1、基因工程課程設(shè)置與成績(jī)構(gòu)成授課形式：課堂講授、討論、互動(dòng)式教學(xué)考 試： 平時(shí)成績(jī)(15%)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)(15%)+期末成績(jī)(70%)平時(shí)成績(jī)： （1）課堂表現(xiàn) （2）作業(yè) （3）小考 主要參考資料王關(guān)林等. 植物基因工程 吳乃虎等. 基因工程原理賀淹才. 基因工程概論 生物技術(shù)通報(bào) 中國(guó)生物工程雜志 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào) 生物工程學(xué)報(bào) 植物學(xué)報(bào) 生物技術(shù) 遺傳學(xué)報(bào) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 作物學(xué)報(bào) Molecular genetics and genomics Animal biotechnology Nature genetics Plant cell Science Nature TAG基因工程第一章 導(dǎo)

2、 論第二章 基因操作的工具酶第三章 基因克隆的載體第四章 基因克隆的策略第五章 克隆基因的表達(dá)第六章 基因工程的基本技術(shù)第一章 導(dǎo) 論第一節(jié) 基因工程的誕生第二節(jié) 基因工程的研究?jī)?nèi)容第三節(jié) 基因工程的成就和前景展望細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國(guó)物理學(xué)家R.胡克在用顯微鏡觀察木塞的薄片時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塞是由蜂窩狀的小室組成的，并把這種結(jié)構(gòu)稱為細(xì)胞。隨著顯微鏡的改進(jìn)，人們逐漸積累了大量有關(guān)細(xì)胞的資料。1838年，德國(guó)植物學(xué)家M.J.施萊登在綜合自己和他人觀察研究的基礎(chǔ)上，提出細(xì)胞既是獨(dú)立的生命，又是植物機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位。1839年，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家T.施旺發(fā)現(xiàn)動(dòng)物也是由細(xì)胞組成和發(fā)育而來(lái)的，從而提出細(xì)胞是一切

3、生命機(jī)體的基本單位。不過(guò)，施萊登與施旺所理解的細(xì)胞僅有一個(gè)固定的細(xì)胞壁圍繞著一團(tuán)胞質(zhì)，并在中間有一個(gè)核。到1882年，通過(guò)R.雷馬克、W.霍夫邁斯特、E.A.斯特勞斯伯和W.弗萊明等人的工作，才對(duì)細(xì)胞的有絲分裂過(guò)程有較為細(xì)致的觀察。此后，細(xì)胞核的作用與意義日益受到重視。1859年物種起源進(jìn)化論的提出Mendel G.J. (1822-1884). 1856-1864豌豆雜交實(shí)驗(yàn)。Mendel 和遺傳規(guī)律的研究遺傳學(xué)的奠基人奧地利人孟德?tīng)枺℅regorJohannMendel18221884），在布爾諾(現(xiàn)屬捷克)的奧古斯丁教派修道院的菜園里，揮灑了8年的汗水，于1865年2月在奧地利自然科學(xué)學(xué)

4、會(huì)會(huì)議上報(bào)告了自己植物雜交研究結(jié)果，第二年在奧地利自然科學(xué)學(xué)會(huì)年刊上發(fā)表了著名的植物雜交試驗(yàn)的論文，發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的兩個(gè)基本規(guī)律分離律和自由組合規(guī)律。文中指出，生物每一個(gè)性狀都是通過(guò)遺傳因子來(lái)傳遞的，遺傳因子是一些獨(dú)立的遺傳單位。遺傳因子作為基因的雛形名詞誕生了。雖然孟德?tīng)栠€不知道這種物質(zhì)是以怎樣的方式存在，也不知道它的結(jié)構(gòu)是怎樣的，但孟德?tīng)枴斑z傳因子”的提出畢竟為現(xiàn)代基因概念的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。 從那時(shí)起遺傳學(xué)家踏上了尋找基因?qū)嶓w的艱難歷程。1900年Mendel遺傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)的元年1866年發(fā)表論文，提出分離規(guī)律和獨(dú)立分配規(guī)律1909年(約翰遜)W.Johansen(1859-192

