現代生物技術和轉基因生物安全性第三章1

醫藥衛生（醫藥生物技術）

生命科學農林牧漁（農業生物技術）環境保護（環境生物技術）生命科學直觀影響的相關領域環境污染資源枯竭生態破壞能源危機氣候反常人口爆炸產生的六大問題2生物技術將是未來經濟發展的新動力 第一次技術革命 工業革命 解放人的雙手 第二次技術革命 信息技術 擴展人的大腦 第三次技術革命 生物技術 改造生命本身“生命產業是一個朝陽、永恒的產業”3生物技術（biotechnology,BT）一詞最早是由匈牙利人KarlEreky于1917年提出的，其含義是指利用生物將原材料轉變為產品的技術。生物技術不僅是一門與生命科學相關的技術，還包含工藝、設備等工程學內容，故也稱其為“生物工程（bioengineering）”。廣義：凡是用有機體或它們的產物開發產品的技術，都是生物技術。如人類千百年來的釀酒、釀醋、制醬、胞制泡菜、發面、動植物育種和良種繁殖等傳統生產活動，都可稱之為生物技術。狹義：認為生物技術僅指基因工程．只有應用重組DNA的技術，才是生物技術。客觀地說，基因工程只是生物技術中十分重要的內容之一，但不是現代生物技術的全部。一、生物技術概述41.什么是生物技術生物技術主要由三個基本要素組成：采用現代生命科學的基礎理論和技術應用生物材料或生物系統通過一定的工程系統（生產工藝、設備等）獲得產品或提供服務生物技術是以現代生命科學理論為基礎，利用生物體及其細胞的、亞細胞的和分子的組成部分，結合工程學、信息學等手段開展研究及制造產品，或改造動物、植物、微生物等，并使其具有所期望的品質、特性，從而為社會提供商品和服務的綜合性技術體系。52.生物技術發展前沿（1）近代生物學發展里程19世紀30年代，施萊登和施旺細胞學說19世紀中期，達爾文生物進化論孟德爾遺傳定律20世紀初期，摩爾根基因論6細胞學說（Celltheory）1665年英國植物學家虎克(RobertHooke)利用自制的顯微鏡觀察軟木栓(cork)的薄片，看到許多蜂窩狀的小格子，他就稱這些小格子為細胞(cell)。德國的生物學家施萊登(Schleiden)與施旺(Schwann)在19世紀創立了細胞學說。細胞學說指出一切生命有機體，除了最低級的，都是從細胞的繁殖和分化中產生與成長起來的。也就是說細胞是構成生物體的基本單位。7生物進化論生物有一個緩慢的變化過程，物種不是被分別創造出來的，一個物種是從原有的另一物種傳下來的。整個生物系統發展是一個從一到多、從簡單到復雜、從低級到高級的演化過程，在進化中物種會發生變化。生存斗爭是物種進化的前提，自然選擇是物種進化的途徑，在生存斗爭中的自然選擇是物種進化的機制，適者生存是自然選擇的標準也是選擇的結果8遺傳定律分離定律：它從本質上闡明了控制生物性狀的遺傳物質是以自成單位的基因存在的。獨立分配規律：該定律是在分離規律基礎上，進一步揭示了多對基因間自由組合的關系，解釋了不同基因的獨立分配是自然界生物發生變異的重要來源之一。連鎖與交換定律：原來為同一親本所具有的兩個性狀，在F2中常常有連系在一起遺傳的傾向，這種現象稱為連鎖遺傳。9基因論基因論認為基因位于染色體上，認為研究生物體可以把一個個性狀獨立地進行分析。由于生物所具有的基因數目大大超過了染色體的數目，一個染色體通常含有許多基因，這些基因組成連鎖群，位于不同連鎖群上的基因在形成配子時按照孟德爾遺傳定律進行分離和自由組合。同一連鎖群的基因之間并不是永遠連結在一起。從最高等的哺乳動物到最低等的細菌和病毒，基因在染色體上的原理都是適用的。基因論科學地反映了生物界的遺傳規律。基因論的提出，標志著現代遺傳學的正式建立。10（2）現代生物技術的興起1953年，Watson和CrickDNA雙螺旋結構1975年，雜交瘤細胞技術1990年，人類基因組計劃的啟動在天才和勤奮的選擇中間，我會毫不猶豫地選擇后者！——AlbertEinstein11DNA雙螺旋結構（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結構。（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,穩定不變,構成基本骨架;堿基在內側。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連結起來，形成堿基對，且遵循堿基互補配對原則。12雜交瘤細胞技術1975年，西德Kohlor和阿根廷Milstein將小鼠骨髓瘤細胞和綿羊紅細胞免疫的小鼠脾細胞進行融合，形成的雜交細胞既可產生抗體，又可無限增殖，從而創立了單克隆抗體雜交瘤技術。這一技術上的突破不僅為醫學與生物學基礎研究開創了新紀元，也為臨床疾病的診、防、治提供了新的工具。133.生物技術的內容基因工程：基因克隆、DNA重組、基因文庫構建、基因表達檢測、分子雜交、DNA測序、基因敲出和敲入等。酶工程和生化工程：酶的固定化技術，酶結構改造和酶反應器等。微生物工程：發酵工程等。細胞工程：細胞培養、細胞重組、雜交瘤技術等。基因組計劃引起的新興生物技術：結構和功能基因組學技術、雙向電泳和測序質譜、基因和蛋白芯片技術、生物信息學相關軟件等。14基因工程是當前生物技術中影響最大、發展最迅速、最具突破性的領域。基因工程的基礎是DNA重組技術，它建立在對核酸結構、功能與理化特性深刻認識的基礎上。基因工程包括建立重組DNA文庫和cDNA文庫、基因克隆、用限制性內切酶剪切DNA和重組DNA、基因轉化、基因表達檢測、分子雜交、DNA測序，基因敲除(knocking—out)、基因敲入(knocking—in)

等很多內容。基因工程還延伸到對基因產物——蛋白質的修飾和改造研究方面，以改變其結構功能使之符合人類需要。這類工程又稱為“蛋白質工程”。由于改變蛋白質的氨基酸序列需要經過基因工程來實現，所以蛋白質工程可以包含在基因工程范疇之內。（1）基因工程15創造新生物，并給新生物特殊功能的過程（1）基因工程基因工程與建筑工程16重組DNA操作一般步驟獲得目的基因與載體連接成新重組DNA轉化受體細胞，復制遺傳篩選和鑒定轉化子培養含外源目的基因細胞或生物體，獲得所需遺傳性狀或表達產物17

制造稀少珍貴的蛋白質藥物1982年，美國食品與藥物管理局批準了首例基因工程產品——人胰島素投放市場，它標志著基因工程產品正式進入到商業化階段人生長激素、表皮生長因子、腫瘤壞死因子、α-干擾素、纖維素酶、抗血友病因子、紅細胞生成素、尿激酶原、白細胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等（1）基因工程－－應用18基因工程疫苗（1）基因工程－－應用19轉基因植物轉基因農作物轉基因蔬菜轉基因果樹轉基因花卉轉基因草類轉基因林木（1）基因工程－－應用熱點201983年世界上第一個問世的轉基因植物就是抗除草劑煙草。全球第一個被批準商業化的轉基因植物是番茄。（1）基因工程－－應用21轉基因動物（1）基因工程－－應用熱點22

畜牧業中的應用動物疫苗、生長激素等例：從轉基因羊的羊奶中提取出治療心臟病的藥物tPA（人組織型纖溶酶活因子）（1）基因工程－－應用23

種植業中的應用抗化學除草劑基因轉基因西紅柿固氮酶基因人類DNA……

環境保護等等（1）基因工程－－應用24酶工程是基于利用酶的催化作用，通過適當反應器生產生物催化劑。其主要研究包括酶的固化技術、酶結構的改造和酶反應器等方面。生化工程與酶工程關系緊密，它將生化反應與化學工程結合，使生化反應產物實現產業化生產。生化工程與微生物工程也關系密切，彼此相互滲透，如菌種選育、發酵培養過程的調控等屬于微生物工程，而產品回收、純化及應用則屬于生化工程。（2）酶工程和生化工程25現代發酵工程主要指利用微生物、包括利用重組DNA技術改造的微生物在全自動發酵罐或生物反應器中生產某種商品的技術現代發酵工程是生物代謝、微生物生長動力學、大型發酵罐或生物反應器研制、化工原理等密切結合和應用的結果（3）發酵工程26

