浅谈转基因技术发展现状

浅谈转基因技术发展现状

摘 要

随着人类的不断进步和科技的不断发展，转基因技术成为了21世纪生物技术发展的热点之一，有关转基因技术的话题层出不穷。本文介绍了转基因技术的发展现状，包括了转基因技术的定义、分类及特点，还介绍了转基因技术在动物、植物方面的应用，简要分析了各种技术的优点与不足。最后，简单地概括了与我们息息相关的转基因食品以及它的安全性。

关键字：转基因技术；植物；动物；转基因食品

Abstract

Along with the human progress and the development of science and technology, transgenic technology became the biologic technology development in 21 century which is one of the hot spots, the transgenic technology topics emerge in endlessly.This paper introduces the current situation of the development of the transgenic technology, including the definition of the transgenic technology, classification and characteristics.It also introduces the transgenic technology in the application of animals and plants, and analyze the advantages and disadvantages of all kinds of technology. Finally, simply summarized the genetically modified food and its safety which are closely related to our life.

Key words: transgenic technology; plant; animal; genetically modified food

第1章 前 言

随着人类的发展、科技的进步以及人们日益增长的物质需求，人们为了提高生活品质和满足生活需求等方面做出了诸多努力。20世纪以来，生物技术以前所未有的速度迅速发展，并在医药、农业及食品工业等领域获得广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。转基因技术作为生物技术的核心，也获得较大的发展。转基因动物的研究给疾病的治疗、新药的制造带来了新的契机。总之，转基因技术的发展与应用绐农业、医药的发展与疾病的治疗提供了崭新的空间，将给人类带来巨大的利益。毋庸置疑，转基因技术将成为发展最快、应用潜力最大的生物技术领域之一[1]。

众所周知，现代生物技术的发展在农业上显示出了强大的潜力，并逐步发展成为能够产生巨大社会效益和经济利益的产业。转基因技术不仅给我们带来了巨大的经济效益，也给我们带来了较大的视觉冲击，五颜六色的植物、多种多样的农产品等，无疑给我们的生活添加了许些丰富多彩的元素。与任何一种新事物面世一样,转基因产品给我们带来利益的同时，也带来了不同的看法和激烈的争论。我们不能只关注其产品的产量、外观，应更多的研究其内在究竟包含的是什么。持赞成观点和持反对观点者在关于食品安全、营养,对人体的长期影响和生物环境安全等重要问题上各执一端，争论不休。我国“杂交水稻之父”袁隆平在接受采访时表示，对转基因食品不能一概而论，对抗病虫的转基因品种，在推广时应持慎重态度。他还说，我们不能将转基因食品一棍子打死，认为转基因食品都是坏的，有部分转基因食品并没有毒性，不能一概认为都是有问题的。

第2章 常用转基因技术

2.1 转基因技术的定义

转基因技术是指将人工分离和修饰过的基因或DNA导入到生物体的细胞基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的稳定地整合、表达并可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因技术的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”[2]。

2.2 植物转基因技术及其应用

植物转基因技术是通过各种物理的、化学的和生物的方法将从动物、植物及微生物中分离的目的基因整合到植物基因组中，使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物预期性状的一种生物技术方法[3]。

遗传转化的方法[4]按其是否需要通过组织培养再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法。 2.2.1 农杆菌介导转化法

农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌[5]，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中也得到了广泛应用。农杆菌介导法具有操作简单、转化效率较高、重复性好、单拷贝整合、基因沉默现象少、转育周期短、转化片段较大且插入片段明显及实验费用低等优点，因此，农杆菌介导法是目前应用最广泛的一种植物转基因方法[6]。

农杆菌介导法的基本步骤是：（1）诱导目标植物外植体；（2）构建含有目的基因的质粒；（3）质粒导入合适的农杆菌菌株中及该菌株的活化过程；（4）植物愈伤组织的微伤口处理及农杆菌侵染；（5）共培养及脱菌处理；（6）愈伤组织筛选、分化与植株再生；（7）再生植株及其后代的外源基因及其表达产物的分子检测；（8）转基因T1代的目标性状鉴定[7,8]。

