转基因水稻讲义

转基因水稻讲义
转基因水稻讲义

前言:水稻是三大粮食作物之一,世界上近一半人口,都以水稻为主食,它是人类营养和能量摄入最重要的谷物,提供全世界五分之一以上热量消耗。

概况:早在上世纪八十年代早期国际水稻生物技术的研发就在洛克斐勒基金的资助下开展。至今在水稻生物技术方面的专利超过三百项,涉及四百多个组织和机构。从1993年起,在美洲、欧洲、亚洲和澳洲的许多国家陆续开始了转基因水稻的田间试验。目前,已有6个转基因水稻品种获得了不同的批准认可,涉及种植、食用、饲用、进口和加工等方面。全球已培育出近50个转基因抗虫水稻品系,大部分均已进入田间试验阶段,鉴于其环境安全性及食品安全性,还未进行商业化种植,除了2004年伊朗批准抗虫转基因水稻的商业化种植。国内转基因水稻主要是华中农业大学张启发院士课题组在研究,其研发的抗虫转基因水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”于2009年8月获得农业部转基因生物安全证书,但是目前并没有获批进行商业化种植。除抗虫水稻外,一些药用或耐除草剂水稻陆续被批准进口或商业化应用。1998年起,美国批准Ventra Bioscience公司研发的转溶菌酶,乳铁蛋白、人血清白蛋白基因的3个药用转基因水稻的商业化种植。美国批准安万特公司的转bar基因耐除草剂水稻及先正达公司的黄金大米等。

我们组通过上网查找资料、借阅图书馆书籍以及询问老师的方式对转基因水稻有了进一步的了解,现在和大家一起来揭开转基因水稻的神秘面纱。

首先要介绍的是目前人类对转基因水稻研发所能达到的技术水平。

技术比较成熟的有以下四种水稻:

1、抗虫转基因水稻

2、抗除草剂转基因水稻

3、抗花粉过敏转基因水稻

4、金稻

技术还在研发中的水稻主要有抗逆性转基因水稻、高产和优质性状转基因水稻这两种。

表格

接下来介绍转基因水稻的工艺流程。

我们知道,基因工程包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术主要是对外源基因的重组设计,分为以下几步:

1、切(获取目的基因)

2、接(构建基因表达载体)

3、转(将目的基因导入受体细胞)

4、增(扩增DNA重组分子)

5、检(目的基因的检测与表达产物的测定)

每一步具体的操作方法会根据供体、受体细胞的不同而改变,越具体到可以直接指导我们的实际操作的资料信息就越高精尖,目前我们的能力无法理清这些,所以只总结了一般可以选择的几种方法。

第一步获取目的基因主要有三种方法,分别是鸟枪法(即直接分离目的基因)、人工合成法和从文库中获取。

鸟枪法:

cDNA法:将供体生物细胞的mRNA分离出来,利用反转录酶在体外合成cDNA,并将之克隆在受体细胞内,通过筛选获得含有目的基因编码序列的重组克隆,这就是cDNA法克隆蛋白质编码基因的基本原理。

化学合成

人工合成法:

聚合酶链式反应(PCR)

化学合成:如果目的基因的全序列是已知的,则可以利用化学合成法直接合成。目前已能利用DNA合成仪自动合成不超过50bp任何特定序列的寡聚核苷酸单链。目的基因的化学合成实质上是双链DNA的合成,可以分别直接合成其两条互补链,然后退火即可。对于大片段目的基因的合成,一次合成收率很低,故通常采用单链小片段DNA模板拼接的方法。

聚合酶链式反应(PCR):

PCR扩增技术的本质是根据生物体DNA的复制原理在体外合成DNA。包括三步程序:

1、将待扩增双链DNA加热变性,形成单链模板;(94℃)

2、加入两种不同的单链DNA引物,并分别与两条单链DNA模板退火;(50℃)

3、DNA聚合酶从两个引物的3’羟基端按照模板要求合成新生DNA链,构成一轮复制反应。(72℃)

重复上次操作n次,理论上即可从1分子的双链DNA扩增到2的n次方个分子。(实际操作中不止一分子)

从文库中获取:

基因文库是指某一特定生物体全基因组的克隆集合。基因文库的构建就是将生物体的全基因组分成若干DNA片段,分别与载体DNA在体外拼接成重组分子,然后导入受体细胞中,形成一整套含有该生物体全基因组DNA片段的克隆,并将各克隆中的DNA片段按照其在细胞内染色体上的天然序列进行排序和整理,因此某一生物体的基因文库实质上就是一个基因银行。人们既可以通过基因文库的构建储存和扩增特定生物基因组的全部或部分片段,同时又能够在必须时从基因文库中调出其中的任何DNA片段或目的基因。

第二步中,在转基因水稻工艺流程中主要选用农杆菌Ti质粒作为载体。选定载体后要对其进行改造和构建,一般都要删除不必要区域,缩小它的相对分子量,同时采取措施避免它的扩散(对载体进行修饰),并且还要删除重复的酶切位点,加入标记基因等。在外源DNA片段与载体分子剪接前,还需要对连接位点做特殊的技术处理,以提高连接效率,所有这些操作均由一系列功能各异的工具酶来完成,其中一些常用的工具酶本身也已使用基因工程方法产生,如部分的限制性核酸内切酶、T4-DNA连接酶以及Klewnow DNA聚合酶等。最终的重组质粒的T-DNA区(即目的片段)包括T-DNA边界序列、复制原点、突变启动子片段、GUS 报告基因、抗性基因。

第三步中,以经过改造的农杆菌Ti质粒为载体,通过寄主感染受体植物的途径将外源基因转入受体细胞。Ps:利用农杆菌感染植物细胞主要是依据它在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物和裸子植物的受伤部位的性质(受伤处的细胞会分泌大量酚类化合物,从而使农杆菌移向这些细胞),然而起初这种方法只被用于双子叶植物中,这是因为单子叶植物如水稻,对农杆菌并不敏感,因此,利用它感染水稻时,我们要人为添加乙酰丁香酮,驱使农杆菌移向受伤细胞。通常选用叶盘法进行转化。

第四步就是短时间培养转化细胞,以扩增DNA重组分子使其整合到受体细胞的基因组中。

第五步,是筛选和鉴定经转化处理的细胞,跟踪目的基因在转基因植物中的行为。主要是对报告基因、外源DNA及其在转录水平上的表达、外源表达蛋白的检测。报告基因由于其表达产物易于检测,在这里不赘述。

对外源DNA的检测:

点杂交、Southern杂交和PCR鉴定法

点杂交是将提取DNA或RNA不经酶切,直接点到硝酸纤维膜或尼龙膜上与探针进行杂交的技术。利用点杂交,可以初步鉴定转化体中是否有整和的外源基因。罗云波用DNA、RNA的点

杂交技术对转基因植株进行鉴定,取得与田间表现一致的结果。但点杂交的特异性差,阳性植株还需进一步作Southern杂交验证。

Southern杂交是将经酶切DNA转移到杂交膜上与探针杂交的技术。利用Southern杂交,可以确定外源基因在植物中的组织结构、外源DNA整和的位置及拷贝数、转基因植株F1世代外源基因的稳定性。研究发现,整合到植物基因组中的外源基因多以单拷贝形式存在,也有的是多拷贝的。Kitisvi的研究表明,整合到番茄基因组中的外源基因以1~4个拷贝出现,且整合到单一位点上,未发现转基因番茄表型的显著差异。在其它的研究中也发现外源基因以多拷贝的形式存在,一般在1~5拷贝之间变动,偶尔也有20~50拷贝。然而,多拷贝的转基因对植物来讲是不利的,它们可能通过异源配对,引起染色体构的变化,从而导致转基因的失活,也可能通过转录调控而引起转基因的失活。一般来讲,直接转基因法往往采用大量的DNA拷贝,容易获得较高比例的多拷贝转基因植株,而农杆菌介导的T—DNA转移出现多拷贝转基因植株的比例相对较低。