5、7)發(fā)表了“純系學(xué)說(shuō)”首先提出了“基因”的概念，代替了Mendel “遺傳因子” 的 概念。基因概念的提出1909年丹麥遺傳學(xué)家約翰遜（W.Johansen18591927）在精密遺傳學(xué)原理一書中提出“基因”概念，以此來(lái)替代孟德?tīng)柤俣ǖ摹斑z傳因子”。從此，“基因”一詞一直伴隨著遺傳學(xué)發(fā)展至今。基因一詞來(lái)自希臘語(yǔ)，意思為“生”。約翰遜還提出了“基因型”與“表現(xiàn)型”這兩個(gè)含義不同的術(shù)語(yǔ)，初步闡明了基因與性狀的關(guān)系。不過(guò)此時(shí)的基因仍然是一個(gè)未經(jīng)證實(shí)的，僅靠邏輯推理得出的概念。1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的連鎖遺傳規(guī)律，染色體遺傳理論發(fā)展為細(xì)胞遺傳學(xué)連鎖遺傳規(guī)律的提出 美國(guó)實(shí)驗(yàn)胚

6、胎學(xué)家、遺傳學(xué)家摩爾根（ThomasHuntMorgan18661945）和他的學(xué)生們于1908年前后開(kāi)始利用果蠅作了大量的潛心研究。發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的第三個(gè)基本規(guī)律連鎖互換規(guī)律，從而繼承和發(fā)展了孟德?tīng)柕倪z傳學(xué)說(shuō)。1926年他的巨著基因論出版，從而建立了著名的基因?qū)W說(shuō)，他還繪制了著名的果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時(shí)最新的基因概念的描述，即基因以直線形式排列，它決定著一個(gè)特定的性狀，而且能發(fā)生突變并隨著染色體同源節(jié)段的互換而交換，它不僅是決定性狀的功能單位，而且是一個(gè)突變單位和交換單位。 這種認(rèn)識(shí)把基因與染色體聯(lián)系起來(lái)，說(shuō)明了基因的物質(zhì)性，基因存在的場(chǎng)所及排列方式，基因從此就不再是一個(gè)抽象的概念了。

7、當(dāng)然這時(shí)人們?nèi)匀徊涣私饣虻幕瘜W(xué)本質(zhì)以及基因是如何控制生物性狀的。1941年，Beadle（比得爾）G.W.等證明了基因通過(guò)酶起作用，提出了“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假說(shuō)一個(gè)基因一個(gè)酶1941年，比得爾（G.W.Beadle1903）和塔特姆（E.L.Tatum19091975）提出了“一個(gè)基因一種酶”的假說(shuō)，認(rèn)為基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^(guò)基因控制酶的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一假說(shuō)在20世紀(jì)50年代得到充分驗(yàn)證，后來(lái)發(fā)現(xiàn)有些蛋白質(zhì)不只由一種肽鏈組成，如血紅蛋白和胰島素，不同肽鏈由不同基因編碼，因而1941年比德?tīng)柡退啬诽岢鲆粋€(gè)基因一個(gè)酶學(xué)說(shuō)，證明基因通過(guò)它所控制的酶決定著代謝中生化反應(yīng)步驟，進(jìn)而決定生物性狀。

8、又提出了“一個(gè)基因一條多肽鏈”的假設(shè)。“一個(gè)基因一種酶”和“一個(gè)基因一條多肽鏈”理論的提出，大大促進(jìn)了分子遺傳學(xué)的發(fā)展，人們急切期望能搞清楚基因的化學(xué)結(jié)構(gòu)。隨著超速離心機(jī)、超微分析法、組織化學(xué)染色法、X射線衍射技術(shù)和電子顯微鏡應(yīng)用于生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究，又發(fā)現(xiàn)了更多的細(xì)胞器，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等等，并能分離、提純和測(cè)定各種細(xì)胞器及其內(nèi)含物。20世紀(jì)50年代中期，生物學(xué)家們還闡明了細(xì)胞內(nèi)部的兩種最重要的分子蛋白質(zhì)與核酸的結(jié)構(gòu)，60年代揭示了生物遺傳信息的傳遞規(guī)律。基因和基因工程的概念基因：是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。根據(jù)其是否具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能可以把基因分