發酵工程的應用食品藥品精細化工產品工業用原料生物降解塑料……27細胞工程是建立在細胞生物學和遺傳學基礎上綜合發展起來的。細胞培養或組織培養是細胞工程之核心技術。動物細胞工程包括細胞培養、細胞重組和雜交瘤技術等。動物細胞培養是將單個細胞從動物器官中分離出來進行培養，得到細胞系，從細胞系中篩選出具有一定特征和標記的細胞株。細胞重組是將各種細胞部件重新組合。核移植就屬于細胞重組技術，可用于克隆動物，對優良或珍稀動物進行無性繁殖，以便擴大良種畜群或保護瀕危物種。雜交瘤技術可以大量制備具有高度專一性或靈敏性的單克隆體，在免疫學和臨床上十分有用。

植物細胞工程有應用于離體快繁、脫病毒健康種苗生產等的分生組織培養技術；用于體細胞無性系變異、突變篩選、遺傳轉化等的愈傷組織培養技術；用于雙單倍體育種、花粉離體成熟、遺傳轉化等的花藥和小孢子培養技術；用于植物次生代謝物(通常是藥物、色素等)生產、人工種子生產等的大規模細胞培養技術；用于體細胞雜交、細胞質基因重組、遺傳轉化等的原生質體培養技術等。（4）細胞工程28動物細胞培養29單細胞藻類培養一些單細胞低等植物如單細胞藻類的大規模培養成為細胞工程的重要組成部分獲得蛋白質資源、營養食品、精細化工產品等等301988年，美國國家衛生院和能源部迄今為止在生命科學領域最宏大的研究計劃——人類基因組計劃，1990年正式啟動主要內容是完成人體23對染色體的全部基因的遺傳作圖和物理作圖，完成23對染色體上30億個堿基的序列測定以美國為主，包括英國、法國、德國、日本和中國多國科學家參加的國際合作計劃2003年4月14日，美國聯邦國家人類基因組研究項目負責人弗朗西斯·柯林斯博士在華盛頓宣布基因組測序圖已由美、英、日、德、法、中六國經13年努力完成（5）人類基因組計劃(HumanGenomicProject，HGP)與曼哈頓計劃，阿波羅計劃一起被載為20世紀科學史上3個里程碑31人類基因組計劃主要應用了4方面相互配合與補充的研究方法和技術：32核苷酸自動測序儀和測序譜圖33后基因組時代結構基因組學向功能基因組學轉變研究基因表達、調控，以及在生長發育、疾病發生、藥物反應等方面的作用研究上：系統研究：不是針對單個基因或蛋白，而是對一個細胞或個體內整個基因或蛋白質的研究；組學研究：功能基因組、結構基因組、蛋白質組學……技術上：高通量基因、蛋白篩選與鑒定，基因敲除動物等在基因的功能與利用上有望突破熱點34二、生物技術發展概況1.世界生物技術發展概況生物技術產品銷售額增長迅速：最近6年全球年銷售額連續每年以15%～33%的速度增長，并在2004年突破400億美元。新醫藥是當前生物技術的主體產品：藥物、疫苗、血液制品、生化藥物、診斷試劑、抗生素等生物技術發展的“第二個浪潮”將在農業領域掀起：轉基因農作物、現代育種和超級雜交水稻、植物組織培養、生物農藥、飼料添加劑、獸用疫苗等35全球生物制藥的年銷售額的增長曲線362.我國生物技術研究和開發成就（1）生物技術產品銷售額快速增長372.第一個基因工程產品商品化高峰期基因工程藥物：1989年重組人干擾素α1b上市、白細胞介素－2（IL－2）、粒細胞集落刺激因子（G－CSF）、表皮生長因子（EGF）等。基因工程疫苗：CT缺失霍亂菌苗、新型重組乙肝疫苗、重組腺病毒乙肝疫苗等。單克隆抗體：乙肝表面抗原、流行型血熱、風疹病毒、霍亂、脊髓灰質炎病毒等。基因治療：HSV-TK基因治療腦惡性膠質瘤基因轉基因植物：抗鱗翅目害蟲的抗蟲棉、耐貯藏番茄、抗黃瓜花葉病毒的甜椒和西紅柿等。轉基因動物：生長激素轉基因豬、轉基因魚等。38三、轉基因生物技術的發展1.轉基因技術簡介“轉基因”是指利用分子生物學手段將人工分離和修飾過的基因導入生物體基因組中，使其生物性狀或機能發生部分改變。這一技術稱為轉基因技術亦稱為“遺傳工程”、“基因工程”。經轉基因技術修飾的生物體常被稱為“遺傳修飾過的生物體（geneticallymodifiedorganism,簡稱GMO）”。它是基因修飾食品(geneticallymodifiedfood，GMF)的基礎，我國習慣把后者稱之為“轉基因食品”。熱點39轉基因植物發育過程402.為什么要“轉基因”?41莊稼我受不了啦42有毒化學農藥？？哈哈，莊稼朋友我來幫你！我身上帶毒！43轉基因抗蟲莊稼還是我來吧！殺蟲基因我終身殺蟲，不用再為我噴化學農藥了！嗨嗨，害蟲你拿我沒招了…轉基因棉非轉基因棉44轉基因抗蟲莊稼我還行吧！終身能殺死有害生物，不用打農藥食品安全環境安全經濟省錢

放心吃45太多了，來不及吃轉基因耐貯藏水果這下好了，可終年享受各種水果了46營養不全，樣樣得吃轉基因功能營養食品味好，營養好，喜歡吃一種也可以！47把生長激素基因轉入泥鰍。6個月大的轉基因泥鰍(箭頭所指)

其平均體重約為對照的2.5倍利用注射色素基因產生花紋(箭頭所指)的白色變種鯰魚。在下側相對位置沒有任何花紋是注射不含DNA溶液的控制組

綠熒光眼睛的轉基因魚

魚類受光蛋白基因控制視網膜專一性表現的上游序列與綠色熒光基因相接，然后利用顯微注射將這段DNA打到魚卵內，幾天后即可以觀察到只有眼睛才會有綠熒光出現(箭頭所指)的轉基因魚48轉基因技術的重要性轉基因技術可以克服物種之間的遺傳屏障，按照人的愿望創造出自然界里原來沒有的生命形態或稀有物種，以滿足人類的需求。轉基因技術是現在以及今后相當長時期內農業、食品、醫藥、能源、礦業、環境等眾多領域的生物技術產業的核心技術。以農業而言，農業發展面臨的農業生產結構調整、降低生產成本、減少化學農藥和肥料的使用、提高單位面積產量、更好地利用太陽能進行更有效的光合作用、提高產品質量(特別是營養組成)、改進農業生態平衡、改善和增強農業生態服務功能等問題都是21世紀的重大問題。為此，要求大幅提高農作物對各種生物或非生物的逆境(病蟲害、雜草、干旱、寒冷炎熱、酸性或堿性土壤等)的抗性，向市場提供數量更多、品質更好、營養更豐富的“綠色”食品和飼料。轉基因技術可為達到這些目標和要求做出關鍵性貢獻。49如果轉基因技術能同生態農業結合起來，實現持續農業的目標，使土地持續性、生物多樣性持續性、生態環境持續性、經營持續性巧妙地結合，形成以高新技術和生態理論為基礎的可持續農業，更好地支持社會經濟的可持續發展。由于轉基因技術正在將植物和動物轉變成制造藥品、塑料、強力纖維等的“生物反應器”，農業將越來越多地成為人類獲取更多更好的食物、纖維、藥物、化工原料、再生能源等的生產源泉。轉基因技術的重要性50轉基因植物抗除草劑轉基因植物抗蟲轉基因植物抗病毒轉基因植物抗真菌轉基因植物抗細菌轉基因植物抗環境脅迫轉基因植物轉植物發育基因的轉基因植物513.常用的植物轉基因技術植物轉基因技術流程圖52其原理是利用根癌農桿菌和發根農桿菌為中間介體，讓農桿菌感染受傷的植物細胞，然后將它所攜帶的質粒脫氧核糖核酸（DNA）片段整合到植物細胞基因組中，從而實現外源DNA到寄主植物細胞的轉化。①農桿菌介導法53它是將外源基因或DNA在Ca2+

