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青岛农业大学
本科生选修课程论文
论文题目:转基因植物与人类健康生活
专业班级:化工艺120
2学生姓名 : 张锋
学号:
20126715
指导教师:宋雯雯
转基因植物与人类健康生活
摘要: 植物转基因工程是指通过基因枪等基因工程手段,将一种或几种外源基因转移到原本不具有这些基因的植物体内,并使之有效表达,产生相应性状,这种具有相应性状的植物称之为转基因植物。植物转基因工程的目的旨在通过导入有用的外源基因,获得转基因植物,用于植物的改良和有效成分的生产。目前在抗除草剂、抗虫、抗病、控制果实成熟以及植物生物反应器等方面已获得了一系令列人鼓舞的成果。毫无疑问,能够按照人类意愿来“创造”优良作物新品种的植物基因工程近年来所取得的长足进展是激动人心的,它必将为未来农业的发展和满足人类日益增长的器要发挥巨大的作用。但是.在给人们带来明显经济效益和社会效益的同时,植物基因工程也可能带来一些重大的潜在危险。所以.必须从利弊两方面来考虑转基因植物的最终应用,并要对其做出正确的安全性评价。
关键词: 转基因 转基因植物 安全 人类健康
一.什么是转基因植物。
转基因植物是基因组中含有外源基因的植物。它可通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得,有可能改变植物的某些遗传特性,培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。而且可用转基因植物或离体培养的细胞,来生产外源基因的表达产物,如人的生长素、胰岛素、干扰素、白介素
2、表皮生长因子、乙型肝炎疫苗等基因已在转基因植物中得到表达。在过去的二十年里,随着分子生物学各领域的不断发展,植物基因的分离、基因工程载体的构建、细胞的基因转化、转化细胞的组织培养、植株再生及外源基因表达的检测等各项技术日趋成熟和完善,有关植物基因工程的研究日新月异,许多以前根本不可能的基因转化工作在越来越多的植物上获得成功。研究转基因植物的主要目的是提高用多肽或工业用酶的产量,改善食品质量,提高农作物对虫害及病原体的抵抗力。应用转基因植物来生产药用蛋白,包括疫苗、抗体、干扰素等细胞因子,可以利用植物大田栽种的方式大量生产,大幅度降低生产成本,提高产量,还可以获得常规手段无法获得的药物,植物转基因也可获得更多的新品种,蔬菜,水果,花卉都能够在保留其优良品质的情况下优化。
二.转基因植物的利弊
随着分子生物学的兴起和发展,人们通过基因工程的转基因技术对粮食、水果、蔬菜,以及家畜品种进行定向改良,希望创造出众多的“超级”良种。所谓转基因植物是指利用生物技术,从一种植物体中提取基因移植到另一种植物上,或将其他生物的基因种植到植物上,使其性状得以表达并稳定遗传。目前农业上已利用植物转基因技术获得了优质抗病虫害和抗除草剂的作物,取得了非常可喜的成绩,极大地提高了农作物的产量,并大幅度地减少了农药的使用量,而且还培育出耐旱、耐寒、耐贫瘠和抗盐碱的植物新品种。转基因作物的出现对传统农业生产提出了挑战,目前看来至少有以下几个方面的好处:一是降低了生产成本,使农业耕作管理更加容易。因为转基因农作物的抗杂草或抗病虫的能力均有了大幅度的提高,所以能减少农药的使用成本。二是能大幅度提高产量。这是因为它的抗逆性(抗旱、抗寒、抗盐碱、耐高温等)能力有了很大提高,所以生长好,产量更高。三是极大地提升了农作物或经济植物的经济价值,或制造出新的经济植物等等。四是有利于环境保护。转基因技术的原理是对某一物种具有特别性状的基因进行分离,并把它移植到另一个种上去,从而使一些植物体上具有组合基因。它的基因可能来自于动物或细菌,这也由此引起了广泛的争议,主要体现在以下几个方面:一是转基因技术对生物多样性的影响。现代农业过分强调以培养超级作物品种为目的的转基因技术的应用,这就使自然界种质资源遗传的均一性和贫乏变得日趋严重。如科学家提取一种基因,把它移植到农作物上可以使其对某类除草剂产生抗性,这样在田中使用除草剂的时候,作物就不会受到影响。而这样会影响到那些靠杂草生存的昆虫、鸟类和其他动物,从而对农田生物多样性起到破坏作用。二是担心转基因的逃逸现象。这种人工合成的联合基因会由转基因作物流散到其他近亲野生种去,也就是人们所说的基因逃逸现象。因为植物的繁殖是靠花粉,花粉在空气的传播过程中会飘荡很远。野生植物种通过这样的授粉也完成了抗除草剂的基因改良,可能会变成“超级杂草”。外源基因有可能向环境泄漏,因为导入转基因作物外源基因多为抗逆性基因,例如抗化学除草剂的2,4-D 的 tfda 基因,以及抗病毒系列和抗真菌系列的基因等。