9、成3類。第一類是編碼蛋白質(zhì)的基因，它具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，包括編碼酶和結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)基因以及編碼阻遏蛋白的調(diào)節(jié)基因；第二類是只有轉(zhuǎn)錄功能而沒(méi)有翻譯功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因；第三類是不轉(zhuǎn)錄的基因，它對(duì)基因表達(dá)起調(diào)節(jié)控制的作用，包括啟動(dòng)基因和操縱基因。 隨著分子生物學(xué)研究的深入，人們能夠在分子水平上認(rèn)識(shí)基因的結(jié)構(gòu)與功能，發(fā)現(xiàn)了基因結(jié)構(gòu)中存在有“移動(dòng)基因”、“斷裂基因” 、“重疊基因” 、“假基因”等，提出了有關(guān)基因結(jié)構(gòu)與功能的新概念。基因和基因工程的概念移動(dòng)基因（movable gene）：又叫跳躍基因（jumping gene）或轉(zhuǎn)座子（transposon），是染色體DNA上可

10、復(fù)制和位移的一段DNA序列。斷裂基因：世紀(jì)年代，法國(guó)生物化學(xué)家Chamobon和Berget在研究雞卵清蛋白基因的表達(dá)中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)基因并非全部由編碼序列組成，而是在編碼序列中間插入了無(wú)編碼作用的堿基序列，這類基因被稱為間隔基因或斷裂基因。基因和基因工程的概念重疊基因（overlapping gene）：在同一部分的DNA序列具有合成兩種不同蛋白質(zhì)的信息，即同一段DNA片段能夠編碼兩種甚至多種蛋白質(zhì)分子。多見(jiàn)于病毒基因組，其它生物細(xì)胞中僅見(jiàn)于線粒體和質(zhì)粒DNA。假基因（pseudogene）：或稱偽基因，是基因家族在進(jìn)化過(guò)程中形成的無(wú)功能的殘余物。基因和基因工程的概念重復(fù)序列（repea

11、t sequence）：基因序列的多拷貝。多拷貝與轉(zhuǎn)基因的失活有關(guān)。基因組（genome）：有關(guān)特定生物全部染色體的遺傳物質(zhì)的總和，其大小通常以其全部的DNA 堿基對(duì)數(shù)（）來(lái)表示。現(xiàn)在基因組指自主復(fù)制的單位所應(yīng)有的一套基因，因而有質(zhì)粒基因組和病毒基因組的名稱。基因和基因工程的概念基因工程（genetic engineering）：也叫基因操作、遺傳工程或重組體DNA技術(shù)。它是一項(xiàng)將生物的某個(gè)基因通過(guò)基因載體運(yùn)送到另一種生物的活性細(xì)胞中，并使之無(wú)性繁殖（克隆）和行使正常功能（表達(dá)），從而創(chuàng)造生物新品種或新物種的遺傳學(xué)技術(shù)。一般認(rèn)為1973年是基因工程誕生的元年上世紀(jì)40年代70年代初分子生物學(xué)領(lǐng)

12、域理論上的三大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)上的三大發(fā)明 對(duì)于基因工程的誕生起到了決定性的作用。第一節(jié) 基因工程的誕生1944年，Avery（艾弗里）O.T.利用肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1、DNA是遺傳物質(zhì)被證實(shí)40年代，證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì) 早在上世紀(jì)20年代，已經(jīng)知道染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，但組成蛋白的氨基酸有20種，而組成DNA的核苷酸只有4種，什么是遺傳物質(zhì)？ 1928年，英國(guó)微生物學(xué)家F. Griffith（格里菲思）著名的肺炎雙球菌感染小白鼠實(shí)驗(yàn)。 （1）S型：注射小白鼠，死亡。 （2）S型，65 加熱：注射小白鼠，活。 （3）R型：注射小白鼠，活。 （4） 65 加熱S型+R型：注射小白鼠，死亡。死鼠

