轉(zhuǎn)基因植物的生物安全性

轉(zhuǎn)基因植物的生物安全性人口–1999年–60億2050年–90億

截至2050年將有90%的人口生活在南半球 目前，南半球四分之三的人口屬于農(nóng)村人口，其中大多數(shù)為農(nóng)民 和無(wú)地農(nóng)業(yè)人口農(nóng)作物

–食物、飼料和纖維的主要來(lái)源–每年產(chǎn)量65億公噸，價(jià)值約合2.5萬(wàn)億美元

–農(nóng)作物價(jià)格已經(jīng)上漲一倍

土地–1966年以來(lái)，人均可耕地面積減少了三分之二

1966年為0.45公頃

2050年為0.15公頃營(yíng)養(yǎng)不良/貧困

8.52億人口飽受饑餓/營(yíng)養(yǎng)不良之苦

13億人口掙扎在貧困線上–其中70%是農(nóng)業(yè)人口挑戰(zhàn)

–截至2050年，將約15億公頃耕地生產(chǎn)的食物、飼料和纖維產(chǎn)量提高一倍并持久增長(zhǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)千年發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵途徑食物是首選良方

資料來(lái)源：CliveJames，2008

挑戰(zhàn)

–全球食物、飼料、纖維和燃料安全–減輕貧困和饑餓第2頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天沒(méi)有哪一種辦法能夠完全解決食物、飼料、纖維和燃料安全問(wèn)題僅僅依靠傳統(tǒng)的作物改善方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)截至2050年食物產(chǎn)量增加一倍行之有效的戰(zhàn)略必須包含多種辦法，要能解決以下所有主要問(wèn)題：人口穩(wěn)定

改進(jìn)食物分配體制技術(shù)方面

-一種作物改良戰(zhàn)略，綜合運(yùn)用傳統(tǒng)手段及轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)量，促進(jìn)食物、飼料、纖維和燃料安全全球性食物、飼料、纖維和燃料戰(zhàn)略轉(zhuǎn)基因作物雖不是萬(wàn)能藥但卻極其重要第3頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、轉(zhuǎn)基因植物研究應(yīng)用概況1.轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展現(xiàn)狀轉(zhuǎn)基因植物或有時(shí)被稱為遺傳修飾植物（GMP或GMO）是指：運(yùn)用重組DNA技術(shù)將外源基因整合于受體植物基因組，從而改變其遺傳組成后產(chǎn)生的植物及其后代。自1983年第一例轉(zhuǎn)基因煙草植株問(wèn)世以來(lái)，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在全球范圍內(nèi)飛速發(fā)展，種植面積直線上升。1995年種植面積僅120萬(wàn)hm2，1998年達(dá)到了2780萬(wàn)hm2，1999年又增加了1200多萬(wàn)hm2，達(dá)到3990萬(wàn)hm2。2001年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積超過(guò)5000萬(wàn)hm2，2002年更是創(chuàng)出了歷史新高，達(dá)5867萬(wàn)hm2，到2005年達(dá)到9000萬(wàn)hm2，2007年達(dá)到1.143億hm2。第4頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天根據(jù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用國(guó)際服務(wù)組織(ISAAA)在北京發(fā)布的《全球轉(zhuǎn)基因作物概況報(bào)告》，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用始于1996年，美國(guó)種植了160萬(wàn)公頃的轉(zhuǎn)基因大豆，截止到2007年轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植面積已達(dá)1.143億公頃，比之當(dāng)初翻了67倍。據(jù)國(guó)際有關(guān)方面預(yù)測(cè)，到2010年，世界轉(zhuǎn)基因食物的市場(chǎng)總收入將達(dá)30000億美元，其中僅轉(zhuǎn)基因食物的種子收入就可達(dá)3000億美元。第5頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2007年焦點(diǎn)–

轉(zhuǎn)基因作物種植面積大幅增加

1.143億公頃較之2006年的1.02億公頃

增加了1230萬(wàn)公頃–

增幅達(dá)12%

–五年以來(lái)的第二大增幅1.143億公頃分布于23個(gè)國(guó)家，比2006年22個(gè)國(guó)家的1.02億公頃有所增加1996年以來(lái)，全球已累計(jì)種植轉(zhuǎn)基因作物6.9億公頃

有1200萬(wàn)農(nóng)民種植轉(zhuǎn)基因作物，而2006年僅有1030萬(wàn)–

其中90%或1100萬(wàn)都是資源匱乏的農(nóng)民–發(fā)展中國(guó)家的小農(nóng)首次超過(guò)1000萬(wàn)

2007年，全球65億人口中有55%或36億人口居住在這23個(gè)種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家第6頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2006年和2007年間增長(zhǎng)了12%，合1230萬(wàn)公頃（或3000萬(wàn)英畝）。全球轉(zhuǎn)基因作物總面積1996年至2007年（單位：百萬(wàn)公頃）種植轉(zhuǎn)基因作物的23個(gè)國(guó)家020406080100120140199619971998199920002001200220032004200520062007合計(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展中國(guó)家第7頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天01002003004005006007008001996199719981999200020012002200320042005200620076.66億公頃=16億英畝百萬(wàn)英畝172912359884947412470148219761996年至2007年全球轉(zhuǎn)基因作物累計(jì)種植面積（單位：百萬(wàn)公頃）資料來(lái)源：CliveJames,2008第8頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天1996年至2007年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積（單位：百萬(wàn)公頃）——按作物種類大豆玉米棉花蕓苔第9頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天1996年至2007年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積（單位：百萬(wàn)公頃）——按性狀分抗除草劑抗蟲抗除草劑/抗蟲第11頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2007年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積（單位：百萬(wàn)公頃）：按國(guó)家分第12頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天從應(yīng)用的國(guó)家來(lái)看，2005年已有21個(gè)國(guó)家近850萬(wàn)農(nóng)戶種植了轉(zhuǎn)基因作物。美國(guó)、阿根廷、巴西、加拿大、中國(guó)仍是主要的轉(zhuǎn)基因作物種植國(guó)，分列前5位，其中，美國(guó)種植了4980萬(wàn)hm2的轉(zhuǎn)基因作物,占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的55%,而中國(guó)種植了330萬(wàn)hm2的轉(zhuǎn)基因棉花,占全球的約3.7%2007年是轉(zhuǎn)基因作物的一個(gè)重要里程碑。這一年種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家增加到了23個(gè)，其中12個(gè)為發(fā)展中國(guó)家，11個(gè)為發(fā)達(dá)國(guó)家，有8個(gè)國(guó)家的種植面積超過(guò)100萬(wàn)公頃，智利和波蘭成為最新的兩個(gè)轉(zhuǎn)基因作物種植國(guó)家。發(fā)展中國(guó)家受益于轉(zhuǎn)基因作物的小農(nóng)戶數(shù)量第一次超過(guò)了1000萬(wàn)，達(dá)約1100萬(wàn)，占全球生物技術(shù)受益農(nóng)民總數(shù)的90％。

