蛋白酶抑制剂基因及转基因植物研究进展
蛋白酶抑制剂基因及转基因植物研究进展
摘要：
植物蛋白酶抑制剂是除Bt之外又一个愈来愈研究较多的抗虫基因资源，其分布广泛，在豆科、茄科、禾本科、葫芦科及十字花科等植物中存在较多。植物蛋白酶抑制剂抗虫基因主要通过2种途径获得并在多种植物中进行转化，获得抗虫转基因植株。植物蛋白酶抑制剂在基因工程中的应用已有很大的发现进展。
关键字：蛋白酶抑制剂基因作用机理转基因
正文：
一蛋白酶抑制剂作用机理
广泛存在于植物组织中的蛋白酶抑制剂是一种多肽物质, 对许多昆虫有防
卫作用。该基因及其编码区域较小、没有内含子。研究表明, 这些蛋白酶抑制剂在植物对危害昆虫以及病原体侵染的夭然防御系统中担当着重要角色。昆虫饲喂实验发现, 某些纯化的蛋白酶抑制剂具有明显的抗虫作用。利用蛋白酶抑制剂基因来提高植物的抗虫能力, 已成为植物基因工程研究的一个热门领域。在植物中发现有三类蛋白酶抑制剂: 丝氨酸蛋白酶抑制剂, 琉基蛋白酶抑制剂和金属蛋白酶抑制剂。其中对丝氨酸类蛋白酶抑制剂的研究最为透彻, 目前在植物中至少已经发现有6 个家族, 其中的弧豆胰蛋白酶抑制剂, 马铃薯蛋白酶抑制剂兀的抗虫效果最为理想。蛋白酶抑制剂的杀虫机理蛋白酶抑制剂杀虫的机理在于: 它能与昆虫消化道内的蛋白消化酶相互作用形成酶抑制剂复合物( E l ) 阻断或减弱消
化酶的蛋白水解作用。所以, 一旦昆虫摄食进蛋白酶抑制剂, 就会影响外来蛋白的正常消化, 同时, 蛋白酶抑制剂和消化酶形成E l 复合物, 能刺激消化酶的过
量分泌, 通过神经系统的反馈, 使昆虫产生厌食反应。由于蛋白酶抑制剂抑制了昆虫的进食及消化过程, 不可避免地将导致昆虫缺乏代谢中必需的氨基酸, 最终造成昆虫的非正常发育或死亡。
二植物蛋白酶抑制剂基因作用机理及获得的途径
蛋白酶抑制剂基因的作用机理及其应用蛋白酶抑制剂( P l ) 是自然界含量
最为丰富的蛋白种类之一, 存在于所有生命体中。国内外有关抗虫的植物蛋白酶抑制剂基因的获得大多通过2种途径。一种通过从植物不同部位的组织或细胞中提取抗虫活性蛋白，然后分析其起作用的活性核苷酸序列，继而克隆和转化到寄主细胞，进行筛选和选育抗虫树种。利用该方法获得抗虫树种的研究越来越多，该方法中最为关键的环节是蛋白酶抑制剂提取和活性测定方法的选择和建立。植物蛋白酶抑制剂分离和纯化的策略主要依据不同植物中的蛋白酶抑制剂生理生
化的性质和特点，设计试验方案和步骤。植物蛋白酶抑制剂属于分子量较小的蛋白质或多肽，在分离和纯化时主要利用其溶解度、分子量、电荷、等电点等性质，单独或联合使用几种如梯度洗脱、分子筛层析、亲和层析、电泳等经典技术，达到分离和纯化的目的。但不同植物蛋白酶抑制剂的分子量、电荷等特性有差异，在分离不同植物蛋白酶抑制剂时所选用的层析介质、缓冲液的pH和浓度大小、电泳时的分离胶和浓缩胶的浓度和交联度都有差别，这些均需要通过深入了解不同植物来源蛋白酶抑制剂的特性设计相应的试验技术。就目前已提取的蛋白酶抑制剂而言，大多数蛋白酶抑制剂都具有耐热性和相对分子量小的特点。从水稻种子中提取的水稻巯基蛋白酶抑制剂，其分子质量为12．0 ku，在100℃下温浴30 min，其抑制活性没有改变；曾仲奎等分离水稻种子获得的巯基蛋白酶抑制剂也具有该特点，证实了Abe等试验结果的可靠性，而后又分别从玉米、百合、小麦等农作物中分离到了巯基蛋白酶抑制剂，获得了一致的试验结果。从防己科植物波叶青牛胆分离到一种胰蛋白酶抑制剂(TCTI)，其相对分子量为10．0 kd，在100 oC
下加热60 min，仍保持93％的抑制活性；王从海芋、从花生中均分离到胰蛋白酶抑制剂，并证实了丝氨酸蛋白酶抑制剂也具有上述特点。基于蛋白酶抑制剂的特点，在其分离时大多数研究者采用对蛋白酶抑制剂提取液加热的方法以除去大量不耐高温的杂蛋白，从而极大地简化了试验步骤。为获得较纯的蛋白酶抑制剂样品，目前通过HPLC、RP．HPLC和FPLC色谱研究方法越来越多，极大地提高了样品的纯度，为获得蛋白酶抑制剂的结晶和研究其空间结构及特性提供了技术保障。有关蛋白酶抑制剂活性测定，传统的方法主要利用酶和抑制剂作用的动力学测定法，但该方法的缺点是花费时间长，试验条件不易控制，容易造成试验误差。近年来随着电泳技术的日臻完善，新的快速、准确的鉴定方法应运而生，应用一种快速聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定了蛋白酶抑制剂，应用SDS—PAGE一明胶电泳检测了植物蛋白酶抑制剂。该方法主要根据特异植物蛋白酶抑制剂抑制靶蛋白酶的作用从而阻止水解的原理，借助明胶一聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品，经蛋白酶水解后，用考马斯亮蓝染色；是一种简便、直观、灵敏的检测蛋白酶抑制剂活性的方法，该方法还可以进行大量样品的筛选工作，极大地加快了蛋白酶抑制剂的活性测定。另一种获得植物蛋白酶抑制剂抗虫基因的途径是利用目前已有的植物蛋白酶抑制剂基因序列，比较其同源性，找出保守序列，在此基础上设计引物、扩增和测序，同时在构建目标材料CDNA文库的基础上，通过基因序列的比对，查找目标材料中是否存在该植物蛋白酶抑制剂基因的序列，在此基础上，通过相应的分子生物学技术扩增出目标材料中蛋白酶抑制剂的序列片段，找出基因全长的CDNA序列，然后在一定的载体上扩增和表达，得到目的蛋白序列，最后鉴定其功能。
三蛋白酶抑制剂转基因作物（GMO）发展进程
自1987 年首次将豌豆蛋白酶抑制剂( Cow pea Tr ypsin Inhibitor, CpT I) 基因转入烟草并获得抗虫植株以来, 有关利用PI 基因获得抗虫GMO 作物的研究取得了很大的进展。迄今为止, 自然界共发现四大类蛋白酶抑制剂: 丝氨酸蛋白酶抑制剂、巯基蛋白酶抑制剂、金属蛋白酶抑制剂和酸性蛋白酶抑制剂。其中只有前两者对昆虫的生长和发育有明显的抑制作用, 在抗虫GMO 作物中应用较广。丝氨酸PI 与抗虫GMO 作物关系最为密切, 因为大部分昆虫肠道内的蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。目前已有多种丝氨酸PI 基因及其cDNA 被克隆, 包括豇豆胰PI 基因、
马铃薯PI-Ⅰ和PI-Ⅱ基因、大豆胰PI 基因等, 获得了一批转PI 的烟草、水稻等作物, 其中, CpT I 的杀虫效果最好, 具有广谱抗虫性, 抗虫谱包括鳞翅目、鞘翅目和直翅目等害虫。马铃薯PI-Ⅱ家族基因具有损伤诱导型启动子, 能更有效地抑制昆虫肠道蛋白酶的活性。马铃薯PI-I 家族对类胰凝乳蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶具有专性识别能力, 主要抑制凝乳蛋白酶的活性, 但由于多数昆虫消化