13、體內(nèi)得到了S型菌。 40年代，DNA是遺傳物質(zhì)被證實(shí)1944年，美國(guó)洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公開(kāi)發(fā)表了改進(jìn)的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 （1） S型菌無(wú)細(xì)胞提取物及其純化的DNA都可使R型菌轉(zhuǎn)變成S型菌； （2）經(jīng)DNase 處理的S型菌無(wú)細(xì)胞提取物失去了轉(zhuǎn)化作用。 （3）經(jīng)胰蛋白酶處理的S型菌無(wú)細(xì)胞提取物仍有轉(zhuǎn)化作用。 不僅證實(shí)了DNA是遺傳物質(zhì)，而且證明了DNA可以將一個(gè)細(xì)菌的性狀轉(zhuǎn)給另一個(gè)細(xì)菌，他的工作被稱為是現(xiàn)代生物科學(xué)的革命性開(kāi)端。Watson 和Crick2、DNA雙螺旋模型的提出50年代，DNA的雙螺旋模型的提出和DNA復(fù)制機(jī)理的闡明 DNA是遺傳物質(zhì)已被證實(shí)，但是D

14、NA是怎樣攜帶并傳遞遺傳信息的？在細(xì)胞增殖過(guò)程中，DNA是怎樣復(fù)制的？因此，對(duì)于DNA結(jié)構(gòu)的研究成為了當(dāng)時(shí)生物學(xué)家研究的熱點(diǎn)。 1953年，F(xiàn)rancis Crick和James Watson搜集了力所能及的資料，提出了DNA的雙螺旋模型。隨后，DNA的半保留復(fù)制和半不連續(xù)復(fù)制機(jī)理也被闡明，為基因工程的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖立體結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)威爾金斯(M.Wilkins)和富蘭克林(RosalindFranklin) 的X射線衍射分析分子遺傳學(xué)的誕生Nireberg（尼倫伯格）等為代表的一批科學(xué)家3、“中心法則”的提出科拉納（H.G.Khorana）尼倫伯格（M.W.N

15、irenberg）特明（H.M.Temin）60年代，確定了遺傳信息的傳遞方式（中心法則） 既然，DNA是遺傳信息的載體，那么它是如何傳遞遺傳信息的呢？遺傳信息又是如何控制生物的表型性狀的呢？以Nireberg等為代表的一批科學(xué)家經(jīng)過(guò)艱苦的努力，確定了遺傳信息以密碼方式傳遞，每三個(gè)核苷酸組成一個(gè)密碼子，代表一個(gè)氨基酸，到1966年，全部破譯了64個(gè)密碼子，并提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”。 一般認(rèn)為1973年是基因工程誕生的元年上世紀(jì)40年代70年代初分子生物學(xué)領(lǐng)域理論上的三大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)上的三大發(fā)明 對(duì)于基因工程的誕生起到了決定性的作用。第一節(jié) 基因工程的誕生Smith等分離并純化了限制性核

16、酸內(nèi)切酶Hind II， 1972年，Boyer等相繼發(fā)現(xiàn)了coR I 一類重要的限制性內(nèi)切酶。 1、核酸限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用1967年，世界上個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)發(fā)現(xiàn)了DNA酶。 1970年，Khorana實(shí)驗(yàn)室又發(fā)現(xiàn)了T4噬菌體DNA連接酶。2、DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用1972年，美國(guó)Stanford大學(xué)的P. Berg 等首次成功地實(shí)現(xiàn)了DNA的體外重組；3、載體的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用1973年，Stanford大學(xué)的Cohen等成功地利用體外重組實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌間性狀的轉(zhuǎn)移。這一年被定為基因工程誕生的元年。基因工程的誕生Cohen等的重組實(shí)驗(yàn)示意圖TcrNerEco RIEco RI連接酶TcrNer雙

17、抗重組菌落基因工程發(fā)展史上首次實(shí)現(xiàn)了重組DNA的細(xì)菌轉(zhuǎn)化第一節(jié) 基因工程的誕生一般認(rèn)為，1973年是基因工程誕生的元年。上世紀(jì)40年代70年代初分子生物學(xué)領(lǐng)域理論上的三大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)上的三大發(fā)明 對(duì)于基因工程的誕生起到了決定性的作用。第一章 導(dǎo) 論第一節(jié) 基因工程的誕生第二節(jié) 基因工程的研究?jī)?nèi)容第三節(jié) 基因工程的成就和前景展望什么是克隆（Clone） 作為名詞使用時(shí)，是指某一個(gè)體（或細(xì)胞、分子等）通過(guò)無(wú)性繁殖的方式產(chǎn)生的具有相同遺傳背景的后代（或子細(xì)胞、分子等）組成的集體（或群體）；作為動(dòng)詞使用時(shí)，指產(chǎn)生上述集體或群體的過(guò)程。 所以，植物的無(wú)性繁殖（如馬鈴薯的生產(chǎn)）、細(xì)菌的無(wú)性繁殖以及重組DNA

