转基因植物的原理

Question

如题所述

Answer 1

转基因技术是指利用DNA重组、转化等技术将特定的外源目的基因转移到受体生物中，并使之产生可预期的、定向的遗传改变。转基因技术应用在人类社会各个领域 中，较为常见的包括了利用转基因技术生产的农作物，以及利用转基因技术生产疫苗等。含有转基因作物成分的食品被称之为转基因食品，其与非转基因食品具有同样的安全性。世界卫生组织以及联合国粮农组织认为：凡是通过安全评价上市的转基因食品，与传统食品一样安全，可以放心食用。[1][2]

一连串基因研究工作开启了人类改造生物的新纪元，这种按照工程设计原理，利用现代生物技术手段达到预期目标的技术体系被称为“基因工程”或“遗传工程”。通常将植物基因工程称为“转基因技术”，所获得的产品被称为转基因植物或转基因作物，有时也使用“遗传修饰生物”或“工程作物”等名称[3]。

中文名
转基因技术
外文名
transgenic technology
拼音
zhuǎn jī yīn jì shù
注音
ㄓㄨㄢˇ　ㄐㄧ　ㄧㄣ　ㄐㄧˋ　ㄕㄨˋ
领域
分子生物学
快速
导航
技术原理

技术分类

技术优势

部分争议

技术应用

技术安全性

相关法律和规定
发展过程

1953年，沃森（Watson JD）和克里克（Crick FHC）首次提出了DNA的双螺旋结构模型和半保留复制假说[3] 。
1966年，美国科学家尼伦伯格（Nirenberg MW）等破译了全部遗传密码，宣告了分子生物学的诞生。随着DNA限制性内切酶和DNA连接酶等工具酶的相继发现，为体外遗传操作提供了便利的工具[3] 。
1972年，美国科学家波义尔（Boyer HW）和博格（Berg P）等成功实现了将不同来源的两段DNA拼接在一起的工作，标志着DNA重组技术的诞生[3] 。
1974年，莫洛（Morrow JF）等率先在大肠杆菌中表达真核生物基因[3] 。
1978年，又实现了人脑激素和人胰岛素基因在大肠杆菌中的表达[3] 。
1983年，科学家首次完成了对植物（烟草）的遗传改造[3] 。
技术原理
转基因技术是利用现代生物技术，将人们期望的目标基因，经过人工分离、重组后，导入并整合到生物体的基因组中，从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。
除了转入新的外源基因外，还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性，获得人们希望得到的性状。这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。[4]
转基因能让油炸食品变得更健康、菠萝变成粉色还更美味，愿意吃？