或亞精胺等作用下吸附在重金屬金或鎢粒子表面，制成DNA-微彈，然后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。②基因槍法54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。55聚乙二醇法(PEG)。PEG是一種高分子多聚物,高濃度的PEG具有極強的親水性,能夠吸附溶液中的自由水分子,使細胞膜之間或DNA與細胞膜之間形成分子橋,促使相互間的接觸和粘連從而導入外源基因。其它方法。植物轉基因方法還有脂質體介導法、顯徼注射法、電擊法、超超聲波導入法、低能離子束介導法等。564.常用的動物轉基因技術受精卵原核顯微注射。

以單細胞期受精卵為靶細胞，利用顯微注射技術將構建時的載體DNA直接注射入受精卵的雄原核，并將注射的受精卵移入假孕母體輸卵管繼續發育，獲得轉基因動物個體。

57胚胎干細胞（embryonicstemcells,ES）法體外培養ES細胞，利用電穿孔等基因轉移技術將載體DNA轉入ES細胞后，在體外經過適當的篩選和鑒定，首先得到符合設計要求的基因組修飾，再將所獲得的ES細胞經過囊胚腔注射等與受體囊胚細胞混合，并移植入假孕母體子宮繼續發育產生嵌合體，通過利用生殖系嵌合子代設計適當的交配育種，獲得純系。58逆轉錄病毒法主要是利用逆轉錄病毒DNA的長末端重復序列（longterminalrepeat,LTR）區域具有轉錄啟動子活性這一特點，將外源基因連接到LTR下部進行重組后，包裝成高滴度病毒顆粒，去直接感染受精卵，或微注入囊胚腔中，攜帶外源基因的逆轉錄病毒DNA可以整合到宿主染色體上。59體細胞基因轉移法以體外培養的哺乳動物體細胞為材料，通過普通的哺乳動物細胞基因轉移技術，獲得相應的經過遺傳修飾的細胞后，直接利用核移植介導的哺乳動物體細胞克隆技術，即將該體細胞的細胞核移入去核的卵細胞中，并將所得細胞移入代孕動物，獲得轉基因動物克隆個體。60精子介導載體法。將精子細胞（通常是滅能后，即細胞膜被破壞后）與轉基因載體DNA混合共浴后，將精子頭部直接注射入卵細胞，經過人工受精的受精卵移入假孕母體輸卵管繼續發育獲得轉基因動物個體。其他方法：人工酵母染色體法、基因打靶法

61四、轉基因技術的應用現狀1.轉基因技術在植物遺傳改良上的應用

抗蟲性、抗病毒性、抗除草劑特性、抗逆性、雄性不育性、改善品質、改善發育狀況、改善觀賞性622.轉基因技術在醫藥上的應用轉基因植物在蛋白質多肽藥物上的應用：人胰島素,免疫球蛋白,紅細胞生長素轉基因植物在疫苗上的應用：乙肝表面抗原(HBsAg)基因、口蹄疫病毒VP1蛋白(FMDV-VP1)基因、狂犬病病毒G蛋白基因等轉基因植物在抗體生產上的應用：球蛋白G(IgG)、鼠淋巴瘤B細胞、分泌型IgG/A、單鏈FV、抗癌胚抗原scFvT84166轉基因植物在生產糖類和工業用酶和脂肪上的應用633.轉基因技術在畜牧業上的應用利用基因技術制造的牛生長激素不僅可提高乳牛的泌乳量,而且還可加速肉牛生長并改善牛肉品質；含有人生長激素的轉基因豬生長周期顯著縮短,飼料的利用率及瘦肉比大幅提高。

4.轉基因技術在漁業上的應用在魚類育種上，國內外從事魚類種基因研究的學者已經在生長激素基因的轉移、抗凍蛋白基因的轉移、珠蛋白基因的轉移以及用精子載體法轉基因技術、光敏生物素標記探針檢測轉基因魚技術、基因擴增法(PCR)檢測轉基因魚技術及魚類基因轉移的“導彈”、“霰彈”技術等方面都取得了較大進展。645.轉基因技術在食品工業上的應用改造食品微生物改善食品原料的品質改進食品生產工藝生產食品添加劑及功能性食品65舉例：英國的綿山羊瑞士的金色大米加拿大轉基因蘋果美國三倍體鮭魚美國轉基因蝦美國有避孕作用的玉米延熟西紅柿美國轉基因甜玉米我國成功研制出轉基因的瘦肉豬66五、轉基因生物的生態安全性67北美斑蝶事件

1999年5月，康奈爾大學的一個研究組在《Nature》雜志上發表文章，聲稱轉基因抗蟲玉米的花粉飄到一種名叫“馬利筋”的雜草上，用馬利筋葉片飼喂美國大斑蝶，導致44%的幼蟲死亡。

北美斑蝶（Danaus

plexippus）是北美一種珍稀瀕危動物，所以在當時在全世界都引起了很大的反響。現在這個事件也有了科學的結論：第一，玉米的花粉非常重，擴散不遠。第二，2000年開始在美國三個州和加拿大進行的田間試驗都證明，抗蟲玉米花粉對斑蝶并不構成威脅。斑蝶減少的真正原因，一是農藥的過度使用，二是墨西哥生態環境的破壞。68加拿大"超級雜草"事件1998年，加拿大Alberta省轉基因油菜田間發現能抗三種除草劑---草甘磷（Glyphosate）、固殺草（Glufosinate）、保幼酮（Imidazolinones）的油菜自播植物，其中抗草甘磷、固殺草的特性來自轉基因油菜，而抗保幼酮的特性來自傳統育種得抗性油菜。1999年，加拿大Saskatchewan的11塊田也發現。難保證非轉基因油菜不含轉基因（GM-free）自播植物(volunteerplant):與人工有意種植相對而言，指自然萌發和繁殖的植株。

69Pusztai事件英國Rowett研究所有位Pusztai博士，他用轉雪花蓮凝集素基因的土豆喂大鼠，1998年秋天在英國電視臺發表講話，聲稱大鼠食用了這種土豆后，體重和器官重量減輕，免疫系統受到了破壞。此事首次引起國際轟動。綠色和平組織、地球之友等反生物技術組織把這種土豆說成是“殺手”，并策劃了破壞轉基因作物試驗地等行動，焚燒了印度的兩塊試驗田，甚至美國加州大學戴維斯分校的非轉基因試驗材料也遭破壞，以致研究生的畢業論文都無法答辯。英國皇家學會對此非常重視，組織了同行評審，并于1999年5月發表評論，指出Pusztai的試驗有六方面的錯誤，即：不能確定轉基因和非轉基因馬鈴薯的化學成份有差異；對食用轉基因土豆的大鼠，未補充蛋白質以防止饑餓；供試動物數量少，飼喂幾種不同的食物，且都不是大鼠的標準食物，很少統計學意義；試驗設計差，未作雙盲測定；統計方法不當；試驗結果無一致性等。轉雪花蓮凝集素基因體重和器官重量減輕，免疫系統破壞702001年11月，美國加州大學伯克萊分校的兩位研究人員在《Nature》上發表文章，聲稱在墨西哥南部Oaxaca地區采集的6個玉米地方品種樣本中，發現有CaMV35S啟動子及NovartisBt11