國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織

（ISAAA）預(yù)計(jì)，到2010年世界上將有30個(gè)以上國(guó)家的1500萬(wàn)農(nóng)民種植轉(zhuǎn)基因作物。轉(zhuǎn)基因植物全球分布第13頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2007年–全球保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)在北美洲，美國(guó)的種植面積增長(zhǎng)310萬(wàn)公頃，–5770萬(wàn)公頃中有37%是“疊加性狀”作物，1000萬(wàn)公頃種植生物燃料作物，玉米種植面積增加40%在亞洲，印度的轉(zhuǎn)基因棉花種植面積增加63%，達(dá)620萬(wàn)公頃，中國(guó)增加了9%，達(dá)380萬(wàn)公頃–菲律賓也有所增加在南美洲，巴西–轉(zhuǎn)基因大豆和棉花種植面積增加30%，達(dá)1500萬(wàn)公頃–阿根廷位列第二，智利也有增長(zhǎng)南非的轉(zhuǎn)基因作物種植面積增加了30%，達(dá)180萬(wàn)公頃，其中大部分是食用轉(zhuǎn)基因白玉米波蘭是第8個(gè)種植轉(zhuǎn)基因玉米的歐盟成員國(guó)。歐盟的種植面積首次突破10萬(wàn)公頃–2007年增長(zhǎng)了77%第14頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天從1996年到2007年，發(fā)展中國(guó)家的轉(zhuǎn)基因作物種植面積在全球所占比重每年都保持增長(zhǎng)

–

2007年達(dá)43%，比2006年的40%增長(zhǎng)了3%2007年，發(fā)展中國(guó)家的轉(zhuǎn)基因作物種植面積增加了850萬(wàn)公頃，增幅達(dá)21%，而發(fā)達(dá)國(guó)家僅增長(zhǎng)380萬(wàn)公頃，只有6%的增幅亞洲、拉美和非洲最大的五個(gè)轉(zhuǎn)基因作物種植國(guó)家中國(guó)、印度、阿根廷、巴西和南非，總?cè)丝跒?6億（占全球人口的40%），2007年種植的轉(zhuǎn)基因作物面積合計(jì)4600萬(wàn)公頃，相當(dāng)于全球總面積的40%2007年，發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)基因作物種植面積的增長(zhǎng)繼續(xù)超過(guò)工業(yè)化國(guó)家

第15頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2007年轉(zhuǎn)基因作物全球分布（單位:百萬(wàn)公頃）第16頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天提高產(chǎn)量和收入

–產(chǎn)量提高5%到50%。2006年農(nóng)民收入增加70億美元，1996年至2006年期間增加了340億美元；工業(yè)化國(guó)家占175億美元，發(fā)展中國(guó)家占165億美元保護(hù)生物多樣性

–

將相同耕地面積的產(chǎn)量提高一倍

–

保護(hù)森林/生物多樣性–發(fā)展中國(guó)家每年流失1300萬(wàn)公頃環(huán)境影響

–

減少外部輸入需要

-1996年至2006年期間，節(jié)省了289,000公噸殺蟲劑-2006年減少了150億公斤二氧化碳

–相當(dāng)于650萬(wàn)輛車的排放量–全球變暖-水土保持=可持續(xù)發(fā)展社會(huì)效益

-2007年，為1100萬(wàn)小農(nóng)減貧，2006年這一數(shù)字為930萬(wàn)-婦女和兒童福利效益開(kāi)始顯現(xiàn)-更廉價(jià)的食物、飼料、纖維和燃料

轉(zhuǎn)基因作物的影響

第17頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天經(jīng)濟(jì)效益1986年全世界有5例轉(zhuǎn)基因植物首次批準(zhǔn)進(jìn)入田間實(shí)驗(yàn)，1994年首例轉(zhuǎn)基因植物——轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄在美國(guó)批準(zhǔn)進(jìn)入市場(chǎng)。隨著轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在全球迅速推廣，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)品的市場(chǎng)銷售額也迅速增加，從1995年的0.75億美元增加到1998年大約12～15億美元，4年間增加約20倍。從目前的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，2010年市場(chǎng)銷售額可達(dá)到200億美元。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在全球的迅速推廣，已經(jīng)開(kāi)始影響到相關(guān)的經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域。例如抗蟲轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的推廣，使世界農(nóng)藥市場(chǎng)從90億美元萎縮至60億美元，農(nóng)作物產(chǎn)量則增加了5％～10％，農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染明顯減輕。自1996年轉(zhuǎn)基因作物的首次商業(yè)化種植以來(lái),累計(jì)的全球市場(chǎng)價(jià)值約293億美元,預(yù)計(jì)2006年將超過(guò)55億美元。第18頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天所有國(guó)家美國(guó)

阿根廷中國(guó)巴西印度加拿大其他1996-20062006337億美元159億美元

66億美元58億美元

19億美元

13億美元

12億美元

10億美元70億美元

29億美元13億美元8億美元6億美元8億美元3億美元3億美元

轉(zhuǎn)基因作物–全球經(jīng)濟(jì)效益：

1996年至2006年和2006年第19頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天未來(lái)–第二個(gè)十年，2006年-2015年得益于采用復(fù)合性狀并拓展具有農(nóng)藝、優(yōu)質(zhì)及其他特性的作物，再加上約3年后將應(yīng)用的耐旱特性，美國(guó)、加拿大和澳大利亞的轉(zhuǎn)基因作物會(huì)繼續(xù)保持增長(zhǎng)。高昂的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格會(huì)促進(jìn)轉(zhuǎn)基因作物的種植第一個(gè)十年（1996年-2005年）屬于美洲，在第二個(gè)十年中，以印度、中國(guó)和越南等新興國(guó)家為首的亞洲很可能出現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)

巴西擁有巨大潛力，有可能引領(lǐng)拉美的增長(zhǎng)非洲

–

種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家數(shù)量會(huì)略有增長(zhǎng)，其中以北非的埃及、西非的布基納法索和東非的肯尼亞為最

歐盟會(huì)保持緩慢到中度的增長(zhǎng)步伐，東歐潛力巨大以美國(guó)、巴西以及許多其他國(guó)家為首將轉(zhuǎn)基因作物用作生物燃料–

乙醇和生物柴油，將成為一種重要的新發(fā)展。第20頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天資料來(lái)源：CliveJames，2008種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家數(shù)種植轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)民數(shù)全球轉(zhuǎn)基因作物面積20072015231200萬(wàn)1.14億公頃~40

