生物安全-2-转基因生物安全概论-修改

• 聚乙二醇法：PEG是一种高分子多聚物，高浓度的PEG具有 极强的亲水性，能够吸附溶液中的自由水分子，使细胞膜 之间或DNA与细胞膜之间形成分子桥，促使相互间的接触 和粘连从而导入外源基因。 • 其他方法：植物转基因方法还有脂质体介导法、显微注射 法、电击法、超声波导入法、低能离子束介导法。
3.常用的动物转基因技术
• 转基因玉米影响生育：
1)奥地利一个兽医学教授的所谓研究“成果”，未能发表在正式学术刊 物上，而被绿色和平组织以题为《最新科研证实转基因玉米影响生育能 力》的博文发表； 2)转基因玉米导致广西大学男生精液质量异常； 3)转基因玉米种植让山西、吉林老鼠绝迹，母猪产仔减少。
5.转基因技术在食品工业上的应用 改造食品微生物 改善食品原料的品质 改进食品生产工艺 生产食品添加剂及功能性食品
转基因食品的国内外现状
1953年，DNA双螺旋结构被鉴定出来 1983年，世界上第一株转基因植物，一种对抗生素产生抗体的烟草出 现 1990年，第一例转基因棉花种植成功 1994年，一种可以抵御番茄环斑病病毒的西红柿获准在美国上市 1996年，美国又率先将部分转基因食品（大豆、玉米、油菜、西红柿 、土豆等）推上商业化进程，全球共种植170万公顷 2000年，种植面积超过1亿亩，相当于英国国土面积的2被 种植的国家：1996年6个，1998年9个，1999年12个，2000年13个（5 个发展中国家）
美国转基因食品概况
43种动植物转基因产品通过FDA认证； 超过70%的加工食品含有转基因成分； 转基因食品的销售额超过100亿美元； 超过50%的大豆为转基因大豆； 超过40%的玉米、小麦为转基因玉米和小麦； 与转基因有关的食品达七千种，包括：婴儿食品、巧克力、冷冻甜品 、面包、人造奶油、香肠、肉类以及带肉类产品； 美国转基因食品的研究开发主要是三大化学公司：杜邦、孟山都和陶 氏。
• 社会发展的理由
– 转基因技术是现在以及今后相当长时期内农业、视频、医药、能源、矿 业、环境等众多领域的生物技术产业的核心技术 – 以农业而言，农业发展面临的农业生产结构调整、降低生产成本、减少 化学农药、肥料的使用、提高单位面积产量、更好利用太阳能进行更有 效的光合作用、提高产品质量、改进农业生态平衡 – 改善和增强农业生态服务功能等问题都是21实际的重大问题。为此，要 求大幅提高农作物和各种生物或非生物逆境（病虫害、杂草、干旱、寒 冷炎热、酸性或碱性土壤等）的抗性，向市场提供数量更多、品质更好 、营养更丰富的绿色食品和饲料。转基因技术可谓达到这些目标和要求 做出关键性贡献）
• 受精卵原核显微注射 以单细胞期受精卵为靶细胞，利用显微注射技术将构建 时的载体DNA直接注射入受精卵的雄原核，并将注射的受精 卵移入假孕母体输卵管继续发育，获得转基因动物个体。
• 胚胎干细胞（embryonic stem cells，ES）法 体外培养ES细胞，利用电穿孔等基因转移技术将载体DNA 转入ES细胞后，在体外经过适当的筛选和鉴定，首先得到符 合设计要求的基因组修饰，再将所获得的ES细胞经过囊胚腔 注射等与受体囊胚细胞混合，并植入假孕母体子宫继续发育 产生嵌合体，通过利用生殖系嵌合子代设计适当的交配育种 ，获得纯系。
• 社会上广泛流产的转基因安全事件
帝王斑蝶：
1999年5月，康奈尔大学的一个研究组在《Nature》杂志上 发表文章，声称转基因抗虫玉米的花粉飘到一种名叫“马利 筋”的杂草上，用马利筋叶片饲喂美国大斑蝶，导致44%的 幼虫死亡。北美斑蝶是北美一种珍稀濒危动物，所以在当时 全世界都引起了很大反响。
•真相： 2000年到2003年，美国的Bt转基因 玉米种植面积的比例从18%增至25%，增长了 近40%；与此同时，帝王斑蝶在美国的数量 不仅没有下滑，反而增加了30%。
• 对环境的潜在风险
– – – – – – 转基因生物逃脱和潜在将人工基因导入野生种群的能力； 在转基因生物获得之后，基因的持续性问题； 非目标生物（如非害虫类昆虫）对基因产物的敏感性； 基因的稳定性； 其它植物系列的减少，包括生物多样性的丧失； 在农业中增加使用化学品。
• 目前的环境风险评估主要集中在一下几个方面：
– 对有益昆虫的潜在有害影响或更快诱发具抗性的昆虫； – 新植物病原体的潜在产生； – 对植物多样性和野生生物的潜在有害后果和在某些地方情况下减 少使用重要的作物轮作方法； – 以及抗除草剂的基因转移到其它植物。
转基因生物与常规杂交育种或诱变育种的安全性比较 • 转基因育种和杂交育种 及诱变育种都是认为的 干预行为 • 转基因育种更为精确， 只转少数几个明确功能 的基因，而杂交育种则 是大段染色体或整条染 色体大量基因转入。而 诱变育种是随机诱发突 变，不可控，大量的突 变都是有害的而非有益 的。
3.转基因技术在畜牧业上的应用 利用基因技术制造的牛生长激素不仅可提高乳牛的泌乳量 ，而且还可加速肉牛生长兵改善牛肉品质；含有人生长激素 的转基因猪生长周期显著缩短，饲料的利用率及瘦肉比大幅 提高。
4.转基因技术在渔业上的应用 在鱼类育种上，国内外从事鱼类种基因研究的学者 已经在生长激素基因的转移，抗冻蛋白基因的转移、 珠蛋白基因的转移以及用精子载体法转基因技术、光 敏生物素标记探针检测转基因鱼技术、基因扩增法 （PCR）检测转基因鱼技术及鱼类基因转移的“导 弹”、“霰弹”技术等方面都取得了较大进展。