Southern杂交可清除操作过程中的污染(如DNA分离及植物DNA分离过程中的交叉污染),以及转化愈伤胞间质粒残留所引起的假阳性信号,准确度高。但Southern杂交程序复杂,成本高,且对实验技术条件要求较高。

PCR是在体外快速特异地扩增目的基因DNA片段的有效方法。能在几小时内使pg(皮克)水平的起始物达到ng(纳克)乃至μg(微克)水平,扩增产物经琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭染色后很容易观察,不通过杂交分析就可以鉴定出基因组中的一些顺序。这项技术可用于转化后外源基因的鉴定和植物基因组的分析。武长剑等用PCR技术检测出转基因水稻中B.T基因和抗除草剂基因的存在。应用PCR法检测易出现假阳性,可用PCR-Southern杂交进一步验证。有时Northern杂交的信号弱,可用RT-PCR,将RNA反转录成cDNA,再与探针杂交,从而检测外源基因的表达[7]。利用RAPD-PCR技术,可以检测出对照植株与转化植株带型差异,还可用该技术检测不同代植株间基因组的稳定性及后代的分离。

与Southern分析相比,PCR检测DNA用量少,操作简单,成本低,不需同位素即可完成。另外,PCR 还能检测目的基因的完整性。但PCR检测也存在缺点,DNA插入植物基因组后易发生重排,即使载体上的抗性基因能表达,目的基因也未必完整地存在于转化体中,从而造成检测结果的误差。

检测基因在转录水平上的表达:

Northern杂交:是将试材RNA与探针杂交的技术,用于检测基因在转录水平上的表达。Northern杂交的主要原理是把变性RNA转移和固定在特定的薄膜上,用特定的DNA探针来检测RNA。

Northern杂交与Southern杂交相比,更接近于性状表现,更有现实意义,被广泛用于转基因植株的检测。但RNA提取条件严格,在材料内含量不如DNA高,不适于大批量样品的检测。

对外源表达蛋白的检测:

Western杂交技术:是将蛋白质从SDS—PAGE胶中电转移至固相支持体上,然后对固定化蛋白质进行免疫学测定的方法。Western杂交灵敏度极高,能达到标准的固定相放射免疫水平。可以测出粗蛋白提取物中小于50ng抗原,在较纯的制剂中,可测出1~5ng抗原。

Western杂交检测目的基因在翻译水平的表达结果,能直接显示目的基因在转化体中是否经过转录、翻译最终合成蛋白而影响植株的性状表现。一般来讲,Western杂交的结果与性状表现有直接关系。

Southern、Northern、Western杂交分别从整合、转录、翻译水平检测外源基因的行为,说服

力强。这些技术需要转膜、杂交,操作繁琐,费用高,不适合大批量样品的检测,可对转基因植株随机取样检测。Southern杂交特异性强,目前,对转基因植株中基因的存在、整合及稳定性一般都要通过Southern杂交来确定,是检测外源基因的最可靠的方法。Westhern杂交灵敏度高,能检测出蛋白质表达量,最具有现实意义。

在实际工作中,研究者多把几种方法结合运用,以获得外源基因不同表达水平的信息。

下游技术中,首先要对水稻愈伤组织进行诱导。方法如下:

(一)以水稻幼胚为试材诱导愈伤组织

1.消毒:

取水稻未成熟种子(灌浆期),按以下步骤消毒:

1)用自来水冲洗种子,去掉浮起的瘪谷;

2)将种子放入250ml无菌烧杯中(种子数量约占1/3体积),用200ml 70%酒精消毒2分钟;(在操净工作台上进行无菌操作)

3)加入250ml 25%次氯酸钠(NaClO)溶液,同时加数滴吐温-20,浸泡90分钟; 4)倒去NaClO溶液,用无菌蒸馏水清洗种子4-5遍。

2.诱导与继代培养:(以下步骤需无菌操作)

1)用镊子夹住种子,在无菌滤纸上用钢钩挤出幼胚,置入诱导培养基中;

2)操作完毕后封好培养皿(一般保鲜膜),在暗处适温下(25-28℃)培养5天;

3)继代培养。用镊子剥下胚性愈伤组织(去掉芽及膜状物),置入继代培养基中(凸起面向上),暗处适温下(25-28℃)培养3天。

(二)以水稻成熟胚为试材诱导愈伤组织

1.消毒:

取水稻成熟种子,人工或者机械脱壳,挑选饱满光洁无菌斑的种子,按以下步骤消毒:

1)将种子放入100ml无菌烧杯中,倒入70%酒精消毒2分钟;

2)倒去酒精,加入100ml 20%次氯酸钠(NaClO)溶液,浸泡30分钟; 3) 倒去次氯酸钠溶液,用无菌蒸馏水清洗种子4-5遍,最后一遍浸泡30分钟。 2.诱导与继代培养:(以下步骤需无菌操作)

2.诱导与继代培养:(以下步骤需无菌操作)

1)种子放在无菌滤纸上吸干,置入成就胚诱导培养基中,每皿12-14颗;

2)操作完毕用封口膜(Micropore TM Surgical Tape)封好培养皿,在28℃光照培养箱,培养3周;

3)在超净工作台上打开培养皿,用镊子挑取自然分裂的胚性愈伤组织(淡黄色,致密呈球状),置入继代培养基中,在28℃光照培养箱,继代培养1周。(如不马上用,需转移至暗处,于22℃继续培养1周

然后培养农杆菌,使其感染愈伤组织。(以上步骤即是上述上游技术中的第三、四步具体操作)

1、挑取农杆菌单克隆或吸取所保藏的农杆菌菌液100μl于4ml YEP(含50mg/lKan和

50mg/l Str)培养液中,28℃,250rpm振荡培养20-36h至菌液OD600为0.8-1.0。

2、感菌与共培养:

1)取培养好的菌液500μl于1.5ml离心管中,4℃,4000rmp,离心2min,去上清。用含

200umol/l As的30ml AAM感菌液制成悬浮液,使菌液OD600的终浓度为0.01;

2)将长到一定大小的水稻愈伤组织挑出,放入农杆菌悬浮液侵染5分钟;

3)将愈伤组织取出,置于无菌的滤纸上沥干30-40分钟;

4)将愈伤组织置于共培养基上。25℃暗培养2.5天;

5)将愈伤组织取出,用无菌水清洗5-6次,其间需不停的振荡。再用含500mg/l头孢拉定(或头孢噻肟钠)的无菌水清洗1~2遍。最后置于无菌滤纸上沥干2小时;

6)将晾干的愈伤转入含500mg/l头孢拉定(或头孢噻肟钠)和50mg/l潮霉素的选择培养基上进行第一轮选择,28℃,光照培养14天;

7)将长有抗性愈伤的初始愈伤转到含500mg/l头孢拉定(或头孢噻肟钠)和50mg/l潮霉素的培养基上进行第二轮选择,28℃,光照培养,直到颗粒性的抗性愈伤组织长出。

3、抗性愈伤组织的预分化

将新长出的抗性愈伤组织转入预分化培养基中,25℃,光照培养7天。

4、抗性愈伤组织的诱导分化和生根

挑取从同一愈伤来的颜色鲜黄的抗性愈伤3-4颗,移入装有分化培养基的培养皿或塑料广口瓶中(每皿或每瓶放置5-7颗),用封口膜封好,放入恒温培养室中,等待分化成苗(15-30天)。待苗长至1cm左右,放入生根培养基中壮苗。