達(dá)到1億約2億公頃第二個(gè)十年預(yù)測(cè)，2006年-2015年第21頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天我國(guó)轉(zhuǎn)基因植物研究現(xiàn)狀1997～1999年，有26項(xiàng)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已獲準(zhǔn)我國(guó)安全性審批，其中抗蟲類型16項(xiàng)，抗病毒類型9項(xiàng)，改良品質(zhì)類型1項(xiàng)。近幾年來(lái)，我國(guó)轉(zhuǎn)基因作物面積發(fā)展極其迅速，1998年全國(guó)轉(zhuǎn)基因作物種植面積為15萬(wàn)畝，1999年超過(guò)200萬(wàn)畝。2000年僅轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的栽培面積即已超過(guò)400萬(wàn)畝。我國(guó)種植面積最大的轉(zhuǎn)基因作物是抗蟲棉，2002年種植面積為200萬(wàn)公頃，2007年發(fā)展到了380萬(wàn)公頃。轉(zhuǎn)基因作物的種植面積只占全球的5%，涉及的轉(zhuǎn)基因作物還僅限于棉花，但抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻、抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米等在田間試驗(yàn)中表現(xiàn)優(yōu)異，顯示了良好的產(chǎn)業(yè)化潛力。第22頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天我國(guó)已通過(guò)安全性審批的轉(zhuǎn)基因植物第23頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.轉(zhuǎn)基因植物的分類

轉(zhuǎn)基因植物目前主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域，其中又主要是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要是向農(nóng)作物轉(zhuǎn)入各種有用基因，特別是抗有害生物(病原體、害蟲、雜草等)、抗逆境(干旱、鹽堿、寒冷、炎熱等)、增進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)、改變生長(zhǎng)發(fā)育特性、提高光合效率等方面的基因，獲得符合人類目標(biāo)的新種質(zhì)，培育新品種。醫(yī)藥領(lǐng)域主要是利用轉(zhuǎn)基因植物為“植物生物反應(yīng)器”，生產(chǎn)口服疫苗及醫(yī)用蛋白等。第24頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物眾所周知，雜草是農(nóng)作物生產(chǎn)的一大危害。除草劑已在許多國(guó)家廣泛應(yīng)用，免去了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中繁重的人力或機(jī)械除草勞動(dòng)，大大降低了除草成本。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，除草劑的普及應(yīng)用勢(shì)在必行。將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入栽培作物，可以更有效地使用除草劑防治田間雜草，保護(hù)作物免受藥害，從而增產(chǎn)增收?？钩輨┺D(zhuǎn)基因植物是最先進(jìn)入田間生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因植物，也是目前為止栽培面積最大的一類轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物?？共蒈樟椎拇蠖?、油菜、甜菜、玉米，抗溴苯腈的煙草、棉花等，已在若干北美和南美國(guó)家大面積種植。轉(zhuǎn)基因抗除草劑的玉米不受影響（右側(cè)為未使用除草劑的對(duì)照）第25頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天雜草與莊稼競(jìng)爭(zhēng)空間和營(yíng)養(yǎng)太累了！轉(zhuǎn)基因莊稼不怕除草劑雜草怕除草劑

死定了高枕無(wú)憂太棒了，簡(jiǎn)單方便第26頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用現(xiàn)狀在種植的轉(zhuǎn)基因作物中，抗除草劑作物占有的比例最大。1997年有690萬(wàn)公頃，占轉(zhuǎn)基因作物總種植向積的63％；1998年有1980萬(wàn)公頃，占71％；2007年有7000萬(wàn)公頃。其次是抗蟲作物，在1997年和1998年分別有400萬(wàn)公頃和770萬(wàn)公頃；2007年達(dá)2000萬(wàn)公頃。既抗蟲又抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物也開(kāi)始種植了，并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)?？钩輨┛瓜x抗除草劑/抗蟲百萬(wàn)公頃第27頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天種植面積最大的抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物是大豆。在1998年，抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆占總的抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物種植面積的72％。其次是油萊，占12％，棉花和玉米各占8％。第28頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天創(chuàng)制成功的抗除草劑水稻品種第29頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天抗除草劑基因作用的原理通過(guò)除草劑作用的靶酶的過(guò)量產(chǎn)生來(lái)解毒。如5—烯醇丙酮酸草酸—3—磷酸(EPSP)合成酶的過(guò)量表達(dá)，可使植物對(duì)草苷膦產(chǎn)生抗性。改變除草劑作用靶物的敏感性。如aroA基因所編碼的EPSP對(duì)草苷膦敏感性降低，導(dǎo)入植物后可使轉(zhuǎn)基因植株產(chǎn)生抗性。降解除草劑的基因。這類基因大多來(lái)自土壤微生物，如bar基因編碼phosphinothricin(PPT)乙酰轉(zhuǎn)移酶(PAT)，可解除Basta、Biolaphos等含PPT除草劑的毒性。降解2，4—D的tfdA基因和水解溴苯腈的bxn基因，在整合于植物基因組后，也能使植株分別對(duì)除草劑2，4—D和溴苯腈產(chǎn)生抗性。第30頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天草甘膦(glyphosate)特異性地抑制植物和細(xì)菌中莽草酸羥基乙烯轉(zhuǎn)移酶(EPSPS)的活性，而EPSPS是芳香族氨基酸合成途徑中的一個(gè)酶。對(duì)于植物抗草甘膦的基因工程，在開(kāi)始時(shí)人們考慮出兩種方法：一是EPSPS的過(guò)量產(chǎn)生，二是應(yīng)用編碼點(diǎn)突變的靶蛋白的基因?；酋ｋ?sulfonylurea)是一組除草劑，磺酰脲類除草劑通過(guò)抑制支鏈氨基酸合成過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵酶———乙酰乳酸合成酶(acetolactatesynthase,ALS)來(lái)表現(xiàn)其除草劑作用?？笶PSPS抑制劑基因抗ALS抑制劑基因抗除草劑基因第31頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天乙酰CoA轉(zhuǎn)移酶基因草丁膦(phosphinothricin,PPT)是有機(jī)磷類除草劑，是非選擇性廣譜除草劑Basta的活性成分。谷氨酰胺合成酶(glutaminesynthetase,GS)是草丁膦的作用靶標(biāo)，此種酶誘導(dǎo)L-谷氨酸形成谷氨酰胺，由于GS受抑制，使細(xì)胞間氮迅速積累，若干氨基酸缺乏，導(dǎo)致植株最終死亡。乙酰CoA轉(zhuǎn)移酶(acetylCoAtransferase)具有使除草劑草丁膦代謝失活的作用。阿特拉津氯水解酶基因阿特拉津(atrazine)是三嗪除草劑(triazineherbicide)的主要代表，其主要作用是抑制光合作用PSII電子傳遞中質(zhì)體醌傳遞電子，從而使能量傳遞過(guò)程中斷，光合作用停止，最終導(dǎo)致植物死亡?？钩輨┗虻?2頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞色素P450基因P450酶系是結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上含硫醇血紅素的氧化酶。P450對(duì)除草劑在作物體內(nèi)的氧化代謝中起著重要作用，可催化除草劑的各種代謝反應(yīng)。原卟啉原氧化酶基因原卟啉原氧化酶Protox(protoporphyrinogenoxidase)在亞鐵原卟啉與葉綠素生物合成中催化原卟啉原Ⅸ氧化成原卟啉Ⅸ，此種酶受到需光除草劑protoxinhibitors的專門抑制，迅速造成植物細(xì)胞受害與干枯?？钩輨┗虻?3頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天①抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的雜草化抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的“雜草化”包含兩個(gè)方面：一是抗性作物自身“雜草化”，包括抗性作物逸生成雜草和自生苗對(duì)下茬作物的為害；二是抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的抗性基因“漂移”到雜草上，導(dǎo)致抗藥性雜草產(chǎn)生?？钩輨┺D(zhuǎn)基因作物的安全性問(wèn)題第34頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的抗性基因在環(huán)境中的移動(dòng)（漂移）主要路徑及存在的形式第35頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天第36頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天②對(duì)環(huán)境的影響這種作物對(duì)野生植物群落的潛在影響，即逸生后可否像外來(lái)植物一樣，替代當(dāng)?shù)啬承┲参铮淖冎参锏娜郝浣Y(jié)構(gòu)；抗性基因“漂移”到其他野生植物上，改變它們的適應(yīng)性(包括提高和降低適應(yīng)性兩個(gè)方面)，導(dǎo)致植物群落結(jié)構(gòu)的改變；抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物對(duì)其他非靶標(biāo)生物(如昆蟲、烏、微生物等)的影響；種植這種作物后可能增加除草劑的用量而加重對(duì)環(huán)境的污染。第37頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天③食品的安全性導(dǎo)入基因后對(duì)食品質(zhì)量是否有影響?基因表達(dá)的蛋白是否是過(guò)敏原或有毒?這種風(fēng)險(xiǎn)取決于導(dǎo)入的外源基因的來(lái)源及特性。第38頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物Bt殺蟲蛋白基因Bt殺蟲蛋白基因編碼蘇云金芽苞桿菌(Bacillusthuringiensis)的伴苞晶體蛋白。作為生物殺蟲劑，蘇云金芽苞桿菌制劑早已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用。Bt殺蟲蛋白可以分為α－外毒素、β－外毒素、δ－內(nèi)毒素和虱因子。其中用于轉(zhuǎn)基因植物的主要為δ－內(nèi)毒素。δ