道内利用的是胰蛋白酶, 所以, 马铃薯PI-Ⅰ家族GMO 作物抗虫效果不理想。巯基PI 在植物、动物和微生物中均有发现, 是一类可逆性竞争抑制剂, 其基因是用于防治那些利用巯基蛋白酶作为消化酶的害虫( 如大部分鞘翅目昆虫) 的优
良基因。Abe 等克隆出了玉米巯基蛋白酶抑制剂( Corn cystain, CC )的cDNA, 全长960 bp,含完整的编码序列, 成熟的CC 为135个氨基酸, 有Gly-Val-Ala-Gly 组成的保守区。目前已获得转水稻巯基蛋白酶抑制剂的烟草和水稻, 试验证明对赤拟谷盗、米象、马铃薯甲虫、豇豆象等均有明显的抑制作用。金属硫蛋白( MT ) 是一类低分子质量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白, 对金属离子Cd2+ , Zn2+ , Cu2+ 等有较强的亲和力。2000 年报道了小鼠金属硫蛋白IcDNA 通过根癌农杆菌介导转入枸杞, 并由此产生了富集锌的GMO 枸杞。目前酸性蛋白酶抑制剂只在赛莨苔属的一些植物中发现过, 其他植物中还未发现。此外, 人们还发现了许多与抗虫性有关的新型PI 基因, 如韧皮部PI 基因, 瓜类受到害虫和病原菌侵害时, 韧皮部从伤口释放出含大量PI 的汁液, 可使伤口愈合。现在已转入植物的PI 基因至少有10 多种, 主要来自大豆、豇豆、番茄和马铃薯等, 我国也已获得了转CpT I 烟草。
4 前景与展望
在自然界中, 植物自身对害虫有多种防卫措施, 例如植物体内的各种次生代谢
产物对害虫大都有毒性, 但这些物质的生物合成途径过于复杂, 很难用于抗虫
转基因工程。而且也不是所有的抗虫基因都适合转入植物。目前抗虫基因工程中常用的是单基因编码的蛋白质, 如B. t . 毒素蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因等。为了更好地推进植物抗虫基因工程的发展和应用, 今后应该在以下几个方面加
强研究工作: 1) 随着昆虫及植物的进化, 需要不断寻找新型、高效
的抗虫基因, 并深入研究其抗性机制。2) 加强对抗虫基因在转基因植株后代中的遗传和表达稳定性的研究, 不断利用更新更强的启动子调节抗虫基因的表
达。3) 深入研究害虫产生抗性的机制并制定切实有效的抗性治理措施, 抗虫基因的引入与昆虫抗性管理应同时开展。随着对抗虫GMO 作物研究的不断深入和基因工程产品管理和法律制度的逐渐完善, 抗虫基因工程商品化的前景是十分光
明的。植物抗虫基因工程作为生物技术花园里的一朵奇葩, 必将为21 世纪世界农业的大发展发挥更强的推动作用。
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转基因安全性评价
转基因安全性评价对转基因植物食品未知物质风险的主要担忧有：①致病性物质的出现，即转基因生物产品食用后是否会致病；②营养成分的 变化及抗营养因子的出现，如蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶 的产生或含量的变化；③新的过敏原的出现，如大豆中的 致敏性蛋白和巴西坚果中的2s清蛋白¨u；④天然有毒物的产生， 如茄碱、葫芦素、Ot一番茄素等u2棚1。其中，最令人关注的是有 可能会产生毒素、抗营养物质、过敏原以及致癌物质或联合致癌物质。转基因奶牛生产的激素(rbGH)在美国投入商业化使用后，使用 者很快发现这类药物导致了奶牛乳房炎发病率加繁殖率低。由于药 物的作用，奶牛新陈代谢加快，导致能耗增加而引起死亡，牛奶的 营养价值也降低了。对获准在西班牙和美国商业化种植的转基因玉 米和棉花进行针对性研究后认为，转基因作物可能引起脑膜炎和其 它新病种。也有资料证实，转基因食品可能诱发癌症并传递给下一 代以及导致失调，可能需要30年或更长的时间。转基因治疗性药物、
人体组织器官等是否对人体健康造成影响，尚无法检测证实¨转基因的管理 我国对转基因产品的管理主要是针对农业转基因生物的管理。全国农业转基因生物安全的监督管理工作由农业部负责；卫生部依照《食品卫生法》的有关规定，负责转基因食品卫生安全的监督管理工作；此外，国务院还建立了由多个有关部门组成的农业转基因生物安全管理际联席会议制度，负责研究和协调农业转基因生物安全管理工作中的重大问题。为了促进我国生物技术的发展，对作为其核心技术的重组DNA技术的研究和开发，必须加强安全性管理。早在1990年，中国政府就制定了《基因工程产品质量控 制标准》，成为我国第一个有关生物安全的标准和办法。1993年，原国家科学技术委员会发布了《基因工程安全管理办法》，对基因工程的定义、安全等级及安全性评价的划定、申报及审批程序等作了规定。在这一技术在国际上开始进入商品化的1996年，农业部又相应制定《农业生物基因工程安全管理实施办法》，具体规定农业生物基因工程安全等级的划分标准，明确各阶段的审批权限，以及相应的安全性控制措施；对农业生物技术的全过程，从实验研究，到中间试验，遗传工程体及其产品的环境释放，到遗传工程体及其产品的商品化生产实施管理，其适用范围涵盖我国自己研发的工作，也
转基因作物的研究进展
生物与环境工程学院课程论文 转基因作物的研究进展 学生姓名：魏斌聪 学号：200806016139 专业/班级：生物工程081班 课程名称：生物工程原理 指导教师：陈蔚青教授 浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月
转基因作物的研究进展 魏斌聪 （浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015） 摘要：人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程，对其基因问题的研究作了讨论，并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析，最后对此项技术作出展望。 关键词：转基因作物；DNA技术；基因导入；安全性 前言 转基因植物（transgenic plant），是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面，如可食用的大豆、玉米等，或者可投入生产的棉花等作物。 从表面上看来，转基因作物同普通植物似乎没有任何区别，它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来，生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去，以便使它具有某种新的特性：抗除莠剂的特性，抗植物病毒的特性，抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫等。这样，通过生物工程技术，人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程 转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年，全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年，首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年，美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、
