轉基因技術梁丹

東校區生科樓432轉基因技術是將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中，由于導入基因的表達，引起生物體性狀的可遺傳的修飾，這一技術稱之為轉基因技術（Transgene

technology）。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。利用轉基因技術可以改變動植物性狀，培育新品種。也可以利用其它生物體培育出期望的生物制品，用于醫藥、食品等方面。經轉基因技術修飾的生物體在媒體上常被稱為“遺傳修飾過(基因改造過的)的生物體"（Genetically

modifiedorganism，簡稱GMO）。轉基因技術轉基因技術，包括外源基因的克隆、表達載體構建、受體細胞選擇，以及轉基因途徑等植物轉基因方法按其是否需要通過組織培養、再生植株可分成兩大類，第一類需要通過組織培養再生植株，常用的方法有農桿菌介導轉化法、基因槍法；另一類方法不需要通過組織培養，目前比較成熟的主要有花粉管通道法，花粉管通道法是我國科學家提出的。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中細胞中分別含有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。冠癭瘤

植物轉基因方法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（如蘸涂了外源DNA

的金粉或者鎢粉顆粒

）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手提式微型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植物研究中應用較為廣泛的一種方法。

臺式植物轉基因方法按其是否需要通過組織培養、再生植株可分成兩大類，第一類需要通過組織培養再生植株，常用的方法有農桿菌介導轉化法、基因槍法；另一類方法不需要通過組織培養，目前比較成熟的主要有花粉管通道法，花粉管通道法是我國科學家提出的。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。動物轉基因轉基因動物是指將特定的外源基因導入動物受精卵或胚胎，使之穩定整合于動物的染色體基因組并能遺傳給后代的一類動物。

轉基因動物所有的細胞均整合有外源基因，并具有將外源基因遺傳給子代的能力。若動物只有部分組織細胞整合有外源基因，則稱為嵌合體動物，這類動物只有在整合了外源基因的“部分組織細胞”恰為生殖細胞時，才能將其攜帶的外源基因遺傳給子代。通過雜交繁育可得到真正的轉基因個體甚至是純合的轉基因個體

。嵌合體小鼠動物轉基因方法(1)核顯微注射法核顯微注射法是動物轉基因技術中最常用的方法。它是在顯微鏡下將外源基因注射到受精卵細胞的雄原核內，注射的外源基因與胚胎基因組融合，然后進行體外培養，最后移植到受體母畜子宮內發育，通常，胚胎移植生育出的全部仔鼠中，約有20％～30％具有導入基因，因此要用Southern

Blot或PCR法對導入的遺傳基因進行分析。

這種方法的缺點是需要貴重精密儀器，技術操作較難，并且外源基因的整合效率低且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。在大型動物中還存在著繁殖周期長，有較強的時間限制、需要大量的供體和受體動物等特點。(2)胚胎干細胞法動物轉基因方法

胚胎干細胞

胚胎干細胞（embryonic

stem

cell，簡稱ES細胞）是早期胚胎（原腸胚期之前）或原始性腺中分離出來的一類細胞，它具有體外培養無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內環境，ES細胞都能被誘導分化為機體幾乎所有的細胞類型。ES細胞發育全能性的標志是ES細胞表面表達時相專一性胚胎抗原（Stage

specific

embryonic

antigen，SSEA），而且可以檢查到OTC4基因的表達，這兩種蛋白是發育全能性的標志。自1981年Evans和Kaufman首次成功分離小鼠ES細胞。將ES細胞與胚胎細胞共培養或將ES細胞注入囊胚腔中，ES細胞就會參與多種組織的發育。胚胎干細胞研究在美國一直是一個頗具爭議的領域，支持者認為這項研究有助于根治很多疑難雜癥，是一種挽救生命的慈善行為，是科學進步的表現。而反對者則認為，進行胚胎干細胞研究就必須破壞胚胎，而胚胎是人尚未成形時在子宮的生命形式。

馬里奧·卡佩奇

馬丁·埃文斯

奧利弗·史密斯

2007年諾貝爾生理學或醫學獎“在涉及胚胎干細胞和哺乳動物DNA重

組方面的一系列突破性發現”(2)胚胎干細胞法胚胎干細胞(ES細胞)是指從囊胚期的內細胞團中分離出來的尚未分化的胚胎細胞，具有發育全能性，能進行體外培養擴增、轉化和制作遺傳突變型等遺傳操作。本法以整合有外源基因的ES細胞作為供體細胞，通過基因打靶技術，將外源基因經逆轉錄病毒感染、電脈沖法等方法導入ES細胞，體外培養和篩選有外源基因表達者，通過顯微操作將ES細胞注入到囊胚期胚胎的腔內，使之與內細胞團緊靠在一起，成為嵌合體。

將注射過的胚胎，移植到交配第3天的假孕受體動物子宮內，培育出嵌合體轉基因動物。本法外源基因整合率高，植入囊胚前篩選合適的轉化ES細胞，克服了以前只能在子代選擇的缺點，并能充分利用分子生物學發展起來的各種先進方法，是很有前途的技術。缺點是不易建立ES細胞系。并且由于通過嵌合體途徑，所以實驗周期長。動物轉基因方法