－內(nèi)毒素在昆蟲中腸的堿性和還原性環(huán)境下被降解為60kD左右的活性肽，并與受體的蛋白結(jié)合，聯(lián)合于細(xì)胞膜，引起膜穿孔，破壞細(xì)胞滲透平衡，引起細(xì)胞腫脹甚至破裂，最終導(dǎo)致昆蟲癱瘓或死亡。來(lái)自不同亞種或同一亞種不同菌株的δ

－內(nèi)毒素，往往具有不同的殺蟲范圍。第39頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因來(lái)源微生物來(lái)源——蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白基因（Bt基因）（廣泛應(yīng)用、重點(diǎn)介紹）蘇云金芽孢桿菌非晶體胞外殺蟲蛋白基因（Vips基因）-營(yíng)養(yǎng)期殺蟲蛋白植物來(lái)源——植物中分離出的昆蟲蛋白酶抑制劑基因，其中應(yīng)用最多的是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因（CpTI）；植物凝集素基因，如雪蓮花凝集素基因（初步研究應(yīng)用）動(dòng)物來(lái)源——蝎昆蟲毒素、蜘蛛毒素第40頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、微生物來(lái)源——Bt殺蟲晶體蛋白基因基因介紹——Bt殺蟲晶體蛋白基因編碼蘇云金芽苞桿菌(Bacillusthuringiensis)的伴苞晶體蛋白。作為生物殺蟲劑，蘇云金芽苞桿菌制劑早已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用?；蚍N類——從Bt菌株中分離出至少90種基因編碼的殺蟲結(jié)晶蛋白，根據(jù)蛋白結(jié)構(gòu)同源性和寄主范圍，將這些基因劃分為CryⅠ、CryⅡ、CryⅢ和CryⅣ4個(gè)主要類型。主效成分——Bt殺蟲蛋白可以分為α－外毒素、β－外毒素、δ－內(nèi)毒素和虱因子。其中用于轉(zhuǎn)基因植物的主要為δ－內(nèi)毒素。作用特點(diǎn)——?dú)⑾x結(jié)晶蛋白通常以沒(méi)有毒性的原毒素形式存在當(dāng)被昆蟲取食之后，在昆蟲的消化道內(nèi)，原毒素被活化，轉(zhuǎn)型為有毒性的多肽分子。第41頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天溶解條件——必須先溶解在昆蟲的腸道里，殺蟲結(jié)晶蛋白只能溶于堿性條件下，而不能溶于中性條件或者酸性條件（人腸道為酸性）溶解活化——在專一性蛋白酶水解切割作用下，釋放出毒素核心肽段（60KD左右），原毒素被活化成毒素（能否溶解）活化狀態(tài)——較為穩(wěn)定，不被胰蛋白酶或者其它蛋白酶所破壞（是否穩(wěn)定）（不能活化——不穩(wěn)定，很容易被腸道中的蛋白酶分解成小的肽段或者氨基酸，與其它食物的結(jié)果一樣被消化吸收）特異性結(jié)合——與昆蟲腸道上皮細(xì)胞上面的特異性受體結(jié)合后殺蟲結(jié)晶蛋白全部或部分嵌合于細(xì)胞膜中（有無(wú)特異受體）作用效果——嵌合后使細(xì)胞膜產(chǎn)生一些孔道，引起膜穿孔，破壞細(xì)胞滲透平衡，引起細(xì)胞腫脹甚至破裂，昆蟲幼蟲將停止進(jìn)食，最終死亡。Bt蛋白毒性作用的基本過(guò)程（要素）第42頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天Bt蛋白作用范圍(殺蟲譜)