5、转基因苗的锻炼和移栽

转基因苗从分化到移栽最短时间为两个月左右。将苗根部和茎叶分化得较完好的试管挑出(苗长至试管顶部,就要及时开盖),打开封口膜,加入适量蒸馏水或无菌水(防止培养基长菌),炼苗3天至一周左右,然后洗去琼脂,移栽到温室的土钵中生长,检测。

转基因水稻的利与弊

因为利都是现象级的,不论我们对转基因技术是否了解,也都知道转基因技术的几个大致优势。

利:

1、对健康有保障。将抗虫基因转入到植物体内表达,这样就可以大大的减少农药的使用量。农药残留对人体有绝对的伤害这已经是不争的事实了,而转基因解决了这一问题。再比如,抗虫的转基因玉米不会被虫咬,就会减少玉米身上的伤口,一些有害的微生物就不能去侵犯它,这就减少了微生物侵害的几率,对我们的健康是一个保障。虽然转基因有潜在的未知的危害,但他确实解决了已然存在危害因素。

2、合成人体不能合成的营养物质。这就相当于是营养品了。和非转基因相比,有一些转基因食品,尤其是未来一些转基因食品,增加了一些我们所需要的营养素。这些营养素很多是我们身体不能自身合成的,对我们大有好处。

3、减少对土壤肥力的要求。转基因对土壤肥料的要求大大降低了,从而也降低了化肥的使用量,这既保护了土壤环境,维持了土壤微生物生存的合理环境,同时也可以实现在环境恶劣的地区栽种谷物,增加了土地的利用率。

弊:

由于存在太多不确定的因素,所以关于转基因的负面猜测则明显多于其带来的好处。

1、由于抗虫植物是对付虫子的,那么虫子吃了都会死,那人还能吃吗?

对于入口的东西,人们往往会慎之又慎,转基因食品,普通人对它了解还极为有限,它有毒吗?其实,要导致人体中毒,首先人要有毒蛋白的受体。举个简单的例子,毒蛇咬了我们一

口,我们可能有生命危险,这是因为我们有这种毒蛋白的受体。自然界中,有很多动物,蛇咬了不死,和蛇能和平共处,因为它们没有蛇毒蛋白受体。而现在转基因食品中转的比较多的是一种抗虫蛋白的基因,这种基因翻译出来的蛋白在昆虫内有受体,所以会导致昆虫死亡,但其在人体没有受体,对人体没有作用。另外,致毒的东西,没有足够的致毒量对人体也是安全的。但是,这只是一次普通的毒理学实验,就是说他只是说将这种蛋白,如Bt蛋白,注射到体内看机体会发生什么反应。由于我们吃东西是经过消化道的,而不是靠注射,所以从一定程度上看这是一个无聊的实验,不具有任何说服力。而毒蛋白,如Bt蛋白,经过消化道的消化成小分子氨基酸才能被吸收,而小分子氨基酸则是生物界共有的物质,无任何异同。就算Bt蛋白不被吸收那么它在胃液的极酸条件下也会失活的,而不会对人体有任何危害。

可这只是问题的表面(以下观点说的太赞了,表达一下钦佩之情)。以为你是将一段本不属于自己的基因转移到了自己的基因组中去了,那就改变了基因的环境,就是说会对其他基因的正常表达会产生未知的影响,可能会激活某些本不该在某阶段表达的基因,或者抑制某些基因的表达。这样,虽然细胞中的所有物质都是有基因合成蛋白质开始的,但是在随后的一系列生理生化反应中,某个被影响的基因会对氨基酸的转化会产生什么影响呢?会产生某种糖类物质或者脂类物质,或者某种物质过量合成或者合成不足。我们知道细胞癌变。不是一朝一夕的事,是长期的理化因素或者生理病理因素长期积累的结果。同理,蛋白质会被消化,那糖类呢,有时候糖类不会被消化就可以直接被吸收,还有物质过量表达会对细胞的正常生长产生错误的调控。据报道,科学家研究发现,有些转基因生物产品可能含有有毒物质和过敏源,会对人体健康产生不利影响,严重的甚至可以致癌或导致某些遗传疾病。尽管到目前为止还没有有说服力的研究报告表明这些改良品种有毒,但一些研究学者认为,对于基因的人工提炼和添加,可能在达到某些人们想达到的效果的同时,也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。这种毒素的积累是个相当长的过程,但它确实可能正在进行中,因此目前谁也不能确保这些改良品种没有毒。英国科学家普斯陶教授的研究报告说,经过基因改造的马铃薯对实验老鼠的肝、胃和免疫系统都会造成伤害。虽然他的实验结果有待于进一步证实,但仍可提示人们转基因食品可能有损于人类的健康。这个问题估计各类专家应该也想到了,但是,这个问题何其复杂,目前的科技手段还无法完成相关测定。

2、转基因食品对人体的长期影响。

上面说到了,基因组环境的改变会影响其他基因的表达,如果是在某个时期不该表达某种基因而那种基因却表达了,或者反过来说。比如,抑制了控制生长的基因的表达,那么机体的生长就受到极大的干扰,早熟、衰老等等。

3、基因转移对植物机体及生态影响的实验。

有些作物插入抗虫或抗真菌的基因可能对其它非目标生物起到作用,从而杀死了环境中有益的昆虫和真菌。有科学家在实验室里做了这样一组对照实验,用抗虫转基因的玉米分别饲喂玉米钻心虫和草蛉,实验结果表明,在钻心虫的死亡率高达60%的同时,草蛉的成熟期也比正常时间晚了3天。草蛉是一种益虫,被农民大量繁殖以防治棉铃虫和蚜虫等农业虫害。这个实验证明,抗虫转基因玉米没有识别益虫和害虫的能力,它在毒杀害虫的同时,也损害了益虫。若大规模地种植抗虫作物可能意味着减少有益昆虫的种群。英国的《自然》杂志1999年5月刊登了美国康奈尔大学副教授约翰?罗西的一篇论文,引起世界关注。该文说,抗虫害转基因“BT玉米”的花粉含有毒素,蝴蝶幼虫啃食撒有这种花粉的菜叶后会发育不良,死亡率特别高。科学家认为,植入BT基因使玉米能够产生杀伤害虫的物质,从而具有抗虫害能力,但也因此而有了毒性,可能对生态环境造成不利影响。有研究者认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。美国伦理和毒性中心的实验报告则说,与一般大豆相比,耐除草剂的转基因大豆中,防癌的成分异黄酮减少了。大量的转

基因生物进入自然界后很可能会与野生物种杂交,造成基因污染,从而影响到生物多样性的保护和持续利用,这种污染对环境及生态系统造成的危害比其他任何因素对环境造成的污染都难以消除。例如:抵抗除莠剂的转基因油菜会使野生芥菜受到传染,从而使野生芥菜对除杂草措施不敏感。

中科院海洋所硕士生的一篇论文关于转基因,提到可引起水产动物肌体炎症。检测则发现已经侵入到了罗非鱼肌体内部,7周后则导致罗非鱼肌体内部产生炎症!研究显示,在罗非鱼心脏、肝脏、肠、胃、卵巢、精巢、脑、鳃丝、脾脏、胆囊、肌肉等不同部位的DNA中都能检测到外源基因的存在。该研究还指出,采用巢式PCR检测方法对市场上的豆制品进行检测,结果发现,市场上有46.5%的豆制品被检测出含有转基因成分。另外,根据中科院网站的报道称,由海洋生物技术研究与开发中心刘梅、王雷等承担的青岛市科技发展项目“转基因作物检测及安全性评价方法的研究”通过验收和成果鉴定。从成果的内容判断,该成果的核心内容与这篇硕士论文的主要研究内容非常一致。报道指出,该项目首次研究了转基因大豆对罗非鱼生理生化指标的影响、转基因大豆中外源基因在罗非鱼各组织中的分布以及外源基因在养殖水体微生物间的漂流。鉴定委员一致认为,研究成果总体达到国际先进水平。市场上有46.5%的豆制品被检测出含有转基因成分。我们一直想搞清楚,市场上的大豆有多少是转基因的,也在全国30个省会城市购买了大豆样品,但因检验费用问题,至今中国实验没有做。有人曾问过中粮集团的领导,他们说市场上的大豆没有转基因的,转基因大豆都用了榨油了。那么,市场上豆制品转基因成分哪里来呢?

