淺談轉基因作物優勢學院：園林園藝學院專業：12級園藝（蔬菜方向）轉基因作物的優勢

一、什么是轉基因

轉基因即轉基因技術

轉基因技術（GeneticallyModified，簡稱GM），是指運用科學手段，從某種生物體基因組中提取所需要的目的基因，或者人工合成指定序列的基因片段，將其轉入另一種生物中，使與另一種生物的基因組進行重組，再從重組體中進行數代的人工選育，從而獲得具有特定的遺傳性狀個體的技術。該技術可以使重組生物增加人們所期望的新性狀，培育出新品種。二、什么是轉基因作物

轉基因作物，是利用基因工程將原有作物的基因加入其它生物的遺傳物質，并將不良基因移除，從而造成品質更好的作物。通常轉基因作物，可增加作物的產量、改善品質、提高抗旱、抗寒及其它特性。高產優質三、轉基因作物的發展歷程

1983年，世界上第一例轉基因植物———一種含有抗生素藥類抗體的煙草在美國成功培植。當時有人驚嘆：“人類開始有了一雙創造新生物的‘上帝之手’。”隨后，“轉基因”一詞逐漸成為人們關注的焦點。在隨后的研究中，科學家用去除癌基因的根癌農桿菌及發根農桿菌進行基因轉移，獲得了形態正常的轉基因作物.1985年Horsch等首創葉盤法進行植物遺傳轉化，他們利用根癌農桿菌感染煙草、番茄和矮牽牛葉片外植體，成功獲得了轉基因植物。

1987年Umbeck等利用農桿菌介導法將NPTⅡ基因和CAT基因導入陸地棉。同年Sanford等建立了基因槍轉化法，并成功轉化了多種植物。

1988年Rhodes等利用電擊法將NPTⅡ酶基因轉入玉米原生質體獲得轉基因植株。同年Hinchee等用農桿菌介導法將NPTⅡ基因和GUS基因導入大豆。

1989年楊虹等用聚乙二醇（PEG）方法將蘇云金芽孢桿菌的D-內毒素基因導入水稻原生質體獲得轉化植株。

1992年Vasil等利用基因槍法轉化小麥愈傷組織獲得轉GUS和Bar基因植株。

自1986年首批轉基因作物被批準進入田間試驗，至今國際上已有30多個國家批準數千例轉基因作物進入田間試驗，涉及的作物種類有40多種。種植轉基因作物的國家從1992年的1個增長到2007年的23個國家。全球轉基因作物的種植面積也從1996年的170hm2增長到2007年的超過1億hm2。種植的作物主要是大豆、玉米、棉花和油菜。

1994年美國孟山都（Monsanto）公司研制的延熟保鮮轉基因番茄批準上市后，開創了轉基因食品商業化的先河。四、轉基因作物在應用方面的優勢：1、抗蟲性2、抗除草劑3、利用轉基因作物生產疫苗4、解決糧食問題1、抗蟲性

植物抗蟲性基因工程為害蟲防治提供了新的途徑。將編碼具殺蟲活性產物的基因導入植物后，其表達產物可以影響取食害蟲的消化功能，抑制害蟲的生長發育甚至殺死害蟲，從而使植物獲得對取食害蟲的耐性，減少或代替農藥使用。目前用于植物抗蟲基因工程的基因包括：（1）毒蛋白基因，如蘇云金芽孢桿菌（Bt）毒蛋白等；（2）蛋白酶抑制劑基因，如豇豆胰蛋白酶抑制劑基因（CpTI）等；（3）淀粉酶抑制劑基因，如菜豆a-淀粉酶抑制劑基因等；（4）植物外源凝集素類基因，如雪花蓮外源凝集素（GNA）基因等；（5）昆蟲特異性神經毒素基因，如蜘蛛毒素基因等。2、抗除草劑特性抗除草劑基因的研究往往是與廣譜高效除草劑相結合的，利用的基因主要包括兩類，一類是可以改變除草靶物敏感性的基因，另一類是除草劑解毒基因。（1）抗草甘膦草甘膦是一種施用于莖葉的非選擇性除草劑。草甘膦的作用機理是通過抑制植物中的5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶的活性而干擾芳香族氨基酸合成代謝。實踐發現，含有編碼EPSPS的aroA基因的大腸桿菌細胞對草甘膦具有抗性，這些細胞產生了大約17倍的EPSPS,且對草甘膦的抗性提高了8倍（2）抗草丁膦草丁膦是有機磷類除草劑，可強烈地抑制谷氨酸胺合成酶的活性。草丁膦的除草劑機理主要是導致氨在植物中的積累，這是因為GS在植物中可以解除在氨基酸降解等過程中產生的氨的毒性，而在植物不同組織、器官中存在的多種GS同工酶均對L-草丁膦敏感，均可被其抑制活性。