誘導的多能干細胞

2006年日本京都大學山中伸彌領導的實驗室在世界著名學術雜志《細胞》上率先報道了誘導多能干細胞（Induced

Pluripotent

Stem

cells，iPS）的研究。他們把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這4種轉錄因子引入小鼠胚胎或皮膚纖維母細胞，發現可誘導其發生轉化，產生的iPS細胞在形態、基因和蛋白表達、表觀遺傳修飾狀態、細胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等都與胚胎干細胞極為相似。隨后，他們進一步通過改進篩選技術得到了更接近于胚胎干細胞的多能干細胞，把這些細胞注入小鼠囊胚中再植入體內后可孕育出活的遺傳混雜型（Chimera）仔鼠，甚至產出完全由iPS細胞發育而成的仔鼠。此后iPS的研究熱潮持續高漲，并取得了多項令人矚目的進展，是最近干細胞研究所取得的最為突出的成果。與經典的胚胎干細胞技術和體細胞核移植技術不同，iPS技術不使用胚胎細胞或卵細胞，因此沒有倫理學的問題。利用iPS技術可以用病人自己的體細胞制備專用的干細胞，所以不會有免疫排斥的問題。然而，iPS的研究還只是剛剛起步，有許多技術難題還有待解決。

從骨科醫生到諾貝爾獎

31497.shtml(3)核移植轉基因法先在體外培養的體細胞中進行基因導入，篩選獲得帶轉基因的細胞

，然后將供體細胞細胞核移植到受體細胞——去核卵母細胞，構成重建胚，再把其移植到假孕母體，待其妊娠、分娩，便可得到轉基因的克隆動物。動物轉基因方法精確的基因組編輯方法

限制性核酸內切酶

II型限制酶已分離出幾百種，每種酶都有自己獨特

的堿基識別序列

---------剪刀

連接酶

--------

針線X

不再適用精確的基因組編輯方法TALEN

（2011

nature

methods）TAL的核酸識別單元為間隔32個恒定氨基酸序列的雙連氨基酸。雙連氨基酸與A、G、C、T有恒定的對應關系，即NI識別A，NG識別T，HD識別C，NN識別G，非常簡單明確。因此，欲使TALEN特異識別某一核酸序列（靶點），只須按照靶點序列將相應TAL單元串聯克隆即可。目前，TALEN系統利用FokI的內切酶活性打斷目標基因。因FokI需形成2聚體方能發揮活性，在實際操作中需在目標基因中選擇兩處相鄰（間隔17堿基）的靶序列（一般十幾個堿基）分別進行TAL識別模塊構建。兩個TALEN融合蛋白中的FokI功能域形成二聚體，發揮非特異性內切酶活性，于兩個靶位點之間打斷目標基因。誘發DNA損傷修復機制。精確的基因組編輯方法CRISPR-Cas系統-----Cas9蛋白和引導RNA

（2012

Science、Nature

Biotechnology）轉基因技術與雜交技術?

雜交

多發生在同種、同屬物種之間，親緣關系很近，如袁隆平的雜交稻是野生稻與水稻雜交，但都是稻屬這個植物。雜交在自然界可自然發生，通過不同的基因型的個體之間的交配而取得某些雙親基因重新組合的個體的方法。雜交所出現的所有性狀都是這個物種自身的性狀。?

轉基因

是不同生物類群之間的基因轉移。在自然界是零概率事件

。轉基因所表達的性狀是這個物種沒有的性狀。轉什么基因？基礎研究轉入自然突變或人為修飾的基因，研究導入的異常基因的表型效應，可以了解基因結構和功能的關系（敲除、過表達、突變、“拯救”等）轉入調控順序加報告基因，以研究該調控順序的作用，如指導組織特異性表達等建立動物模型：遺傳病模型

將顯性疾病基因或一個、甚至多個外源基因人為地導入動物體內，就可制備遺傳性疾病的轉基因動物模型，研究和治療人類遺傳性疾病。例如將亨廷頓(Hungtington)

舞蹈病基因導入小鼠，建立了舞蹈病動物模型，將正常小鼠的MBP(髓磷脂堿性蛋白)基因導入震顫小鼠，小鼠的震顫癥狀消失。

腫瘤模型

建立帶有腫瘤基因的轉基因動物可了解哪些組織對腫瘤基因轉化活性敏感、腫瘤形成與基因的關系、基因對腫瘤生長分化影響等等。轉什么基因？應用研究品種改良生物工廠基礎研究

轉什么基因---研究與產業方向植物抗蟲基因工程

---創造本身就對蟲害有抵抗力的植物?

抗蟲棉花長期以來，棉鈴蟲是我國棉花重大害蟲之一，而棉鈴蟲的防治主要以化學防治為主。上世紀九十年代，由于氣候條件適宜、棉鈴蟲抗藥性增強等原因，棉鈴蟲連續暴發為害，每年給國家造成幾十億甚至上百億元的經濟損失。因此，棉農不得不高頻次、高濃度地施用殺蟲劑，每年防治棉鈴蟲20余次，不僅增加了棉花的生產成本和棉農的勞動強度，也破壞了生態環境，同時還嚴重損害了棉農的身心健康。

早在1938年，蘇云金芽孢桿菌（即Bt）作為一種生物殺蟲劑就用于防治地中海粉螟。它的主要活性成分是一種或數種殺蟲晶體蛋白，對鱗翅目、鞘翅目、雙翅目、膜翅目、同翅目等昆蟲，以及動植物線蟲、蜱螨等節肢動物都有特異性的毒殺活性。1981年，科學家首次成功克隆了第一個編碼Bt殺蟲晶體蛋白基因。