为了将能抑制病毒侵染的外壳蛋白基因转入枳壳，通过基因转化进行枳壳的抗病育种提供依据和方法。贺红等[9]采用农杆菌介导法，通过农杆菌介导的转化法，成功地获得了转外壳蛋白基因的枳壳植株。

2.2.2 基因枪法

基因枪法是1987年由美国康奈尔大学生物化学系Sanford 提出[10]，是指用钨粉或金粉包裹外源DNA，而后依靠基因枪装置，利用高压氦气冲击波加速微弹去穿透植物细胞壁和细胞膜，使外源DNA进入植物细胞并整合到植物细胞染色体组中，从而达到稳定遗传和表达的目的。基因枪法的基本步骤是[11]，诱导目标植物外植体，构建含有目的基因的质粒或制备外源DNA样品，重金属颗粒的外源基因包被过程，植物愈伤组织的前处理，基因枪轰击过程，愈伤组织筛选、分化与植株再生，再生植株及其后代的外源基因及其表达产物的分子检测。

基因枪法具有操作方法简单，转化时间短、数量大，对受体植物几乎无要求，基因用量少，可转化基因片段大，可获得较长时间的瞬时表达，实验费用低等优点。作为一种物理学方法，基因枪技术已成功应用在烟草、水稻、小麦、甘蔗、棉花、大豆、洋葱、番木瓜和葡萄等许多农作物的品种改良上，并且该技术被用于瞬间表达研究和培育稳定的转基因植株等研究领域[12]。许新萍等[13]以粕稻胚性愈伤组织作为基因枪法转化的靶材料，建立了可重复的、高效的釉稻转化系统，转化釉稻胚性愈伤组织获得可育的转基因植株。

2.2.3 花粉管通道法

花粉管通道法[14]是在植物授粉后，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。利用花粉管通道法导入外源基因通常有以下几种方法：微注射法、柱头滴加法、花粉粒携带法、子房注入法等。微注射法是指利用微量注射器将转基因溶液注射进入受精子房；柱头滴加是指用微量注射器将转基因的溶液滴注到剪去柱头的花柱上；花粉粒携带是用待转基因的溶液处理花粉粒，使花粉粒携带外源基因，然后授粉；子房注入法是对于子房较大的受体，在授粉后，使用微量注射器沿子房纵轴插入一定深度注射外源DNA溶液。花粉管通道法已经成为目前转基因的有效方法之一。特别是从育种角度考虑，它有效的利用了自然生殖过程，简便、快捷。其主要特点有[15]：（1）可直接获得转基因种子，在育种中有独到的优势，因为该方法不需要组织培养和诱导再生植株，操作方便；（2）适用范围广，可用于任何开花植物，进行任何物种甚至人工合成的基因转移，尤其适合于难以再生植株的大豆、小麦等粮食作物的遗传转化，这样给育种工作者带来更多的选择；（3）利用整体植株的卵细胞、受精卵或早期胚细胞进行转化，直接获得转基因植株，因此在鉴定时可直接针对目的性状的表现型来进行，从而可以避免一般情况下依赖于组织培养，鉴定过程中大量使用抗生素进行筛选的弊端；（4）转化速度较快，转化效率可达1%左右；（5）育种时间短，变异性状稳定较快，一般筛选到遗传稳定品系只需3-4代，比常规育种时间缩短一半左右；（6）方法简便，不需要复杂昂贵的仪器设备，可在大田、盆栽和温室中操作，易于掌握；（7）转化受体植物花期受限制，操作者对受体开花受精的时间过程必须精确掌握，使卵细胞能在最佳感受态时接受外源DNA以完成转化，但只要掌握好这些条件，此法便可适用

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