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技术分类
植物转基因技术
植物转基因技术是采用克隆等方式，在受体细胞中置入外源DNA，代表性的使用方式如载体介导法、DNA直接摄取法。当前，应用最广泛，效果最理想的就是农杆菌介导法，该种方式是利用发根农杆菌等作为载体，在植物细胞中植入农杆菌，以实现细胞转化的目的。
动物转基因技术
显微注射法就是利用玻璃针将DNA注入到动物胚胎细胞核，再将DNA移植到动物体，使其正常发育，是早期常用的动物转基因技术。体细胞核移植法就是先在体外来培养细胞，筛选优质基因，再将其移植到卵细胞，再移植至母体之中。
技术优势
转基因技术被称为“人类历史上应用最为迅速的重大技术之一”。转基因技术与传统育种技术有两点不同：第一，传统技术一般只能在生物种内个体上实现基因转移，而转基因技术不受生物体间亲缘关系的限制，可打破不同物种间天然杂交的屏障，扩大可利用基因的范围；第二，传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，对后代的表现预见性较差。而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。[5]
由于转基因技术与传统技术的本质都是通过获得优良基因进行遗传改良，因此，将转基因技术与常规育种技术紧密结合，能培育多抗、优质、高产、高效新品种，大大提高品种改良效率，并可降低农药、肥料投入，在缓解资源约束、保障食物安全、保护生态环境、拓展农业功能等方面潜力巨大。
1）减轻病虫害危害，改善农业生态环境。全球转基因技术的研发与应用表明，抗虫和抗除草剂等转基因作物的种植不仅在提高农作物产量方面成效显著，而且在改善农业生态环境方面也显示出巨大优势。培育抗病虫、抗除草剂、抗旱、耐盐碱、养分高效利用等转基因新品种，将显著减少农药、化肥和水的使用，有利于缓解环境污染，改善生态环境。[5]
2）降低生产成本，增加农民收入。由于转基因新品种在高产、优质、低耗等方面的优势，已使全球转基因作物种植农户累计获得经济效益440亿美元，农民增收25%左右。抗除草剂转基因大豆的应用，实现了免耕密植，种植模式发生了革命性变化。我国棉农也因种植转基因棉花，每亩节本增收130元，农民累计增收250亿元。[5]
3）拓展产业形态，提高产品附加值。目前，功能性和治疗性转基因食品、转基因生物能源和环保产品相继研发成功，部分转基因药物上市销售，使转基因品种正在由简单性状改良向复杂性状改良、由农业领域向医药、加工、能源、环保领域拓展等方向发展。[5]
4）食品质量得到改善：转基因产品具有一定的抗逆性，部分生物属性得到加强，提高了食品的口感质量和营养价值，且某些具有抗虫性的植物不仅减少了农药的使用量，还可以保证食品表面无毒无公害，不会在人体内造成农药积累。世界上还没有出现因为食用转基因产品而引起疾病的案例，我国获批的转基因水稻在历时十余年的安全性评价中均完全符合食品安全标准，且某些转基因农作物的食品安全评价指标甚至高于国际标准。
5）具有不可估量的社会效益：在社会经济方面转基因技术可以提高物质生产率，成为拉动经济增长和质量提升的新动力。同时转基因技术在医药领域也具有一定的优势，以转基因技术为主导的健康产业将逐渐成为世界经济支柱性产业。在社会文化方面，转基因文化也是社会先进文化的重要组成部分，它在某种程度上也反映了一个国家的经济实力，反映了一个国家的国际地位。
部分争议
有观点认为作物基因的改变可能会引起非期望效应，新引入的蛋白可能具有毒性或者过敏性问题；转基因作物里面的抗生素标记基因可能会导致抗生素治疗失效；转基因产品在生态环境的可能存在包括基因漂移、破坏竞争性和平衡等影响，还可能对生物多样性不利，针对这些质疑，科学界进行了长期研究和跟踪，并得出了以下权威结论：
非期望效应
无论是杂交、诱变还是转基因，想得到我们预期的优良性状，都需要去改变作物的基因。杂交一次要“转入”成千上万个功能并不清楚的基因，会产生数量庞大到天文数字的基因组合；诱变则是通过物理、化学、辐射等特殊条件的诱导让作物基因发生不可预知的破坏和变化，既可能有我们需要的变化，也可能没有我们需要的变化，更可能有很多我们不需要的变化，转基因一次只“转入”一个或几个功能明确的基因。转基因技术相比较杂交等传统技术，在非预期性效应上概率更低，更加精准可控。[6] [7] [8]
过敏性

Answer 2

转基因技术是利用现代生物技术，将人们期望的目标基因，经过人工分离、重组后，导入并整合到生物体的基因组中，从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。
除了转入新的外源基因外，还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性，获得人们希望得到的性状。这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等

Answer 3

发展过程
技术原理
技术分类
技术优缺点
技术应用
技术安全性
目录
1摘要
2基本信息
3发展过程
4技术原理
5技术分类
植物转基因技术
动物转基因技术
6技术优缺点
优点
缺点
7技术应用
医学上
工业上
农业上
渔业上
畜牧业上
环境保护上
8技术安全性
转基因技术对生物的影响
转基因生物对环境的影响
转基因食品的安全性
转基因技术是指利用DNA重组、转化等技术将特定的外源目的基因转移到受体生物中，并使之产生可预期的、定向的遗传改变。转基因技术是现代农业生物技术的核心组成部分。