1991年我國家“863”計劃啟動抗蟲棉研制工作后，我國科學家于1992年底研制成功具有自主知識產權的GFM

Cry1A

融合Bt殺蟲基因，并利用農桿菌介導法和花粉管通道法將其導入棉花，創造出單價轉基因抗蟲棉，這使我國成為繼美國之后第二個能夠獨立研制抗蟲棉的國家。

1995年，利用GFM

Cry1A

Bt殺蟲基因和豇豆胰蛋白酶抑制劑(CpTI)基因，構建了雙價抗蟲(Bt+CpTI)基因。1996年研制成功雙價抗蟲棉，標志著我國第二代抗蟲棉的研究達到了國際領先水平。

2002年由中國農業科學院棉花研究所建成“棉花規模化轉基因技術體系平臺”，將農桿菌介導法轉化方法大大改進，培養周期由原來的12個月縮短到6個月，轉基因試管苗移栽成活率提高到90%以上；可以同時利用農桿菌介導法、花粉管通道法和基因槍轟擊法3種方法進行外源基因的遺傳轉化，實現了流水線操作，年產轉基因植株8000株以上，真正做到了棉花轉基因規模化和工廠化。

轉什么基因---研究與產業方向植物抗除草劑工程

除草劑有選擇性的和非選擇性的，草甘膦是一種非選擇性的除草劑，可以殺滅多種植物，包括作物，這樣，雖然這種除草劑的效果很好，但是卻難以投入使用。

草甘膦殺死植物的原理在于破壞植物中的EPSPS合成酶。通過轉基因的方法，讓植物產生更多的EPSPS酶，就能抵抗草甘膦，從而讓作物不被草甘膦除草劑殺死。有了這樣的轉基因作物，農民就不必像過去那樣使用多種除草劑，而可以只需要草甘膦一種除草劑就能殺死各種雜草。

孟山都公司有“抗草甘膦除草劑基因改造”技術，農民如果向孟山都購買基因改造的種子，也要購買它的除草劑。用除草劑處理的抗除草劑轉基因水稻(中)和非轉基因水稻對照(兩側)轉什么基因---研究與產業方向植物品質改良工程---改進作物的營養成分?

在1992年，聯合國兒童基金會（UNICEF）估計，全球大約有1.24億名兒童嚴重缺乏維生素A。這導致每年大約有50萬名兒童眼盲，其中有許多甚至因為缺乏維生素而死亡。由于稻米不含維生素A，所以這些缺乏癥患者集中在世界上以稻米為主食的地區。于是主要有洛克菲勒基金會資助的一項國際計劃大力發展“黃金稻米”。通過轉基因技術育成稻米胚乳中含有前體β-胡蘿卜素的“黃金稻”，呈現淡橘黃色。植物抗逆工程?

我國科學家先后克隆了脯氨酸合成酶（proA），山菠菜堿脫氫酶（BADH），磷酸甘露醇脫氫酶（mtl）及磷酸山梨醇脫氫酶（gutD）等與耐鹽相關基因。中國科學院遺傳所將BADH基因導入水稻，獲得的轉基因水稻有較高的耐鹽性，并能在鹽田中結實。轉什么基因---研究與產業方向轉基因植物?

番茄在成熟時會自然變軟，這是因為多聚半乳糖醛酸酶（PG）會分解細胞壁，讓果實變軟。由于軟番茄在運輸時容易受損，因此番茄通常在還是綠色堅硬的果實時就摘下，再用催熟劑使它們變紅。研究人員發現拿掉PG基因可以使番茄的堅實狀態保持更久。他們插入PG基因的反向復本，由于互補堿基對的親和力，由PG基因轉錄的mRNA和由反向基因制造的RNA互相結合，導致前者無法進一步翻譯成有用的蛋白即多聚半乳糖醛酸酶。由此可以把更新鮮和成熟的番茄運到超市。這種轉基因番茄，貯存時間可延長1-2個月，有的可達80多天。

“藍色妖姬”最早來自荷蘭是一種加工花卉．它是用一種對人體無害的染色劑和助染劑調合成著色劑，等白玫瑰快到成熟期時，將其切下來放進盛有著色劑的容色里，讓花像吸水一樣，將色劑吸入進行染色。現在市場上出售的“藍色妖姬”都是人工染色后的產物。比較正規的“藍色妖姬”是在花卉的成長期開始染色，顏色能均勻地附著在花瓣上，看上去比較自然；部分商販直接將普通的白玫瑰花采摘后染成藍色，顏色不自然，也容易掉色。人工染料導致鮮花表層細胞死亡，花期短，且花開不大。轉什么基因---研究與產業方向轉基因花卉

藍色的玫瑰

世界上不存在自然生長的藍色玫瑰花，因為玫瑰花基因沒有生成藍色翠雀花素所需的“黃

酮類化合物3’5’-氫氧化酶”，而英語blue

rose(藍色玫瑰)有“不可能”之意。人們夢想開發出藍玫瑰，但都失敗了。科研人員利用不同品種雜交，通過抑制紅色素培養接近藍色的玫瑰花，但其中并不含藍色素，所以還不能稱是真正的藍玫瑰。傳統雜交技術培育出的藍玫瑰，顏色偏紫色或灰色，其顏色來自于紅或橙色素。日本三得利公司耗資30億日元，耗時約15年，于2005年通過采用RNA干擾技術，抑制內源DFR基因的表達，將三色堇的F3’5’H基因和鳶尾的DFR基因導入，獲得了藍玫瑰。這株玫瑰的花瓣中所含的色素為藍色，純度接近100%。世界首個轉基因藍玫瑰，并不如想象中的那樣妖艷華麗，它的藍色接近藕荷色，更顯清純嬌媚。應用研究品種改良生物工廠轉什么基因？