抗蟲玉米中的adh1基因(乙醇脫氫酶

)相似序列。綠色和平組織借此大肆渲染，說墨西哥玉米已經受到了“基因污染”，甚至指責墨西哥小麥玉米改良中心的基因庫也可能受到了“基因污染”。文章發表后受到很多科學家的批評，指出其在方法學上有許多錯誤。《Nature》編輯部也發表聲明，稱“這篇論文證據不足，不足以證明其結論，原本不應該發表”。墨西哥小麥玉米改良中心（CIMMYT）也發表聲明指出，經對種質資源庫和新近從田間收集的152份材料的檢測，在墨西哥任何地區都沒有發現35S啟動子。轉基因玉米和栽培玉米之間發生基因漂流是可能的，但這不能渲染為"基因污染"，并作為禁止轉基因作物的理由。墨西哥玉米事件71我國轉基因產品的事件轉基因煙草事件轉基因煙草是我國研制的、世界上第一例商品化種植的轉基因作物。轉基因煙草的種植導致出口受阻，大量的煙草積壓，我國每年損失達億元。河南省有關部門和國家煙草專賣局多次發文停止轉基因煙草的種植。72轉基因水稻事件2005年，“綠色和平”組織曾在湖北省采集了25個稻種、稻谷和大米樣本，送到德國GeneScan實驗室檢驗。在25個樣品中，有19個為轉基因稻米，其中18個為抗蟲品種。2005年4月15日“綠色和平”召開新聞發布會，消息迅速傳遍世界各國，引起很大震動。轉基因水稻事件的出現將對我國大米出口產生重大影響。農業部、中國糧油進出口總公司十分重視。我國轉基因產品的事件73中國Ｂｔ抗蟲棉破壞環境事件2007年６月３日，南京環科所與綠色和平組織在北京召開會議，６月４日《ChinaDaily》上發表了題為“GMCottonDamageEnvironment”的文章，亦即“轉基因抗蟲棉破壞了環境”。綠色和平組織也于當天在其網站上刊登了南京環科所、綠色和平組織顧問薛達元先生長達２６頁的英文報告，從而再次引發國際爭論，在歐、美產生巨大反響，成為國際上爭論轉基因作物安全性的重大事件之一。6月５日德國《農業報》發表了題為“ChineseResearch:LargeEnvironmentDamagebyBtCotton”的文章，即：“中國研究：Ｂｔ棉破壞環境巨大”。綠色和平組織的“中國項目主管”盧思聘聲稱：棉農“將面對不受控制的超級害蟲”，“聲稱可以減少農藥使用的轉基因抗蟲棉，不但沒有解決問題，反而制造了更多的問題”，“（棉農）將被迫使用更多、更毒的化學農藥”。抗蟲棉在中國實踐多年，深受廣大棉農的歡迎，相信不會同意他的這些結論。中國、美國、德國、加拿大、比利時、印度等國的科學家已在網上紛紛發表評論，反駁綠色和平組織的觀點。我國轉基因產品的事件741.轉基因生物可能引起廣泛的生態環境安全性問題基因污染、超級害蟲、超級雜草、改變食物鏈轉基因逃逸的兩種途徑因種苗的散失或殘存組織的再生，在野外形成自我繁衍的群體，形成轉基因的逃逸群落通過花粉的傳播，轉基因的近緣物種漂流形成雜交的超級生物75√轉基因植物的生態環境風險主要包括由于生存競爭力強，轉基因作物可能轉化為雜草；對生物多樣性造成侵襲和傷害；“基因漂流”和“基因污染”會從根本上破壞物種遺傳多樣性，損害天然基因庫；產生新的病毒；對非靶標生物的不利影響；加速靶標生物的抗性進化等。762.可能誘發害蟲和野草的抗性問題多種轉基因的堆積產生“廣譜抗除草劑基因”(HT基因，herbicidetolerant)的植物，由于“轉基因漂移”，可使多種基因組成的基因群控制植物的相應多抗性。在植物的同一條染色體上有多種目的基因則易形成基因堆積的超級植物，如1999年加拿大在11塊田間試驗地中發現擁有三種抗除草劑基因（分別是抗草甘膦、抗固殺草、抗咪唑啉類除草劑等）的超級植物。發現有2種抗除草劑基因的油萊與雜草雜交的植物。這些野生油菜含有HT基因，野草化作物出現的頻率約0.1％~0.22％，其抗性很高，需要用2，4-D才可控制。773.可能誘發基因轉移跨越物種屏障4.可能誘發自然生物種群的改變問題5.“基因污染”問題6.可能誘發食物鏈的破壞問題78六、轉基因生物的健康安全性（轉基因食品的安全性）轉基因生物的健康安全的潛在風險轉基因食品GMF（GeneticallyModifiedFood）：一種由經基因修飾的生物體生產的或該物質本身的食品。如，北極魚體內有抗凍基因，轉入西紅柿，產生耐寒西紅柿新品種。像這樣含有轉基因成分的食品就是轉基因食品。79①直接健康影響（毒性），轉基因食品處理不好會引起中毒如，巴西豆過敏事件(1996)，轉基因馬鈴薯引起大鼠器官生長異常(1998)，RR大豆中不明基因(2001)，星聯Bt玉米事件(2000)，美國藥用轉基因玉米污染大豆(2002)等都表明轉基因作物及其食品并不安全②引起過敏反應的趨勢（過敏性）轉基因花粉過敏過敏原對兒童和嬰兒危險很大，成年人中食品過敏癥發病率為1％一2％，而兒童則上升為6％一9％。GMO中任何營養成分和有害影響的變化，都可能影響嬰兒和兒童正常成長發育。80③被認為有營養停住或毒性的特定組成部分；④插入基因的穩定性；⑤與基因改良有關的營養影響，如轉基因食品可能影響人體抵御病毒的能力；⑥由基因插入產生的任何非預期影響，以及基因工程可能會影響消費者選擇。

如有些人不吃豬肉，如果把豬肉基因放在牛肉里，吃了牛肉以后還以為沒有吃豬肉，這對回教、清真教來說是非常難過的。812.轉基因食品事件“星聯”玉米回收事件

2000年10月，一種名為“星聯”的轉基因玉米被發現混入了加工食品中。

由于“星聯”玉米只被批準用于做動物飼料，人食用后可能導致部分人皮疹、腹瀉或呼吸系統的過敏反應。此次事件引發全球的回收潮，涉及300多種含有玉米的產品。巴西豆過敏事件

1996年由于巴西豆基因轉入大豆，導致部分人過敏，過敏嚴重時會可導致死亡。該研究被終止。82英國抗性基因殘留事件

7名切除大腸組織的志愿者食用轉基因大豆制成的漢堡包后，其小腸的腸道細菌內出現了經修飾的基因。

由于GMO在研制過程中需使用抗生素抗性基因為標記基因去識別轉基因細胞，所以認為食用含有這種標記基因的食物可促使腸道細菌和口腔細菌對抗生素產生抗性。美國“藥用玉米”銷毀事件

2002年11月，美國一批轉基因的“藥用玉米”被發現混入了食用的大豆中，整批大豆因此被銷毀。

“藥用玉米”經轉基因手段，是可產生豬用疫苗的特殊玉米，不能作為普通食品或飼料。83亨氏嬰兒米粉

☆2006年，國際環保組織綠色和平在京宣布，在亨氏嬰兒營養米粉中發現未經政府批準的轉基因稻米成分，呼吁亨氏公司即刻召回該批次產品。

☆這一檢測結果是由綠色和平今年一月對北京市場上的19種嬰兒食品及零食進行抽樣后，經國際權威檢測機構德國基因時代公司(GeneScan)下屬實驗室進行獨立檢測后得出的。含有轉基因稻米成分的產品為保質期至2007年3月12日的“亨氏嬰兒營養米粉”。