这些转基因植物的栽培中,其花粉有可能通过风、水及昆虫和其他动物等各种途径向周围的环境传播,花粉所携带的转移基因也就会不受人控制地在自然界中转移到其他作物或野生种群中去。那些接受了花粉的其他栽培植物或野生植物,一旦产生了可育的种子就会一代代地使“泄漏”的转移基因在自然界中广泛传播。三是担心转基因作物的育种问题。通过转基因技术所得到的作物,在绝大多数情况下都还是新的人工种植材料,不容易获得多代稳定遗传,如它的种子不发芽,因而无法为第二年备种。所以有人说这也是一种“绝种”技术,农民只好每年都要买种。四是目前在进行转基因过程中,用得较多的手段是借助质粒、病毒或土壤中农杆菌来实现的。这些基因载体是高表达性,但在构建基因工程菌的过程中,目的基因、载体系统、菌种等一旦泄漏到环境中,它们的致病性、抗药性和抗虫性等有可能给生态环境带来意想不到的负效应等等。
三.转基因植物的安全性评价
安全性评价是农业生物基因工程安全管理的核心,从事基因工程工作的单位在进行基因工程实验、中间试验、环境释放和商品化生产前,应当在遗传工程体及其产品安全性评价的基础上,确定其安全性等级,制定相应的安全控制措施。方法步骤
(一)确定受体生物的安全等级;
(二)确定基因操作对受体生物安全等级影响的类型;
(三)确定转基因生物的安全等级;
(四)确定生产、加工活动对转基因生物安全性的影响;
(五)确定转基因产品的安全等级。转基因棉花安全性评价已积累的有关经验和数据,据Monsanto公司测定,转基因抗虫棉花植株中的Bt蛋白含量很低(约占棉株鲜重的0.0001%)。用含5%~10%棉子的饲料喂养小鼠28天,结果转基因棉子与非转基因棉子对小鼠增重、饲料消耗量、死亡率、行为、器官毛重等方面均无差异。用含10%棉子的饲料喂养鹌鹑8天,对鹌鹑的饲料消耗、增重、死亡率、行为等没有影响。用含有20%棉子的饲料喂养鲇鱼10周,在增重、饲料消耗、饲料转化率、死亡率、体征等方面,转基因棉子与非转基因棉子饲喂的鲇鱼都一样。这些试验说明,Bt蛋白对啮齿类动物、鸟类、鱼类都是安全的。转基因棉子脂肪的酸组成与非转基因棉子也无多大差别。棉子油或纤维中检测不到Bt蛋白,说明Bt蛋白不会进入食物链。种子的活力是衡量作物生存竞争力的一个重要指标。据对转基因棉花的种子活力及越冬性的研究表明,与非转基因棉花相比,其种子活力没有提高。生殖隔离距离是在田间试验中为了防止基因通过传粉等方式转移到其它植物中所采取的一项措施。不同的作物的传粉能力不同,要有效的防止基因漂流所要求的隔离距离也不同。棉花是虫媒传粉作物,澳大利亚Fitt等的研究表明,与转基因棉花直接相邻的传粉率最高,为1.8%,平均为0.75%,在缓冲带为1m、10m和20m时,其传粉率依次为0.4%、0.06%和0.0001%。转基因棉花对非靶生物影响,如对近缘野生棉的影响、转基因抗虫棉对有益昆虫的影响、抗病毒转基因棉中产生病毒异源包装或异源重组的可能性、转基因棉的残渣对下一季作物的影响等也正在研究中。转基因棉花的安全性评价原则是:(1)促进而不是限制棉花基因工程的发展,同时保障人类健康和生态环境;(2)考虑到基因、转基因植物种类及环境的多样性,一般采取个案分析的原则(case-by-case);(3)逐步完善的原则(step-by-step);(4)在积累数据和经验的基础上,使监控管理趋向宽松和简单化的原则。
四.转基因植物的发展方向
1经济效益明显。少投入、多产出。少投入,即少施化肥,少打农药,少用水,少用土地和少用劳动力;多产出,即高产、优质、农产品的多用途和食品的多样化;保护环境,包括减少食品污染,有利于人类健康;减少环境污染,保障可持续发展以及维护生物多样性等等。
2.粮食问题。目前几乎每个发展中国家都面临着人口增长与耕地面积减少的巨大压力,解决这一问题的唯一办法就是通过高新技术来提高农业生产效率。转基因技术的大规模应用,可以显著地降低生产成本,提高生产效率。转基因技术不仅能提高粮食或作物的产量,并可提高其品质。
3转基因技术在提高粮食产量、减少农药使用、生产含有更多营养成分的健康食物等方面有巨大潜力。例如我国农作物生产中所存在的一些重要问题,包括水资源与旱灾、化学肥料的滥用、盐碱地与酸性土壤、病虫危害与农药、作物的品质和主要作物产量等等。转基因技术将对我国农业科技革命的实现起决定性作用。
4.可以大大缩短作物生长期。西班牙科学家从拟南芥菜中提取一种基因插入柑橘树中,使原来要5~6年才能成熟的柑橘树,在一年内就开花结果(Penaetal.,2001)。
参考文献
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