基礎研究

?主要目的是培育高產、優質、抗病毒、抗蟲、

抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種，改善食品質量，提高農作物對蟲害及病原體的抵抗力。轉什么基因---研究與產業方向該研究表明由轉基因水稻種子生產的重組人血清白蛋白(OsrHSA)在生理生化性質、物理結構，生物學功能、免疫原性與血漿來源的人血清白蛋白一致；并建立了大規模生產重組人血清白蛋白的生產工藝，獲得了高純度和高產量重組人血清白蛋白產品。利用大量數據證明了轉基因水稻種子可取代現有基于發酵的表達技術來生產重組蛋白質，并且是經濟有效的。植物“生產工廠”轉什么基因---研究與產業方向生產植物疫苗用植物生產出的能使機體獲得特異抗病能力的疫苗。可行性和優越性：2.

植物具有完整的真核表達系統及與動物相似的真核加工修飾系統,

可對重組蛋白進行糖基化、磷酸化、酰胺化及亞基正確裝配等,可保持自然狀態下的免疫原性，植物細胞具有全能性,

容易再生,

是最經濟的蛋白質表達系統。1.

可以直接口服,

并能有效誘導黏膜和系統免疫。植物細胞壁作為天然的生物膠囊，可使細胞內的疫苗抵抗消化道的酸性環境和各種酶類降解，使表達的疫苗在小腸內釋放，引起消化道的黏膜免疫反應，刺激黏膜下B、T

淋巴細胞產生的抗菌素到消化道、血液、呼吸道中，發揮對機體的全面保護作用。3.

利用轉基因植物表達亞單位疫苗,

不含有潛在的動物病毒等病原污染,

對人畜安全,

對于閉花授粉的植物還具有環境安全性。4.

疫苗活性物質儲存在植物組織、種子或果實中,

無需冷凍設備進行儲藏和運輸,

甚至在常溫下可保存18

個月以上。5.

便于生產多價疫苗。利用基因重組可同時將多個外源基因和植物基因組重組生產多聯疫苗。轉什么基因---研究與產業方向存在的問題和前景

轉基因植物疫苗尚在起步階段，離臨床應用還很遠,

還存在很多限制因素,

直接通過食用接種的植物尚屬有限,

組織提取物注射接種存在穩定性和安全性問題,

而且外源基因在植物中的表達量偏低,

免疫效果較差,

口服免疫可能引起口服免疫耐受等。

因此,

選擇轉化效率高、適宜生食、耐儲藏的植物載體作為轉基因受體系統,

且通過對外源基因的基因修飾或對表達蛋白的保護以防止口服疫苗產生抗體反應前被胃腸消化,

研發具有廣譜免疫特性的可食性復合疫苗將成為未來口服疫苗的研究熱點。未來可食性植物疫苗的發展更有賴于外源基因的表達量和轉基因植物的生產量

。這種怪異綠光的作用既是測試引入基因是否可行，還是一個顯示宿主是否接受其他基因的標記。如果這些所謂的轉基因動物的后代也發光，那研究人員就會知道新的基因已經傳給下一代。

轉什么基因---研究與產業方向

轉基因動物?

研究轉基因動物的主要目的是育成生長周期短，產仔、生蛋多、泌乳量高、抗病強的家畜，使生產的肉類、皮毛品質與加工性能好。

斑馬魚是一種常見的觀賞魚，身上

有黑白相間的條紋。熒光斑馬魚被

分別轉入了水母綠色熒光蛋白或者珊瑚蟲紅色熒光蛋白的基因，在紫外線的照射下，能夠發出綠光或紅光。熒光魚作為觀賞魚在市場上銷售，是第一種上市的轉基因動物。轉什么基因---研究與產業方向在自然光狀態下的生絲轉基因動物

轉基因蠶系統

發出熒光的生絲2009年2月，日本研究人員公開發布三種轉基因蠶系統。第一種為發出綠色、紅色和橘色熒光繭絲的系統。這是在蠶卵中加入促進發熒光蛋白質生成的基因，綠色使用水母，紅色和橘色使用從珊瑚中提取的基因。研究人員還開發了采用低溫堿泡蠶繭的新辦法，避免傳統的一邊用熱水將蠶繭燙開一邊抽絲方法破壞熒光蛋白質。發出熒光的絲綢具有極高的時尚性，將來作為高級衣料大有市場。第二種是排出極細蠶絲的轉基因蠶系統。他們在原有可以抽出較細絲的“白銀(Hakugin)”蠶中加入了能夠使蠶絲變得更細的基因，開發出能抽出比“白銀(Hakugin)”更細蠶絲的系統。從這一系統中制出的絲織品具有前所未有的手感和質地感，與熒光絲綢一樣，可期待在時裝方面大派用場。第三種是具有很高的細胞粘連性的轉基因蠶系統。這種系統被期待用于醫療方面，如嘗試著利用這一系統的蠶絲材料制作人工血管。此外，在這種蠶絲制成的薄膜上讓細胞增殖，并用其制作人工角膜、人工軟骨等。轉什么基因---研究與產業方向轉基因動物這種超級老鼠可以不知疲倦地奔跑數小時、壽命更長、擁有更強繁殖能力、吃得更多而不增加體重……美國科學家培育出的這種轉基因老鼠震撼了世界，第一只超級老鼠誕生于大約4年前。如今，科學家已經培育出500只超級老鼠。研究者將高度活躍的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK-C)基因注入老鼠胚胎。基因轉化的老鼠在運動時有效利用身體脂肪產生能量，同時避免產生大量乳酸。乳酸可導致肌肉痙攣，即使耐力最強的運動員也會發生肌肉痙攣。科學家漢森教授說，超級老鼠主要利用脂肪轉化能量，體內只產生非常微量的乳酸，它們不吃不喝也能跑4到5個小時。這種老鼠最多能以每分鐘20米的速度奔跑6公里，也就是說，它能連續不間斷奔跑5個小時甚至更多。科學家說，這相當于一個人不間斷地高速騎自行車翻越阿爾卑斯山，只有人類頂級運動員可以做到。轉什么基因---研究與產業方向轉基因動物?