來(lái)自不同亞種或同一亞種不同菌株的Bt蛋白（δ－內(nèi)毒素）具有不同的殺蟲范圍CryⅠ——鱗翅目CryⅡ——鱗翅目和和雙翅目CryⅢ——鞘翅目CryⅣ——雙翅目CryⅤ——鱗翅目和鞘翅目CryⅥ——線蟲抗蟲水稻——華恢1號(hào)：Cry1Ab/Cry1Ac第43頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)研究——1999年5月，康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組在《Nature》雜志上發(fā)表文章，聲稱轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的花粉飄到一種名叫“馬利筋”的雜草上，用馬利筋葉片飼喂美國(guó)大斑蝶，導(dǎo)致44%的幼蟲死亡。（事實(shí)-存在風(fēng)險(xiǎn)）生態(tài)效應(yīng)——轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米導(dǎo)致北美斑蝶變成瀕危物種（推測(cè)-尚無(wú)證據(jù)）事件影響——在全世界都引起了很大的反響?？茖W(xué)結(jié)論——第一，玉米的花粉非常重，擴(kuò)散不遠(yuǎn)。第二，2000年開(kāi)始在美國(guó)三個(gè)州和加拿大進(jìn)行的田間試驗(yàn)都證明，抗蟲玉米花粉對(duì)斑蝶并不構(gòu)成威脅。斑蝶減少的真正原因，一是農(nóng)藥的過(guò)度使用，二是墨西哥生態(tài)環(huán)境的破壞。相關(guān)事件——北美斑蝶事件鱗翅目第44頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、植物來(lái)源——植物凝集素基因基因特性——植物凝集素(lectin)是一類能特異識(shí)別并可逆結(jié)合糖類復(fù)合物的非免疫性球蛋白。作用原理——當(dāng)它被昆蟲吞食至消化道時(shí)，與昆蟲腸道周圍細(xì)胞壁膜糖蛋白相結(jié)合，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，同時(shí)還可能在消化道內(nèi)誘發(fā)病灶，使害蟲得病甚至死亡。應(yīng)用現(xiàn)狀——豌豆外源凝集素(P-lect)、雪花蓮凝集素(GNA)、半夏外源凝集素(PTA)。研究實(shí)例——GNA存在于一定生長(zhǎng)階段的雪花蓮組織中,它對(duì)線蟲和蚜蟲、葉蟬、稻褐飛虱等刺吸式口器的同翅目害蟲具有很強(qiáng)的毒殺功能。第45頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天由于Bt基因?qū)τ诟叩炔溉閯?dòng)物和人類極為安全，是一種十分理想的殺蟲基因，也是當(dāng)前使用最為廣泛的抗蟲基因。當(dāng)害蟲取食植株組織時(shí)，轉(zhuǎn)基因植物能自己生產(chǎn)Bt殺蟲蛋白，抑制并殺死害蟲。轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲棉花、玉米和馬鈴薯等已進(jìn)入商品化生產(chǎn)。如玉米螟是玉米最重要的害蟲，每條玉米螟幼蟲可以使一株玉米減產(chǎn)3％一7％。因玉米螟的危害，玉米平均每年減產(chǎn)5％～10％。1996年，美國(guó)因玉米螟危害損失了13億美元。近幾年來(lái)．抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米深受美國(guó)、加拿大農(nóng)民的歡迎，種植面積急劇增加。第46頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物產(chǎn)生的昆蟲毒素基因蝎昆蟲毒素是蝎在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成的，它可專一作用于昆蟲細(xì)胞膜離子通道，而對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)害或毒性很小。90年代初，分別將5種蝎昆蟲毒素基因?qū)藷煵?，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)棉鈴蟲和煙青蟲具極強(qiáng)的致死性。蜘蛛毒素。澳大利亞的Min公司從一種蜘蛛毒液中分離純化到一種只有37個(gè)核昔酸的小肽。北京大學(xué)的研究人員人工合成了此肽的基因，導(dǎo)人煙草后，轉(zhuǎn)基因煙草表現(xiàn)出明顯的抗蟲作用。第47頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物來(lái)源的各種抗蟲基因蛋白酶抑制劑能削弱或阻斷蛋白酶對(duì)食物中蛋白質(zhì)的消化，使昆蟲產(chǎn)生厭食反應(yīng)，最終導(dǎo)致昆蟲非正常發(fā)育和死亡。與抗蟲性關(guān)系最密切的是絲氨酸蛋白酶抑制劑，包括胰蛋白酶抑制劑、胰凝乳蛋白酶抑制劑和彈性蛋白酶抑制劑，其中又以胰蛋白酶抑制劑最為重要。大多數(shù)昆蟲利用胰蛋白酶類消化食物，但大多數(shù)植物不含或僅含微量這種酶?，F(xiàn)已從豇豆、大豆、馬鈴薯、大麥等分離了絲氨酸蛋白酶抑制劑，其中豇豆蛋白酶抑制刑(CpTI)基因和馬鈴薯蛋白酶抑制劑(PinⅡ)基因抗蟲效果較好。這些基因來(lái)自植物，故不需密碼子改造就能很好地表達(dá)，其抗蟲譜也比BT殺蟲蛋白基因?qū)?，昆蟲難以直接產(chǎn)生抗性。蛋白酶抑制劑第48頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物凝集素植物凝集素(lectin)是一類能特異識(shí)別并可逆結(jié)合糖類復(fù)合物的非免疫性球蛋白。當(dāng)它被昆蟲吞食至消化道時(shí)，與昆蟲腸道周圍細(xì)胞壁膜糖蛋白相結(jié)合，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，同時(shí)還可能在消化道內(nèi)誘發(fā)病灶，使害蟲得病甚至死亡。目前應(yīng)用較多的外源凝集素主要有豌豆外源凝集素(P-lect)、雪花蓮凝集素(GNA)、半夏外源凝集素(PTA)三種。豌豆外源凝集素能抑制遼豆象的繁殖，對(duì)抗稻飛虱、蚜蟲一類刺吸式害蟲表現(xiàn)出明顯的抗性。GNA存在于一定生長(zhǎng)階段的雪花蓮組織中,它對(duì)線蟲和蚜蟲、葉蟬、稻褐飛虱等刺吸式口器的同翅目害蟲具有很強(qiáng)的毒殺功能。第49頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒轉(zhuǎn)基因植物來(lái)自病毒的抗性基因衣殼蛋白基因（CP）首次獲得成功的是抗TMV的轉(zhuǎn)衣殼蛋白基因煙草。這一抗性稱為衣殼蛋白介導(dǎo)抗性(CP－MR)。后來(lái)在水稻、玉米、油菜、馬鈴薯上得到應(yīng)用。這種介導(dǎo)抗性的可能機(jī)制有：阻止病毒脫殼；衣殼蛋白與病毒RNA互作或與寄主的RNA互作，影響翻譯；衣殼蛋白對(duì)病毒在細(xì)胞－細(xì)胞間和更長(zhǎng)距離傳播的干擾等。1995年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了第一個(gè)轉(zhuǎn)衣殼蛋白基因南瓜品種“FreedomII”投入商業(yè)應(yīng)用。煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等轉(zhuǎn)衣殼蛋白基因品種相繼投入市場(chǎng)。在國(guó)內(nèi)，北京大學(xué)培育的抗CMV轉(zhuǎn)衣完蛋白基因番茄、甜椒已通過(guò)安全性審查。第50頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天病毒復(fù)制酶基因病毒基因組是由多個(gè)基因組成。如馬鈴薯Y病毒組病毒的基因組，除CP基因外，至少含有6種非結(jié)構(gòu)蛋白的編碼區(qū)。研究表明，病毒非結(jié)構(gòu)蛋白基因也可能使植物獲得抗性。研究得較多的是病毒復(fù)制酶基因?，F(xiàn)已明確，表達(dá)有各種缺失、序列改變的病毒復(fù)制酶修飾基因，以及完整的野生型復(fù)制酶基因的轉(zhuǎn)基因植物，均具抗病毒性。病毒核內(nèi)蛋白酶基因核內(nèi)蛋白酶基因是病毒基因衍生抗性的另一個(gè)重要研究對(duì)象。北京市農(nóng)林科學(xué)院將蕪菁花葉病毒(TuMV)的Nla基因?qū)氚撞?，篩選到對(duì)TuMv具有高度抗性的轉(zhuǎn)基因白菜株系、目前已進(jìn)入中間試驗(yàn)。第51頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天病毒衛(wèi)星RNA1986年，英國(guó)Harrison等首次將黃瓜花葉病毒(CMV)的衛(wèi)星RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA后，轉(zhuǎn)入植物中，獲得了抗CMV的轉(zhuǎn)基因植株。病毒衛(wèi)星RNA能有效地與病毒基因組RNA爭(zhēng)奪RNA復(fù)制酶，由于它分子小、復(fù)制周期短，因此隨著復(fù)制循環(huán)的增加，病毒基因組的復(fù)制必然要受到極大干擾，但是其抗病性常常出現(xiàn)在病毒侵染的晚期，而且衛(wèi)星RNA還存在突變頻率高的現(xiàn)象。來(lái)自植物的抗病毒基因植物對(duì)病毒的抗性大多由單基因控制。如：含有Rx和Ry基因的馬鈴薯分別抗PVX和PVY。植物基因組的巨大性給抗病毒基因的鑒定和分離帶來(lái)很大困難，但隨著植物基因組計(jì)劃的實(shí)施，從植物自身分離的抗病毒基因?qū)?huì)日趨增多。第52頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天②抗真菌轉(zhuǎn)基因植物1）植物或細(xì)菌的幾丁質(zhì)酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶是大多數(shù)病原真菌細(xì)胞壁的主要成分之一，分別具有降解幾丁質(zhì)和β-1,3-葡聚糖的作用，可以用它們對(duì)抗植物的真菌病原。目前已從水稻、煙草、黃瓜、馬鈴薯、大豆等植物和某些細(xì)菌獲得幾丁質(zhì)酶。日本、荷蘭等國(guó)已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因的抗白粉病煙草和抗枯萎病番茄。2）核糖體滅活蛋白基因（RIP）核糖體滅活蛋白對(duì)控制病源真菌十分有效。大麥核糖體滅活蛋白在轉(zhuǎn)基因煙草上的表達(dá)，已顯示對(duì)真菌病原具有抗性。