18、分子通過(guò)工程菌的繁殖等過(guò)程都是一個(gè)克隆的過(guò)程。 那么，克隆動(dòng)物是怎么回事呢？基因工程研究的主要內(nèi)容1、基礎(chǔ)研究。包括：構(gòu)建一系列克隆載體和相應(yīng)的表達(dá)系統(tǒng)、建立不同物種的基因組文庫(kù)和cDNA文庫(kù)、開(kāi)發(fā)新的工具酶、探索新的基因工程新技術(shù)、新的操作方法等。2、克隆載體的研究。構(gòu)建克隆載體是基因工程技術(shù)的中心環(huán)節(jié)。3、受體系統(tǒng)的研究。原核生物如大腸桿菌；真核生物如酵母菌、高等植物等。4、目的基因研究。3大類目的基因：與醫(yī)藥有關(guān)的基因；抗病蟲害和惡劣生境的基因；編碼具有特殊營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的蛋白或多肽的基因。5、生物基因組學(xué)研究。6、應(yīng)用研究。包括基因工程藥物研究、基因疫苗研究、轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物的研究以及在酶制

19、劑工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)與能源工業(yè)及環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用。基因工程研究的基本步驟1、從生物體中分離得到目的基因（或DNA片段）2、在體外，將目的基因插入能自我復(fù)制的載體中得到 重組DNA分子。3、將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞中，并進(jìn)行繁殖。4、選擇得到含有重組DNA分子的細(xì)胞克隆，并進(jìn)行大量 繁殖，從而使得目的基因得到擴(kuò)增。5、進(jìn)一步對(duì)獲得的目的基因進(jìn)行研究和利用。比如， 序列分析、表達(dá)載體構(gòu)建、原核表達(dá)以及轉(zhuǎn)基因研究 和利用等。基因工程的基本流程基因分離酶切載體酶切基因和載體連接導(dǎo)入細(xì)菌重組質(zhì)粒繁殖重組克隆的選擇序列分析和基因表達(dá)等研究導(dǎo)入植物細(xì)胞第一章 導(dǎo) 論第一節(jié) 基因工程的誕生第二節(jié)

20、 基因工程的研究?jī)?nèi)容第三節(jié) 基因工程的成就和前景展望基因工程的興起1977年，激素抑制素的發(fā)酵生產(chǎn)成功。Itakara等，化學(xué)合成的激素抑制素基因和大腸桿菌-半乳糖（苷）激酶基因插入到PBR322中得到重組質(zhì)粒，并通過(guò)大腸桿菌生產(chǎn)出含有激素抑制素的嵌合型蛋白，經(jīng)溴化氰處理后釋放出了有生物活性的激素抑制素。首次實(shí)現(xiàn)了真核基因的原核表達(dá)。用價(jià)值幾美元的9升培養(yǎng)液生產(chǎn)出50毫克的生物活性物質(zhì)，這相當(dāng)于50萬(wàn)頭羊腦的提取量。1978年， Goeddel等，人胰島素的發(fā)酵生產(chǎn)成功。1979年， Goeddel等，又在大腸桿菌中成功表達(dá)了人生長(zhǎng)激素基因。1980年， Nagata等， 遺傳工程菌生產(chǎn)干擾素