轉基因動物還可以作為生物工廠（Biofactories）

將在醫學領域中有價值的生物活性蛋白基因導人家畜或家禽的受精卵，在發育成的轉基因動物體液或血液、乳、尿、腹水中收獲基因產物，便可獲得大量有價值的生物活性蛋白，通常將此動物稱為“動物生物反應器”。哺乳動物乳腺生物反應器和禽類輸卵管生物反應器成為轉基因動物的重要方向。目前，凝血因子Ⅳ和α1-抗胰蛋白酶在轉基因羊中得到了表達。其他如乙型肝炎病毒抗原、卵泡刺激素、促黃體生成素等也都能按需要利用轉基因動物生產，為醫藥、食品及畜牧業的發展開辟了極為廣闊的天地。采用蛋清蛋白質基因的側翼特異表達調控序列、啟動子和多肽分泌信號序列，構建在禽類輸卵管細胞特異性表達外源貴重蛋白質的轉基因生物反應器，蛋清蛋白質在輸卵管細胞表達、含量比較高、蛋白質修飾質量好。“依沙褐殼蛋雞”，其DNA中含有

人為加入的人類基因，當母雞生

下蛋后，科學家就能從雞蛋的蛋白中提取用來制造藥物的蛋白質。轉什么基因---研究與產業方向轉基因動物如何形成穩定遺傳的轉基因品系？?

克隆?

嘗試從受體動物細胞中分離出線粒體，以外源基因對其進行離體轉化，再將轉基因線粒體導入受精卵，所發育成的轉基因動物雌性個體外培養的卵細胞與任一雄性個體交配或體外人工授精，由于線粒體的細胞質遺傳，其有性后代可能全都是轉基因個體。政府決策轉基因技術

公眾參與產業實踐

基礎研究科學領域

應用研究目前，轉基因的整只動物仍在實驗或試用階段，而轉基因植物則向前邁多很多步，部分已商品化。轉基因---從實驗室走向田間風險評估：有意將轉基因生物引入開放環境的行為，包括將其施用于田間、牧場、森林、礦床和水域等人工或自然生態系統，監測其在環境釋放過程中對生物多樣性、人體健康和生態環境造成危害的事件，及該事件所產生的有害影響的效應，評估有害事件發生的概率。至2006年，我國已受理稻、麥、棉、豆、玉米、油菜、牧草等轉基因生物安全評價申請1525項，共批準中間試驗456項、環境釋放211項、生產性試驗181項、安全證書424項。轉基因---從田間走向市場

1983年世界首例轉基因煙草培育成功（Calgene公司），標志著人類利用轉基因技術改良農作物的開始；1986年5種轉基因植物進入田間試驗；1994年美國批準耐儲藏轉基因番茄進入市場；現已有許多轉基因產品被批準在生產上使用。

2007年：美國（5770萬hm2，53%）、阿根廷、巴西、加拿大、印度、中國（390萬hm2）、巴拉圭、南非、烏拉圭、菲律賓、澳大利亞、羅馬尼亞、墨西哥、西班牙、哥倫比亞、法國、伊朗、洪都拉斯、捷克共和國、葡萄牙、德國、斯洛伐克等22個國家近

1030萬農戶種植了轉基因植物。美國、阿根廷、巴西、

加拿大4國的轉基因種植面積占全球的90%以上。

2006年種植面積超過400萬公頃的作物有：大豆（5860萬hm2，約占全世界轉基因作物的57%，均為抗除草劑大豆）、玉米（2520萬hm2，約25%）、棉花（1340萬hm2，約13%

）、油菜（480萬hm2，約5%

）。花生、向日葵、亞麻、甘藍、煙草、馬鈴薯、番茄、甜菜、南瓜、小麥、亞麻、木瓜、羅馬甜瓜、菊苣、匍匐剪股穎和苜蓿等轉基因作物已實現商品化。涉及轉基因性狀：

抗除草劑：主要為轉基因大豆、玉米、棉花、油菜，5860萬hm2，約占全世界轉基因作物的72%；抗蟲：主要為轉基因玉米、棉花，1560萬hm2，占19%；抗除草劑抗蟲：主要為轉基因玉米、棉花，680萬hm2，占9%

；其它：抗病毒、抗細菌、抗真菌、抗逆境、品質改良以及生長發育的調控、提高產量等。轉基因---從田間走向市場美國農產品的年產量中55%的大豆、45%棉花和40%的玉米已為基因工程作物。目前，大約有20多種轉基因農作物的種子已經獲準在美國播種，包括玉米、大豆、油菜、土豆、和棉花。據估計，從1999年到2004年，美國基因工程農產品和食品的市場規模從40億美元擴大到200億美元，到2019年將達到750億美元。