☆本次在亨氏米粉中發現的轉Bt基因抗蟲稻米，含有一種能夠殺死昆蟲的蛋白質，2000年的一項由墨西哥科學家所進行的研究顯示，這種蛋白能夠在小鼠體內引發免疫系統反應，是潛在的致敏原。841953年，DNA雙螺旋結構被鑒定出來1983年，世界上第一株基因植物，一種對抗生素產生抗體的煙草出現1990年，第一例轉基因棉花種植成功1994年，一種可以抵御番茄環斑病病毒的西紅柿獲準在美國上市1996年，美國又率先將部分轉基因食品（大豆、玉米、油菜、西紅柿、土豆）推上商業化進程1996年，全球共種植170萬公頃。2000年，達4220公頃（超過1億畝），相當于英國國土面積的2倍。種植的國家1996年為6個，98年為9個，99年為12個，2000年為13個（5個發展中國家）。最新資料表明，現在有21個國家種植，達到21億畝。3.轉基因食品的國內外現狀85美國轉基因食品概況43種動、植物轉基因產品通過FDA認證超過60%的加工食品含有轉基因成分轉基因食品的銷售額超過100億美元超過50%的大豆為轉基因大豆超過40%的玉米、小麥為轉基因玉米和小麥與轉基因有關的食品達七千種，包括：嬰兒食品、巧克力、冷凍甜品、面包、人造奶油、香腸、肉類及代肉類產品美國的轉基因食品的研究開發主要是三大化學公司：杜邦、孟山都和陶氏。86我國的情況我國目前種植的品種主要有：大豆、棉花、煙草、番茄、水稻、玉米99年3月中國水稻研究所研制的屬世界首創的“轉基因雜交水稻”研究成果通過鑒定98年6月，我國批準6個可以商業化的品種，其中涉及食品的有3項，陳章良教授的抗病番茄、抗病甜椒和華中農業大學研制的耐貯存番茄現在大部分產品仍處于中間試驗階段874.對轉基因食品安全性的爭論支持派以美國、阿根廷、巴西為代表的食品輸出國對轉基因技術持較積極和開放的態度他們認為：如果轉基因農業生物技術得不到社會支持，這一研究將被扼殺，并且強調，迄今為止并沒有發現轉基因食品危害人體健康和環境的確切證據。調查顯示，有70%的民眾對轉基因食品持肯定態度。美國人食用轉基因食品已多年，超級市場上有4000多種商品是含有轉基因植物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至會引起死亡。加拿大、澳大利亞也是轉基因食品的生產大國，均有幾千萬人在吃，到現在為止也沒有—個案例說明它有問題。88反對派以歐盟和日本為代表的食品進口國則持反對態度主要是由于90年代后期在歐洲發生了多起與轉基因食品無關的若干次食品恐慌，使民眾對食品安全性的信心下降。只有14%的英國人對轉基因食品表示接受，77%的公民反對在英國國內種植轉基因作物。歐洲和日本均要求對進口的轉基因食品實行標簽制，并嚴格限制進口。一英國科學家聲稱，轉基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統功能美國康乃爾大學也發現，轉基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關生態環境環保團體認為這種違反自然的轉基因作物及產品，未經長期安全測試，長期食用可能對人類及生態環境造成負面影響，尤其是注重環境和生態保護的歐盟國家，對轉基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產品的進口。89中間派大多數發展中國家認為，對轉基因技術和轉基因食品的安全性問題需要作進一步探討一方面，大力發展轉基因食品可能會解決本國的貧困問題另一方面，又擔心發達國家會把本國不能接受的或不安全的轉基因食品輸出到不發達國家90我國的實際情況（謹慎派）一方面，國家鼓勵科研機構進行轉基因技術的研究:華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室張啟發院士于2004年6月5日，在中科院的一次學術報告會上指出：目前無法證明轉基因食品不安全，“轉基因農作物在全球大面積種植已有9年之久，食用轉基因食品的人群超過10多億之眾，至今還沒有關于轉基因食品不安全的任何證據。”并且，轉基因作物具有潛在的巨大價值，“轉基因技術將對我國農業科技革命的實現起決定性作用。”另一方面，而對轉基因食品投放市場則需要經過非常嚴格的審查：國家環保總局南京環境科學研究所薛達元教授表示，轉基因稻一旦被大面積種植，難免會污染周圍植物。除基因污染外，轉基因水稻商業化還將帶來以下風險：轉基因作物釋放后對土壤生態系統及生物地球化學循環產生不利影響；從抗病毒作物產生新病毒；害蟲對轉基因抗蟲作物的抗性進化；危害非靶標生物(轉基因稻的花粉、稻谷、稻草或根系分泌物也可能對稻田生態系統中的昆蟲、鳥類、野生動物、根系微生物等產生影響，或誘發突變，或破壞生態平衡)。9192轉基因植物的生物安全性第四章93人口–1999年–60億2050年–90億

截至2050年將有90%的人口生活在南半球

目前，南半球四分之三的人口屬于農村人口，其中大多數為農民 和無地農業人口農作物

–食物、飼料和纖維的主要來源–每年產量65億公噸，價值約合2.5萬億美元

–農作物價格已經上漲一倍

土地–

1966年以來，人均可耕地面積減少了三分之二

1966年為0.45公頃

2050年為0.15公頃營養不良/貧困

8.52億人口飽受饑餓/營養不良之苦

13億人口掙扎在貧困線上–其中70%是農業人口挑戰

–截至2050年，將約15億公頃耕地生產的食物、飼料和纖維產量提高一倍并持久增長農業發展是實現千年發展目標的關鍵途徑食物是首選良方

資料來源：CliveJames，2008

挑戰

–全球食物、飼料、纖維和燃料安全–減輕貧困和饑餓94沒有哪一種辦法能夠完全解決食物、飼料、纖維和燃料安全問題僅僅依靠傳統的作物改善方法無法實現截至2050年食物產量增加一倍行之有效的戰略必須包含多種辦法，要能解決以下所有主要問題：人口穩定

改進食物分配體制技術方面

-一種作物改良戰略，綜合運用傳統手段及轉基因作物技術，從而實現優化產量，促進食物、飼料、纖維和燃料安全全球性食物、飼料、纖維和燃料戰略轉基因作物雖不是萬能藥但卻極其重要95一、轉基因植物研究應用概況1.轉基因植物發展現狀轉基因植物或有時被稱為遺傳修飾植物（GMP或GMO）是指：運用重組DNA技術將外源基因整合于受體植物基因組，從而改變其遺傳組成后產生的植物及其后代。自1983年第一例轉基因煙草植株問世以來，轉基因農作物在全球范圍內飛速發展，種植面積直線上升。1995年種植面積僅120萬hm2，1998年達到了2780萬hm2，1999年又增加了1200多萬hm2，達到3990萬hm2。2001年全球轉基因作物種植面積超過5000萬hm2，2002年更是創出了歷史新高，達5867萬hm2，到2005年達到9000萬hm2，2007年達到1.143億hm2。96根據農業生物技術應用國際服務組織(ISAAA)在北京發布的《全球轉基因作物概況報告》，轉基因技術的大規模應用始于1996年，美國種植了160萬公頃的轉基因大豆，截止到2007年轉基因農作物的種植面積已達1.143億公頃，比之當初翻了67倍。據國際有關方面預測，到2010年，世界轉基因食物的市場總收入將達30000億美元，其中僅轉基因食物的種子收入就可達3000億美元。972007年焦點–