蛋白酶抑制剂基因及转基因植物研究进展
蛋白酶抑制剂基因及转基因植物研究进展 摘要： 植物蛋白酶抑制剂是除Bt之外又一个愈来愈研究较多的抗虫基因资源，其分布广泛，在豆科、茄科、禾本科、葫芦科及十字花科等植物中存在较多。植物蛋白酶抑制剂抗虫基因主要通过2种途径获得并在多种植物中进行转化，获得抗虫转基因植株。植物蛋白酶抑制剂在基因工程中的应用已有很大的发现进展。 关键字：蛋白酶抑制剂基因作用机理转基因 正文： 一蛋白酶抑制剂作用机理 广泛存在于植物组织中的蛋白酶抑制剂是一种多肽物质, 对许多昆虫有防 卫作用。该基因及其编码区域较小、没有内含子。研究表明, 这些蛋白酶抑制剂在植物对危害昆虫以及病原体侵染的夭然防御系统中担当着重要角色。昆虫饲喂实验发现, 某些纯化的蛋白酶抑制剂具有明显的抗虫作用。利用蛋白酶抑制剂基因来提高植物的抗虫能力, 已成为植物基因工程研究的一个热门领域。在植物中发现有三类蛋白酶抑制剂: 丝氨酸蛋白酶抑制剂, 琉基蛋白酶抑制剂和金属蛋白酶抑制剂。其中对丝氨酸类蛋白酶抑制剂的研究最为透彻, 目前在植物中至少已经发现有6 个家族, 其中的弧豆胰蛋白酶抑制剂, 马铃薯蛋白酶抑制剂兀的抗虫效果最为理想。蛋白酶抑制剂的杀虫机理蛋白酶抑制剂杀虫的机理在于: 它能与昆虫消化道内的蛋白消化酶相互作用形成酶抑制剂复合物( E l ) 阻断或减弱消 化酶的蛋白水解作用。所以, 一旦昆虫摄食进蛋白酶抑制剂, 就会影响外来蛋白的正常消化, 同时, 蛋白酶抑制剂和消化酶形成E l 复合物, 能刺激消化酶的过 量分泌, 通过神经系统的反馈, 使昆虫产生厌食反应。由于蛋白酶抑制剂抑制了昆虫的进食及消化过程, 不可避免地将导致昆虫缺乏代谢中必需的氨基酸, 最终造成昆虫的非正常发育或死亡。 二植物蛋白酶抑制剂基因作用机理及获得的途径 蛋白酶抑制剂基因的作用机理及其应用蛋白酶抑制剂( P l ) 是自然界含量 最为丰富的蛋白种类之一, 存在于所有生命体中。国内外有关抗虫的植物蛋白酶抑制剂基因的获得大多通过2种途径。一种通过从植物不同部位的组织或细胞中提取抗虫活性蛋白，然后分析其起作用的活性核苷酸序列，继而克隆和转化到寄主细胞，进行筛选和选育抗虫树种。利用该方法获得抗虫树种的研究越来越多，该方法中最为关键的环节是蛋白酶抑制剂提取和活性测定方法的选择和建立。植物蛋白酶抑制剂分离和纯化的策略主要依据不同植物中的蛋白酶抑制剂生理生
转基因技术的研究进展
作物转基因技术的研究进展 摘要：作为生物技术领域的前沿，转基因技术已在多种植物上取得重大进展。本文主要介绍了当前作物转基因技术的三大主流方法：农杆菌介导法、基因枪介导法和花粉管通道法，并阐述了这几种转基因技术在水稻、小麦、棉花、玉米、大豆，甘薯等几种主要农作物的应用进展状况。 关键词：转基因技术、农作物、应用 Genetically Modified---转基因，简称GM，是指运用科学手段从某种生物体中提取所需要的基因，将其转入另一种生物中，使与另一种生物的基因进行重组，再从结果中进行数代的人工选育，从而获得特定的具有变异遗传性状的物质。而其衍生出的转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中，从而达到改造生物的目的，即把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。 1983年比利时科学家Montagu 等人和美国Monsanto 公司Fraley等人分别将T- DNA上的致瘤基因切除并代之以外源基因,获得了世界上第一株转基因植株———转基因烟草。自此之后，作物转基因技术得到了迅速发展.截至目前,几乎所有的作物都开展了转基因研究,育种目标涉及到高产、优质、高效兼抗性及多用途等诸多方面.一批抗病、抗虫、抗逆、抗除草剂等转基因作物已进入商品化生产阶段. 国际农业生物技术应用服务组织2 月13 日在京发布的1 份报告显示，全球27 个国 家超过1800 万农民，2013 年种植转基因作物，种植面积比2012 年增加了500 万公顷。此外，首个具有耐旱性状的转基因玉米杂交品种亦于2013 年在美国开始商业化。 据该报告显示，全球转基因作物的种植面积于转基因作物商业化的18 年中增加了100 倍以上，从1996 年的170 万公顷增加到2013 年的1.75 亿公顷，其中美国仍是全球转基因作物的领先生产者，种植面积达7010 万公顷，占全球种植面积的40%。国际农业生物技术应用服务组织创始人兼荣誉主席、本年度报告作者Clive James 表示，目前排名前10 位的国家种植转基因作物的面积均超过100 万公顷，这为将来转基因作物的多样化持续发展打下了广泛基础。在种植转基因作物的国家中，有19 个为发展中国家，8 个为发达国家；发展中国家的种植面积连续2 年超越发达国家。 目前，作物遗传转化的方法有农杆菌介导法、基因枪法、电激法、PEG 法、脂质体法、低能离子束法、超声波介导法、显微注射法、花粉管通道法等.但在当前作物基因工程研究中,主要采用农杆菌介导法、基因枪法、花粉管通道法,这三种转基因技术也相对较为成熟. 一、农杆菌介导法 农杆菌介导法是指农杆菌侵染植物时，受到植物受伤后释放的酚类物质的刺激，活化质粒上Vir 区基因的表达，将质粒上的另一段DNA（T-DNA）共价整合到植物基因组上，在植物体内表达而改变植物的遗传特性。农杆菌介导法的转化效率受众多因素影响，如农杆菌侵染外植体的影响因素、外植体再生能力的内在因素和环境条件（pH、温度和光照条件）等[32]，此法具有流程简单、仪器设备便宜、拷贝数低[33]，且基因沉默少，转移的基因片段长等优点。 农杆菌介导法是获得第一个转基因植物的方法，迄今为止，农杆菌介导法获得的转基因植物占转基因植物总数85%，已成为植物基因转化首选方法。 二、基因枪介导法 基因枪法又称微弹轰击法，是将外源基因包裹在直径1~2 nm的钨或金颗粒表面，加速轰击植物外植体靶组织，穿过植物细胞壁和细胞膜而将外源基因带入植物细胞。因此，通过该方法进行DNA的转移过程不受外植体基因型的限制，可以将外源基因转移至几乎所有的植物细胞、组织器官和原生质体中。 最早的基因枪是由美国Cornel 大学的Sanford 等在1987 年研制成功的。目前基因枪介
转基因植物的安全性评价.
