转基因技术的应用

转基因技术的应用摘要：转基因技术作为一门强有力的研究手段，在农业、医学、动植物优良种类的培养、生命科学研究等方面都具有广泛应用。在医学方面，可以用来为治疗遗传性疾病、恶性肿瘤、艾滋病等提供出路；在植物培育方面，可以用来改良植物的遗传性质，使具有以前所不具有的优良特性，如高产量、抗虫害、抗逆性等方面；转基因动物的出现可以使人类获得性状更好的动物，并且可以通过转基因动物生产出目的产物，如血红蛋白、乳铁蛋白等；在工业上，转基因技术也能为能源问题出谋献策。在最后，介绍转基因作物及食品在备受争议的现今，其发展状况如何。关键词：转基因技术，遗传改良，基因治疗转基因简介转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgenetechnology）。1转基因技术在医学上的应用转基因技术在开发新药物、开发新原料和为研究疾病提供新手段等方面具有重要的意义，为防治危害人类的各种疾病如传染病、内分泌疾病、恶性肿瘤和心血管疾病等开辟了新的天地。人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）于1990年正式启动，其目的是阐明人类基因组DNA长达3X109碱基对的序列，发现所有的人类基因并阐明它们在染色体上的位置，从而揭示出人类遗传信息。人类基因组计划提出的原因一部分就是为了解决包括肿瘤在内的人类疾病的分子遗传学问题，因为人类基因组测序的完成将有利于这些疾病的定位、克隆和鉴定，从而为这些疾病的基因诊断和未来的基因治疗奠定了基础。1.1基因治疗的原理基因治疗是指将正常的外源基因导入生物体内以弥补所缺失的基因、关闭或降低异常表达的基因，以达到治疗遗传性疾病的目的。目前基因治疗的方法在治疗恶性肿瘤、心血管疾病及传染病有重要应用。因治疗中最合适的受体细胞能够自我更新的造血干细胞群体。这种细胞可以容易地从骨髓中取出，在体外进行操作之后，再重新放回患者的体内。现在也可应用其他细胞，如肝和皮肤细胞，作为基因治疗受体细胞。1.2基因治疗的应用（1）遗传性疾病的基因治疗世界上大多数人类遗传疾病是由于单基因缺陷引起的。转基因技术的发展，为治疗这些遗传疾病开辟了一条新的希望之路。世界上第一次真正的基因治疗是美国加州大学的科学家给两名晚期!地中海贫血患者进行的，但最终失败。世界上第二次真正的基因治疗发生于1990年。美国国立卫生院的科学家用反转录病毒作为载体，把腺苷脱氨酶（adenosinedeaminase，ADA）基因转染至一名患ADA缺陷症女孩的淋巴细胞，使这个患者先天缺损的免疫系统趋于正常。ADA缺陷最主要是影响到造血细胞，积累的脱氧腺苷导致未成熟的T细胞（产生胸腺的细胞）解体。在正常的细胞中，ADA酶是组成地表达，而且只需要少量即可阻止dATP（deoxyadenosinetriphosphate，脱氧腺苷三磷酸）的累积。（2）恶性肿瘤的治疗用反转录病毒将毒素基因导入癌细胞中，在靶细胞中表达毒素并发挥杀伤作用，但对其他细胞的毒性较低。目前这类载体已被改造为只攻击带有特殊标记的细胞，这样就可以运送常规的治疗蛋白，从而具有普遍意义。（3）传染病的基因治疗前几年，人们“谈癌色变”，而近几年，由于艾滋病患者数量不断增加，加上艾滋病的致死特点，使得人们有了“谈艾滋病色变”的感觉。美国科学家用反转录病毒将编码CD4分子的基因导入上皮细胞及小鼠的成纤维细胞并使之表达，目的是抑制艾滋病病毒HIV的繁殖。还有将编码艾滋病病毒RNA降解的核酸酶基因转染淋巴细胞，可以抑制HIV病毒的传播。利用类似的方法还可以治疗人乳头瘤病毒、巨细胞病毒及肝炎病毒的感染。2植物转基因在农业中的应用现在转基因研究遍布全世界，转基因作物的种植面积迅速增加，其产值也逐年升高，其中美国和加拿大的田间试验最多。植物转基因在农业上的应用主要表现在以下几个方面：2．1品质遗传改良作物的优质一直是人们追求的目标，目前利用转基因植物可以有效地改良植物的品质特性。如韩国用转基因技术育成了一种便于淀粉加工的特异性微型薯种，个体如葡萄，结果性状也似葡萄，产量高达普通马铃薯产量的3倍，淀粉含量达40％。