轉基因作物種植面積大幅增加

1.143億公頃較之2006年的1.02億公頃

增加了1230萬公頃–

增幅達12%

–五年以來的第二大增幅1.143億公頃分布于23個國家，比2006年22個國家的1.02億公頃有所增加1996年以來，全球已累計種植轉基因作物6.9億公頃

有1200萬農民種植轉基因作物，而2006年僅有1030萬–

其中90%或1100萬都是資源匱乏的農民–發展中國家的小農首次超過1000萬

2007年，全球65億人口中有55%或36億人口居住在這23個種植轉基因作物的國家982006年和2007年間增長了12%，合1230萬公頃（或3000萬英畝）。全球轉基因作物總面積1996年至2007年（單位：百萬公頃）種植轉基因作物的23個國家020406080100120140199619971998199920002001200220032004200520062007合計發達國家發展中國家9901002003004005006007008001996199719981999200020012002200320042005200620076.66億公頃=16億英畝百萬英畝172912359884947412470148219761996年至2007年全球轉基因作物累計種植面積（單位：百萬公頃）資料來源：CliveJames,20081001996年至2007年全球轉基因作物種植面積（單位：百萬公頃）——按作物種類大豆玉米棉花油菜1011021996年至2007年全球轉基因作物種植面積（單位：百萬公頃）——按性狀分抗除草劑抗蟲抗除草劑/抗蟲1032007年全球轉基因作物種植面積（單位：百萬公頃）：按國家分104從應用的國家來看，2005年已有21個國家近850萬農戶種植了轉基因作物。美國、阿根廷、巴西、加拿大、中國仍是主要的轉基因作物種植國，分列前5位，其中，美國種植了4980萬hm2的轉基因作物,占全球轉基因作物種植總面積的55%,而中國種植了330萬hm2的轉基因棉花,占全球的約3.7%2007年是轉基因作物的一個重要里程碑。這一年種植轉基因作物的國家增加到了23個，其中12個為發展中國家，11個為發達國家，有8個國家的種植面積超過100萬公頃，智利和波蘭成為最新的兩個轉基因作物種植國家。發展中國家受益于轉基因作物的小農戶數量第一次超過了1000萬，達約1100萬，占全球生物技術受益農民總數的90％。

國際農業生物技術應用服務組織

（ISAAA）預計，到2010年世界上將有30個以上國家的1500萬農民種植轉基因作物。轉基因植物全球分布1052007年–全球保持強勁增長在北美洲，美國的種植面積增長310萬公頃，–5770萬公頃中有37%是“疊加性狀”作物，1000萬公頃種植生物燃料作物，玉米種植面積增加40%在亞洲，印度的轉基因棉花種植面積增加63%，達620萬公頃，中國增加了9%，達380萬公頃–菲律賓也有所增加在南美洲，巴西–轉基因大豆和棉花種植面積增加30%，達1500萬公頃–阿根廷位列第二，智利也有增長南非的轉基因作物種植面積增加了30%，達180萬公頃，其中大部分是食用轉基因白玉米波蘭是第8個種植轉基因玉米的歐盟成員國。歐盟的種植面積首次突破10萬公頃–2007年增長了77%106從1996年到2007年，發展中國家的轉基因作物種植面積在全球所占比重每年都保持增長

–

2007年達43%，比2006年的40%增長了3%2007年，發展中國家的轉基因作物種植面積增加了850萬公頃，增幅達21%，而發達國家僅增長380萬公頃，只有6%的增幅亞洲、拉美和非洲最大的五個轉基因作物種植國家中國、印度、阿根廷、巴西和南非，總人口為26億（占全球人口的40%），2007年種植的轉基因作物面積合計4600萬公頃，相當于全球總面積的40%2007年，發展中國家轉基因作物種植面積的增長繼續超過工業化國家

107

2007年轉基因作物全球分布（單位:百萬公頃）108提高產量和收入

–產量提高5%到50%。2006年農民收入增加70億美元，1996年至2006年期間增加了340億美元；工業化國家占175億美元，發展中國家占165億美元保護生物多樣性

–

將相同耕地面積的產量提高一倍

–

保護森林/生物多樣性–發展中國家每年流失1300萬公頃環境影響

–

減少外部輸入需要

-1996年至2006年期間，節省了289,000公噸殺蟲劑-2006年減少了150億公斤二氧化碳

–相當于650萬輛車的排放量–全球變暖-水土保持=可持續發展社會效益

-2007年，為1100萬小農減貧，2006年這一數字為930萬-婦女和兒童福利效益開始顯現-更廉價的食物、飼料、纖維和燃料

轉基因作物的影響

109經濟效益1986年全世界有5例轉基因植物首次批準進入田間實驗，1994年首例轉基因植物——轉基因耐貯藏番茄在美國批準進入市場。隨著轉基因農作物在全球迅速推廣，轉基因農作物產品的市場銷售額也迅速增加，從1995年的0.75億美元增加到1998年大約12～15億美元，4年間增加約20倍。從目前的發展趨勢預測，2010年市場銷售額可達到200億美元。轉基因農作物在全球的迅速推廣，已經開始影響到相關的經濟等領域。例如抗蟲轉基因農作物的推廣，使世界農藥市場從90億美元萎縮至60億美元，農作物產量則增加了5％～10％，農藥對環境的污染明顯減輕。自1996年轉基因作物的首次商業化種植以來,累計的全球市場價值約293億美元,預計2006年將超過55億美元。110所有國家美國

阿根廷中國巴西印度加拿大其他1996-20062006337億美元159億美元

66億美元58億美元

19億美元

13億美元

12億美元

10億美元70億美元

29億美元13億美元8億美元6億美元8億美元3億美元3億美元

轉基因作物–全球經濟效益：

1996年至2006年和2006年111未來–第二個十年，2006年-2015年得益于采用復合性狀并拓展具有農藝、優質及其他特性的作物，再加上約3年后將應用的耐旱特性，美國、加拿大和澳大利亞的轉基因作物會繼續保持增長。高昂的農產品價格會促進轉基因作物的種植第一個十年（1996年-2005年）屬于美洲，在第二個十年中，以印度、中國和越南等新興國家為首的亞洲很可能出現強勢增長

巴西擁有巨大潛力，有可能引領拉美的增長非洲

–

種植轉基因作物的國家數量會略有增長，其中以北非的埃及、西非的布基納法索和東非的肯尼亞為最

歐盟會保持緩慢到中度的增長步伐，東歐潛力巨大以美國、巴西以及許多其他國家為首將轉基因作物用作生物燃料–

乙醇和生物柴油，將成為一種重要的新發展。112資料來源：CliveJames，2008種植轉基因作物的國家數種植轉基因作物的農民數全球轉基因作物面積20072015231200萬1.14億公頃~40

達到1億約2億公頃第二個十年預測，2006年-2015年113我國轉基因植物研究現狀1997～1999年，有26項轉基因產品已獲準我國安全性審批，其中抗蟲類型16項，抗病毒類型9項，改良品質類型1項。近幾年來，我國轉基因作物面積發展極其迅速，1998年全國轉基因作物種植面積為15萬畝，1999年超過200萬畝。2000年僅轉基因抗蟲棉的栽培面積即已超過400萬畝。我國種植面積最大的轉基因作物是抗蟲棉，2002年種植面積為200萬公頃，2007年發展到了380萬公頃。轉基因作物的種植面積只占全球的5%，涉及的轉基因作物還僅限于棉花，但抗蟲轉基因水稻、抗蟲轉基因玉米等在田間試驗中表現優異，顯示了良好的產業化潛力。114我國已通過安全性審批的轉基因植物1152.轉基因植物的分類轉基因植物目前主要應用于農業和醫藥領域，其中又主要是農業領域。農業領域主要是向農作物轉入各種有用基因，特別是抗有害生物(病原體、害蟲、雜草等)、抗逆境(干旱、鹽堿、寒冷、炎熱等)、增進農產品產量和品質、改變生長發育特性、提高光合效率等方面的基因，獲得符合人類目標的新種質，培育新品種。醫藥領域主要是利用轉基因植物為“植物生物反應器”，生產口服疫苗及醫用蛋白等。116（1）抗除草劑轉基因植物眾所周知，雜草是農作物生產的一大危害。除草劑已在許多國家廣泛應用，免去了傳統農業中繁重的人力或機械除草勞動，大大降低了除草成本。隨著我國農業生產的發展，除草劑的普及應用勢在必行。將抗除草劑基因轉入栽培作物，可以更有效地使用除草劑防治田間雜草，保護作物免受藥害，從而增產增收。抗除草劑轉基因植物是最先進入田間生產的轉基因植物，也是目前為止栽培面積最大的一類轉基因農作物。抗草苷磷的大豆、油菜、甜菜、玉米，抗溴苯腈的煙草、棉花等，已在若干北美和南美國家大面積種植。轉基因抗除草劑的玉米不受影響（右側為未使用除草劑的對照）117雜草與莊稼競爭空間和營養太累了！轉基因莊稼不怕除草劑雜草怕除草劑