一连串基因研究工作开启了人类改造生物的新纪元，这种按照工程设计原理，利用现代生物技术手段达到预期目标的技术体系被称为“基因工程”或“遗传工程”。人们通常将植物基因工程称之为“转基因技术”，所获得的产品被称为转基因植物或转基因作物，有时也使用“遗传修饰生物”或“工程作物”等名称。

基本信息

来源
分子生物学
分类
生物
发展过程

1953年，沃森(Watson JD)和克里克(Crick FHC)首次提出了DNA的双螺旋结构模型和半保留复制假说。

1966年，美国科学家尼伦伯格(Nirenberg MW)等破译了全部遗传密码，宣告了分子生物学的诞生。随着DNA限制性内切酶和DNA连接酶等工具酶的相继发现，为体外遗传操作提供了便利的工具。

1972年，美国科学家波义尔(Boyer HW)和博格(Berg P)等成功实现了将不同来源的两段DNA拼接在一起的工作，标志着DNA重组技术的诞生。

1974年，莫洛(Morrow JF)等率先在大肠杆菌中表达真核生物基因。

1978年又实现了人脑激素和人胰岛素基因在大肠杆菌中的表达。

1983年，科学家首次完成了对植物(烟草)的遗传改造。

技术原理
转基因即将人工分离、修饰后的D N A、基因导人生物细胞基因组，在导入基因表达的影响下，原有生物体的性状也会发生变化。转基因技术是指将一种生物的优良基因利用基因重组原理整合到另一种生物的基因组里，从而使获得优良基因的生物的基因得到改善并能进行表达和遗传，进而使生物获得优良性状如抗虫性、抗逆性、抗倒伏、抗盐碱性等。目前转基因技术主要运用在转基因育种方面，我国政府对转基因技术一向重视，作为世界人口大国，转基因技术的利用可以有效地缓解环境压力和经济压力。如作物的抗虫性可以减少农药使用、间接保护环境，耐除草剂性可以减少资源的浪费进而提高粮食产量。

技术分类
植物转基因技术

植物转基因技术是采用克隆等方式，在受体细胞中置人外源DNA，代表性的使用方式如载体介导法、DNA直接摄取法。当前，应用最广泛，效果最理想的就是农杆菌介导法，该种方式是利用发根农杆菌等作为载体，在植物细胞中植入农杆菌，以实现细胞转化的目的。

动物转基因技术

显微注射法就是利用玻璃针将DNA注入到动物胚胎细胞核，再将DNA移植到动物体，使其正常发育，是早期常用的动物转基因技术。体细胞核移植法就是先在体外来培养细胞，筛选优质基因，再将其移植到卵细胞，再移植至母体之中。

技术优缺点
优点

1.食品质量得到改善：转基因产品具有一定的抗逆性，部分生物属性得到加强，提高了食品的口感质量和营养价值，且某些具有抗虫性的植物不仅减少了农药的使用量，还可以保证食品表面无毒无公害，不会在人体内造成农药积累。世界上还没有出现因为食用转基因产品而引起疾病的案例，我国获批的转基因水稻在历时十余年的安全性评价中均完全符合食品安全标准，且某些转基因农作物的食品安全评价指标甚至高于国际标准。

2.在环境保护方面有显著成效：我国种植的转基因具有抗虫性、抗旱性、抗盐碱性，使得农药的使用量降低，并且种植转基因水稻所存在的负面影响可能远远小于种植非转基因作物。未来，“生物农业”的优势将远远超出“化学农业”，这趋势是必然的也是不可逆转的。

3.具有不可估量的社会效益：在社会经济方面转基因技术可以提高物质生产率，成为拉动经济增长和质量提升的新动力。同时转基因技术在医药领域也具有一定的优势，以转基因技术为主导的健康产业将逐渐成为世界经济支柱性产业。在社会文化方面，转基因文化也是社会先进文化的重要组成部分，它在某种程度上也反映了一个国家的经济实力，反映了一个国家的国际地位。