湖南师大的一篇硕士研究论文披露:用张启发的Bt汕优63转基因水稻进行小鼠喂养试验,仅仅进行了90天的实验,小鼠的肠腺细胞就出现了病变增生。其研究与英国普兹泰教授的研究结果一致,都证明转基因食物有害健康。英国普兹泰教授在电视上公开希望大家不要当小白鼠后饭碗被砸了;而湖南师大硕士把实验结论定性为“基本上是安全的”恐怕是不得已而为之,因为在目前大力推行转基因主粮这样一种大的氛围下,如把结论定性为不安全的话怕是连硕士学位都拿不到!否则按照实验的真实情况,既然出现了小鼠病变,本应该定性为“不安全”才对。另外,这篇论文还指出了Bt63转基因水稻还具有潜在的过敏源。

我们对转基因水稻只是略知皮毛,甚至可以说由于没有深入研究和实验,对其的理解更加偏于字面意思,所以作为生物工程专业的学生,我们更加不能不负责任地、轻易地、想当然地对其进行评价。我们小组在网上摘取了一些来源于专业人士并且令我们觉得较有道理的想法:

令人不能忽视的现状是,当国外反对转基因食品的运动已经进行得如火如荼之时,就其安全问题已经争得面红耳赤的时候,我国的大多数消费者尚没有明白过来“转基因”为何物。因此应加大宣传力度,让国人了解转基因食品,尽快建立我国的《生物安全法》。将来不论是中国人还是外国人在中国境内进行有关转基因食品方面的研究、开发、生产、销售能够有法可依,科学有序,避免美国和加拿大“先发展、后治理”的恶果。禁止外国公司随便在中国境内进行危险的实验,销售没有经过安全检验的转基因食品。否则可能未见其利,先受其害,甚至得不偿失。我国《消费者权益保护法》也明确规定,消费者应该对商品有知情权。目前,国外已经普遍采用了在转基因食品上粘贴标签的作法,而我国尚没有要求在转基因食品上打标识的规定,这不符合消费者知情的原则。让消费者充分了解和认识转基因食品,不仅仅是保护了消费者的合法权益,同时也有利于转基因食品的健康发展。

以上弊处也正是我们必须对转基因水稻进行检测盒安全性评价的原因。

下面来谈一下转基因水稻的检测。笔者认为这一步与前面基因工程技术中的第三步(也是鉴定与检测)不同,难度更大,我们可以试想,给我们一袋大米,让我们去鉴定它有无转基因,那么我们首先要提取DNA,一般提取水稻DNA都是用水稻叶片,而检测商品大米时,大米所对应的水稻叶片早已“尘归大地”,根本就拿不到水稻DNA,那该怎么办呢?

根据2014年5月9日晚,中国农业科学院油料作物研究所副研究员吴刚来华中农大作出的关于“转基因水稻鉴定与检测方法探索”的学术报告,我们知道了从欧盟要求中国提供出口作物的转基因检测到国内转基因水稻TT51-1热门事件,都要求国家建立相关检测转基因作物的方法和标准,但一开始提取大米DNA时就遇到很大麻烦,为解决这一难题,他们查询各种文献,在实验中探索,终于拿到水稻DNA。当然他们面临的困难远不止这些,然而他们不畏坎坷,最终建立起一套定性和定量检测转基因作物的方法及标准,为国家做出了贡献。他们建立的检测方法及标准到底是什么?我们没有查到,然而这激发了我们很大的兴趣,我们相信,在以后的深入学习中我们还会逐渐了解到。

任何的工艺都离不开设备,我们在中国采招网上看到了一份2010年浙江省成套招标代理有限公司关于中国水稻研究所转基因水稻环境安全评价与检测技术中心科研仪器设备的公开招标公告。釆招仪器如下:

(简单介绍仪器作用与附图)

最后,总结一下做本次课题的心得体会。

浅谈我国转基因水稻的研究(一)

浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前,水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术,并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展, 水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛,由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响,水稻在漫长的进化过程中,形成了极其丰富的遗传多样性,染色体组型和数目复杂多样,成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。 植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建,并导入植物基因组中,通过外源基因的直接表达,或者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,使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻,进一步拓宽了水稻抗病基因源,为抗病育种提供了一条新途径。 一、国内外的转基因技术 转基因技术自20世纪70年代诞生以来,已经取得迅速的发展。到目前为止,中国已经是全球第4大转基因技术应用国。 转基因生物技术的应用,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉(高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病)。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因,由安徽省种子公司,安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻,育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物,获得发光作物,驱赶害虫。 至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究,亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量,将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来,选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜,培育成抗除草剂油菜新品种;比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统;法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜,充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性,实现了萝卜不育细胞质的三系配套,对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。 二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展 我国是农业超级国,因此,中国人吃饭问题的关键是水稻问题(高产和抗性问题),而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。 近年来,植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟,国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究,将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻,获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国,转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。(一)转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果 王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”,获得转基因植株。抗性鉴定表明,转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性;通过对转基因植株后代PCR分析,证实bar基因已整合到受体植株的基因组中,遗传分析表明,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代,并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术,

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、

转基因水稻潜在致敏性的安全性评价

转基因水稻潜在致敏性的安全性评价 摘要:利用基因工程技术已经成功培育出抗虫?抗病?抗逆?耐除草剂和改善营养品质的转基因水稻,其安全性问题成为研究热点?对转基因水稻上市前进行严格和科学的安全性评估是当前一个亟待解决的课题,其中一项重要内容是评估转基因食品的致敏性?对当前国内外水稻过敏原的研究?对转基因食品潜在致敏性的安全性评价以及加工处理对致敏原的影响等研究进展进行了综述? 关键词:水稻过敏原;转基因水稻;潜在致敏性;安全性评价 The Safety Evaluation on Potential Allergenicity of Genetically Modified Rice Abstract: As genetically modified rice, like insect and disease resistance, stress resistance, herbicide tolerance and improved nutritional quality, and so on, had been successfully produced by genetic engineering techniques, the security issues became a research focus. Safety assessment of transgenic rice pre-market has been a rigorous and scientific problems to be solved, an important part of which was to assess the allergenicity of genetically modified foods. The current domestic and international research on rice allergens, safety evaluation on the potential allergenicity of genetically modified food, and the impact of allergen processing research were reviewed. Key words: rice allergen; transgenic rice; potential allergenicity; safety evaluation 水稻(Oryza sativa L.)作为世界上最重要的粮食作物之一,培育高产?优质的水稻 品种对世界水稻生产具有重要的现实意义?利用基因工程技术已经成功培育出抗虫?抗病?抗逆?耐除草剂和改善营养品质的转基因水稻?转基因水稻给人类带来的经济?社会?营养等方面的效益是明显的,然而在2005年的非法转基因水稻污染中国大米事件发生后,对转基因水稻生物安全问题的关注程度日益加强,加快推进转基因水稻产业化进程中如何最大限度地降低其可能带来的风险;发展和完善蛋白致敏原的检测?鉴定和分析方法;加强对转基因水稻的致敏性评价研究,保障其健康有序地发展,是目前面临的关键问题?本文就转基因水稻的潜在致敏性的研究进展进行了综述? 1 水稻过敏原的研究 作为人类主食被消费的谷物食物如大米?小麦?玉米等发现过敏现象后,引起科学界的高度关注?1978年Shibadaki等[1]报道水稻蛋白具有过敏作用,1988年Matsuda等[2]运用HPLC?ELASA?SDS-PAGE及亲和层析法分离纯化得到一种存在于水稻种子胚乳中的过敏原,进一步研究发现该过敏原分子中脯氨酸(Pro)和半胱氨酸(Cys)含量比谷蛋白和球蛋白要高?且这种过敏蛋白在100 ℃处理60 min后仍然可保持60%的过敏反应活性?Urisu A等[3]通过进一步分离得到6种过敏蛋白,分子量分别为14?15?16?26?33?56kDa?发现14~16 kDa过敏蛋白具有α淀粉酶抑