死定了高枕無憂太棒了，簡單方便118抗除草劑轉基因作物的應用現狀在種植的轉基因作物中，抗除草劑作物占有的比例最大。1997年有690萬公頃，占轉基因作物總種植向積的63％；1998年有1980萬公頃，占71％；2007年有7000萬公頃。其次是抗蟲作物，在1997年和1998年分別有400萬公頃和770萬公頃；2007年達2000萬公頃。既抗蟲又抗除草劑的轉基因作物也開始種植了，并呈增長趨勢。抗除草劑抗蟲抗除草劑/抗蟲百萬公頃119種植面積最大的抗除草劑轉基因作物是大豆。在1998年，抗除草劑轉基因大豆占總的抗除草劑轉基因作物種植面積的72％。其次是油萊，占12％，棉花和玉米各占8％。120創制成功的抗除草劑水稻品種121抗除草劑基因作用的原理通過除草劑作用的靶酶的過量產生來解毒。如5—烯醇丙酮酸草酸—3—磷酸(EPSP)合成酶的過量表達，可使植物對草苷膦產生抗性。改變除草劑作用靶物的敏感性。如aroA基因所編碼的EPSP對草苷膦敏感性降低，導入植物后可使轉基因植株產生抗性。降解除草劑的基因。這類基因大多來自土壤微生物，如bar基因編碼phosphinothricin草銨膦

(PPT)乙酰轉移酶(PAT)，可解除Basta、Biolaphos等含PPT除草劑的毒性。降解2，4—D的tfdA基因和水解溴苯腈的bxn基因，在整合于植物基因組后，也能使植株分別對除草劑2，4—D和溴苯腈產生抗性。122草甘膦(glyphosate)特異性地抑制植物和細菌中莽草酸羥基乙烯轉移酶(EPSPS)的活性，而EPSPS是芳香族氨基酸合成途徑中的一個酶。對于植物抗草甘膦的基因工程，在開始時人們考慮出兩種方法：一是EPSPS的過量產生，二是應用編碼點突變的靶蛋白的基因。磺酰脲(sulfonylurea)是一組除草劑，磺酰脲類除草劑通過抑制支鏈氨基酸合成過程中的一個關鍵酶———乙酰乳酸合成酶(acetolactate

synthase,ALS)來表現其除草劑作用。抗EPSPS抑制劑基因抗ALS抑制劑基因抗除草劑基因123乙酰CoA

轉移酶基因草丁膦(phosphinothricin,PPT)是有機磷類除草劑，是非選擇性廣譜除草劑Basta

的活性成分。谷氨酰胺合成酶(glutaminesynthetase,GS)是草丁膦的作用靶標，此種酶誘導L-谷氨酸形成谷氨酰胺，由于GS受抑制，使細胞間氮迅速積累，若干氨基酸缺乏，導致植株最終死亡。乙酰CoA

轉移酶(acetylCoA

transferase)具有使除草劑草丁膦代謝失活的作用。阿特拉津氯水解酶基因阿特拉津(atrazine)是三嗪除草劑(triazineherbicide)的主要代表，其主要作用是抑制光合作用PSII電子傳遞中質體醌傳遞電子，從而使能量傳遞過程中斷，光合作用停止，最終導致植物死亡。抗除草劑基因124細胞色素P450基因P450酶系是結合在內質網膜上含硫醇血紅素的氧化酶。P450對除草劑在作物體內的氧化代謝中起著重要作用，可催化除草劑的各種代謝反應。原卟啉原氧化酶基因原卟啉原氧化酶Protox(protoporphyrinogen

oxidase)在亞鐵原卟啉與葉綠素生物合成中催化原卟啉原Ⅸ氧化成原卟啉Ⅸ，此種酶受到需光除草劑protoxinhibitors的專門抑制，迅速造成植物細胞受害與干枯。抗除草劑基因125①抗除草劑轉基因作物的雜草化抗除草劑轉基因作物的“雜草化”包含兩個方面：一是抗性作物自身“雜草化”，包括抗性作物逸生成雜草和自生苗對下茬作物的為害；二是抗除草劑轉基因作物的抗性基因“漂移”到雜草上，導致抗藥性雜草產生。抗除草劑轉基因作物的安全性問題126抗除草劑轉基因作物的抗性基因在環境中的移動（漂移）主要路徑及存在的形式127128②對環境的影響這種作物對野生植物群落的潛在影響，即逸生后可否像外來植物一樣，替代當地某些植物，改變植物的群落結構；抗性基因“漂移”到其他野生植物上，改變它們的適應性(包括提高和降低適應性兩個方面)，導致植物群落結構的改變；抗除草劑轉基因作物對其他非靶標生物(如昆蟲、烏、微生物等)的影響；種植這種作物后可能增加除草劑的用量而加重對環境的污染。129③食品的安全性導入基因后對食品質量是否有影響?基因表達的蛋白是否是過敏原或有毒?這種風險取決于導入的外源基因的來源及特性。130（2）抗蟲轉基因植物Bt殺蟲蛋白基因Bt殺蟲蛋白基因編碼蘇云金芽苞桿菌(Bacillusthuringiensis)的伴苞晶體蛋白。作為生物殺蟲劑，蘇云金芽苞桿菌制劑早已在農業生產上應用。Bt殺蟲蛋白可以分為α－外毒素、β－外毒素、δ－內毒素和虱因子。其中用于轉基因植物的主要為δ－內毒素。δ

－內毒素在昆蟲中腸的堿性和還原性環境下被降解為60kD左右的活性肽，并與受體的蛋白結合，聯合于細胞膜，引起膜穿孔，破壞細胞滲透平衡，引起細胞腫脹甚至破裂，最終導致昆蟲癱瘓或死亡。來自不同亞種或同一亞種不同菌株的δ