1转基因植物安全评价的意义 转基因植物育种,是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导 入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达使植物获得新的性状的一种品种改良技术,可最大限度地满足人类的需要[1]。 与此同时,转基因技术使物种的进化速度远远超过生物自然变异与选择的速度,对于这种急剧的生物物种变化,自然界能否容纳和承受?自然界的其他组成部分是否会因此受到伤害或破坏?转基因植物及其产品被人们食用时,是否会向人体肠道微生物发生基因转移?是否会出现由于某种新物质的形成对人体健康产生危害或潜在影响?要消除这些疑虑就要进行转基因植物的安全性评价。要经过合理的实验设计和严密科学的实验程序,积累足够的数据,根据这些数据判断转基因植物的大田释放和大规模商业化生产是否安全,对实验证明安全的转基因植物正式用于农业生产,对存在安全隐患的加以限制,避免危及人类生存及破坏生态环境[2]。因此,制定科学完善的安全性评价的原则与方法,对确保人类健康和环境安全及转基因技术的健康发展具有十分重要的意义。 2转基因农产品安全评价的内容 2.1转基因植物的环境安全性 转基因植物的环境安全性评价要解决的核心问题是转基因植物释放到田间后是否会将基因转移到野生植物中;是否会破坏自然生态环境,打破原有生物种群的动态平衡[2]。 转基因植物演变为农田杂草的可能性:转基因植物可通过传粉进行基因转移,可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给近缘种或杂草,如果杂草获得了这些抗性,就会变成超级杂草,使农田杂草难以控制。 基因漂移到近缘野生种的可能性:在自然生态条件下,有些栽培植物会和周围生长的近缘野生种发生天然杂交,从而将栽培植物中的基因转入野生种中。在进行转
转基因植物论文
课程名称：转基因植物及其生物安全性主讲教师：曹前进 学号 2010212569 姓名凌泽广成绩： 谈谈学习本课程后的心得及有关转基因 争论的看法 摘要：从2012年2月15日开始本学期“转基因植物及其生物安全性”的第一堂课，到即将结束于6月13日的最后一堂课，在这段时间里，我没有翘过一节课，在曹老师的指引下，我深刻的学习并了解了许多关于转基因的知识，不仅如此，也锻炼了我上课时积极思考的能力以及增添了敢于发言的勇气。对有关于转基因的利弊争论，我也有了自己的看法。我坚信，在未来的世界里，随着人们的需要，很多有限资源都满足不了，而唯有靠着科技的力量解决一系列随之产生的需要。 关键词：转基因植物心得争论 本文我将会从俩个方面进行解读，第一，关于学习本课程后的心得；第二，对于有关转基因争论，我提出了些自己的看法。 （一）学习本课程后的心得 在选修这门课之前，我完全是因为它是上午的第一节课，在有些人眼中，也许不会选择在上午的第一节课，因为好多人在早上是不愿意起床的，他们更愿意选择在床上度过自己美好的早晨，而我却认为，学习应该就从早上开始，因此在周一至周五的第一节课里，我都是有课程安排的。早上也是一天中最清醒的时候，我庆幸自己选修了这门课程，更加庆幸的是有一个好老------曹老师。 尽管从第一节课里面的位置坐得满满，到以后上课的稀稀疏疏，但这丝毫没有削落我对这门课程的喜爱，我只能说，他们不来上课是他们的损失，因为他们没有了解到曹老师的课堂是多么的有意思。她不仅给大家时间在课堂里讲解自己感兴趣的话题，还组织我们辩论，那次的题目是化学合成剂（如农药）弊大于利，还是利大于弊。大家查阅资料后，在课堂里纷纷得提出自己的见解，从各个角度进行阐述，大家讨论激烈，但这也没有影响我们课后的朋友关系。 每次上课的时候，我都坐在第二排的位置，好像那已经成为了我的专座，也许是因为大家都不喜欢坐在前面吧，这样也好，上课我就可以听老师讲得更清楚了。几乎每节课，老师都会提前十几分钟到达教室，当我发现还没有多少人来时，老师就已经把多媒体打开了。我觉得老师用实际行动在告诫我们这些年轻人，一天之计在于晨。老师在上每堂课之前，我都可以感受到老师准备了很长时间。她的认真负责的教学态度，值得我去学习！ 我清晰的记得，老师在讲各种各类的花时，列举了很多花的图片，然后让我们一一识别，老师的讲解弥补了我有些关于生活中常见的花的知识。老师还顺便提到了华师目前开放的石楠花，还跟我们解释了石楠花为什么有一种臭味。我也清晰的记得，老师在讲解各种转基因食品时，给我们阐述了我国现阶段是用于商业用途的转基因植物，她还让我们自己去商店里寻找一些关于添加了转基因植物的食品。我还清晰的记得，老师给我们讲解各种疾病时，提到了狂犬病（又叫恐水症），然后她也解答了我的一些疑问。因为在小时候我也被狗咬过，但并没有出血，只是有点痕迹，然后老师告诉我那并不会影响你今后的生活。我还清晰的
国家转基因植物研究与产业化专项
国家转基因植物研究与产业化专项 课题申请指南 为充分发挥科学技术第一生产力作用，依靠科技进步加速我国农业结构调整，提高农业整体效益，增加农民收入、加快实现转基因植物研究及其产业化进程、提高我国农业国际竞争力，科技部决定启动“国家植物基因研究中心”、“国家转基因棉花中试与产业化基地”、“转基因林草新品种培育与示范”等项目的申报工作，特制定本指南。 第一章申请须知 一、申请要求 （一）申请范围与组织申报原则 1、“国家植物基因研究中心”项目由2000年初步进行论证的上海、广州、北京和武汉4家单位分别申请，其所在省、直辖市科技厅（科委），国务院有关部门科技司为该项目申报组织单位。各组织单位只准上报一份，组织单位应提出申报意见，并由省、部级政府部门推荐。 2、“国家转基因棉花中试与产业化基地”项目由主产棉区有关省、自治区、直辖市、新疆建设兵团科技厅（科委）为申报组织单位，并根据指南要求，组织区域内专业研究单位进行申报。各组织单位只准上报一份，组织单位提出申报意见，并由省级人民政府推荐。 3、“转基因林草新品种培育与示范”项目由各有关省、自治区、直辖市科技厅（科委），国务院有关部门科技司为申报组织单位，根据指南要求组织本地区（部门）有关单位进行申报。 （二）具体要求 1、申报工作自本公告公布之日起开始，欲申报单位必须根据《申请指南》要求参与申报活动。 2、申请单位所在省（自治区、直辖市、新疆建设兵团、国务院有关部委）和申请单位应按国拨经费的1：1提供配套资金。申请单
位可以通过企业投资、银行贷款等方式（必须出据证明）自筹部分经费。国拨经费的使用按《国家转基因植物研究与产业化专项暂行管理办法》有关规定执行。 3、寄送申请文件的截止日期为2002年9月25日，逾期到达的申请文件恕不接受。 （三）项目实施期限 本项目实施年限为2年。 （四）申请人资格 凡在中华人民共和国境内注册，在上述申请范围之内，具有独立法人资格的事业单位均可根据《申请指南》的要求申请。 二、申请文件的编制 1、申请文件编写 以中文编写，语言要求精练，所提供的数据真实、可靠。 2、申请文件的格式要求 所提供的申请文件一律用A4纸装订。 3、申请文件构成 ——申请函 ——申请人资格审查文件 ——申请书 ——附件 三、申请文件的递交 1、申请书及有关资料应有法定代表人（或委托授权人）签字并加盖公章，全部申请文件须包装完好，并注明申请项目、申请单位名称、地址、邮政编码、电话及联系人。 2、申请文件一式10份，正本1份，副本9份，在每份申请书上要注明正本和副本，正、副本分别封装，并在封面上注明。一旦正本和副本不符，则以正本为准。 3、递交申请文件的截止日期为2002年9月25日。 4、“国家植物基因研究中心”项目申请文件寄送地点为：中国生物工程开发中心。 地址：北京市海淀区皂君庙乙七号（北京8118信箱)