缺点

1.食品安全问题：转基因产品给人们带来巨大的经济效益和社会效益的同时，对人类健康的威胁也不能忽视。首先作物基因的改变会造成基因不稳定性，产生毒素从而引起急性或慢性毒性，蛋白质的改变也会引起人们产生过敏反应。其次激素类基因可能影响儿童的正常生长，转基因作物里的抗生素标记基因可能使人们对大量抗生素产生抗体。综合来看，转基因产品尚具有未知性和不确定性。

2.转基因产品对生态环境的影响：转基因生物的基因会向自然生物群落流动，例如转抗除草剂的基因可能逃逸到杂草上，使杂草产生超级抗杂草剂性，这不但会增加清除这种杂草的难度，而且这种生物间基因的相互转移，有可能影响到物种间的公平竞争关系，破坏原有的生态平衡，从而使原有的某些优势物种转为劣势甚至灭绝。

3.对生物多样性的影响：转基因生物在为人类带来便利的同时也破坏了自然遗传进化规律，其在抑制有害生物正常生长的同时可能也会对有益生物造成影响或者使其灭绝；其次转基因生物的基因也可能促进虫子、病毒、细菌的进化速度，研究表明，棉铃虫已对转基因抗虫棉产生抗性。

技术应用
目前，转基因技术已广泛应用于医药、工业、农业、环保等领域。

医学上

医学中转基因技术的应用范围很广。动物转基因技术可以创造诊断和治疗人类疾病的动物模型，可克服单纯依靠自然突变体的局限。转基因技术还应用于蛋白质多肽药物的生产，如生产胰岛素、干扰素，免疫球蛋白、红细胞生长素、尿激酶、人血红蛋白、人表皮生长因子,、粒细胞等等珍稀药物；还可利用动植物生产疫苗，主要包括乙肝表面抗原基因，口蹄疫病毒蛋白 基因，狂犬病病毒G蛋白基因等。转基因植物还可以生产功能性抗体以及生产工业上常用的糖类和工业用酶和脂肪等。

工业上

工业领域的应用主要指在食品工业中的应用主要包括(1)对工业发酵食品菌种如酵母菌和乳酸菌的改良；(2) 生产食品添加剂和加工助剂；(3) 制造有益于人类健康的保健成分或有效因子，携带不同目的基因的转基因动植物可以成为人类治疗各种疑难杂症的资源丰富的药库。

农业上

转基因生物技术可以加快农作物的生长速度、增强抗病性、增加产量、增强对环境的适应能力、增强抵抗除草剂和杀虫剂的能力。目前全世界进入田间试验的转基因植物已超过500种，但国内转基因食品的范围还比较小。

①将抗除草剂基因转入到栽种的作物里面,能有效地防治田间杂草,保护作物免除药害。目前从植物和微生物中已克隆出多种不同类型抗除草剂的基因。

②昆虫对农作物生产危害极大，但目前对付昆虫的主要方法仍然是化学杀虫剂。将抗虫基因转入作物体内，由作物本身合成杀虫剂，使农作物本身具有抗虫特性,这样就会减少化学杀虫剂的使用。

③将一些抗逆境基因克隆后转入植物可以提高植物对干旱、低温、盐碱等逆境的抗性。

渔业上

利用转基因技术可以改善鱼类养殖性能，增强其抗寒抗病能力，目前已有多种哺乳类和鸟类的基因被成功地整合到鱼类的基因组中，使转基因鱼的肌肉蛋白含量和饲料转换率明显提高，生长速度加快。此外还可以生产医药制品，譬如将人胰岛素基因导入斑马鱼卵子中，其受精孵化后可生成胰岛素产物。还可利用转基因技术培养观赏鱼等用途。

畜牧业上

转基因技术在畜牧业有着广阔的应用前景。首先可以改良畜禽生产性状。通过转基因技术,可使动物自身合成某些氨基酸，改变其生长调节系统，促进其生长性能，提高饲料的利用效率和缩短生长周期等。其次转基因技术的应用可以提高畜禽抗病能力。对于某些疾病，如果可以从抗该病的动物中提取有关基因，将其转移给易感动物品种,则有希望培育出抗该病的品种。此外，可将病原体致病基因的反基因导入畜禽细胞，使病原体所产生的mRNA不能表达，从而起到抗病作用。