转基因育种研究进展

作物转基因育种研究进展 摘要:近年来,植物基因工程取得了辉煌的成就,而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。 关键词:作物,棉花,玉米,水稻,转基因育种,研究进展 植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组,并能在后代中稳定遗传,同时赋予植物新的农艺性状,如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。常规育种常常受有性杂交亲和性的制约,而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍,快速有效地创造遗传变异,培育新品种、创造新类型,大大缩短新品种育成的时间。因此,随着现代生物技术的迅速发展,植物转基因技术也蓬勃发展[1]。 1 转基因棉花育种的研究与进展 近年来,随着基因工程技术的不断发展,利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径,极大地推动了棉花遗传育种的发展[2]。中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。 1.1转抗虫基因 1991年成功将外源Bt基因导人棉株中,1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A基因,并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入晋棉7号、中棉12、泗棉3号等主栽品种,获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系;包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体,通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织,经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系,且农艺性状均优于对照。 1.2转抗黄萎病相关基因 利用花粉管通道法和农杆菌介导转化法将菜豆中的几丁质酶和烟草中的葡聚糖酶基因转入棉花,并从转基因高世代材料中筛选出了高抗黄萎病的品系;将天麻抗真菌蛋白基因用花粉管通道法转化天然彩色棉主栽品种,从高世代系中选育出既抗枯萎病又抗黄萎病的兼抗材料;将葡萄糖氧化酶基因(GO)转入棉花,转基因后代对枯萎病和黄萎病抗性均有显著提高,部分材料抗性达到抗病水平。1.3转抗除草剂基因 1997年由美国孟山都公司推出抗除草剂棉花抗性品种,他们从土壤农杆菌变种CP4中分离到编码抗草甘膦酶的基因,并通过农杆菌介导法转化珂字棉312,把该基因导入棉花植株,从而使其对草甘膦产生抗性。采用中棉35下胚轴为材料,将草甘膦突变基因aroAM12导入到棉花中,获得65棵再生植株,通过Southern及Western试验验证了该基因的导入和表达状况,结果表明,转化株对草甘膦具有很高的抗性;将抗草甘膦基因aroAM12和抗虫基因Btslm一起整合到一个载体中,并以抗草甘膦基因作为选择标记,通过转化棉花品种石远321后获得了抗草甘膦和抗棉铃虫的再生株。

转基因食品的安全性分析

转基因食品的安全性分析 ——转基因食品对免疫力的影响 摘要:在转基因食品正在走进生活时,其现状研究便极为重要。在此浅显介绍转基因食品概况、安全性的情况,及对免疫力的影响。 关键词:转基因食品安全性免疫力 随着我国加入世贸组织,对外贸易及农产品进出口步伐将大大加快,转基因食品也将越来越走进人们的生活.转基因食品是指利用分子生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质使其在性状、营养品质、消费品质方面向人们所需要的目标转变,以转基因生物为食物或为原料加工生产的食品就是转基因食品。 1.转基因食品概况 1.1 转基因食品的定义 转基因食品是指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品和食品添加剂。 1.2 转基因食品的分类 转基因食品大体上可分3类:(1)转基因植物食品。如转基因的大豆、玉米、番茄等,是转基因食品中种类较多的一类,主要是为了提高食品的营养及抗虫、抗病毒、抗除草剂和抗逆境生存以降低农作物的生产成本和改良品种,以及提高产量。(2)转基因动物食品。由于技术方面的原因,转基因动物的产业化进程远远落后于转基因植物。转基因动物经处理后可以生产更多具有优良品质的奶和肉。(3)转基因微生物食品。如利用基因工程菌发酵而制得的高品质的葡萄酒、啤酒、酱油和面包等。 2.安全性问题 转基因食品是利用新技术创造的产品,也是一种新生事物,人们自然要问,食用转基因食品安全吗? 其实,最早提出这个问题的人是英国的阿伯丁罗特研究所的普庇泰教授。1998年,他在研究中发现,幼鼠食用转基因土豆后,会使内脏和免疫系统受损。这引起了科学界的极大关注。随即,英国皇家学会对这份报告进行了审查,于1999年5月宣布此项研究“充满漏洞”。1999年英国的权威科学杂志《自然》刊登了美国康乃尔大学教授约翰·罗西的一篇论文,指出蝴蝶幼虫等田间益虫吃了撒有某种转基因玉米花粉的菜叶后会发育不良,死亡率特别高。目前尚有一些证据指出转基因食品潜在的危险。

转基因作物安全评价研究进展

转基因作物安全评价研究进展 转基因技术是现代生物技术的核心。推进转基因技 术研究与应用,是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略,是解决粮食短缺、人口问题、确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。温家宝总理2010年政府工作报告中 明确指出要重点抓好“以良种培育为重点,加快农业科技创新和推广,实施好转基因生物新品种培育科技重大专项”工作。“农业转基因生物新品种培育科技重大专项”的实施,标志着转基因技术已成为我国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。转基因技术自诞生以来,生物安全问题相伴而生。在转基因作物的研究和产业化过程中,转基因作物的安全性成为亟待解决的关键问题。 1 国内外转基因作物安全评价原则 全球各国都加强了对转基因作物安全性评价的研究工作,主要国际组织和研究机构都制定了相关“基于实质等同性”的安全评价原则和标准,在遵循这一原则的基础上对转基因作物进行安全性评价…。 2转基因作物安全评价体外实验研究现状 目前,转基因作物食用安全性评价主要方法是实验研究法。实验研究法有体外实验和体内实验两种研究途径。体外实验是通过各种物理化学方法对转基因作物及其产品进行评价分析。主要有关键成分分析和营养学评价:如蛋白质及氨基酸、脂肪及脂肪酸、碳水

化合物、矿物质、维生素等营养成分分析;抗营养因子和酶抑制剂等抗营养成分和天然毒素分析;因基因修饰生成的新成分和其他可能产生的非预期成分分析等。还有转基因作物主要成分稳定性分析:如 加工贮存过程中转基因作物稳定性的研究;转基因作物在动物体内消化稳定性的研究等。 现有研究表明转基因大豆、豆粕中干物质、粗脂肪、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、灰分、钙和总磷8种普通营养成分与普通大豆含量较接近,无显著差异;转基因大豆中氨基酸、微量元素铁、铜、锰、锌含量与普通大豆相近。转基因大豆中转基因植酸磷、胰蛋白酶抑制因子、脲酶活性和蛋白溶解度等抗营养因子未发生变化,大豆异黄酮和大豆凝集素等在二者之间也具有实质等同性[10]。研究者 还认为尽管转基因大豆中转基因豆粕C14:1脂肪酸、C22:0 脂肪酸、共轭亚油酸含量存在差异,但二者差异没有实际意义,饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸含量及各种脂肪酸含量与传统常规大豆间无显著差异。转基因大豆与常规大豆具有实质等同性。部分研究也表明转基因玉米、转基因大米与普通作物具有实质等同性。 3转基因作物安全评价体内实验研究现状 体内实验主要是通过先饲喂动物转基因产品,然后通过研究实验动物身体各方面机能参数(日常活动、体液指标、器官发育、病理检查等)来评价转基因作物的安全性。一些研究表明转基因作物对动物的影响与传统非转基因作物相同。如有研究证实:转基因大豆