转基因研究的现状及发展
转基因研究的现状及发展 转基因作物是当今世界各国现代生物技术产业研究的热点，中国的转基因生物技术发展一、我国转基因作物的发展现状迅速，由于科学界对转基因作物对人类及生态环世界上最早的转基因作物诞生于年，是一境利与弊的争论，措政府应制定相应的政策、施对到种含有抗生素药类抗体的烟草。世纪年代，其进行安全管理。本文论述了转基因作物在国际农业生物技术已逐渐成为各国现代生物技术产业研国内的发展现状，分析了转基因作物对人类及生态环境的利与弊以及关于我国转基因作物安全管究的热点。 转基因技术的应用 1．在畜牧兽医中的应用 应用于动物抗病育种转基因技术可以用于动物抗病育种，通过克隆特定基因组中的某些编码片段，对之加以一定形式的修饰以后转入畜禽基因组，如果转基因在宿主基因组能得以表达，那么畜禽对该种病毒的感染应具有一定的抵抗能力，或者应能够减轻该种病毒侵染时对机体带来的危害。（其用于遗传育种，不仅可以加速改良的进程，使选择的效率提高，改良的机会增多，并且不会受到有性繁殖的限制。）例如Clements等将绵羊髓鞘脱落病毒的表壳蛋白基因转入绵羊，获得的转基因动物抗病力明显提高；丘才良把一种寒带比目鱼抗冻基因成功地转移到大西洋鲑中，为提高某些鱼类的抗寒能力做了积极的尝试。 2．在医学领域中的应用 用于生产药用蛋白用转基因动物的乳腺生产重组蛋白（乳腺生物反应器）可能是转基因动物的最大应用，这也是世界范围内转基因研究的热点之一。Swamdom （1992）用β-球蛋白的4个核酸酶I的高敏位点与人的两个基因相连，融合基因产生的转基因猪与鼠的原型相似。目前，把转基因动物当作生物反应器来生产药用蛋白已经受到国际社会的极大关注，不仅各国政府投资，一些私人集团也不惜投入大量资金加以研究和开发。 3．转基因的应用存在的问题及展望 （1）转基因表达水平低，许多转基因的表达强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的影响，往往出现异位表达和个体发育不适宜阶段表达，影响转基因表达能力或基因表达的组织特异性，从而使大部分转基因表达水平极低，极少部分基因表达水平过高。 （2）难以控制转基因在宿主基因组中的行为，转基因随机整合于动物的基因组中，可能会引起宿生细胞染色体的插入突变，还会造成插入位点的基因片段丢失，插入位点周围序列的倍增及基因的转移，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因。 （3）不了解哪些基因控制多数生理过程，不了解基因表达的发育控制和组织特异性控制的机制。 （4）制作转基因动物的效率低，这是目前几乎所有从事转基因动物研究的实验室都面临的问题，也是制约着这项技术广泛应用的关键。 （5）对传统伦理是一种挑战，对人类的生存有一定的负面作用等。 当然，我们不能因为这些缺点的存在就否定转基因技术的研究价值。因为它作为一种新兴的生物技术，配合其他相关的生物技术将具有广阔的应用前景。随着这一技术日趋成熟，许多问题有望逐步得到解决。
植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定
植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定 〖实验目的〗 1．了解创建烟草突变体库的方法； 2．理解每种方法的基本原理； 3．掌握农杆菌介导的转基因方法以及转基因产物筛选和鉴定的基本过程。〖实验原理〗 随着越来越多植物的全基因组测序工作的完成，在此基础上开展功能基因组的研究是目前的核心研究内容之一。植物插入突变体库的建立是功能基因组研究的一个重要内容，在此基础上也能进行正向遗传学及反向遗传学的研究。在创制突变体的策略上，传统方法是使用物理或化学诱变方法获得，其优点是可在尽可能短的时间内获得饱和突变体。与传统的物理和化学诱变方法相比，生物诱变(T-DNA和转座子插人诱变)通常可标记突变基因，从而较为容易地分离鉴定靶基因。最近数年，通过农杆菌介导的T-DNA插入突变已成为国际公认的植物功能基因组学的主要研究方法之一。 烟草是植物基因组研究的一种模式植物，其突变体库的创建是烟草功能基因组学研究中的重要内容，其目的是通过大规模的突变体库平台快速全方位的了解基因组中各个基因的功能。突变体的创制是遗传学研究的基础，也是分离基因和基因功能鉴定的最要途径。通过诱导培养，使烟草产生愈伤组织，利用土壤农杆菌感染愈伤组织，实现T-DNA标签在烟草愈伤组织基因组中大量随机插人，利用植物细胞的全能性，经过抗性筛选，诱导分化，从抗性愈伤组织获得烟草突变体再生植株，获得各突变体的纯合材料，从而建立烟草突变体的数
据库，然后分析突变性状与T-DNA的共分离关系，存在共分离的材料用适当的Tail-PCR克隆技术获得T-DNA的侧翼基因组序列，用其作探针筛选基因文库，获取目标基因或克隆，再进行下一步的分析（图实验4-1）。 T-DNA 载体构建 转化植物（T1，T-DNA杂合子)收获T2种子 筛选T2，获突变子，应为3:1分离 确定T-DNA与突变型共分离的个体 产生纯合后代 克隆T-DNA两侧的植物DNA（Tail PCR) 利用侧翼DNA序列作探针从该植物的cDNA文库中钓取基因 基因功能的验证（遗传互补测验，分离的野生基因转化突变体，回复功能）图实验4-1 T-DNA标签克隆基因的基本流程 TAIL-PCR分离法是利用多个嵌套的T-DNA插入序列特异性引物（根据T-DNA中靠近右边界处的核苷酸序列设计的引物，Tm值57-62℃和一个短的随机简并引物（AD，Tm值44-46℃）组合，以突变体基因组DNA为模板，进行多次PCR反应，采取高温特异性扩增与低温随机扩增相间进行的方法，最后获得T-DNA插入侧翼区特异性扩增片段（实验图4-2），可作为探针，筛选分离基因。 TAIL-PCR分离法可以降低非侧翼区特异产物的背景，同时它可以产生2个以上嵌套的目的片段，与其它方法相比TAIL-PCR方法具有简便、特异、高效、快速和灵敏等特点，已经在拟南芥和水稻等植物中获得了成功及广泛的应用。
植物瞬时表达系统的研究进展