很可能美國的每一種食品中都含有一定量基因工程的成分。我國真正進行大規模商業化的品種并不很多。真正規模種植的只有抗病毒甜椒和延遲成熟西紅柿、抗病毒煙草、抗蟲棉等6個品種。有專家認為，我國同樣也存在著大量的轉基因食品，市場調查顯示，在我國市場上70%的含有大豆成分的食物中都有轉基因成分，像豆油、磷脂、醬油、膨化食品等等，所以很多公眾其實是在不知不覺中和轉基因食品有了聯系。另外一些進口食品中含有轉基因成分。科學領域政府決策轉基因技術

公眾參與產業實踐轉基因食品離我們遠嗎？轉基因食品---吃還是不吃？以轉基因生物為直接食品或為原料加工生產的食品就是轉基因食品。上世紀90年代初，市場上第一個轉基因食品出現在美國，是一種保鮮番茄，這項研究成果本是在英國研究成功的，但英國人沒敢將其商業化，美國人便成了第一個吃螃蟹的人。此后，轉基因食品一發不可收。據統計，美國食品和藥物管理局確定的轉基因品種已有43種。美國是轉基因食品最多的國家，60％以上的加工食品含有轉基因成分，90％以上的大豆、50％以上的玉米、小麥是轉基因的。轉基因食品有轉基因植物，如：西紅柿、土豆、玉米等，還有轉基因動物，如：魚、牛、羊等。雖然轉基因食品與普通食品在口感上沒有多大差別，但轉基因的植物、動物有明顯的優勢：優質高產、抗蟲、抗病毒、抗除草劑、改良品質、抗逆境生存等。轉基因食品安全性?

國際權威機構都一致認定，目前被批準上市的轉基因食品是安全的。

聯合國就非洲南部一些國家的政府就轉基因食品的安全性問題發表聲明說：“根據來自各國的信息來源和現有的科學知識，聯合國糧農組織、世界衛生組織和世界糧食計劃組織的觀點是，食用那些在非洲南部作為食品援助提供的含轉基因成分的食物，不太可能對人體健康有風險。因此這些食物可以吃。這些組織確認，至今還沒有發現有科學文獻表明食用這些食物對人體健康產生負面作用。”在有關轉基因食品的問答中，世界衛生組織指出：“當前在國際市場上可獲得的轉基因食品已通過了風險評估，不太可能對人體健康會有風險。而且，在它們被批準的國家的普通人群中，還沒有發現食用這些食物會影響人體健康。”轉基因食品安全性?

種植抗蟲害轉基因作物能不用或少用農藥，因而減少或消除農藥對食品的污染，而農藥殘余過高一直是現在食品安全的大問題。抗病害轉基因作物能抵抗病菌的感染，從而減少了食物中病菌毒素的含量。化學農藥的過度使用，是當前破壞環境的主要因素。推廣抗蟲害轉基因作物，可以大大減少甚至避免化學農藥的使用，既減輕了農藥對環境的污染，又減少了用于生產、運輸、噴灑農藥所耗費的原料、能源和排出的廢料。2005年4月29日，《科學》雜志發表中美科學家合作完成的論文

《轉基因抗蟲水稻對中國水稻生產和農民健康的影響》指出，轉基因抗蟲水稻比非轉基因水稻產量高出6%，農藥施用量減少80%，節省了相當大的開支，同時還降低了農藥對農民健康的不良影響。中國每年有大約5萬農民因為使用農藥而中毒，其中大約有500人死亡。

當前已大規模種植的轉基因作物主要是抗除草劑和抗蟲害品種，它們能減少農藥的使用，降低生產成本，增加產量，是對農民、環境有益。轉基因

vs

農藥轉基因食品安全性?

轉入轉基因作物中的那段外源基因在被食用后會跑進體內，把人體基因也給轉了？

所有生物的所有基因的化學成分都是一樣的，都是由核酸組成的。不管轉的是什么基因，是從什么生物身上來的，它的化學成分也和別的基因沒有什么兩樣，都是由核酸組成的。這個基因同樣要被消化、降解成小分子，才能被人體細胞吸收。所以這個外源基因是不會被人體細胞直接吸收、利用的。米飯也能調控你的基因？南京大學張辰宇教授課題組展示了一項非常令人驚奇的發現——植物的微小核糖核酸（microRNA）可以通過日常食物攝取的方式進入人體血液和組織器官。并且，一旦進入體內，它們將通過調控人體內靶基因表達的方式影響人體的生理功能，進而發揮生物學作用。

在本項研究中，該課題組發現：外源性的植物微小核糖核酸可以在多種動物的血清和組織內檢測到，并且它們主要是通過進食的方式攝入體內的。其中編號為168a的植物微小核糖核酸（MIR168a）是一種稻米中富含的同時也是中國人血清中含量最為豐富的一種植物微小核糖核酸。體內和體外的功能性研究表明植物MIR168a可以結合人和小鼠的低密度脂蛋白受體銜接蛋白1（low

density

lipoprotein

receptoradapter

protein

1）的mRNA，從而抑制其在肝臟的表達，進而減緩低密度脂蛋白從血漿中的清除。這些發現證明食物中的外源性植物微小核糖核酸可以通過調控哺乳動物體內靶基因表達的方式影響攝食者的生理功能。轉基因食品安全性?