水稻转基因步骤

在植物转基因过程中,为了有效地识别和筛选转化子,常将目的基因和标记基因构建在同一表达载体中。这种载体结构导致转基因植物中目的基因和标记基因始终共存,而标记基因(尤其是抗生素抗性基因)的存在可能给转基因植物的生物安全带来隐患。目前已研发了多种方法剔除转基因植物中的标记基因,其中最常见的是共转化法(Komari 1996,McCormac 等2001)。共转化系统是采用2个质粒或1个含有两套T—DNA表达盒的表达载体共同转化植物,其中一套表达盒含有抗性选择标记基因,另一套表达盒含有目的基因,它们转化植物时可能整合到植物基因组的不同位置。转基因植株在减数分裂过程中,标记基因和目的基因发生分离,从而可在转基因后代中筛选到只含目的基因而不含选择标记基因的个体。共转化从根本上排除了转基因植物中的选择标记,是保证人畜和环境安全的重要措施,因此受到了广泛的重视。Zhou 等(2003)认为,用分别含一个T-DNA区的两个载体共转化的效率低于双T-DNA区表达载体的共转化效率。目前关于利用双T-DNA区表达载体,获得无选择标记转基因阳性株系的研究已有不少报道(唐俐等2006,张秀春等2006,于恒秀等2005)。花药培养与遗传转化技术相结合,可以快速获得纯合转基因植株(斯华敏等,1999,付亚萍等,2001),但是应用花药培养快速获得只含目的基因而无选择标记的转基因研究尚未见报告。 水稻是最主要的粮食作物,转基因水稻的安全显得尤为重要。本实验室通过农杆菌介导的水稻转化体系,将包含人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的表达载体p13HSR成功转化脆茎稻,由于该表达载体采用双T-DNA结构,将检测出含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因(hpt)和目的基因的转基因阳性T0植株按单株直接进行花药培养。在189株二倍体花培植株中检出23株有目的基因没有选择标记hpt的转基因纯合植株,得率为9.87%。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。本文首次发现插入的外源基因间存在交换事件,从而改变了花培群体中无选择标记而目的基因阳性的转基因纯系的获得率。同时还对农杆菌介导的同一载体上多个基因转化水稻后,会出现个别基因丢失的情况进行了讨论。 基因转化方法参照Hiei等(1994)的方法并加以修改。取开花后12-15 d左右的稻穗脱粒,表面灭菌后接种在NB培养基上,26℃暗培养诱导愈伤组织。约5-7d后取愈伤组织在相同条件下继代培养,用于共培养。农杆菌于含50mg/L卡那霉素(Kam)的YM平板上划线,28℃黑暗培养3d,用金属匙收集农杆菌菌体,将其悬浮于共培养CM液体培养基中,调整菌体浓度至OD600为0.3-0.5,加入AS(终浓度为100mΜ),即为共培养转化水稻用的农杆菌悬浮液。将继代培养4d后的愈伤组织浸于此菌液中,20min后取出并用无菌滤纸吸去多余菌液,随即转入铺有无菌滤纸的固体培养基上,于26℃下暗培养2~3d。共培养后的愈伤组织在含有50mg/l潮霉素的筛选培养基上,26℃暗培养14d,再转到新鲜配制的筛选培养基上继续筛选14d。然后选择生长旺盛的抗性愈伤组织转移到含有50mg/l潮霉素的分化培养基上,暗培养3天后转至15h/d 光照条件下培养,再生的小苗在1/2MS上生根壮苗两周左右。选择高约10cm、根系发达的小

水稻转基因育种研究进展 7

水稻转基因育种研究进展 王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静 (宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105) 摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。 关键词:水稻; 转基因育种; 进展 中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03 20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。 1 水稻转基因育种进展 植物转基因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。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。 1.1 抗虫转基因水稻育种 水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。 在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。 1.2 抗病转基因水稻育种 抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged 收稿日期:2005-07-21 作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.360docs.net/doc/ca16203044.html,

转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白

转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白 由武汉大学生命科学院教授、武汉禾元生物科技有限公司董事长杨代常领衔的研发团队从2006年开始进行植物源替代血浆来源的医药蛋白的 研究与开发,现已取得突破性进展并已跨入规模化生产的阶段,填补了国际上此项技术空白。相关论文于2011年10月31日在线发表于《美国 科学院院报》。该论文在线之际,受到国外Scientist ,Nature news, The Australian, Thomson Reuters, Fox News, Agence France Presse (AFP法新社)等美国、英国、俄罗斯、德国、巴西、印度各专业杂志及媒体的广泛关注和报道。 该研究表明由转基因水稻种子生产的重组人血清白蛋白(OsrHSA)在生理生化性质、物理结构,生物学功能、免疫原性与血浆来源的人血清白 蛋白一致;并建立了大规模生产重组人血清白蛋白的生产工艺,获得了高纯度和高产量重组人血清白蛋白产品。利用大量数据证明了转基因 水稻种子可取代现有基于发酵的表达技术来生产重组蛋白质是经济有效的。正如PNAS 审稿人对该文章的评价:“这篇文章解决了在科学上振 奋人心、在经济上都非常重要的议题--即用转基因植物生产血浆产品或其他蛋白产品的技术平台,可代替其他基于发酵的表达技术,其重 要性也不言而喻……这篇文章近乎完美地证实了植物生产的医药蛋白和批准临床使用的血浆来源医药蛋白是完全相同的,并提供了翔实数据 证明植物系统规模化容易和成本优势。” 目前,人血清白蛋白(human serum albumin)广泛应用于临床治疗和细胞培养领域。常见的人血清白蛋白大多数从人的血浆中提取,这样的生 产方式不仅受到血浆供应的限制,而且还具有携带病毒传播的高风险性。国际上以重组人血白蛋白替代血源产品的应用已成为趋势,国内市 场需求也逐年扩大,2010年已达150吨。尽管市场广阔,但高纯度重组人血白蛋白的规模化生产技术和质量控制技术却是世界性难题。武汉禾 元历经多年的技术攻关,利用水稻胚乳表达技术平台,研发出国际先进水平的重组人血白蛋白产品生产技术,并成功实现重组人血白蛋白规 模化和产业化,完全摆脱了相关制约,具有纯度更高、无动物组分、安全、高效、绿色环保、廉价、无限量供应等优势。随着植物源重组人 血清白蛋白的发展,我国人血清白蛋白日益紧张的局面必将得到缓解。