种植与养殖 植物作为生物反应器为人类提供了一个更加安全和廉价的生产体系。与所有的生物反应器相比，植物是最廉价的“工厂”。植物所需要的仅是阳光和土壤及水分。另外，植物细胞中绝对不会含有潜在的动物或人类病原。自从1983年Fraley等[1]首次报道将细菌基因导入植物细胞获得成功表达以来，至今已有多种蛋白质在不同植物中成功表达[2-4]。研究表明植物生物反应器具有广阔的应用前景。 1植物生物反应器的表达系统 植物生物反应器主要有两大表达系统，既稳定表达系统和瞬时表达系统。稳定表达系统是利用稳定遗传转化方法表达和生产重组蛋白质，特点是操作简便，重组蛋白质产物置于种子或块茎中易于保存。如将抗癌基因p53克隆到表达载体，农杆菌遗传转化并在受染植物中表达[5]。由于外源性目的基因整合入植物基因组中，因此外源基因可以在后代中稳定表达。 以植物病毒为载体的瞬时表达系统具有快速的优势。不需要稳定遗传转化，从病毒侵染到高量表达仅需要7-14天。这种表达系统是应用植物病毒在植物中复制、转录和传播。其技术具有简单、快速和产量高等优点。 2植物瞬时表达系统的研究进展 2.1病毒表达载体 常用的植物病毒载体包括多烟草花叶病毒(TMV)、豇豆花叶病毒(CPMV)、马铃薯X病毒（PVX）等。Lim等[6]通过TMV和ORSV的启动子分别控制外源性基因和ORSV衣壳基因的表达，提高了重组蛋白质的表达量。Gleba等研究表明，外源蛋白表达量最高 植物瞬时表达系统的研究进展 （吉林师范大学生命科学学院136000） 【摘要】利用植物作为生物反应器是一个新兴的研究领域。本文概述了植物生物反应器的两 个主要的表达体系、病毒载体介导的植物瞬时表达系统在表达外源方面的优势，以及植物瞬时 表达侵染技术的研究进展，并阐述了植物生物反应器的发展趋势。 【关键词】植物生物反应器；转基因植物；重组蛋白质 杨丽萍 Research Progress of Plant transient expression system Yang Liping [Abstract]The use of plant as a bioreactor is a new research field.In this paper,the two main expres? sion systems of plant bioreactor,the advantages of virus vector-mediated transient expression system in expressing exogenous genes,and the research progress of plant transient expression infection tech? nology were reviewed.The development trend of plant bioreactor was also described. [Keywords]plant bioreactor;transgenic plant;recombinant protein (School of Life Sciences,Jilin normal University,Siping,Jilin136000) *基金项目 基金项目：：吉林省教育厅“十三五”科研规划项目，名称：《基因沉默抑制子HC-Pro在植物基因组中的表观遗传调控作用》，编号：JJKH20191013KJ。 作者简介 作者简介：：杨丽萍（1974.-），女，汉族，吉林省吉林市人，植物学博士，吉林师范大学，副教授，从事植物学、遗传学教学和研究。 现代农业研究
转基因植物的类型及安全性问题
转基因植物 班级：10级生物技术及应用 学号：103207031045 姓名：贾丽丽
转基因植物的类型及安全性问题 摘要：植物转基因技术是指把从动物、植物或微生物中分离得到的基因，通过各种方法转移到植物的基因组中，使之稳定遗传并赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。随着现代生物技术的迅速发展，植物转基因技术方兴未艾。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期或花期等提高其经济价值或观赏价值；作为某些蛋白质和次生代谢产物的生物反应器，进行大规模生产；研究基因在植物个体发育中，以及正常生理代谢过程中的功能。 关键词：转基因植物；类型；潜在危害；安全性评价 植物转基因技术就是将优良性状的目的基因导入植物细胞或组织，并在其中进行表达，从而使植物获得新的性状。 转基因植物有以下几种类型： 1.抗病转基因植物：如抗病毒转基因烟草 2.抗虫转基因植物：如抗虫棉 3.抗逆转基因植物：如抗旱、抗盐碱 4.抗除草剂转基因植物：如抗除草剂转基因玉米、大豆、棉花、油菜 5.改良品质转基因植物：如转V A水稻 6转基因药品植物：如生产霍乱疫苗的胡萝卜 （一）抗病转基因植物 中国农业科学院生物技术研究所已成功地人工合成和改造了来自天蚕蛾的抗菌肽基因，并导入我国马铃薯主栽品米粒，获得抗病性提高I∽Ⅲ级的抗青枯病的转基因株系，现已经农业部批准在四川省进行环境释放。目前抗菌肽基因已经供给国内10多家研究单位，进行抗水稻白叶枯病、马铃薯软腐病、花生和番茄的青枯病、大白菜软腐病、柑桔细菌性溃疡病、桑树和桉树青枯病、樱桃根肿病等抗细菌病基因工程研究。 白叶枯病也是危害水稻生产的最为严重的病害之一。中国农业科学院生物技术研究所与国外合作研制成功的转Xa21基因抗白叶枯病水稻明恢63株系已分别在安徽省和海南省进行环境释放；华中农业大学和中国科学院遗传所研制的转Xa21基因抗白叶枯病水稻也分别进入中试阶段。 真菌病也是严重影响农作物生产的一类病害。中国农业科学院生物技术研究所与中国科学院上海植物生理研究所等单位合作，成功地克隆和修饰了植物来源的几丁质酶基因和葡萄糖氧化酶基因，通过花粉管通道法分别将这两个基因导入棉花，获得了抗黄萎病和枯萎病和枯萎的转基因棉花，这些株系在病圃中表现良好，现已进入中试阶段。 在抗病毒的基因工程方面，国内也取得了很好进展。北京大学克隆了
抗虫转基因植物的研究进展及前景
抗虫转基因植物的研究进展及前景 由害虫、真菌、病毒、细菌等有害生物因子引起的病虫害是森林树木死亡和产品减少的重要因素一个世纪以来,科学们应用常规育种的方法为林木抗性品种的选育做出许多努力,取得了不少可喜的成绩。但林木生长周期长,这是林木抗性育种工作一个最大障碍。基因工程的诞生给林木抗性育种带来了新的、突破性的方法。 林木抗病虫基因工程就是利用重组DNA技术,将抗性外源基因导入林木染色体,从而产生具有外源基因表达的转基因林木。80年代以来,随着基因分离、表达载体构建、植物遗传转化和外源基因在高等植物细胞中的表达等方面的深入研究,特别是利用真核基因启动子构建融合基因的工作解决了外源基因在植物转化细胞中的表达问题,加速了林木基因工程的进展。在近10余年里,已有20余种树木如杨树、火炬松、花旗松、白云杉、桤木、核桃、刺槐、麻栎、桉树、苹果、欧洲赤松、兰伯氏松、挪威云杉和思格曼云杉等先后进行了基因工程的研究,已获得转基因植株的有杨树、核桃、柳、松树、苹果、李和葡萄等。到目前为止,有些项目开始或已经进入商业化操作阶段。研究领域有抗虫、抗病、抗除草剂耐盐、耐高温、耐干旱、耐冻等基因工程。本文对国内外林木抗病虫基因工程的现状以及在其研究发展中存在的问题作一概述。 1 抗虫转基因植物的研究进展 害虫是林业生产上的大敌之一。化学药剂杀虫不仅成本高,且造成严重的环境污染和食品中的残毒。人们很早就知道可以利用生物防治的方法来控制虫害。现在利用基因工程可以有效地达到这个目的。目前,人们已从细菌、植物本身及昆虫体内发现并分离到许多抗虫基因,有的已导入植物获得了抗虫转基因植株。目前,研究的抗虫基因有以下几方面。 1.1苏云金杆菌毒蛋白基因 苏云金杆菌(Bacillusthurigiensis简称Bt)制剂长期以来用于多种害虫的生物防治,因其产生大量的伴胞晶体蛋白对昆虫幼虫有很强的毒杀作用。伴胞晶体由具有高度特异性杀虫活性的结晶蛋白组成。根据毒蛋白基因的序列同源性和它们编码蛋白的抗虫谱,可划分为四大