3）導(dǎo)人防衛(wèi)基因增強(qiáng)植物的抗病性第53頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天③抗細(xì)菌轉(zhuǎn)基因植物1）殺菌肽基因殺菌肽是由30多個(gè)氨基酸殘基組成的小肽，具有廣泛的殺菌譜，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌都有抗性。2）溶菌酶基因T4噬茵體溶菌酶在馬鈴薯塊莖上的表達(dá)，增強(qiáng)了對(duì)病原菌的抗性。大麥α-硫素基因的表達(dá)，大大加強(qiáng)了轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)細(xì)菌病原菌的抗性。3）來(lái)自病原菌自身的抗菌基因4）植物的抗細(xì)菌基因如擬南芥Rps2基因和番茄Pto基因。植物抗病蛋白－－硫素，離體表現(xiàn)對(duì)植物病原具有毒性。第54頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）抗環(huán)境脅迫的轉(zhuǎn)基因植物溫度脅迫（低溫引起的冷害和凍害、高溫）、水分脅迫（干旱和澇害）和化學(xué)物脅迫（鹽堿、重金屬、有機(jī)污染物等）植物對(duì)環(huán)境脅迫的抗性可能存在一些共同的作用機(jī)理。目前重點(diǎn)研究的抗環(huán)境脅迫基因有：脯氨酸合成酶基因、甜菜堿合成酶基因、調(diào)滲蛋白基因、乙醇脫氫酶基因、熱激蛋白基因、苯丙氨酸裂解酶基因、苯基苯乙烯酮合成酶基因、膽堿脫氫酶基因和抗凍蛋白基因等。第55頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（5）植物發(fā)育調(diào)節(jié)基因工程①控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物乙烯是植物果實(shí)成熟時(shí)重要的內(nèi)源激素，通過(guò)控制乙烯合成的關(guān)鍵酶就可延長(zhǎng)其些水果和蔬菜瓜果的保鮮期。②雄性不育基因工程特異性表達(dá)細(xì)胞毒素基因阻斷花粉發(fā)育過(guò)程創(chuàng)造雄性不育。利用反義RNA技術(shù)獲得雄性不育系。利用位點(diǎn)特異性重組系統(tǒng)產(chǎn)生雄性不育系。通過(guò)基因噴施外源激素產(chǎn)生條件型不育系。③改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物種子中淀粉、油分、蛋白質(zhì)的組成和含量，決定其品質(zhì)的優(yōu)劣花的顏色主要由花冠中色素組成的比例所決定的，而大多數(shù)花卉的色素為黃酮類物質(zhì)。第56頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天顏色太單調(diào)了轉(zhuǎn)基因吧！彩色草坪第57頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（6）醫(yī)藥領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)藥用蛋白，具有成本低、易于遺傳操作、細(xì)胞具全能性、可利用種子貯存運(yùn)輸、對(duì)人類無(wú)害等優(yōu)勢(shì)。利用植物貯藏蛋白天然的高水平表達(dá)特性，生產(chǎn)人的神經(jīng)肽——亮氨酸腦啡肽。植物中生產(chǎn)藥用蛋白的另一條途徑是使用基因工程植物病毒作載體。如：花椰菜花葉病毒（CaMV）、煙草花葉病毒（TMV）生產(chǎn)具有藥用價(jià)值的蛋白多肽等。轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)食用疫苗：如乙型肝炎表面抗原（BbsAg）已在煙草、番茄和馬鈴薯中表達(dá)；在田間栽培能預(yù)防霍亂的苜蓿苗。轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器第58頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因工程藥物？？？