3、利用轉基因作物生產的疫苗

利用轉基因植物生產乙肝疫苗。HBV的傳播方式廣，且發病機理復雜，目前清除HBV、防止肝細胞壞死的治療效果仍不理想。因此，接種HBV疫苗是控制乙肝發生的經濟、有效的途徑。1992年，Arntzen小組利用轉基因技術將美國臨床使用的乙肝病毒表面抗原基因導入煙草并使之表達，隨后將這種煙草葉片中提取的HBSAG注入小鼠胃內，小鼠產生了免疫反應抗體。

1995年Arntzen小組又將hbsag基因轉入馬鈴薯中，使之穩定表達；用轉基因馬鈴薯喂養小鼠，在小鼠體內檢測粘膜抗體。粘膜抗體分泌到循環系統，能抵御病毒的侵染。這表明轉基因植物中的抗原可安全通過動物消化道，而不會被蛋白酶降解，最終成為粘膜性抗原。口服少量的HBSAG蛋白就可產生良好的免疫應答反應，并不比肌肉注射所需的量大。說明植物表達系統產生的疫苗具有預防疾病的作用

目前，除了利用轉基因作物生產乙肝疫苗外，還利用轉基因作物生產霍亂病疫苗、狂犬病疫苗、幼豬腹瀉疫苗、牛肺炎病疫苗、口蹄疫疫苗等等……

隨著轉基因技術的發展，相信未來一定會有越來越多的轉基因植物疫苗問世。

4.解決糧食問題

受多種不同因素的影響，全球糧食安全爭論逐漸成為焦點，世界每年增加近8000萬人口，糧食需求不斷增長，同時全球大約30%的耕地表層土壤生產力正在喪失，在印度24%的家庭現都有食品缺失的天數，尼日利亞為27%，秘魯為14%。

通過發展轉基因作物可以緩解糧食危機。基因改造使轉基因作物可以在干旱、鹽堿和貧瘠等不適環境下生長。一年生植物轉變成多年生植物可以大大縮短食品從土地到餐桌的速度，還能打破季節和氣候的限制。全球由于食品腐敗而遭浪費的糧食數量驚人，通過轉基因作物可以延長食品貨架期，減少不必要的浪費。世界50%以上的人口以稻米為食，水稻是亞洲最主要的糧食作物，也是我國第一大糧食作物，發展轉基因水稻，對保障我國糧食安全有巨大的推動作用。中國的轉基因作物關于轉基因食品，有關其安全性的爭議一直存在近日，全國12名律師致信國家食藥監局和農業部，要求公開轉基因食品相關信息。人民日報刊文，因食品進行科普，解讀國內轉基因作物種類，對一些傳言辟謠。中國農科院植保所副研究員謝家建表示，截至目前，我國批準了轉基因生產應用安全證書并在有效期內的作物有棉花、水稻、玉米和番木瓜。按照《中華人民共和國種子法》的要求，轉基因作物還需要取得品種審定證書、生產許可證和經營許可證，才能進入商業化種植。“目前，轉基因水稻和轉基因玉米尚未完成種子法規定的審批，沒有商業化種植。我國已經進行商業化種植的轉基因作物只有棉花和番木瓜。”在進口用作加工原料的轉基因作物方面，目前有大豆、玉米、油菜、棉花和甜菜。較為人們熟知的是，現在市場上銷售的很多大豆油的原料都是轉基因大豆。五、轉基因作物的優勢

轉基因技術在基因轉移的范圍和效率上除了不受生物體間親緣關系的限制外，其所操作和轉移的一般是經過明確定義的基因，功能清楚，后代表現可準確預期。因此，植物轉基因技術將給農業、醫藥、食品工業、畜牧業等各個領域帶來巨大經濟效益。一是減輕病蟲害危害，改善農業生態環境。培育抗病蟲。抗除草劑、抗旱、耐鹽堿、養分高效利用等的轉基因新品種，將顯著減少農藥、化肥和水的使用，緩解養殖污染，改善生態環境。二是降低生產成本，增加農民收入。由于轉基因新品種在增產。優質優價、消耗等方面的優勢，已使全球轉基因作物農戶累計獲得純經濟效益340億美元，農民增收25%左右。抗除草劑轉基因大豆的應用，實現了密植和免耕，有利于水土保持。我國棉農也因種植轉基因棉花，每畝減支增收130元，累計實現農民增收200多億元。

三是拓展產業形態，提高產品附加值

目前功能性和治療性轉基因食品、轉基因生物能源和環保產品相繼研制成功，部分轉基因藥物上市銷售，使轉基因品種正在由簡單性狀改良向復雜性狀改良、由農業領域向醫藥、加工、能源、環保領域拓展發展等方向發展。

四是提高產量提高品質。

比如，在馬鈴薯中引入來自酵母的蔗糖酶基因后，轉基因植株己糖和氨基酸的含量增加，特別是脯氨酸的含量比野生型馬鈴薯增加了40倍。脯氨酸含量的增加有益于提高馬鈴薯的營養價值，并增強了植株對逆境的耐受力馬鈴薯被切開后，由于多酚氧化酶，馬鈴薯內部立即變為褐色，影響了馬鈴薯的商業價值和美觀。Coeter將番茄的反義多酚氧化酶