• 基因枪法，又称生物弹法或微粒枪法、微粒轰击法 ，是依赖高速度的金属颗粒将外源基因引入活体细 胞的一种转化技术。一次可以向数以千计的细胞导 人基因，不受细胞、组织或器官的类型限制，此外 其目标命中率高。
• 花粉管通道法：在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶 液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将 外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞 的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体 。
转基因技术的应用领域
1.转基因技术在植物遗传改良上的应用 抗虫性、抗病毒性、抗除草剂特性、抗逆性、雄性不育性、 改善品质、改善发育状况、改善观赏性等。

2.转基因技术在医药上的应用 • 转基因植物在蛋白质多肽药物上的应用：人胰岛素，免疫 球蛋白，红细胞生长素。 • 转基因植物在疫苗上的应用：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。 • 转基因植物在抗体生产上的应用：球蛋白G（IgG）、鼠淋 巴瘤B细胞、分泌型IgG/A、单链FV、抗癌胚抗原 scFvT84166等。 。
为什么要发展转基因技术产业
遗传信息的表达 及生物性状的控 制
• 技术上的理由
– 转基因技术可以克服物种之间的生殖隔离，按照人的意愿在远缘物种之 间进行高效基因转移，更大范围的满足人类的需要，扩大遗传改良的基 因库；（传统远缘杂交育种，细胞融合育种也可以在远缘物种之间进行 ，但都是低效率的） – 转基因技术相比传统育种技术，更加精确、安全；（传统杂交育种、细 胞融合育种、诱变育种） – 正是转基因技术上的优势使得育种工作者可以通过转基因技术实验一些 常规育种技术所不能实现的品种改良工作，如抗棉铃虫、抗除草剂等；
• 广义上讲：所有人为的使基因在不同生物个体之间进行转 移的生物都叫转基因生物，比如传统杂交育种，细胞融合 育种等都属于转基因的范畴； • 狭义的转基因：通过遗传工程技术对控制特定生物性状的 基因或遗传单位进行加工改造，而是生物具有期望性状的 一种技术。这包括增加目标生物的基因，改变目标生物的 基因，或减少目标生物的基因等多个方面。所以中文含义 的转基因生物是不确切的，因为有些转基因生物本身并没 有发生基因转移，而是改变了原有基因或减少了某些基因。 比如北极苹果就是减少而不是增加了基因。正确的名称应 该如英文遗传修饰的生物，GMO Genetic modified organism
转基因生物的研究技术
1.重组DNA操作的一般步骤
• • • • • 获得目的基因 与载体连接成重组DNA 转化受体细胞，复制遗传 筛选和鉴定转化子 培养含有外源目的基因的细胞或 生物体，获得所需遗传性状或表 达产物
2.植物转基因常用技术
• 农杆菌介导法
Agrobacterium-mediated transformation将目的基因插入到经过改造的 农杆菌质粒的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细 胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植 株。根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其 上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将TDNA插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转 化体系。
• 逆转录病毒法（Retrovirus-mediated gene transfer） 主要是利用逆转录病毒DNA的长 末端重复序列（long terminal
repeat，LTR）区域具有转录启
动子活性这一特点，将外源基因 连接到LTR下部进行重组后，包
装成高滴度病毒颗粒，去直接感
染受精卵，或微注入囊胚腔中， 携带外源基因的逆转录病毒DNA 可以整合到宿主染色体上。
我国转基因技术研发和应用的进展：
1）转基因抗虫棉花品种培育和产业化取得巨大成效；转基因抗虫水稻、 转植酸酶基因玉米获得安全证书，具备产业化条件；抗旱、耐除草剂作 物品种培育步伐加快；抗病、高产、品质改良等动物新品种培育进展顺 利。 2）是自主创新能力显著增强。获得营养品质、抗旱、耐盐碱、耐热、养 分高效利用等重要性状基因300多个，筛选出具有自主知识产权和重要育 种价值的功能基因46个。 3）建立了我国转基因生物环境安全、食用安全评价和检测监测技术平台 ，提高了我国的生物安全保障能力。
• 体细胞基因转移法 以体外培养的哺乳动物体细胞为材料，通过普通的哺乳动 物细胞基因转移技术，获得相应的经过遗传修饰的细胞后， 直接利用核移植接到的哺乳动物体细胞克隆技术，即将该体 细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，并将所得细胞移入代孕