轉基因技術研究論文

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摘要轉基因技術作為生命科學的前沿技術之一，已經逐漸走入了人們的生活。轉基因技術可以認為是在一定程度上通過科學技術手段讓其他生物、植物朝著對人類有利方向發展的技術。通過對轉基因技術的介紹，闡述了該技術的利弊關系，指出只有通過正確的引導和規范管理，才能很好地利用該技術，使它為人類服務。

關鍵詞轉基因技術發展歷程利弊關系

1前言

轉基因技術是生命科學前沿的重要領域之一。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良。過去的幾千年里農作物改良的方式主要是對自然突變產生的優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良基因。遺傳學創立后近百年的動植物育種則是采用人工雜交的方法，進行優良基因的重組和外源基因的導入而實現遺傳改良。因此，可以認為轉基因技術是與傳統技術一脈相承的，其本質都是通過獲得優良基因進行遺傳改良。但在基因轉移的范圍和效率上，轉基因技術與傳統育種技術有兩點重要區別，第一，傳統技術一般只能在生物種內個體間實現基因轉移，而轉基因技術所轉移的基因則不受生物體間親緣關系的限制；第二，傳統的雜交和選擇技術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，對后代的表現預見性較差。而轉基因技術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，轉基因技術是對傳統技術的發展和補充。將兩者緊密結合，可相得益彰，大大地提高動植物品種改良的效率。

2轉基因技術的介紹

轉基因技術是指用人工分離和修飾過的外源基因導入生物體的基因組中，從而使生物體的遺傳性狀發生改變的技術，可分為轉基因動物與轉基因植物兩大分支。人們常說的“遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉化”均為轉基因的同義詞。

2.1轉基因植物技術

轉基因植物是指利用重組DNA技術將克隆的優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年世界第一例轉基因植物——煙草問世以來僅20多年的時間，轉基因植物的研究和應用就已經得到了迅猛的發展，已有近1000例轉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個轉基因植物品種被批準進行商業化生產。常見的轉基因植物技術有：

（1）農桿菌介導轉化法。農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雙子葉植物的受傷部位，并誘導產生冠癭瘤或發狀根。根癌農桿菌和發根農桿菌的細胞中分別含有Ti質粒和Ri質粒，其上有一段T-DNA，農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，農桿菌是一種天然的植物遺傳轉化體系。人們將目的基因插入到經過改造的T-DNA區，借助農桿菌的感染實現外源基因向植物細胞的轉移與整合，然后通過細胞和組織培養技術，再生出轉基因植株。農桿菌介導法起初只被用于雙子葉植物中，近年來，農桿菌介導轉化在一些單子葉植物（尤其是水稻）中也得到了廣泛應用。

（2）基因槍介導轉化法。利用火藥爆炸或高壓氣體加速（這一加速設備被稱為基因槍），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技術，再生出植株，選出其中轉基因陽性植株即為轉基因植株。與農桿菌轉化相比，基因槍法轉化的一個主要優點是不受受體植物范圍的限制。而且其載體質粒的構建也相對簡單，因此也是目前轉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，隨著受精卵的發育而成為帶轉基因的新個體。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。該法的最大優點是不依賴組織培養人工再生植株，技術簡單，不需要裝備精良的實驗室，常規育種工作者易于掌握。

2.2轉基因動物技術

轉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穩定整合并能穩定表達的一類動物。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導人小鼠受精卵內，獲得“超級”小鼠；Church獲得了首例轉基因牛。到目前為止，人們已經成功地獲得了轉基因鼠、雞、山羊、豬、綿羊、牛、蛙以及多種轉基因魚。主要的轉基因動物技術包括有：