21、獲得成功。1981年， 用遺傳工程菌生產(chǎn)的生物制劑包括動(dòng)物口蹄疫疫苗、乙型肝炎 病毒表面抗原及核心抗原、牛生長(zhǎng)激素等。1982年， 重組DNA技術(shù)生產(chǎn)的藥物-人胰島素進(jìn)入商品化生產(chǎn)。1983年， 基因工程生產(chǎn)狂犬病疫苗取得突破型進(jìn)展。1997年，動(dòng)物基因工程產(chǎn)品銷售額約1.8億$轉(zhuǎn)基因小鼠人類禿頂Nature Biotechnology, 1999,17(1):9轉(zhuǎn)基因家蠶防彈衣Nature Biotechnology, 1999,17（5）：412表皮干細(xì)胞能產(chǎn)生保護(hù)身體的外層皮膚，還有能產(chǎn)生頭發(fā)和皮脂腺的毛囊。在衰老的皮膚中，一種叫做Smad7的蛋白質(zhì)的生產(chǎn)過(guò)量，該蛋白會(huì)引發(fā)脫發(fā)和皮脂腺生

22、長(zhǎng)。研究人員構(gòu)建出一種遺傳改造小鼠，這種小鼠的皮膚（包括表皮干細(xì)胞）表達(dá)了與衰老皮膚類似的Smad7水平。他們發(fā)現(xiàn)Smad7的過(guò)度表達(dá)將表皮干細(xì)胞分化從形成毛囊轉(zhuǎn)換到了皮脂腺，從而導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)禿頂和油性皮膚。人類的禿頂也隨性別而不同,在男性中禿頂基因表現(xiàn)為顯性,即BB和Bb都為禿頂;在女性中禿頂基因則表現(xiàn)為隱性,即Bb不為禿頂。 蜘蛛絲具有強(qiáng)度大、彈性好、柔軟、質(zhì)輕等優(yōu)良性能，尤其是具有吸收巨大能量的能力，是制造防彈衣的絕佳材料。蜘蛛絲里的牽引絲蛋白是目前人類已知強(qiáng)度最大的材料，用牽引絲蛋白紡織出來(lái)的防彈衣將把彈頭或彈片擊入士兵體內(nèi)的危險(xiǎn)降到最低限度，用蜘蛛絲做的防彈背心性能比芳綸更好。幾年前

23、，美國(guó)已成功地從蜘蛛體內(nèi)提取蜘蛛絲用來(lái)制造防彈背心，最近，納蒂克研究中心的工程師和分子生物學(xué)家正在研究一種能吐出很堅(jiān)韌的金黃色蜘蛛絲的巴拿馬蜘蛛，以便給士兵配備一種輕便的防彈背心。美國(guó)陸軍和麻省理工學(xué)院正在研究用蜘蛛絲制造一種全新的軍裝，這種軍裝不僅能成為士兵的防彈裝甲，還可以自動(dòng)適應(yīng)不同溫度環(huán)境，甚至能為生病或受傷的士兵起到一定的醫(yī)療作用。我國(guó)四川川大天友生物工程股份有限公司將蜘蛛絲蛋白基因轉(zhuǎn)移到家蠶上，用高蜘蛛絲蛋白含量的家蠶絲作為新防彈衣的材料。另外，蜘蛛絲還可制成戰(zhàn)斗飛行器、坦克、雷達(dá)、衛(wèi)星等裝備以及軍事建筑物等的防護(hù)罩，還可用于織造降落傘，這種降落傘重量輕、防纏繞、展開(kāi)力強(qiáng)大、抗風(fēng)性

24、能好，堅(jiān)牢耐用。 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02FirsttransgenicplantDelay-ripening tomatoCommercialized in the USFirst field testsHerbicide resistant, insect resistant plants commercializedGM maize approved by EU First Bt corn plants Rotting resistant tomato approved by FDA植物基因工程

25、的發(fā)展迅速植物轉(zhuǎn)基因育種的發(fā)展優(yōu)勢(shì)1、擴(kuò)大了作物育種的基因庫(kù) 轉(zhuǎn)基因育種打破了常規(guī)育種的物種界限，來(lái)源于動(dòng)植物和微生物的有用基因都 可以導(dǎo)入作物，培育成具有某些特殊性狀的新型作物品種。2、提高了作物育種的效率 作物轉(zhuǎn)基因育種不僅大大縮短育種年限，而且可成功地改良某些單一性狀卻不 影響改良品種的原有優(yōu)良特性。3、減輕了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花的大面積種植和推廣，不僅可以減少化學(xué)殺蟲劑對(duì)棉農(nóng)及天敵 的傷害，而且可以大幅度降低用于購(gòu)買農(nóng)藥和蟲害防治的費(fèi)用。另外，隨著高 效固氮轉(zhuǎn)基因作物及高效吸收土壤中磷元素等營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)基因作物不斷問(wèn)世 和推廣，農(nóng)用化肥的利用率將極大地提高，這對(duì)減少農(nóng)田