生病了打針吃藥第59頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、轉(zhuǎn)基因植物的安全性重點(diǎn)第60頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天安全性通常是指某事物在一定條件下所引起的危害程度和公眾對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的接受程度。轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的安全性評(píng)價(jià)主要包括三個(gè)方面的問(wèn)題：1）導(dǎo)入的外源基因及其產(chǎn)物對(duì)受體植物是否有不利影響2）有關(guān)轉(zhuǎn)基因作物釋放或使用帶來(lái)的生態(tài)學(xué)上的安全性，主要有以下方面：轉(zhuǎn)基因作物本身轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草；轉(zhuǎn)入的基因可能轉(zhuǎn)移至近緣物種，從而使其變?yōu)殡s草；轉(zhuǎn)入基因在水平方向上轉(zhuǎn)移至其他物種而帶來(lái)生態(tài)學(xué)上的問(wèn)題；基因以其他不明的方式使作物和其他野生近緣物種之間的生態(tài)關(guān)系紊亂第61頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天3）是有關(guān)毒理學(xué)方面的安全性問(wèn)題。而毒理學(xué)方面的安全性，主要集中體現(xiàn)在食品、飼料和其他消費(fèi)領(lǐng)域的安全性。主要有以下內(nèi)容：轉(zhuǎn)入的基因可能使植物變得不易加工或消化；它可能影響作物的毒理學(xué)特性；它可能以不明的方式產(chǎn)生某種有害物質(zhì)；引起過(guò)敏性反應(yīng)；抗生素作為標(biāo)記基因產(chǎn)生的醫(yī)療抗性可導(dǎo)致無(wú)藥可用；可能衍生環(huán)境激素效應(yīng)。第62頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天幾乎所有雙子葉植物都容易受到土壤農(nóng)桿菌感染，而產(chǎn)生根瘤。其致瘤特性是由Ti（tumor-inducing）質(zhì)粒介導(dǎo)的。Ti質(zhì)粒大約在160～240kb之間。其中T-DNA大約在15kb-30kb。Vir基因區(qū)在36kb左右。轉(zhuǎn)基因植物構(gòu)建農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化方法第63頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天農(nóng)桿根瘤菌之所以會(huì)感染植物根部是因?yàn)橹参锔繐p傷部位分泌出酚類物質(zhì)乙酰丁香酮和羥基乙酰丁香酮，這些酚類物質(zhì)可以誘導(dǎo)Vir（Virulenceregion)基因的啟動(dòng)表達(dá)Vir基因的產(chǎn)物將Ti質(zhì)粒上的一段T-DNA單鏈切下，而位于根瘤染色體上的操縱子基因產(chǎn)物則與單鏈T-DNA結(jié)合，形成復(fù)合物，轉(zhuǎn)化植物根部細(xì)胞。

第64頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天第65頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天第66頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.外源基因?qū)κ荏w植物的影響大多數(shù)轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)驗(yàn)中都使用了兩種遺傳成分：標(biāo)記基因和目的基因。（1）標(biāo)記基因?qū)χ参锏挠绊懀耗壳稗D(zhuǎn)基因植物實(shí)驗(yàn)中使用的標(biāo)記基因可分為兩大類：選擇基因和報(bào)告基因。選擇標(biāo)記基因可區(qū)分為抗生素抗性、除草劑抗性和植物代謝三大類。標(biāo)記基因大多數(shù)會(huì)表達(dá)相應(yīng)的酶或其他蛋白，它們有可能對(duì)轉(zhuǎn)基因植株產(chǎn)生有害影響。第67頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）外源基因的插入對(duì)植物的影響外源基因插入的位置及拷貝數(shù)的變化，將產(chǎn)生兩方面的影響：可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因失活或沉默；可能會(huì)使受體植物的基因表現(xiàn)插入失活。（3）外源基因?qū)χ参锏挠绊懙?8頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.轉(zhuǎn)基因植物在生態(tài)方面的潛在風(fēng)險(xiǎn)主要兩個(gè)方面：一是轉(zhuǎn)基因植物本身帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)；二是轉(zhuǎn)基因植物通過(guò)基因流對(duì)其他物種帶來(lái)影響，從而給生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)危害具體內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)基因植株成為雜草的可能性轉(zhuǎn)基因植株對(duì)近源物種存在的潛在威脅抗蟲轉(zhuǎn)基因作物帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)抗病毒轉(zhuǎn)基因植物帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)基因作物對(duì)生態(tài)環(huán)境的其他方面的潛在風(fēng)險(xiǎn)等。第69頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）轉(zhuǎn)基因植物可能會(huì)成為雜草“雜草”是指非人為種植、對(duì)人類而言其不利性多于有利性的一類植物。雜草常有的幾種特性第70頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天美國(guó)雜草科學(xué)委員會(huì)將雜草簡(jiǎn)單定義為：“對(duì)人類行為或利益有害或有干擾的任何植物?！彪s草往往生長(zhǎng)迅速并且具有強(qiáng)大生存競(jìng)爭(zhēng)力，能夠生產(chǎn)大量長(zhǎng)期有活力的種子而且這些種子具有遠(yuǎn)、近不同距離的傳播能力，甚至能夠以某種方式阻礙其它植物的生長(zhǎng)。由于雜草具有以上這些特征，所以常常給世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。第71頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因作物成為雜草的可能性