转基因食品的安全性认识

对转基因食品安全性的认识 姓名:范丽娟 班级:食质101班 学号:2010037107

摘要:人们对转基因食品的安全性一直存有争执。有人支持有人反对,各有理由相持不下。从科技哲学的角度看,我们既不能过分夸大转基因技术和转基因食品的风险而忽视了它的潜在利益,也不能鼓吹它所带来的利益而视风险于不顾。对转基因技术、转基因食品的现在和未来需要人类做出理性的反思和审慎的决策。 关键词:转基因食品;安全性 一、转基因技术与转基因食品概述 所谓转基因技术就是应用人工方法把某种生物的遗传物质分离出来,在体外进行切割、拼接和重组,将重组了的DNA通过各种途径导入并整合到某种宿主细胞或者个体的细胞核中,有日的的改变它们的遗传性状。 转基因食品是利用现代分子生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,从而改造生物的遗传物质,使其在形状、营养品质、消费品质等方面向着人们所需要的目标转变。我国《转基因食品卫生管理办法》将转基因食品定义为:利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物、和微生物生产的食品和食品添加剂。 二、转基因食品的发展现状 随着现代生物技术的发展,其在农业中显现出越来越重要的地位,带来了巨大的经济效益和社会效益。转基因作物有着不可替代的优势,如解决粮食短缺问题,节省生产成本,降低食物售价等。 种植转基因的国家由最初的几个至现在的20多个,各国试种的转基因植物已经超过4 500种,其中大豆、玉米、棉花、油菜是主要的转基植物,这四类植物占全部转基因植物的86%。近年来,世界上转基因生物研发工作进展非常迅速。转基因动物层出不穷,转基因作物种植面积也以每年超过10%的速度增长。在中国,由于国家的重视,转基因的基础研究和应用为世界所关注,目前,已有近20种转基因植物进入了田间实验或环境释放阶段,6种转基因植物被批准进行商业化生产,转基因动物方面,转基因牛、转基因羊也纷纷出现。由于转基因作物产量高、价格低、耐贮运等特点,动物性转基因食品品质好、成本低、附加值高等原因,使得转基因食品的市场份额连年上升。 随着转基因动植物商品化步伐的加快,大量的转基因农产品已经直接或间接被制作成人类的消费品。目前, 世界各地的食品超市中均有转基因食品的销售。随着转基因食品的辐射范围扩大,关于转基因食品安全性问题的争执声音一直没有停止。

我国转基因水稻现状及安全管理

我国转基因水稻现状及安全管理 环境与生化工程系食品生物技术 0901班刘文婷随着世界经济和科技的发展,转基因物质经本上已不再是天方夜谭,几乎可以说是家喻户晓了。 自从第一株转基因烟草问世以来,转基因技术日趋成熟,世界各国都应为转基因技术的发展,是国家的工农业的到发展,特别是发展落后国家和发展中国家,转基因技术使国家的经济得到发展,农民生活得到改善。 我国是一个人口众多,粮食短缺的国家,所以转基因技术是我国的粮食产量得到提高,玉米、小麦、水稻……都已涉及到转基因技术,而事实上转基因技术确实为我们带来了预想不到的喜悦,但是同时又带来了不可避免的问题和担忧。 水稻—13亿中国百姓的主食,转基因水稻必不可免的成为人们担忧的对象,虽然农民伯伯自己会种植它,但是他们却不会轻易的去以身试法。全国人大香港特别行政区代表蔡素玉接受《环球财经》记者采访时揭示了跨国公司通过种子盈利的奥秘:种子公司通过加收专利费抬高转基因种子的价格,农民在种植转基因水稻的时候必须多付2 倍~3 倍以上的价格来购买转基因的种子。而且,转基因的种子是不允许下一年再种植的,农民必须再购买新的种子,无疑提高了农民的生产成本,加重了农民的负担。报道同时指出,据绿色和平组织的有关调查,转基因作物并不能降低农药使用量,恰恰相反,孟山都转基因大豆所需的农药总量有增无减。我国的Bt 棉花也发现这样的问

题。美国学者在研究这个问题时发现,由于转基因种子不是每个国家都可以有的,如果弱小国家大量使用,几代下去,种子就必须向国外进口,购买的价格会越来越高,直到这些国家的粮食主权被大的国家控制。在转基因水稻商业种植之前,应该充分考虑到转基因食品的副作用,甚至不妨将转基因食品的副作用放大。而对转基因食品,当前不少人对其安全性表示了担忧。有专家表示,转基因至少存在三方面的不确定性:一是转基因对生命结构改变后的连锁反应不确定;二是转基因导致食物链“潜在风险”不确定;三是转基因污染、扩散及其清除途径不确定。 转基因水稻对中国人和中国社会的冲击是多方面的,但主要表现在人们对其安全性的怀疑。自从转基因作物诞生以来,对其安全性的争论就没有断绝过,而且有愈演愈烈的趋势,中国批准转基因水稻则是火上加油。就目前的研究而言,既没有转基因作物是绝对安全的研究结论,也没有转基因作物是绝对不安全的研究结论。 目前,转基因水稻的不确定性大于确定性。不确定性在专业领域的称谓是“非预期效应”,相当多的人认为这就是潜在的危险。转基因作物的“非预期效应”主要包括几个方面:一是外源DNA(基因)随机插入可能破坏宿主原有的功能基因,产生非预期效应。二是蛋白质表达发生改变或形成新的代谢产物,产生非预期效应。三是可能诱发突变,产生非预期效应。四是转基因产生高水平表达的酶可能引起继发性生化反应,产生非预期效应。五是其他非预期效应。能威胁到人们的健康,而且还会对生态造成极大的破坏。

转基因的安全性正方

转基因正方辩论稿 一转基因技术的推广是必要的就世界范围来说: 全球人口的迅猛增长,耕地面积的不断减少,粮食问题成为世界许多国家面临的一个十分辣手的问题。要满足人们的食品供应,提高食品供应质量,必须依靠科学技术。目前转基因技术在食品生产中的应用,已取得明显的成效,转基因食品也已悄然走上人们的餐桌。再从我国来看,在21世纪,我国的转基因食品会得到很快的发展,一方面因为我国的生物技术研究越来越接近世界水平,甚至有些方面已达到世界水平,为其发展提供了可靠的技术支持;另一方面,我国对转基因食品的市场需求很大,我国人均耕地面积少,不可能完全依靠 扩大耕地面积来满足人们的食品需求,只能走高科技发展之路,生物技术无疑是其中1个重要手段,亦是提高食品质量的1种重要方式。如果我们自己不发展,这个潜在的市场就会被国外的转基因食品所抢占。 二转基因技术的优点 (1)育种时间短 过去改变植物的品种主要是通过育种,这种传统的育种方式需要的时 间长,杂交出的品种不易控制,目的性差,其后代可能高产但不抗病,也可能抗病但不高产,也许是高产但品质差,所以必需一次一次地进行选育。而转基因技术就不同了, 可以选择任何1个目的基因转进去,就可得到1个相应的新品种,不用再花那么长的时间筛选了。 (2)基因组合的范围广。 传统的育种只能是水稻对水稻,玉米对玉米,进行杂交,不能 水稻对玉米,水稻更不能和细菌进行杂交。而转基因技术不但可以把不同植物的基因进行组合,而且还可以把动物的基因,甚至人的基因组合到植物里去。比如:科学家看中了一种北极熊的基因,认为它有抵抗冷冻的作用,于是将其分离取出,再植入番茄之中,培育出耐寒番茄。 (3)提高作物质量和产量,降低成本,缓解粮食短缺现状。 通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等特性的作物新品种,以减少对农药化肥和水的依赖,降低农业成本,大幅度地提高单位面积的产量,改善食品的质量,缓解世界粮食短缺的矛盾。例如:马铃薯植人天蚕素的基因后,抗清枯病、软腐病的能力大大提高, 过去这两种病每年会带来近3成的减产,一种抗科罗拉多马铃薯甲虫的马铃薯,可使美国每年少用37万kg 的杀虫剂;阿根廷播种转基因豆种后,大豆抗病和抗杂草能力大为增加,使用农 药和除草剂的量减少,生产成本比原来下降了15%。 (4)可以生产出有利于健康和抗疾病的食品。 杜邦和孟山都公司即将推出多种可榨取有 益心脏的食用油的大豆。两大公司还将联手推出味道更鲜美且更容易消化的强化大豆新品