潛在健康風險

轉基因技術就像所有的技術，同樣有可能帶來風險。經常被提及的比較可能發生健康方面的的風險主要是：轉基因作物往往是過量地制造某種外源的蛋白質，如果該蛋白質是對人體有害的，當然不宜食用。如果它是過敏原，也可能讓某些特定的人群出現過敏。但是風險并不等于實際的危險。轉基因作物的風險是可以控制的。為了避免健康方面的風險，對人體有害的蛋白質和已知的過敏原不會被用于制造轉基因作物。如西非人的飲食經常缺乏甲硫氨酸，但巴西堅果制造的一種蛋白質剛好富含這種氨基酸，把制造這種蛋白質的基因插入西非的大豆里似乎是很合理的解決方法。后來有人想起有一種對巴西堅果常見的過敏反應有可能導致嚴重后果，這個計劃就此遭到擱置。

在轉基因食品上市之前，都按要求做過試驗檢測其安全性。一般是先做生化試驗檢測，看看轉基因作物與同類作物相比，在成分方面出現了什么變化，這些變化是否有可能對人體產生危害，然后做動物試驗，看看轉基因食品是否會對動物的健康產生不利的影響。非預期變化

目前的技術基礎上，轉基因專家不能確定外源基因會插在宿主基因組的什么位點，而基因往往會與其他基因一起協同作用，因此外來基因的插入會產生無法預料的變化。同時被插入外來基因的DNA由于斷裂而損傷，使原來的基因表達出現異常。通過最先進的芯片技術進行監視，科學家發現，DNA被一個外來基因插入前后，基因的改變量也許不到0.1%，但是所生產的蛋白質竟然會有5%發生變化，這種變化不僅較大，而且這種變化還會因為復雜的相互作用而被放大。至今為止，科學家們雖然能測定DNA序列，了解一些基因表達的性狀功能等，但并不能完全掌握基因間的相互作用和在宿主生命各階段中表達或沉默的準確遺傳信息，這就對GMF提出了不同于一般雜交育種等作物的安全性審核和監測要求。

澳大利亞研究人員把一種豆角中常見的基因插入豌豆DNA組對抗豌豆象甲，然后用這種GM豌豆喂養老鼠4

周。豌豆引發老鼠嚴重的過敏反應：肺部組織感染。老鼠對諸如蛋白等其他物質變得十分敏感，但是喂養非轉基因豌豆的老鼠并沒有這樣的現象。即使轉基因豌豆在烹飪煮熟之后作為飼料，老鼠仍然出現過敏反應。進一步研究發現盡管轉基因豌豆中的蛋白的氨基酸序列與豆角中的相同，但是差異出現在連接的糖基不一樣（由于糖基化）。科學家認為“植物中轉基因的表達可能導致蛋白結構變異，引起免疫系統的變化”。換句話說在原物體中無毒的蛋白在植入轉基因植物并表達后不能認為還是無毒的!

GM雖然貌似與自然作物相同，其實很可能已經不是同樣的植物了！吃還是不吃？公眾要有知情權和選擇權科學上還有很多不確定性轉基因食品如何檢測核酸水平當外源基因插入到靶向受體中時,

一般要構建啟動子、終止子、選擇標記基因和報告基因等。核酸水平檢測轉基因食品主要是指檢測遺傳物質中是否含有插入的外源基因,

包括基因片斷的整合位點、多態性、含量分析以及啟動子、終止子、選擇標記基因和報告基因的核酸序列。核酸水平檢測轉基因食物主要應用到的方法有PCR法和基因芯片技術。基因芯片又稱為DNA微探針陣列。在轉基因食品的檢測中,

基因芯片技術可以將一般通用的報告基因、抗性基因、啟動子和終止子的特異片段制成檢測芯片與待測樣品雜交,

從而判定樣品中的轉基因成分。DNA芯片檢測因為一次可以定性篩選大量不同種類的基因修飾物，并已經在大豆、玉米和棉花等農產品的轉基因檢測中廣泛應用。微型化、自動化但成本高。蛋白水平常用的方法為免疫學方法即利用抗原抗體的高度特異性，如酶聯免疫檢測法(

ELISA)、Western

印跡法等。ELISA成本較低,

在食品安全檢測中被廣泛應用。利用ELISA法可以成功檢測出傳統加工產品中混有的2%

Round

Ready大豆中CP42EPSP蛋白質。問題：首先要保證抗原抗體反應的專一性。其次,

很多檢測食品是加工產品,

其中的蛋白質的抗原性很容易被破壞。組學分析轉錄組學和蛋白質組差異分析技術可以用來檢測轉基因植物中外源基因非預期效應，即找出轉基因植物和非轉基因植物的基因表達網絡差異。轉基因食品的前景存在巨大社會需求：?

減少饑餓與貧困?

減少農業生產對環境的影響?

提高生產率降低成本?

提高耕地生產率從而可以少砍伐林地?

可以獲得持續的經濟效益雖然對于轉基因食品還存在這樣那樣的爭論，但對它的應用前景目前還是比較樂觀。西方發達國家已充分認識到轉基因食品的發展前景，并注入大量資金。盡管大多數英國人反對轉基因食品，但該國超過7000種的嬰兒食品、巧克力、面包、香腸等日用品，可能含有經過基因改造的大豆副產品。轉基因作物的潛在生態風險?

抗除草劑“超級雜草”：事實上，雜草并不會按照人類的意愿自愿消失，而是采取更強有力的對策產生進化。更有意思的，雜草會將人類轉入作物中的抗草甘膦基因“俘獲”武裝自己，成為人類難以去除的“超級雜草”。除草劑的用量將增多，相應的土壤和水體中除草劑含量也將增多，最終會影響土壤、水生生態系統。研究發現，當草甘膦溶入土壤進入到地下水，若水溫升高，pH值超過7.5時，會對水生生態系統產生毒害作用。除草劑殺光雜草后

，土壤中沒有了“雜草”植物的根系，涵水能力大大下降，最后會導致耕地退化。轉基因作物的潛在生態風險?

