1、基因工程的應用領(lǐng)域旅游管理132郭旭201310730098摘要：轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為生命科學的前沿技術(shù)之一，已經(jīng)逐漸走入了人們的生活。轉(zhuǎn)基因技 術(shù)可以認為是在一定程度上通過科學技術(shù)手段讓其他生物、植物朝著對人類有利方向發(fā)展的 技術(shù)。通過對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的介紹，闡述了該技術(shù)的利弊關(guān)系，指出只有通過正確的引導和標 準管理，才能很好地利用該技術(shù)，使它為人類服務。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展歷程利弊關(guān)系參考文獻：1陳吉美.轉(zhuǎn)基因植物的研究進展J .德州學院學報，2004 2 2文平，王仁祥.轉(zhuǎn)基因植物研究進展J.生物學教學，2005 12 3郭黠，謝輝，何承偉.轉(zhuǎn)基因動物研究進展J.醫(yī)學綜述，200651前言轉(zhuǎn)基因

2、技術(shù)是生命科學前沿的重要領(lǐng)域之一。自從人類耕種作物以來，我們的祖先就從未停止過作物的遺傳改進。過去的幾千年里農(nóng)作物改進的方式主要是對自 然突變產(chǎn)生的優(yōu)良基因和重組體的選擇和利用， 通過隨機和自然的方式來積累優(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雜交的方法，進行優(yōu)良基因的重組和外源基因的導入而實現(xiàn)遺傳改進。因此，可以認為轉(zhuǎn)基因技術(shù)是與傳統(tǒng)技術(shù)一脈相承的，其本質(zhì)都是通過獲得優(yōu)良基因進行遺傳改進。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)有兩點重要區(qū)別，第一，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 生物體間親緣關(guān)系的限制；第二，傳統(tǒng)的雜

3、交和選擇技術(shù)一般是在生物個體水平 上進行，操作對象是整個基因組，所轉(zhuǎn)移的是大量的基因，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。將兩者緊密結(jié)合，可相得益彰，大大地提高動植 物品種改進的效率。2轉(zhuǎn)基因技術(shù)的介紹轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指用人工別離和修飾過的外源基因?qū)肷矬w的基因組中，從而使生物體的遺傳性狀發(fā)生改變的技術(shù)，可分為轉(zhuǎn)基因動物與轉(zhuǎn)基因植物兩大分支。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。2.1 轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)轉(zhuǎn)基因植物

4、是指利用重組DNA技術(shù)將克隆的優(yōu)良目的基因整合到植物的基因組 中，并使其得以表達，從而獲得的具有新的遺傳性狀的植物。自 1983年世界第 一例轉(zhuǎn)基因植物一一煙草問世以來僅 20多年的時間，轉(zhuǎn)基因植物的研究和應用 就已經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展，已有近1000例轉(zhuǎn)基因植物被批準進入田間試驗，涉 及的植物物種有50余個，已有48個轉(zhuǎn)基因植物品種被批準進行商業(yè)化生產(chǎn)。常見的轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)有：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)雙子葉植物的受傷部位，并誘導產(chǎn)生冠嚶瘤或發(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，其 上有一

5、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。 人們將目的基因 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

6、株即為轉(zhuǎn)基因植株。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 受體植物范圍的限制。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 研究中應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中，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年代初期由我國學者周光宇提出，我國目前推廣面積 最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用花粉管通道法培育出來的。該法的最大優(yōu)點是不依賴組織培養(yǎng)人工再生植株，技術(shù)簡單，不需要裝備精良的實驗室，常規(guī)育種工作者 易于

7、掌握。2.2 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)育成小鼠，表達出了兔卜珠蛋白；Palmiter等把大鼠的生 長激素基因?qū)诵∈笫芫褍?nèi)，獲得“超級”小鼠； Church獲得了首例轉(zhuǎn)基因 牛。到目前為止，人們已經(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。主要的轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)包括有：1原核顯微注射法，又稱 DNA顯微注射法，即通過顯微操作