26、污染具有重要意義。4、拓寬了作物生產(chǎn)的范疇 各種有價(jià)值的蛋白產(chǎn)品都可以利用植物反應(yīng)器進(jìn)行高效生產(chǎn)，番茄、馬鈴薯、 萵苣和香蕉等作物已被成功用于生產(chǎn)口服疫苗。另外，各種工業(yè)原料，比如纖 維素、海藻糖和可降解塑料等也可以用植物來(lái)生產(chǎn)。有人甚至預(yù)言，除了鋼筋 混凝土之外，未來(lái)的轉(zhuǎn)基因作物將可能生產(chǎn)出人類所需要的一切產(chǎn)品。全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積（百萬(wàn)公頃） 自1996年到2007年，全球基因工程農(nóng)作物種植面積累計(jì)達(dá)到6.9億公頃，12年間增長(zhǎng)了67倍。全球轉(zhuǎn)基因作物導(dǎo)入特性比例 全球轉(zhuǎn)基因作物銷售收入（億美元） 全球不同轉(zhuǎn)基因作物和應(yīng)用面積植物基因工程研究植物基因組計(jì)劃植物分子育種高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和多

27、抗性植物作為反應(yīng)器香蕉、馬鈴薯、番茄等玉米、棉花、大豆、高粱和番茄酒精、石油、工業(yè)酶等轉(zhuǎn)基因植物 自1983年首次獲得轉(zhuǎn)基因植物以來(lái)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展十分迅速，成功的轉(zhuǎn)基因植物已達(dá)60多種，在世界上批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因植物已超過(guò)500例。其中包括煙草、番茄、馬鈴薯、矮牽牛、胡蘿卜、向日葵、油菜、苜蓿、亞麻、甜菜、玉米、棉花、芹菜、荷花、黃瓜、擬南芥、大白菜、大豆、水稻、萵苣、豇豆、小麥以及大麥等。基因與環(huán)境保護(hù) 轉(zhuǎn)基因顛茄能高效吸收和分解污染物：日本科學(xué)工作者在對(duì)大約 種植物進(jìn)行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，顛茄這種植物有吸收和分解污染源物質(zhì)多氯化聯(lián)苯的能力。在此基礎(chǔ)上他們對(duì)該植物進(jìn)行轉(zhuǎn)基因處理，即把加速

28、根部生長(zhǎng)的功能基因?qū)腩嵡鸭?xì)胞中，培育出了生長(zhǎng)速度快、根部發(fā)達(dá)的重組基因顛茄，從而大大提高了其吸收和分解污染物質(zhì)的能力。生產(chǎn)實(shí)踐表明，嚴(yán)重超標(biāo)的工廠廢水能夠被它吸收。重組基因顛茄在環(huán)境保護(hù)中的特殊作用由日經(jīng)產(chǎn)業(yè)新聞公布后，引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注，很多國(guó)家積極引進(jìn)這一現(xiàn)代生物技術(shù)成果，已取得了很好的環(huán)保效果。 轉(zhuǎn)基因鵝掌楸樹(shù)能有效分解有毒物質(zhì)：美國(guó)佐治亞大學(xué)的斯科特梅克萊和他的課題成員把一種名為“”的功能基因?qū)朊绹?guó)鵝掌楸的樹(shù)木。這種功能基因來(lái)自細(xì)菌，它能消除環(huán)境中汞造成的污染。斯科特在研究報(bào)告中指出：“檢測(cè)已經(jīng)證實(shí)，這種經(jīng)過(guò)基因重組的美國(guó)鵝掌楸在轉(zhuǎn)導(dǎo)這種基因后，獲得了表達(dá)，能夠有效地消除汞離子