（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，發育成轉基因動物。其創始人是Jaenisch和Mintz等。此方法目前應用較普遍，現在的轉基因動物研究大都是在Palmiter等方法的基礎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，技術操作較難，并且外源基因的整合位點和整合的拷貝數都無法控制，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）逆轉錄病毒載體法，指將目的基因重組到逆轉錄病毒載體上，制成高濃度的病毒顆粒，人為感染著床前或著床后的胚胎，也可以直接將胚胎與能釋放逆轉錄病毒的單層培養細胞共孵育以達到感染的目的，通過病毒將外源目的基因插入整合到宿主基因組DNA中去。這種逆轉錄病毒被用重組DNA技術修飾后作為基因載體在應用中優于微注射法之處為：無需要重排，可在整合點整合轉移基因的單個拷貝；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，或微注射雞胚盤里，整合有逆轉錄病毒的DNA的胚胎率高。缺點是：需要生產帶有轉基因的逆轉錄病毒；插入逆轉錄病毒的基因有一定的大小限度；所得轉基因家畜的嵌合性很高，而需要廣泛的雜交，以建立轉基因系；轉基因的表達問題尚未解決。（3）胚胎干細胞介導法是將基因導入胚胎于細胞；然后將轉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成，形成嵌合體，直至達到種系嵌合。其優點是：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基因動物。缺點就是許多嵌合體轉基因動物生殖細胞內不含有轉基因。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轉基因技術的利與弊

科學家發明轉基因技術的初衷是想利用該技術造福人類，既可加快農作物和家畜品種的改良速度，提高人類食物的品質，又可以生產珍貴的藥用蛋白，為患病者帶來福音。比如說，抗蟲的轉基因玉米不會被蟲咬，可以讓人們放心食用；將能產生人體疫苗的基因轉入植物食品，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？大量轉基因生物會不會破壞生物多樣性？轉基因產品會不會對人類健康造成危害？一些科學家們開始擔心對生物、植物生命進行的“任意修改”，創造出的新型遺傳基因和生物可能會危害到人類。它們可能會對生態環境造成新的污染，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，轉基因農作物和以此為原材料制造的轉基因食品對人體的影響也尚未有定論。

目前，國內外學者對轉基因技術的負面影響也作了大量研究，出現了許多相關報道，如英國的權威科學雜志《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，就沒有出現死亡率高或發育不良的現象。論文據此推斷，BT轉基因玉米花粉中含有毒素。另據報道，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，兩種轉基因大豆中的異黃酮成分減少了12％～14％，還有巴西堅果事件等。

面對國際上出現的種種關于轉基因作物的爭議，許多科學家、學術團體紛紛以各種形式發表對轉基因技術的支持態度。由美國Tuskegee大學Prakash教授2000年1月起草的題為“科學家支持農業生物技術的聲明”，已征集到世界上3000多位科學家的簽名，其中包括DNA雙螺旋結構的發現者、諾貝爾獎得主JamesWatson，綠色革命的創始人、諾貝爾獎得主NormanBorlaug，世界糧食獎獲得者、國際水稻研究所首席育種家GurdevKhush。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的方法經常性地引入作物中。與傳統的方法相比較，通過重組DNA技術引入新的或不同的基因并不一定會有新的或更大的風險，且商品化的產品的安全性則由于目前的安全管理規則而得到了更進一步的保障。遺傳新技術為作物改進提供了更大的靈活性和精確性?！?/p>

因此，筆者認為和現代任何一項工業技術一樣，轉基因技術也具有兩面性，有長亦有短。在發展轉基因技術等生物技術時，應該揚長避短、趨利避害、規范管理，使轉基因技術能夠健康發展。

4轉基因技術的發展展望

當前條件下，轉基因技術還存在許多不足，還處于不斷的發展與完善之中，表現在：轉基因表達水平低，許多轉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，往往出現異位表達和個體發育不適宜階段表達，影響轉基因表達能力或基因表達的組織特異性，從而使大部分轉基因表達水平極低，極少部分基因表達水平過高；難以控制轉基因在宿主基因組中的行為，轉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丟失，插入位點周圍序列的倍增及基因的轉移，也可能激活正常狀態下處于關閉狀態的基因；不了解哪些基因控制多數生理過程，不了解基因表達的發育控制和組織特異性控制的機制；制作轉基因動物的效率低，這是目前幾乎所有從事轉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廣泛應用的關鍵；對傳統倫理是一種挑戰，對人類的生存有一定的負面作用等。但筆者相信只要通過科學家的進一步研究和各國對轉基因技術的規范管理，保證轉基因技術的研究和開發的健康而有序，制定相關的法律、法規，健全轉基因生物和轉基因食品的管理，如對轉基因作物進行監管，對轉基因食品進行標識等，應該更深入的了解轉基因技術其中的奧秘，只有更了解它才能利用好它，讓我們的生活更加美好和諧，使公眾對轉基因技術有一個較為科學的認識，主動地接受轉基因食品，使轉基因技術貼近民眾，造福于人類。

參考文獻

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