8、儀將外源基因 直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA中，發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。其創(chuàng)始人是Jaenisch和Mintz等。此方法目前應用較普遍，現(xiàn)在的轉(zhuǎn)基因動物 研究大都是在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)移目的基因，目的基因的長 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，引起相應的性狀改變，重則致死。2逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法，指將目的基因重組到逆轉(zhuǎn)錄病毒載體上，制成高濃度 的病毒顆粒，人為感染

9、著床前或著床后的胚胎，也可以直接將胚胎與能釋放逆轉(zhuǎn) 錄病毒的單層培養(yǎng)細胞共孵育以到達感染的目的， 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 基因載體在應用中優(yōu)于微注射法之處為： 無需要重排，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體外共同培養(yǎng)， 或微注射雞胚盤里，整合有逆轉(zhuǎn)錄病毒的 DNA的胚胎率高。缺點是：需要生產(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大小限度； 所得轉(zhuǎn)基 因家畜的嵌合性很高，而需要廣泛的雜交，以建立轉(zhuǎn)基因系；轉(zhuǎn)基因的表達問題 尚未解決。3胚胎干細胞介導法是將

10、基因?qū)肱咛ビ诩毎蝗缓髮⑥D(zhuǎn)基因的胚胎干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，直至到達種系嵌合。其 優(yōu)點是：在將胚胎干細胞植入胚胎前，可以在體外選擇一個特殊的基因型， 用外 源DNA轉(zhuǎn)染以后，胚胎干細胞可以被克隆，繼而可以篩選含有整合外源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)不含有轉(zhuǎn)基因。目前，胚胎干細胞介導法在小鼠上應用比較成熟，在大動物上應用較晚。3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 品種的改進速度，提高人類食物的品質(zhì)，又可以生產(chǎn)珍貴的藥用蛋白，為患病

11、者 帶來福音。比方說，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)基因生物會不會破壞生物多樣性？轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品會不會對人類健康造成危害？ 一些科學家們開始擔憂對生物、植物生命進行的“任意修改”，創(chuàng)造出的新型遺傳基因 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)基因食品對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

12、作了大量研究，出現(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大學副教授約翰羅西的 一篇論文，引起世界震驚。論文指出，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，然后讓蝴蝶幼蟲啃食這些菜葉。4天之后， 有44%的幼蟲死亡，活著的幼蟲身體較小，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，就沒有出現(xiàn)死亡率高或發(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，防癌的成分異黃酮減少了。與普通大豆相比，兩種轉(zhuǎn)基因大豆中的異黃酮成分減少了12 %14%,還有巴

13、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大學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 3 000多位科學家的簽名，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 Khush。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

14、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有新的或更大的風險， 且商品化的產(chǎn)品的安全性 則由于目前的安全管理規(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 供了更大的靈活性和精確性。”因此，我認為和現(xiàn)代任何一項工業(yè)技術(shù)一樣，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也具有兩面性，有長亦 有短。在發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)等生物技術(shù)時，應該揚長避短、趨利避害、標準管理， 使轉(zhuǎn)基因技術(shù)能夠健康發(fā)展。4轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展展望當前條件下，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還存在許多不足，還處于不斷的發(fā)展與完善之中，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整合位 點的影響，往往出現(xiàn)異位表達和個體發(fā)育不適宜階段表達，影響轉(zhuǎn)基因表達能力 或基因表達的組織特異性，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)基因在宿主基因組中的行為， 轉(zhuǎn)基因隨機整合于動物的 基因組中，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 段喪失，插入位點周圍序列的倍增及基因的轉(zhuǎn)移， 也可能激活正常狀態(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 和組織特異性控制的機制；制作轉(zhuǎn)基因動物的效率低，這是目前幾乎所有從事轉(zhuǎn) 基因動物研究的實驗室都面臨的問題，也是制約著這項技術(shù)廣泛應用的