目前用于改良作物产品质量的基因主要有：控制果实成熟的基因；谷物种子贮藏蛋白基因；控制脂肪合成基因等。如中国农业大学成功地将高赖氨酸基因导人玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸含量比对照提高10％；华中农业大学和中国科学院植物研究所分别获得了延迟成熟的转基因番茄，储藏时间可延长1～2个月，有的可达80d以上L2引。2.2抗虫害遗传改良植物病害和虫害往往使农业生产蒙受严重损失。人们通过使用农药，采用高水平的生产管理技术和培育、种植抗病虫的作物品种等手段与病虫害做斗争，虽然取得了长足进步，但并未完全成功。基因工程的发展为培育抗病虫的作物提供了新的手段，从而开辟了植物抗病虫育种的新时代。近年来这方面的成就主要有：(1)将病毒外壳蛋白基因移植到农作物中，使农作物能抵抗病毒感染，培育出抗病毒番茄、烟草、黄瓜等作物新品种。如从烟草花叶病毒(TMV)和黄瓜花叶病毒(CMV)中提取外壳蛋白基因，通过载体拼接到烟草基因上，实现基因重组，育成双价抗病转基因烟草。(2)将外源抗真菌基因导入小麦，防治小麦赤霉病、纹枯病、根腐病等真菌性病害。(3)抗植物虫害的基因有多种，目前经常使用的主要有3种：一是从微生物苏云金杆菌分离出的苏云杆菌杀虫结晶蛋白基因，简称Bt基因；二是从植物中分离出的昆虫的蛋白酶抑制剂，其中应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI)；三是植物凝集素基因(1ee—tingene)。这些转基因作物能减少杀虫剂和农药的用量，降低杀虫剂和农药及其残留物对食物链、水体造成的污染，有利于保护生态环境。2．3抗逆性遗传改良植物在自然界生长过程中易受外界环境影响，如旱涝、盐碱、强光、寒冷、高温、低温等作用于植物，会引起植物体内发生一系列的生理代谢反应，表现为代谢和生长的可逆性抑制，严重时甚至引发不可逆伤害导致整个植株死亡。研究发现，将与脯氨酸、甜菜碱及脂质合成有关的酶的基因克隆后转入植物，可提高植物相应的抗逆性。我国在抗盐基因工程研究方面已取得了一些进展，克隆了肺氨酸合成酶、山菠菜碱脱氢酶、磷酸甘露醇脱氢酶等与耐盐相关的酶的基因，通过遗传转化获得了耐盐的转基因苜蓿、草莓和烟草，这些转基因植物已进入田间试验阶段。通过化学方法来控制除草成为现代化农业不可缺少的一部分，除草剂的年产量和年销售量已跃居农药之首，据估计美国每年用在除草剂上的费用大约是50亿美元。目前，耐除草剂的基因工程主要有2种策略：(1)修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂不敏感或过量表达，造成植物吸收除草剂后仍能进行正常代谢。(2)引入酶或酶系统，在除草剂发生作用前将除草剂降解或解毒。如今已培育出了耐草甘磷和草铵磷的作物。具有耐除草剂性状的作物在1998～1999年问对全球转基因作物增长的贡献最大(占转基因作物种植面积的69％)。3.转基因技术在动物方面应用转基因动物的应用能提高动物体组成、肉品质量、乳产量、毛的质量，提升多产性和抗病性，还包括其它重要的经济特征。下面是一些应用实例：（1）1983年美国将大白鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受精卵内，经移植和胚胎发育成功地培育出“超级鼠”其体重比一般小鼠增加2倍。可以将其应用到实验室中。（2）运用反转录病毒为载体携带生长激素基因导入动物，相继培育出快速生长的转基因猪、羊、鸡、兔和牛等。（3）将牛的生长激素注射到乳牛或羊羔体内，可以改善食物的转换效率，提高蛋白质与脂肪的比例，生产出更加符合人们要求的较瘦的肉类。转基因动物的出现引导人们把转基因动物作为一种反应器生产有用的蛋白，特别是医用活性蛋白。美国一大学利用转基因技术使转基因山羊和转基因小鼠分泌出人的tPA。美国公司已成功地培育出3头能生产人血红蛋白的转基因猪。荷兰一公司培育的一批转基因牛中携带着在奶中表达的人乳铁蛋白基因。我国科学家把乙肝病毒表面抗原基因注入家兔的受精卵中，获得了表达。再有，将能够控制产卵率的促卵素（booroolla）基因导入动物体内，有可能培育出具有高产卵率特性的转基因家畜。