一個(gè)物種可能通過(guò)兩種方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草：它能在引入地持續(xù)存在；它能人侵和改變其他植物棲息地。理論上許多性狀的改變都可能增加轉(zhuǎn)基因植物雜草化趨勢(shì)。例如種子休眠期的改變、種子萌發(fā)率的提高、對(duì)有害生物和逆境的耐受性、以及植株具有的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)等。在討論轉(zhuǎn)基因作物變成雜草的可能性時(shí)，首先應(yīng)考慮遺傳轉(zhuǎn)化的受體植物有無(wú)雜草特性。如：玉米就是一種無(wú)論是生長(zhǎng)還是繁殖都依賴于人類的作物，因而難以想像導(dǎo)入一兩個(gè)基因的轉(zhuǎn)基因玉米會(huì)變成野生雜草。第72頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天首先，通過(guò)已有知識(shí)，將實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分類：或是屬于較高風(fēng)險(xiǎn)一類，或是屬于較低風(fēng)險(xiǎn)甚至無(wú)風(fēng)險(xiǎn)一類。第二步根據(jù)第一步的分類進(jìn)行不同的田間實(shí)驗(yàn)，來(lái)評(píng)價(jià)其生態(tài)上的表現(xiàn)。如果轉(zhuǎn)基因作物具有更高的行為表現(xiàn)，則要進(jìn)行第三步實(shí)驗(yàn)評(píng)估。轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草的潛在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估第73頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）轉(zhuǎn)基因植物通過(guò)基因流對(duì)近緣物種的潛在威脅1）基因流發(fā)生的可能性基因流是由于物種之間通過(guò)花粉、種子、或無(wú)性繁殖體相互引入基因引起的。理論上只要大量種植轉(zhuǎn)基因作物，而且附近存在有性親和的近緣種或雜草，轉(zhuǎn)基因作物的轉(zhuǎn)入基因就會(huì)通過(guò)花粉傳遞給這些近緣植物，產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因作物與這些近緣植物的雜種。2）影響基因流發(fā)生的因素作物與其近緣物種或雜草之間種植或生長(zhǎng)的距離不能太遠(yuǎn)，不能超出有活力的花粉所能傳播的范圍；作物與其近緣物種或雜草雜交后能產(chǎn)生可育的雜種，而且轉(zhuǎn)基因在雜種中能得到表達(dá)；轉(zhuǎn)基因在近緣物種或雜草種群中要得到穩(wěn)定保持。第74頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天3）轉(zhuǎn)基因植株對(duì)近緣種帶來(lái)的潛在影響遠(yuǎn)緣雜交有可能使轉(zhuǎn)基因植物中的抗病、抗蟲、抗除草劑、抗逆境等基因通過(guò)水平（轉(zhuǎn)基因向其他物種轉(zhuǎn)移）、垂直（轉(zhuǎn)基因向近緣物種轉(zhuǎn)移）兩個(gè)方向轉(zhuǎn)移，使原先不是雜草的近緣物種變?yōu)殡s草。4）轉(zhuǎn)基因植株對(duì)野生種帶來(lái)的潛在影響物種多樣性的逐漸減少，如美國(guó)的蔬菜水果多樣性已損失了97％，中東地區(qū)的小麥多樣性已損失了85％。5）轉(zhuǎn)基因植株對(duì)雜草帶來(lái)的潛在影響抗除草劑基因不僅可作為標(biāo)記基因用于篩選轉(zhuǎn)基因植株，也方便了使用除草劑控制雜草生長(zhǎng)。但如果某一抗除草劑基因從轉(zhuǎn)基因作物流向雜草，可使雜草對(duì)某種除草劑產(chǎn)生抗性而難以控制。第75頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因流使近緣物種轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草的潛在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估第一步：基因流分析第二步：野生雜草轉(zhuǎn)入基因后生態(tài)上的行為表現(xiàn)分析

第三步：轉(zhuǎn)基因的雜草植株的雜草化實(shí)驗(yàn)主要了解作物與野生近緣雜草之間能否形成有活力的可育雜種?轉(zhuǎn)基因的野生雜革種群在種群替代實(shí)驗(yàn)中是否比親本雜草有更好的表現(xiàn)?如是，則風(fēng)險(xiǎn)較高，重新考慮其商業(yè)應(yīng)用或進(jìn)入第三步；如否，則風(fēng)險(xiǎn)較低，分析終止。轉(zhuǎn)基因的雜草在生態(tài)上強(qiáng)的行為表現(xiàn)，是否導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因雜草植株的雜草化趨勢(shì)增加?如是，則風(fēng)險(xiǎn)較高，重新考慮其商業(yè)應(yīng)用；如否，則風(fēng)險(xiǎn)較低，分析終止。第76頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）抗蟲轉(zhuǎn)基因作物帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)：殺傷了益蟲(如蜜蜂)和害蟲的天敵(食蟲昆蟲、鳥類等)，破壞生態(tài)平衡由于害蟲產(chǎn)生抗藥性促使害蟲更加猖獄研究目標(biāo)：研制專一性強(qiáng)的殺蟲劑，它只針對(duì)目標(biāo)害蟲。采用這類農(nóng)藥，可以保持生態(tài)平衡，保護(hù)害蟲的天敵；采用綜合防治法，以避免或減少害蟲群體中抗藥性個(gè)體的發(fā)展；減少殺蟲劑的施用量，利用害蟲的不斷取食習(xí)性殺死害蟲，但不傷害天敵。第77頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的新發(fā)現(xiàn)種植的Ｂｔ轉(zhuǎn)基因棉花除了可以自己“殺蟲”之外，還能保護(hù)周邊的農(nóng)作物免受棉鈴蟲危害，頗有“造福一方”的連帶效應(yīng)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院吳孔明等研究人員在美國(guó)《科學(xué)》雜志2008年8月19日發(fā)表的有關(guān)轉(zhuǎn)基因棉的一項(xiàng)科研成果研究數(shù)據(jù)表明，中國(guó)農(nóng)民種植Ｂｔ轉(zhuǎn)基因棉后，棉鈴蟲的數(shù)量顯著減少，棉花產(chǎn)量增加了15％－20％，農(nóng)藥用量減少50％以上，因噴灑農(nóng)藥造成的生態(tài)污染大大減少，也讓那些由于噴農(nóng)藥而中毒的棉農(nóng)松了一口氣。2007年，中國(guó)種植轉(zhuǎn)基因棉約350萬(wàn)公頃，減少使用殺蟲劑達(dá)14萬(wàn)噸

/2008/0919/200443230.shtml第78頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）抗病毒轉(zhuǎn)基因作物帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生新病毒的可能性首先，選擇壓力的存在是病毒RNA重組的必要條件。其次，對(duì)大多數(shù)抗病毒轉(zhuǎn)基因植物來(lái)說(shuō)，表達(dá)序列與靶病毒RNA基因組之間具有同源性，而轉(zhuǎn)入基因的序列與非靶病毒RNA基因組之間常常是沒(méi)有同源性的。病毒寄主范圍可能會(huì)擴(kuò)大病毒的協(xié)同作用可能會(huì)使病毒病變得更加嚴(yán)重第79頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.轉(zhuǎn)基因植物在毒理學(xué)方面的潛在風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)基因DNA分子本身帶來(lái)的影響轉(zhuǎn)基因編碼的產(chǎn)物——酶或其他蛋白質(zhì)的影響第80頁(yè),共86頁(yè)，2024年2月25日，星期天