標簽: 轉基因作物
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- 分享 轉基因抗病植物的原理與優(yōu)點以及存在的生態(tài)風險
- vera
- 轉基因抗病植物的原理與優(yōu)點以及存在的生態(tài)風險 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(chǎn)量、改善品質、提高抗旱、抗寒及其它特性。 轉基因作物 （ GeneticallyModifiedFoods ， GMF ）因有抗寒、抗旱、抗蟲等能力而為糧食缺少的國家所推崇 植物轉基因技術 是將從動物、植物、細菌或病毒等生物中分離的目的基因，通過基因槍、農(nóng)桿菌介導等方法轉移到受體植物的基因組中，使之穩(wěn)定遺傳并賦予受體植物新的農(nóng)藝性狀，如抗蟲、抗病、抗逆 ( 抗鹽、抗旱 ) 、高產(chǎn)、優(yōu)質等 1983 年獲得第一株轉基因煙草， 1994 年第一次批準延遲成熟的轉基因番茄在美國上市。 我國于 1997 年批準轉基因延熟西紅柿商品化。 至今，國際上已相繼有 30 多個國家批準 3000 多例轉基因植物進入田間實驗，已有 35 科近 200 種植物轉基因成功，并在美國、加拿大、中國等國批準轉基因植物商品化生產(chǎn) 近年來，轉基因作物也從實驗研究走向實用推廣階段，種植國家從 1992 年僅 1 個發(fā)展到 1999 年的 12 個，種植面積從 1996 年的 284 萬 hm2 擴大到 1999 年的 3980 萬 hm2 ，目前還在進一步擴大。 主要種植種類有 ：抗昆蟲玉米、抗除草劑大豆、抗病害棉花、富含胡蘿卜素的水稻、耐寒抗旱小麥、抗病毒瓜類和控制成熟速度及硬度的西紅柿等 轉基因抗病植物的原理 根癌農(nóng)桿菌 (Agrobacteriumtumefaciens) 一種革蘭氏陰性土壤桿菌，它含有 Ti 質粒，能誘導被侵染的植物細胞形成腫瘤，即誘發(fā)冠癭瘤。 Ti 質粒上有一段轉移 DNA ，在農(nóng)桿菌侵染寄主植物時，這段 DNA 可以轉移到植物細胞，并穩(wěn)定的保留在植物細胞染色體中，變?yōu)橹参锛毎略黾拥娜夯�，最終能通過誘導世代遺傳給子代。 轉基因抗病植物的優(yōu)點 解決糧食短缺問題 減少農(nóng)藥使用，避免環(huán)境污染 開發(fā)周期短，種子易于保存，表達量高 基因結構清楚，無植物病毒影響，生產(chǎn)費用低 可增加作物單位面積產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本 可以擺脫季節(jié)、氣候的影響，四季低成本供應 提高農(nóng)產(chǎn)品的耐貯性，延長保鮮期，滿足人民生活需求 打破物種界限，不斷培植新物種，生產(chǎn)出有利于人類健康的食品 從理論上講 ，轉基因技術和常規(guī)雜交育種都是通過優(yōu)良基因重組獲得新品種的，但常規(guī)育種是模擬自然現(xiàn)象進行的， 基因重組和交流的范圍僅限于種內近緣種間 ， 而轉基因技術 則可以把任何生物甚至是人工合成的基因轉入植物中 轉基因植物的生態(tài)風險性是指它作為一個新物種進入生態(tài)系統(tǒng)，對生態(tài)平衡可能產(chǎn)生負面效應。 主要包括三方面 ：一是它本身或者其他雜草的生長變得難以控制；二是通過基因在物種問的橫向漂移而破壞生態(tài)平衡；三是它的 Bt 抗性（ Ht 抗性） 轉基因植物是否會演變成農(nóng)田雜草 基因漂流到近源野生種的可能性 美國雜草科學委員會將 雜草 簡單定義為：“對人類行為或利益有害或有干擾的任何植物�！� 雜草往往生長迅速并且具有強大生存競爭力，能夠生產(chǎn)大量長期有活力的種子而且這些種子具有遠、近不同距離的傳播能力，甚至能夠以某種方式阻礙其他植物的生長。 由于雜草具有以上特征，所以常常給世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失¨。 一種植物是否成為難以控制的雜草，取決于它內在的遺傳特性及其特征表現(xiàn)所需要的特定環(huán)境，兩者缺一不可。 從目前的水稻、玉米、棉花、馬鈴薯、亞麻和蘆筍等轉基因植物的田間實驗結果來看，大多數(shù)植物的生存競爭力并沒有比常規(guī)植物增加引用。 不過最近有報道，加拿大轉基因油菜在麥田中已經(jīng)變成了雜草，而且難以治理。所以那些原本具有雜草特性的植物如向日葵、油菜、草莓等在進行基因遺傳轉化時，也同樣應該重視可能出現(xiàn)的雜草化問題。 