抗蟲害刺激害蟲進化，這就加大了害蟲控制的難度。轉基因抗蟲棉在第一、第二代時，對棉鈴蟲有很好的抵抗作用，但在第三代、第四代后，棉鈴蟲就對轉基因棉產生了抗性。和農藥使用相似，所以不會讓人一勞永逸。

當主要害蟲被控制后，次要害蟲也可能成為主要害蟲而爆發。2010年5月14日，美國著名刊物《科學》發表文章稱，在中國北方一項長達十年的研究中發現，種植轉基因棉花來殺死它的主要害蟲棉鈴蟲，但卻導致其它昆蟲的大量爆發。盲蝽是盲蝽科一些昆蟲的統稱，以前在中國北方只是一種數量較少、危害并不嚴重的害蟲。但是，研究人員發現自從1997年以來它們的數量增加了12倍。它們的數量大量增加與大規模種植Bt轉基因棉花有很大的關系。盲蝽對Bt毒素并不敏感，因此農民還需要借助農藥控制害蟲，用藥量不減反增了。“轉基因農作物并不是控制農業害蟲百發百中的神奇子彈，它們只能作為一個整體害蟲管理系統的一部分，才能保證長期的經濟效益。”

“轉基因作物的影響必須在環境水平上進行評估，考慮到不同生物物種的生態環境上的投入，這是確保它們的可持續性應用的唯一方法。”轉基因作物的潛在生態風險影響作物的生態多樣性，野生種被轉基因材料污染1864年，愛爾蘭土豆枯死病，造成了100多萬人死亡，幾百萬人流離失所，原因就是當地人只種植兩個土豆品種，而這兩個品種又特別脆弱，發生意外后無法挽救。與此相反，1970年在斯里蘭卡、巴西和中美洲地區，咖啡作物爆發了咖啡銹，而在咖啡故鄉埃塞俄比亞卻發現了一種具有抵抗性的品種，從而挽救了全球咖啡農業全軍覆沒的命運。而由于轉基因作物的入侵性和污染性，大面積推廣轉基因作物將導致生物多樣性尤其是食物種植品種多樣性降低，從而加大食物安全隱患。保護種子發源中心，即野生種。?

影響生態多樣性影響自然生態系統一些鹽堿地、沼澤地、熱帶雨林以及某寄生蟲分布的區域，以前原本不適合農業種植，但由于轉基因作物出現，科學家向作物中轉入了耐鹽堿、耐高溫、耐高濕、抗病蟲害的基因，在這些地區種植轉基因作物，就使原本生活在這里的生物棲息地喪失，從而造成物種減少、退化乃至滅絕，使原有的生態系統結構與功能遭受破壞。轉基因作物的潛在生態風險對非目標生物的傷害?

影響生態多樣性1999年，有一個后來很有名的研究顯示，帝王蝶的毛蟲所吃的葉子如果沾到許多蘇云金桿菌玉米的花粉，毛蟲很容易死亡。人們質疑，帝王蝶會不會無意間遭到基因改造技術的傷害？然而，經檢視后發現，對這些毛蟲進行實驗的條件非常極端（蘇云金桿菌玉米花粉的含量非常高），因此根本無法就大自然中毛蟲種群的可能死亡率，提供任何有價值的數據。事實上，進一步的研究反而顯示，蘇云金桿菌植物對帝王蝶的影響微乎其微。轉基因技術科學領域政府決策產業實踐

商業競爭公眾參與轉基因公司孟山都（Monsanto）創建于1901年。與創立之初的孟山都相比，今天的孟山都公司更專注于農業領域，是著名的經濟海盜。當前世界上絕大多數的轉基因作物研發的相關技術都已經被孟山都等少數公司所控制，而且這些生物巨頭已經通過專利技術和國際公約，攻陷了一些國家的糧食控制權。現在阿根廷國內種植的大豆99%以上都已經是孟山都公司的轉基因大豆，阿根廷的農民不僅要為這些轉基因大豆付出額外的費用（基因使用費），而且從此陷入了法律訴訟的泥沼。孟山都公司已經實際上壟斷了阿根廷的大豆市場和大豆種子的銷售，從中獲取了巨額利潤。孟山都公司有“抗草甘膦除草劑基因改造”技術，農民如果向孟山都購買基因改造的種子，也要購買它的除草劑。先鋒國際良種公司是杜邦集團下的子公司，是全球領先的優質種子資源供應商，世界上最大的玉米種業公司，業務遍及全球70個國家和地區。

通過推銷雜種玉米使農民必須每年向其購買新的高收成雜種種子。北京北大未名生物工程集團有限公司是北京大學三大產業集團之一，主要從事生物產業的發展和生物經濟體系的建立，重點投資生物醫藥、生物農業和生物服務三大領域。研制成功三個國家批準商業化的轉基因植物：轉基因矮牽牛（1999年）、轉基因甜椒（1999年）、轉基因番茄（1999年）（迄今中國共批準了5個商品化的轉基因植物），其中，轉基因矮牽牛是我國第一個，也是唯一獲農業部商品化生產許可的轉基因花卉；另外還研制成功了我國第一株極具市場價值的轉基因花卉——轉基因雙色非洲菊。（1999年-現在）轉基因—商業大戰發達國家對重要基因資源進行掠奪性、壟斷性開發，并激烈爭奪我國轉基因農作物