环境保护上

“DNA探针”可以十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染，且不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”可以分解石油中的多种烃类化合物，有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒性物质

技术安全性
转基因技术从诞生之日开始，便带来了许多争议。比如说转基因技术应用于农业生产后，是否会对生态环境构成威胁，转基因产品是否会对人类健康构成伤害等。这些一直都是社会各界所广泛关注的热点问题。转基因技术当前已经不是一个简单的技术问题，开始演变为一个涉及政治、经济、法律、伦理等因素的复杂社会问题。

转基因技术对生物的影响

①农作物减产 ：种植基因工程种子时，因为种植的植物基因都相同，当真菌、病毒侵袭这些植物时，就会造成很严重的减产现象。

②影响生态平衡：当转基因植物产生花粉时，野生物携带基因化的种子会交叉授花基因化的作物，所有的作物、都会通过交叉授花易受污染。这种破坏效应会通过食物链影响到处于食物链更高层次的动物，直到危及到更多动物甚至我们人类。

③产生耐药性细菌：采用耐抗生素基因标识转基因化的农作物，这些基因就会通过细菌影响到我们。转基因作物中的突变基因可能会进入生物有机体，可能会出现一些新的疾病。虽然几率较小，但如出现可以广泛传播并对生命造成严重威胁的疾病时，后果是不堪设想的。

④对正常生物存在威胁 ：研究表明，一些土壤生态系统中的基因工程细菌在某些条件下可长期存活，时间之长足以刺激土壤生物产生变化，影响植物生长和营养循环进程，如果使用此种土壤改良可能会伤害农作物。

转基因生物对环境的影响

①影响林业生态环境：转抗除草剂的基因到杂草上会产生对除草剂具有超抗性的杂草，这种生物界基因的相互转移会改变物种间的竞争关系，破坏原有的生态平衡，对生态系统可造成长期而复杂的影响。此外，大面积种植单一转基因人工林的稳定性比人工纯林更低。

②增加除草剂的使用：基因化的农作物对除草剂具有抵抗力，实际用药量大大高于正常用药量。假如农民知道作物对除草剂有抵抗力，就会大量使用除草剂。

③增加杀虫剂的使用：将优良的特定基因（如抗杀虫剂）植入作物，可能会使周围野生植物一并获得改良，呈现出抗杀虫剂的特征，这就意味着比以前有更多的杀虫剂进入田野和我们的食品。

转基因食品的安全性

转基因食品与人类的健康和生存有着最为直接的关系，但转基因食品的安全问题一直是人类关注的焦点。

①过敏问题：过敏问题属于免疫变态性反应，外源基因产生新的蛋白质可能会引起人体的过敏反应。

②毒性问题：绝对安全的食物是不存在的，在转基因食品中，部分基因可能会通过各类途径产生毒素，给人体造成伤害。研究显示，转基因食品可能引发过敏反应，在以往，已经发现转基因大豆、花生的过敏反应，由此造成了人们的恐慌。

③杀虫毒素问题：转基因植物会产生杀虫毒素，这种毒素会随着植物的根部进入到土壤中，对土壤的环境和微生物造成了不良影响，继而影响植物种群多样性。

④营养问题：转基因食品的营养成分改变了可能导致人类的营养结构失衡。

⑤标记基因问题：标记基因大多属于抗生素抗性基因，会通过各类渠道进入到食物链之中，并产长耐药菌，这类耐药菌对抗生素的抗性非常强。由于转基因食品的发展时间还不长，还无法证明转基因食品的安全性，人体长期食用，究竟会不会影响身体健康?会不会对下一代造成威胁？这些都没有得到证实。当然，转基因食品的优势是非常显著的，能够提高食品质量，解决病虫害问题，降低生产成本，提高产量，关于转基因食品的危害，还需要进行深入的研究。截止到目前为止，还没有关于由于食用转基因食品造成人体健康问题的报道，也有越来越多的消费者对转基因食品持支持态度，各个国家也加大了对这一技术的研究，希望能够纠正公众的认识。