基因漂移 (geneflow ／ dispersal) 是指基因通過花粉授精、雜交等途徑在種群之間擴散的過程。 轉基因植物基因 ( 包括轉基因 ) 漂流的途徑大致有兩個 ：一是通過轉基固植物的種子或組織擴散到新的生境中，并生存下來；二是通過花粉向同種或近緣種非轉基固植物轉移可能存在的；第三條漂流途徑是非同種生物問，如植物與微生物 ( 細菌、真菌、病毒等 ) 間在自然界中發(fā)生基固轉移，但這條途徑至今還未得到證實 轉基因通過上述途徑發(fā)生漂流所造成的風險是多方面的，歸納起來主要包括兩類 ： 一是轉基因轉移到其它植物體內而造成的環(huán)境危害； 二是轉基因植物自身及其后代對環(huán)境造成危害 第一類風險 導致產(chǎn)生超級雜草 對 自然基因庫 (genepoo1) 的影響轉基因進人野生植物的基固庫，進而擴散開來，并隨著轉基固植物不斷釋放．大量轉基因進人基因庫，從而影響基固庫的遺傳結構，給今后育種者和生物多樣性造成危害而來．有些轉基因植物則可能是新類型植物．這些植物或轉基因在環(huán)境中釋放．可能造成生物多樣性的毀滅性損失 第二類風險 轉基因植物對作物生態(tài)系統(tǒng)，乃至自然生態(tài)系統(tǒng)的直接影響 對生物多樣性的影響有些轉基固植物基固是以前植物體中不存在的．是從其它生物體中轉化 生態(tài)安全爭議事件 1 帝王蝶事件 1999 年 5 月，康奈爾大學昆蟲學教授洛希（ Losey ）在 Nature 雜志發(fā)表文章，稱其用拌有轉基因抗蟲玉米花粉的馬利筋雜草葉片飼喂帝王蝶幼蟲，發(fā)現(xiàn)這些幼蟲生長緩慢，并且死亡率高達 44% 。洛希認為這一結果表明抗蟲轉基因作物同樣對非目標昆蟲產(chǎn)生威脅 然而，洛希的實驗受到了同行多方面質疑。最重要的反對意見認為，這一實驗是在實驗室完成的，并不反映田間情況，且沒有提供花粉量數(shù)據(jù)。 不久之后，美國環(huán)境保護局（ EPA ）組織昆蟲專家對帝王蝶問題展開專題研究。結論認為轉基因抗蟲玉米花粉在田間對帝王蝶并無威脅， 原因 （ 1 ）玉米花粉大而重，因此擴散不遠。在田間，距玉米田 5 米遠的馬利筋雜草上，每平方厘米草葉上只發(fā)現(xiàn)有一粒玉米花粉。 （ 2 ）帝王蝶通常不吃玉米花粉，它們在玉米散粉之后才會大量產(chǎn)卵。 （ 3 ）在所調查的美國中西部田間，轉抗蟲基因玉米地占總玉米地面積的 25% ，但田間帝王蝶數(shù)量卻很大�！ � 另外，美國環(huán)保局在一項報告中指出，評價轉基因作物對非靶標昆蟲的影響，應以野外實驗為準，而不能僅僅依靠實驗室數(shù)據(jù)。 生態(tài)安全爭議事件 2 墨西哥玉米事件 2001 年 11 月，美國加州大學伯克利分校的微生物生態(tài)學家 DavidChapela 和 DavidQuist 在 Nature 雜志發(fā)表文章，指出在墨西哥南部 Oaxaca 地區(qū)采集的 6 個玉米品種樣本中，發(fā)現(xiàn)了一段可啟動基因轉錄的 DNA 序列——花椰菜花葉病毒（ CaMV ）“ 35S 啟動子”，同時發(fā)現(xiàn)與諾華（ Novartis ）種子公司代號為“ Bt11 ”的轉基因抗蟲玉米所含“ adh1 基因”相似的基因序列�！ ∧鞲缱鳛槭澜缬衩椎钠鹪粗行暮投鄻有灾行模敃r明文禁止種植轉基因玉米，只是進口轉基因玉米用作飼料。此消息一出，便引起了國際間的廣泛關注，綠色和平組織甚至稱墨西哥玉米已經(jīng)受到了“基因污染”。 然而， DavidChapela 和 DavidQuist 的文章發(fā)表后受到了很多科學家的批評，指其實驗在方法學上有很多錯誤。經(jīng)反復查證，文中所言測出的“ CaMV35S 啟動子”為假陽性，并不能啟動基因轉錄。另外經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，二人在墨西哥地方玉米品種中測出的“ adh1 基因”是玉米中本來就存在的“ adh1-F 基因”，與轉入“ Bt 玉米”中的“ adh1-S 基因”序列并不相同。
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- 分享 20世紀生命科學給人類的禮物——ＧＭ F
- vera
