂樹基因?qū)胗筒嗽偃?，美國生物技術(shù)研究人員把月桂樹基因?qū)胗筒酥?，生產(chǎn)出含月桂酸油達(dá)中，生產(chǎn)出含月桂酸油達(dá)4040的油菜籽，大大降低了成本并的油菜籽，大大降低了成本并增加了產(chǎn)量。增加了產(chǎn)量。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十七頁，共65頁1.6 1.6 醫(yī)療保健方面醫(yī)療保健方

37、面 2002 2002年，我國報(bào)道一種年，我國報(bào)道一種“抗乙肝西紅抗乙肝西紅柿柿”在中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心培育在中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心培育成功，又被稱為成功，又被稱為“口服疫苗口服疫苗”。目前，在。目前，在轉(zhuǎn)基因植物中已表達(dá)的口服疫苗除乙肝病轉(zhuǎn)基因植物中已表達(dá)的口服疫苗除乙肝病毒疫苗外，還有霍亂弧菌疫苗毒疫苗外，還有霍亂弧菌疫苗、肺結(jié)核疫苗、產(chǎn)腸毒素大腸桿菌疫苗、狂犬病毒疫苗、輪、肺結(jié)核疫苗、產(chǎn)腸毒素大腸桿菌疫苗、狂犬病毒疫苗、輪狀病毒疫苗、麻疹病毒疫苗、呼吸道合胞病毒疫苗等。生產(chǎn)狀病毒疫苗、麻疹病毒疫苗、呼吸道合胞病毒疫苗等。生產(chǎn)出口服疫苗的轉(zhuǎn)基因作物有番茄、黃瓜、香蕉，還有馬鈴薯出口服疫苗的轉(zhuǎn)基因作物有番茄、黃瓜、香蕉，還有馬鈴薯、煙草等。、煙草等?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十八頁，共65頁1.7 1.7 抗逆境方面抗逆境方面 針對(duì)旱、澇、鹽堿、低溫等不良因子而培育的各類抗逆