这种促卵素基因是从澳大利亚绵羊中分离出来的，它能够提高绵羊的双胞胎和三胞胎的发生率。把这个基因导入其他牛和羊体内，可提高奶牛和母羊的产仔率。4转基因与工业（1）生物能源某些转基因速生树种（如杨树和桉树）可作为供电站的原料，这些树种也可以直接做燃料。这类转基因树种主要是那些能过量表达纤维素合成酶基因或能过量表达纤维素酶基因（纤维素酶能使纤维素中的生物能转化成乙醇）的树木。（2）木质素和造纸许多转基因植物中表达了经过修饰的木质素，在这类转基因植物的成浆加工中发现，转基因植物中CAD的降低，对于木质素的溶解和断裂非常有利，从而大大地提高了成浆效率。成浆过程是一种耗能过程，通过转基因技术修饰木质素能降低能耗、极大地提高经济效益。（3）塑料最新报道表明，孟山都公司培育的转基因油菜发育胚的白色体内多羟基丁酸盐（P~B）的表达水平占成熟种子干重的8%。这种聚合体也已经在棉纤维细胞中表达，可制作绝缘衣服。根据这个特征，如果把目的基因转化到橡胶树中，就可以非常方便地从转基因橡胶树中得到任何所希望的蛋白。此外，这种树能够很容易地进行营养繁殖，这不仅保证了快速获得商业利润，并且也能阻止转化的目的基因通过种子扩散而导致不利的影响。5转基因作物现状目前社会上关于转基因作物的争论非常激烈，有人大力抵制，也有人想要大力推广。当然中国政府的意思是想要大力推广的。下面是记者在问及转基因作物时候。农业部负责人的回答。农业部负责人回答：转基因技术是现代生物技术的核心，运用转基因技术培育高产、优质、多抗、高效的新品种，能够降低农药、肥料投入，对缓解资源约束、保护生态环境、改善产品品质、拓展农业功能等具有重要作用。目前，世界许多国家把转基因生物技术作为支撑发展、引领未来的战略选择，转基因技术已成为各国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。我国是人口大国，解决十三亿人口的吃饭问题是头等大事。在工业化、城镇化快速发展的过程中，突破耕地、水等资源约束，保障国家粮食安全和农产品长期有效供给，归根结底要靠科技创新和应用。推进转基因技术研究与应用，是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略，是确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。当前我们必须认真实施好国家转基因生物新品种培育重大专项，努力抢占未来经济科技竞争制高点，加速转基因生物技术研究与应用健康发展，为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑。但在许多国家如美国，转基因食品虽然没有明令禁止，但遭到了民众的一致抵制，转基因食品在市场上毫无市场。因为大多数美国民众认为转基因食品有很大风险。下列实例就可看出：一、作为食用的转基因土豆（NewLeaf），在2001年之后就被撤出了美国、加拿大市场，目前的转基因土豆（Amflora）是只供工业用的。二、转基因西红柿在美国、欧洲的遭遇悲惨，上市时间比转基因土豆还短。到1998年为止，就被欧美消费者市场淘汰了。三。。美国市场上所有的新鲜蔬菜和水果，基本没有被转基因，只有黄色歪脖南瓜和绿皮西葫芦当中的10%左右及部分夏威夷木瓜被转基因，而这两种蔬菜和水果均不属于消费量高的大众化蔬果。而在中国，不像美国有政府认定的“有机”标志，也就是“非转基因”，我国没有规范要求标注“非转基因”，因此，对于“非转基因”并没有标准，也没有检测要求，基本上是企业的自愿行为。所以，有许多转基因食品在民众所未知的情况下就已经流向的人们的肚子里了。虽然群众对转基因有一定的怀疑，但在价格优势和模糊不清的市场环境下，大多数人都差不多已悄悄默认。6.究竟是否有害尚且未知对于转基因作物之所以存在安全性顾虑，主要原因之一是有些转基因作物特别是抗虫的转基因品种，含有一种物质叫做BT毒蛋白。由于虫子吃了BT毒蛋白可以被毒死，因此长期摄入该物质对人是否有害很难说，需要经过非常长的时间来考察……国际上对转基因食品的安全性问题尚无定论、看法不一，有人赞成有人反对；不管是反对还是赞成，都没有