转基因植物的安全性评价
１转基因植物安全评价的意义 转基因植物育种，是利用遗传工程的手段，有目的地将外源基因或ＤＮＡ构建导入植物基因组，通过外源基因的直接表达，或通过对内源基因表达的调控，甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达使植物获得新的性状的一种品种改良技术，可最大限度地满足人类的需要［１］。 与此同时，转基因技术使物种的进化速度远远超过生物自然变异与选择的速度，对于这种急剧的生物物种变化，自然界能否容纳和承受？自然界的其他组成部分是否会因此受到伤害或破坏？转基因植物及其产品被人们食用时，是否会向人体肠道微生物发生基因转移？是否会出现由于某种新物质的形成对人体健康产生危害或潜在影响？要消除这些疑虑就要进行转基因植物的安全性评价。要经过合理的实验设计和严密科学的实验程序，积累足够的数据，根据这些数据判断转基因植物的大田释放和大规模商业化生产是否安全，对实验证明安全的转基因植物正式用于农业生产，对存在安全隐患的加以限制，避免危及人类生存及破坏生态环境［２］。因此，制定科学完善的安全性评价的原则与方法，对确保人类健康和环境安全及转基因技术的健康发展具有十分重要的意义。 ２转基因农产品安全评价的内容 ２．１转基因植物的环境安全性 转基因植物的环境安全性评价要解决的核心问题是转基因植物释放到田间后是否会将基因转移到野生植物中；是否会破坏自然生态环境，打破原有生物种群的动态平衡［２］。 转基因植物演变为农田杂草的可能性：转基因植物可通过传粉进行基因转移，可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给近缘种或杂草，如果杂草获得了这些抗性，就会变成超级杂草，使农田杂草难以控制。 基因漂移到近缘野生种的可能性：在自然生态条件下，有些栽培植物会和周围生长的近缘野生种发生天然杂交，从而将栽培植物中的基因转入野生种中。在进行转基因植物安全评价时应从两个方面考虑，一是转基因植物释放区是否存在近缘野生种，若没有，则基因漂移就不会发生。另一个可能是存在近缘野生种，基因可以从栽培植物转移到野生种中，这就要分析考虑基因转移后会有什么效果。 对自然生物类群的影响：在植物基因工程中所用的许多基因是与抗虫或抗病有关的，其直接作用的对象是生物。如转入ＢＴ杀虫基因的抗虫棉，其目标昆虫是棉铃虫和红铃虫等植物害虫，如大面积和长期种植抗虫棉，昆虫有可能对抗虫棉产生适应性或抗性，这会影响抗虫棉的应用和ＢＴ农药制剂的防虫效果。因此，在抗虫棉推广时一般要求种植一定比例的非抗虫棉，以延缓昆虫产生抗性。 ２．２转基因植物的食品安全性 转基因食品又称基因修饰食品（Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｆｏｏｄ，ＧＭＦ），即用转基因生物制造或产生的食品。进行转基因食品安全评价时，应从宿主、载体、插入基因、重组ＤＮＡ、基因表达产物及其对食品营养成分的影响等方面来考虑［３］。主要内容有：转基因食品基因修饰导致的新基因产物的营养学评价、毒理学评价以及过敏效应。 ３转基因植物的安全评价方法 ３．１转基因植物安全性评价等级与原则 中国农业部在２００２年１月５日发布的《农业转基因生物安全评价管理办法》中，按照对人类、动植物、微生物和生态环境的潜在危险程度，由高到低的顺序将农业转基因生物分为４个安全等级（表１）［４］。 表１农业转基因生物安全等级的划分标准 在对农业转基因生物进行安全性评价时一般遵从以下几条原则：（１）促进而不是限制农业转基因生物的发 转基因植物的安全性评价 李茜 （南京农业大学，国家生命科学与技术人才培养基地，南京２１００９５） 摘要：简要论述了转基因植物安全性评价的意义、内容和方法。 关键词：转基因植物；安全性；评价。 安全等级潜在危险程度 Ⅰ尚不存在危险 Ⅱ具有低度危险 Ⅲ具有中度危险 Ⅳ具有高度危险 农业生物技术 ６２ －－ 中国农村小康科技２００８年第１期Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｉｎａｘｉａｏｋａｎｇ＠１２６．ｃｏｍ地址：１０００２６北京市朝阳区麦子店街２０号农业部北办公区中国农学会
常用的植物转基因技术
五种常用的植物转基因技术 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。1983年，首例抗病毒转基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技术改良农作物。目前，植物转基因技术已在作物改良和育种领域发挥了重要作用。通过植物转基因技术，一些来自于动物、植物及微生物的有益基因如抗病／虫基因、抗非生物胁迫性状基因及特殊蛋白基因已被转化到农作物中以改良现有的农作物和培育新的农作物品种。以DNA重组技术为基础的植物转基因技术极大地扩展了基因信息的来源，打破了远缘物种间自身保持遗传稳定性的屏障。植物转基因技术已应用到玉米、水稻、小麦、大豆和棉花等许多农作物。同时，该技术也正在被尝试用于茄子和草莓等其它的作物中‘1’纠。目前，根据转基因植物的受体类型，植物转基因方法可以分为3大类：以外植体为受体的基因转化方法，如农杆菌介导法、基因枪法和超声波介导法；以原生质体为受体的基因转化方法，如聚乙二醇法、电击法、脂质体法及磷酸钙-DNA共沉淀法；以种质系统为受体的基因转化方法，如子房注射法和花粉管通道法。由于以原生质体为受体的基因转化方法有原生质体培养难度大，培养过程繁杂，培养工作量大且培养技术不易掌握；原生质体再生植株的遗传稳定性差、再生频率低并且再生周期长；相关的转化方法的转化率低、效果不理想等缺点，所以该类基因转化方法未被作为植物转基因的常规方法广泛使用。本文将对农杆菌介导法、基因枪法、超声波介导法、子房注射法和花粉管通道法的原理、基本步骤和优缺点作以简要介绍。 1以外植体为受体的基因转化方法 1.1农杆菌介导法 农杆菌介导法是最早应用、最实用有效并且具有最多成功实例的一种植物转基因方法。农杆菌是一类普遍存在于土壤中的革兰氏阴性细菌。目前，用于植物转基因介导的农杆菌是根癌农杆菌和发根农杆菌。某些根癌农杆菌和发根农杆菌分别含有大小为200 -800bp的结构和功能相似的Ti质粒和Ri质粒。Ti质粒和Ri质粒含有3个功能区：参与农杆菌侵染植物过程的vir区、参与农杆菌基因整合到宿主植物基因组过程的T-DNA区、在农杆菌中启动质粒复制的ori区。