29、造成的環(huán)境污染。” 我國(guó)基因工程部分研究進(jìn)展轉(zhuǎn)基因抗病蟲植物 我國(guó)科學(xué)家將抗蟲基因?qū)朊藁ǎ@得了抗蟲植株，對(duì)棉蛉蟲的抗蟲效果十分顯著，現(xiàn)正進(jìn)行田間加代繁殖。抗黃矮病、赤霉病、白粉病轉(zhuǎn)基因小麥和抗青枯病馬鈴薯也已研究成功，開(kāi)始田間加代繁殖。基因工程疫苗 乙型肝炎是危害我國(guó)人民健康的嚴(yán)重疾病，我國(guó)乙肝病毒攜帶者1億 1千萬(wàn)人，其中40左右的慢性肝炎可能發(fā)展成為肝硬化和原發(fā)肝癌。以往乙肝疫苗是從人血清中提取，基因工程乙肝疫苗的研制成功，不僅有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有巨大的社會(huì)效益。基因工程乙肝疫苗是我國(guó)正式批準(zhǔn)投放市場(chǎng)的第一種高技術(shù)疫苗，在20多項(xiàng)指標(biāo)上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。繼乙肝

30、疫苗之后，我國(guó)又研制成功了痢疾、霍亂等數(shù)種基因工程疫苗，并經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。 基因工程藥物 干擾素是一種廣譜的抗病毒和抗腫瘤高技術(shù)藥物，對(duì)防治病毒性肝炎和惡性腫瘤有重要的作用。現(xiàn)已有了3個(gè)品種的基因工程干擾素獲得國(guó)家新藥證書，開(kāi)始大批量生產(chǎn)。除此之外，我 國(guó)還研制成功了肝癌導(dǎo)向藥物（生物炸彈）、系列惡性腫瘤輔助治療藥物等十余種基因工程藥物，有些已獲試生產(chǎn)文號(hào)或進(jìn)入中試開(kāi)發(fā)階段。動(dòng)物克隆和轉(zhuǎn)基因研究 16日，“神舟”五號(hào)成功著陸的同一天，包括兩頭轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆牛在內(nèi)的10頭體細(xì)胞克隆牛現(xiàn)身山東梁山縣。我國(guó)轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆技術(shù)及體細(xì)胞克隆技術(shù)的研究與應(yīng)用達(dá)到國(guó)際前沿水平。2003年3月25

31、日出生的體細(xì)胞克隆牛“樂(lè)娃”，由于成功地轉(zhuǎn)入了綠色熒光蛋白基因，成為我國(guó)首例轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆牛，標(biāo)志著我國(guó)在轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆技術(shù)方面的新突破。2003年10月4日，第二頭轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆牛“巖娃”的呱呱墜地，同時(shí)創(chuàng)造了兩個(gè)世界首次，即首次獲得了用于治療人類胃潰瘍疾病的轉(zhuǎn)有人巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因的體細(xì)胞克隆牛；首次獲得了在同一頭牛中轉(zhuǎn)有3種外源基因的轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆牛。這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)成熟掌握了轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆牛的生產(chǎn)技術(shù)體系，在該領(lǐng)域的研究躋身于世界的前列。巖藻糖轉(zhuǎn)移酶催化形成的抗原物質(zhì)可以特異調(diào)節(jié)幽門螺旋桿菌與人胃上皮細(xì)胞結(jié)合。而幽門螺桿菌正是慢性淺表萎縮性胃炎、消化性潰瘍、胃增生性息肉、胃癌等重要致病菌，被國(guó)際衛(wèi)生組織列為一類致癌病原。據(jù)世界衛(wèi)生組織公布，世界人口的50 %80 %均感染了幽門螺桿菌，在中國(guó)，達(dá)到70%。由于巖藻糖抗原僅僅存在于人類和靈長(zhǎng)類的動(dòng)物體內(nèi)，通過(guò)轉(zhuǎn)基因克隆方法將人巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因轉(zhuǎn)入牛基因組內(nèi)，牛奶中表達(dá)產(chǎn)生巖藻糖抗原。轉(zhuǎn)基因牛奶可以作為一種口服藥物達(dá)到治療或預(yù)防胃病的目標(biāo)。基因治療 Gene Therapy 基因治療是指用基因工程技術(shù)來(lái)治療帶有錯(cuò)誤基因的一類病，比如遺傳疾病。 最早采用基因治療的是一種先天性