－內毒素，往往具有不同的殺蟲范圍。131由于Bt基因對于高等哺乳動物和人類極為安全，是一種十分理想的殺蟲基因，也是當前使用最為廣泛的抗蟲基因。當害蟲取食植株組織時，轉基因植物能自己生產Bt殺蟲蛋白，抑制并殺死害蟲。轉Bt基因的抗蟲棉花、玉米和馬鈴薯等已進入商品化生產。如玉米螟是玉米最重要的害蟲，每條玉米螟幼蟲可以使一株玉米減產3％一7％。因玉米螟的危害，玉米平均每年減產5％～10％。1996年，美國因玉米螟危害損失了13億美元。近幾年來．抗蟲轉基因玉米深受美國、加拿大農民的歡迎，種植面積急劇增加。132動物產生的昆蟲毒素基因蝎昆蟲毒素是蝎在長期的進化過程中形成的，它可專一作用于昆蟲細胞膜離子通道，而對哺乳動物無害或毒性很小。90年代初，分別將5種蝎昆蟲毒素基因導人煙草，發現轉基因煙草對棉鈴蟲和煙青蟲具極強的致死性。蜘蛛毒素。澳大利亞的Min公司從一種蜘蛛毒液中分離純化到一種只有37個核昔酸的小肽。北京大學的研究人員人工合成了此肽的基因，導人煙草后，轉基因煙草表現出明顯的抗蟲作用。133植物來源的各種抗蟲基因蛋白酶抑制劑能削弱或阻斷蛋白酶對食物中蛋白質的消化，使昆蟲產生厭食反應，最終導致昆蟲非正常發育和死亡。與抗蟲性關系最密切的是絲氨酸蛋白酶抑制劑，包括胰蛋白酶抑制劑、胰凝乳蛋白酶抑制劑和彈性蛋白酶抑制劑，其中又以胰蛋白酶抑制劑最為重要。大多數昆蟲利用胰蛋白酶類消化食物，但大多數植物不含或僅含微量這種酶。現已從豇豆、大豆、馬鈴薯、大麥等分離了絲氨酸蛋白酶抑制劑，其中豇豆蛋白酶抑制劑(CpTI)基因和馬鈴薯蛋白酶抑制劑(PinⅡ)基因抗蟲效果較好。這些基因來自植物，故不需密碼子改造就能很好地表達，其抗蟲譜也比BT殺蟲蛋白基因寬，昆蟲難以直接產生抗性。蛋白酶抑制劑134植物凝集素植物凝集素(lectin)是一類能特異識別并可逆結合糖類復合物的非免疫性球蛋白。當它被昆蟲吞食至消化道時，與昆蟲腸道周圍細胞壁膜糖蛋白相結合，影響營養物質的吸收，同時還可能在消化道內誘發病灶，使害蟲得病甚至死亡。目前應用較多的外源凝集素主要有豌豆外源凝集素(P-lect)、雪花蓮凝集素(GNA)、半夏外源凝集素(PTA)三種。豌豆外源凝集素能抑制遼豆象的繁殖，對抗稻飛虱、蚜蟲一類刺吸式害蟲表現出明顯的抗性。GNA存在于一定生長階段的雪花蓮組織中,它對線蟲和蚜蟲、葉蟬、稻褐飛虱等刺吸式口器的同翅目害蟲具有很強的毒殺功能。135（3）抗病轉基因植物抗病毒轉基因植物來自病毒的抗性基因衣殼蛋白基因（CP）首次獲得成功的是抗TMV（煙草花葉病毒）的轉衣殼蛋白基因煙草。這一抗性稱為衣殼蛋白介導抗性(CP－MR)。后來在水稻、玉米、油菜、馬鈴薯上得到應用。這種介導抗性的可能機制有：阻止病毒脫殼；衣殼蛋白與病毒RNA互作或與寄主的RNA互作，影響翻譯；衣殼蛋白對病毒在細胞－細胞間和更長距離傳播的干擾等。1995年，美國農業部批準了第一個轉衣殼蛋白基因南瓜品種“FreedomII”投入商業應用。煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等轉衣殼蛋白基因品種相繼投入市場。在國內，北京大學培育的抗CMV轉衣完蛋白基因番茄、甜椒已通過安全性審查。136病毒復制酶基因病毒基因組是由多個基因組成。如馬鈴薯Y病毒組病毒的基因組，除CP基因外，至少含有6種非結構蛋白的編碼區。研究表明，病毒非結構蛋白基因也可能使植物獲得抗性。研究得較多的是病毒復制酶基因。現已明確，表達有各種缺失、序列改變的病毒復制酶修飾基因，以及完整的野生型復制酶基因的轉基因植物，均具抗病毒性。病毒核內蛋白酶基因核內蛋白酶基因是病毒基因衍生抗性的另一個重要研究對象。北京市農林科學院將蕪菁花葉病毒(TuMV)的Nla基因導入白菜，篩選到對TuMv具有高度抗性的轉基因白菜株系、目前已進入中間試驗。137病毒衛星RNA1986年，英國Harrison等首次將黃瓜花葉病毒(CMV)的衛星RNA反轉錄為cDNA后，轉入植物中，獲得了抗CMV的轉基因植株。病毒衛星RNA能有效地與病毒基因組RNA爭奪RNA復制酶，由于它分子小、復制周期短，因此隨著復制循環的增加，病毒基因組的復制必然要受到極大干擾，但是其抗病性常常出現在病毒侵染的晚期，而且衛星RNA還存在突變頻率高的現象。來自植物的抗病毒基因植物對病毒的抗性大多由單基因控制。如：含有Rx和Ry基因的馬鈴薯分別抗PVX和PVY。植物基因組的巨大性給抗病毒基因的鑒定和分離帶來很大困難，但隨著植物基因組計劃的實施，從植物自身分離的抗病毒基因將會日趨增多。138②抗真菌轉基因植物1）植物或細菌的幾丁質酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因幾丁質酶和β-1,3-葡聚糖酶是大多數病原真菌細胞壁的主要成分之一，分別具有降解幾丁質和β-1,3-葡聚糖的作用，可以用它們對抗植物的真菌病原。目前已從水稻、煙草、黃瓜、馬鈴薯、大豆等植物和某些細菌獲得幾丁質酶。日本、荷蘭等國已經獲得轉幾丁質酶基因的抗白粉病煙草和抗枯萎病番茄。2）核糖體滅活蛋白基因（RIP）核糖體滅活蛋白對控制病源真菌十分有效。大麥核糖體滅活蛋白在轉基因煙草上的表達，已顯示對真菌病原具有抗性。

3）導人防衛基因增強植物的抗病性139③抗細菌轉基因植物1）殺菌肽基因殺菌肽是由30多個氨基酸殘基組成的小肽，具有廣泛的殺菌譜，對革蘭氏陽性菌和陰性菌都有抗性。2）溶菌酶基因T4噬茵體溶菌酶在馬鈴薯塊莖上的表達，增強了對病原菌的抗性。大麥α-硫素基因的表達，大大加強了轉基因煙草對細菌病原菌的抗性。3）來自病原菌自身的抗菌基因4）植物的抗細菌基因如擬南芥Rps2基因和番茄Pto基因。植物抗病蛋白－－硫素，離體表現對植物病原具有毒性。140（4）抗環境脅迫的轉基因植物溫度脅迫（低溫引起的冷害和凍害、高溫）、水分脅迫（干旱和澇害）和化學物脅迫（鹽堿、重金屬、有機污染物等）植物對環境脅迫的抗性可能存在一些共同的作用機理。目前重點研究的抗環境脅迫基因有：脯氨酸合成酶基因、甜菜堿合成酶基因、調滲蛋白基因、乙醇脫氫酶基因、熱激蛋白基因、苯丙氨酸裂解酶基因、苯基苯乙烯酮合成酶基因、膽堿脫氫酶基因和抗凍蛋白基因等。141（5）植物發育調節基因工程①控制果實成熟的轉基因植物乙烯是植物果實成熟時重要的內源激素，通過控制乙烯合成的關鍵酶就可延長其些水果和蔬菜瓜果的保鮮期。②雄性不育基因工程特異性表達細胞毒素基因阻斷花粉發育過程創造雄性不育。利用反義RNA技術獲得雄性不育系。利用位點特異性重組系統產生雄性不育系。通過基因噴施外源激素產生條件型不育系。③改良品質的轉基因植物種子中淀粉、油分、蛋白質的組成和含量，決定其品質的優劣花的顏色主要由花冠中色素組成的比例所決定的，而大多數花卉的色素為黃酮類物質。142顏色太單調了轉基因吧！彩色草坪143（6）醫藥領域中的轉基因植物優點：轉基因植物生產藥用蛋白，具有成本低、易于遺傳操作、細胞具全能性、可利用種子貯存運輸、對人類無害等優勢。利用植物貯藏蛋白天然的高水平表達特性，生產人的神經肽——亮氨酸腦啡肽。植物中生產藥用蛋白的另一條途徑是使用基因工程植物病毒作載體。如：花椰菜花葉病毒（CaMV）、煙草花葉病毒（TMV）生產具有藥用價值的蛋白多肽等。轉基因植物生產食用疫苗：如乙型肝炎表面抗原（BbsAg）已在煙草、番茄和馬鈴薯中表達；在田間栽培能預防霍亂的苜蓿苗。轉基因植物生物反應器144基因工程藥物？？？

生病了打針吃藥145二、轉基因植物的安全性重點146安全性通常是指某事物在一定條件下所引起的危害程度和公