在vir区上的vir操纵子群作用下，Ti 质粒和Ri质粒能将自身的T-DNA转入宿主植物细胞内，而后将T-DNA整合到植物基因组中。T— DNA 是质粒上一段10—30kb的序列，它的两端各有一段高度保守的25bp的同向重叠序列。由于T-DNA 转化无序列特异性，因此可用任何基因片段代替原来的T-DNA基因片段进行。 农杆菌介导法的原理是：在农杆菌基因ehvA，chvB， pscA，and att家族所编码的蛋白和植物伤口产生的酚类物质和糖类物质的共同作用下，农杆菌识别并附着在宿主细胞壁上。virD4和virB基因编码蛋白组成的type IV分泌系统将单链VirD2-T-DNA复合体运送到宿主细胞内。此外，VirE3、VirE2和VirF蛋白也通过该系统进入宿主细胞质中。在宿主细胞质中，VirE2蛋白与VirD2-T-DNA复合体结合。在VirD2核定位信号、某些农杆菌蛋白和宿主细胞蛋白的共同作用下，VirD2-T-DNA复合体进入细胞核。在VirD2、VirE2、某些宿主细胞核蛋白如AtKu80和DNA连接酶的作用下，T-DNA被整合到宿主基因组中，但具体过程不详。 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)质粒导人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；(7)转基因T1代的目标性状鉴定。 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
转基因食品及其安全性(论文啊)
转基因食品及其安全 摘要：转基因食品自从出现以来就一直备受争议，近日转基因水稻、玉米等作物获得农业部农业转基因生物安全管理办公室颁发的安全证书，这一事件更是加剧了群众对于转基因食品的质疑，转基因食品的安全性的疑问又被重新摆上台面。本文对转基因食品的来源、分类以及其安全性做了初步探讨，对于帮助了解转基因食品及转基因食品的安全性都具有一定的理论意义和现实意义。 关键词：转基因食品安全性 一、转基因食品的定义 所谓转基因食品，就是通过基因工程技术将一种或几种外源性基因转移到某种特定的生物体中，并使其有效地表达出相应的产物（多肽或蛋白质），此过程叫转基因。以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。根据转基因食品来源的不同可分为植物性转基因食品，动物性转基因食品和微生物性转基因食品。 转基因食品是具有一定的优点的，例如转基因食品可增加作物产量、降低生产成本；可增强作物抗虫害、抗病毒等的能力；提高农产品耐贮性；缩短作物开发的时间、摆脱四季供应、打破物种界限，不断培植新物种，生产出有利于人类健康的食品。 但是，即便转基因食品的优点非常多，其具有的一些缺点也是不容忽视的：所谓的增产是不受环境影响的情况下得出的，如果遇到雨雪的自然灾害，也有可能减产更厉害。许多转基因食品本身就能产生一定量的有毒物质和某些营养因子以抵抗细菌和害虫的入侵。现有转基因食品中的毒素含量并不一定会引起毒反应，当然如若处理不当，某些食品（如木薯）能引起严重的问题甚至可能引发死亡。 根据《农业转基因生物标识管理办法》规定，我国目前已有5类17种在售转基因生物被列入转基因标识目录并在市场上销售，这17类转基因生物包括：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕、玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉、油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕、棉花种子、番茄种子、鲜番茄、番茄酱。卫生部的《转
转基因植物的研究进展
转基因植物的研究进展 1.植物转基因的方法及其优缺点 就目前技术而言，植物转基因方法大致可分为两大类，第一类必须通过组织培养为媒介，使其产生新的植株，常用的方法有农杆茵介导转化法、直接转入法等；另一类方法则不需要通过组织的培养，如花粉管道通法。 1.1农杆茵介导转化法 农杆菌介导法主要以植物的分生组织和生殖器官作为外源基因导入的受体，通过真空渗透法、浸蘸法及注射法等方法使农杆菌与受体材料接触，以完成可遗传细胞的转化，然后利用组织培养的方法培育出转基因植株，并通过抗生素筛选和分子检测鉴定转基因植株后代。 农杆菌是一种革兰氏阴性土壤杆菌，1970年人们发现它是植物致瘤的起因，它在自然条件下能感染大多数双子叶植物的受伤部位，植物细胞被侵染后会形成肿瘤，能够诱发冠瘿瘤的称为根癌农杆菌，而诱发毛状根的称为发根农杆菌，两者细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，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。农杆菌的Ti质粒可以作为载体。Ti质粒上有两个区域，一个是T-DNA 区，这是能够转移并整合进植物受体的区段；另一个是Vir区，它编码实现质粒转移所需的蛋白质。将待转化的外源基因先克隆在大肠杆菌质粒上，然后将此质粒转入不会引起冠瘿瘤的农杆菌，使外源基因通过同源重组整合在Ti质粒上；然后用带有外源基因的这种农杆菌去转化植物细胞，将外源基因转入植物细胞的基因组。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系，尤其是根癌农杆菌，它在转基因技术中的应用相对较多。 相比于其他植物转基因方法，农杆菌有许多优点，它能将载体上特定区域内的目的基因导入细胞，并整合在染色体上，这种方法仪器设备简单，操作容易，可直接用不同的植物组织进行基因转移；另外，这种方法外源基因插入一般为单拷贝或低拷贝，可较稳定地表达和遗传到子代，转移DNA片段明确，可转移大片段DNA，并能保证导入的外源基因的完整性、转化频率高、费用也相对低廉，再生植株可育率高。因此，农杆菌介导转换法深受科学工作者的青睐，并具有巨大的发展潜力，其应用也将越来越广泛。但是它最大的弱点就是寄主范围狭窄，主要应用于双子叶植物，农杆菌介导的单子叶植物转化直到20世纪90年代之后才取得一系列进展。 1.2直接转入法 直接转入法方法将裸露的DNA直接导入植物细胞，然后将这些细胞在体外培养再生出新的植株。 由于裸露在外的DNA的转化效率较低，因而需要辅佐以效率较高的组织培养系统。每个植物细胞都有一层很厚的细胞壁，因此运用该技术前需先除去植物细胞壁，从而使之成为原生质体，然后用来直接转入外源DNA。除此之外，也可用其他机械的方法将DNA直接注入植物细胞，这样就无须去除细胞壁，这类方法有用显微操纵仪把DNA直接注入植物细胞内，也可在金属微粒上蘸涂了外源DNA，把它当作“子弹”，用“基因枪”轰击植物组织而进入植物细胞。基因枪介导的转化法，就是利用火药爆炸或高压气体加速，将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出新的植株，最后筛选出其中的阳性植株即为转基因植株。 与上面提及到的农杆菌介导转化法相比，基因枪介导转化法的主要特点是不受受体植物