- 20 世紀生命科學給人類的禮物——ＧＭ F 轉基因抗病植物的基本原理，它的利與弊？ 你是如何理解轉基因作物的生態(tài)風險的？ 植物抗病基因工程的基本原理與方法 植物抗病基因工程 是通過分子生物學技術獲得對植物病害（病毒、細菌、真菌、線蟲等病害）具有一定抗性的轉基因植株。 植物轉基因技術 利用重組 DNA 的方法直接將目的基因導入到植物有性雜交的限制，基因交流的范圍無限擴大，可將病毒、細菌、遠緣植物、動物、人類甚至人工合成的基因導入植物，可以人為地有目的組合基因，改變生物的遺傳性能，而且育種效率高，所以應用前景十分廣闊。 1 植物抗病基因工程策略 1.1 導入植物抗病相關基因和病原菌致病相關基因 1.2 導入植物防衛(wèi)基因 1.3 導入降解病原物致病因子基因 1.4 導入其它蛋白基因 2.1 目的基因的分離和鑒定 對已知序列進行分子克隆 從蛋白質到基因序列 PCR 擴增構建 cDNA 文庫構建基因組文庫 與已知基因緊密連鎖基因的分離 根據(jù)植株或細胞表型變異進行基因分離 2.2 表達載體的構建 目的基因分離后，往往需要經(jīng)過修飾才能應用于植物基因工程。構建植物表達載體就是在目的基因的 5 ’端加上啟動子，在基因的 3 ’端加上中止子，以便使外源基因能在植物中有效地表達，充分發(fā)揮其功能。 2.3 目的基因向植物的轉化 植物細胞遺傳轉化系統(tǒng)可分為兩大類：以載體為介導的基因轉化（ vectormediatedgenetransfer ）和 DNA 直接轉化（ nakedDNAtransfer ）。 2.4 轉化植物細胞的篩選及轉基因植物的鑒定 植物外植體經(jīng)過農(nóng)桿菌或 DNA 直接轉化后，大部分細胞是沒有轉化的，只有極少數(shù)是轉化的，這就需要采用特定的的方式將未轉化細胞與轉化細胞區(qū)分開來，淘汰未轉化的細胞，然后利用植物細胞的全能性在適宜的環(huán)境條件下使轉化的細胞再生成可育的轉基因植株。 ◆目前，轉化細胞與非轉化細胞的區(qū)分及非轉化細胞的淘汰常采用抗菌素抗性基因及抗除草劑基因，總稱篩選標記。植物基因工程中常用的篩選標記是 npt Ⅱ（ neomycinphosphotransferase ）基因和 cat （ chloramphenicolacetyltr-ansferase ）基因 轉基因抗病植物帶來的好處 使植物具有病毒，細菌，真菌病害抗性 使某些作物品種具有特定除草劑的能力 增強植物對環(huán)境的抗逆能力，如冷，熱，旱，鹽堿和重金屬土壤 利用轉基因抗病植物產(chǎn)生醫(yī)用疫苗 其它作用 1. 降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率 2. 有效緩解人類的糧食問題，能源問題 3. 可以增加可利用土地資源，擴大綠地植物面積 4. 可以提高人類的生活質量和健康水平 轉基因抗病植物存在的風險 一 . 對人類的存在的安全隱患 沒有經(jīng)過長期的安全性研究 引起人類過敏反應 產(chǎn)生對人類不利的毒素副產(chǎn)品 二 . 對生態(tài)系統(tǒng)（包括環(huán)境）的風險 1. 轉基因技術本身的不足 2. 非目標生物造成危害，使物種多樣性的破壞 3. 引進自然界不存在的新物種 4. 基因的污染，使天然基因庫受損 5. 增強了殺蟲劑的使用，使環(huán)境污染 轉基因作物存在的生態(tài)風險 1. 轉基因及其產(chǎn)物在環(huán)境中的殘留 2. 目標生物體對農(nóng)藥產(chǎn)生耐受性 3. 增加農(nóng)用化學品的使用 4. 不可預知的轉基因及其表達的不穩(wěn)定性 5. 產(chǎn)生超級雜草 6. 作物營養(yǎng)價值下降 7. 作物多樣性下降 對非目標生物的風險 花粉或種子的擴散造成的遺傳污染 轉基因或啟動子的水平表達 轉基因向微生物傳遞 通過重組產(chǎn)生新的病毒 此外，轉基因作物的興起與歐洲瘋牛病、“二惡英”污染、禽流感、口蹄疫等一連串事件恰好處于同一時期，對轉基因技術缺乏了解，特別是媒體對轉基因技術健康風險的肆意夸大這讓對食品安全問題十分謹慎的歐洲人有了質疑轉基因作物的“心理訴求”。歐盟委員會幾年前的一項調查顯示， 56% 的歐盟國家公民敵視轉基因技術。 我們應該看到，有關于轉基因作物的風波不斷 , 但近十年來，科學家曾多次得出轉基因作物可能損害健康的研究結論，但最終都因證據(jù)不足，被業(yè)內或權威機構否決，而轉基因技術在改良作物性狀、提高產(chǎn)量等方面的貢獻，則是有目共睹的。 所以科學家們在瞻仰植物基因技術美好前景的時候，也要留意這種技術的安全性問題。
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