你是如何看待转基因技术的安全性问题

你是如何看待转基因技术的安全性问题 摘要:随着社会的发展,转基因技术正以日新月异的速度迅猛发展,逐渐走入人们的生活,基因技术的产生使人类的生活发生了巨大的变化,由基因技术带来的转基因生物及其产品也越来越多地融入到了人们的生活之中,但是人们对于转基因生物及其产品是否存在潜在风险尚无定论,有人说转基因生物及其产品是安全无害的,可以放心的食用。但有的人却持相反的观点,认为转基因神武及产品对人是有害的,不能食用。故转基因生物及其产品的安全性成为全球的热点问题,并引起世界各国政府的高度重视。 关键词:转基因安全健康 正文:转基因技术是作为生命科学的前沿技术之一,转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学,基因片段的来源可以是提取特定生物体的基因组中所需要的目的基因,也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被转入特定生物中,与其本身的基因组进行重组,再从重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状,培育出新品种。随着现代生物技术的迅猛发展,也取得了令人瞩目的成就,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程,同时它也是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益和现实的与潜在的生产力。作为现代生物技术中最具代表性的科学技术的一转基因技术,如今更是渐渐地走进普通人家的生活,然而随着转基因技术的发展,很多人对它的安全性提出了质疑。 而我认为这种转基因技术是安全的。一方面,我国曾经获得了抗虫害转基因水稻的安全证书,有人曾提出对其安全性的质疑,但是对于抗虫害转基因水稻用的那种生物毒素(简称Bt蛋白)本身其实是没有毒的,只有在昆虫肠道碱性环境下才能加工成有毒的蛋白,而且毒素蛋白要和昆虫肠道细胞表面上的受体相结合,才会让昆虫中毒。但是这种情况不可能发生在人身上。这有几方面的原因。我们在吃食物时一般是要加热、煮熟才吃的,Bt蛋白是一种蛋白质,蛋白质加热后会变性,实验表明,Bt蛋白在60摄氏度的水中煮一分钟就失去活性。即使是生吃也没有关系,Bt蛋白只有在昆虫肠道碱性环境下才能加工成有毒的蛋白,而人的胃环境是酸性的,并且人的肠道细胞表面不含有毒素蛋白的受体,因此不会中毒。被人吃下去的Bt蛋白,会像其他蛋白质一样被消化、分解掉。 然而美国使用Bt蛋白做为生物农药已有几十年的历史,大面积种植含Bt基因的抗虫害转基因作物也已有十几年的历史,迄今未发现一例人畜因吃这种作物中毒的。用老鼠和绵羊做的实验也表明吃Bt蛋白不会影响哺乳动物的身体健康。此外,获批准的这种抗虫害转基因水稻,Bt蛋白主要出现在茎、叶中,胚乳(人食用的部分)中几乎没有,即使对Bt 蛋白的安全性有疑虑,也可放心食用。从这个意义上说,转基因食品也比非转基因食品更安全。 另一方面,2000年在美国曾发现转基因玉米被快餐店用于制作玉米片、炸玉米卷,引起全国性回收,商家损失惨重,曾经轰动一时。有28

转基因水稻简介

转基因水稻简介 水稻是世界上最重要的粮食作物之一,杂种优势的成功利用使得水稻产量得到了极大的提高,为解决世界范围内的粮食危机做出了极大的贡献。但是,自20世纪80年代以来,杂交水稻的产量就处于徘徊不前的局面。不断提高水稻产量和改良其品质是当前水稻育种的重要任务,这一任务的完成单纯依靠传统的遗传育种是不可能实现的。 80年代产生的转基因技术由于直接在基因水平上改造植物的遗传物质、可定向改造植物的遗传性状、外源基因的转入打破了物种之间的生殖隔离障碍、丰富了基因资源等优点而弥补了常规育种方法的不足,得到了前所未有的发展。许多学者在水稻的转基因研究上做了大量工作并取得了很大的进展,为水稻的遗传改良奠定了基础。 转抗虫基因: 害虫是危害我国农业生产的主要限制因素,大量化学农药的使用不但污染环境,而且也使得有益昆虫的数量锐减,害虫的抗药性不断加强。此外,化学杀虫剂使用后的农药残留对人畜都会有严重的危害。因而植物抗虫基因工程成为科学家的研究热点领域之一。由于水稻本身没有足够的抗虫基因,目前研究者利用人工合成或从其它生物中克隆的抗虫基因转化到水稻栽培品种中,提高品种的抗虫性。 在水稻抗虫转基因方面,使用得较多的基因有:苏云金杆菌毒蛋白基因(Bt)、蛋白酶抑制剂基因(Pin2,SKTI,OC—IAD86,Cp-Ti)、植物凝集素基因(GNA)等,将这些基因导入水稻,可使水稻产生对二化螟虫、三化螟虫、稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫及蝗虫、褐飞虱、线虫的抗性。Bt毒蛋白基因是目前使用最广的基因,众多的研究都表明用转基因的方法将Bt毒蛋白基因导入常规水稻可使水稻对螟虫的抗性提高刚。 转抗病基因: 病害(包括真菌病、细菌病和病毒病)是影响我同农业生产的另一类重要限制因素。在我国,大面积发生且危害严重的病害有水稻稻瘟病、纹枯病、白叶枯病,因此,我国科学家在抗病基因工程方面也开展了大量的工作。 转抗逆基因: 逆境是限制植物生长、影响产量形成的重要因素之一。抗逆基因的分离、克隆、转化一直受到科学家们的高度重视。目前已分离出大量的抗逆相关基因,并在抗逆基因的遗传转化中取得了明显的成绩。Hossan等已分离克隆出3个与水稻耐淹能力有关的基因pdc I,pdcⅡ,pdcⅢ,并转入水稻中获得部分转基因植株.Rathinasabathi等将烟草中的CMO基因导入水稻,获得了具有很强抗旱性的转基因水稻.日本村田纪夫将甜菜碱生物合成酶基因codA导入水稻,获得了耐碱性的转基因水稻植株.高倍铁子等将编码大肠甜菜碱生物合成酶基因ktA导入水稻,获得了耐盐性强的转基因水稻植株。

浅谈转基因食品的安全性问题

摘要 20世纪80年代以来,生物技术快速发展,转基因技术作为其中代表尤为受到人们的关注。在全球食物短缺问题的日益严峻,转基因食品作为转基因技术发展的产物,让人们看到了解决这一严峻问题的希望,对经济和社会发展发挥着越来越重要的作用。近几年来,转基因技术发展迅猛,转基因作物种植面积与日俱增,转基因食品行业在社会经济中的作用越来越重要,但是技术发展必然带来异化,转基因技术也不可避免的带来了异化,主要表现在转基因食品带来的安全隐患。这些隐患主要来源于转基因食品在人体健康、生太环境等方面的安全性问题。关键词:转基因技术;转基因食品;安全性问题

Abstract Since the 1980s, biotechnology develop fast, as the representative of biotechnology, genetically modified technology attract much attention. Now, the global problem about shortage of food is worse and worse as time goes on. As a product from transgenic technology development, the genetically modified foods give us some hopes that we can solve the problem, and play a more and more predominant role in social and economic development. In the last few years, the transgenic technology develops very quickly. At the same time, the planting areas for genetically modified foods increase every day and the genetically modified foods business plays a more and more predominant role in social and economic development. But the technology development is sure to bring changes. Sothe transgenic technology inevitably brings some changes, of which are mainly about the potential safety concerns. These safety concerns mainly derive from the influence of genetically modified food on human health, environmental problem, and so on. Key words:transgenic technology; genetically modified food; security problem

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