119第十九章_转基因植物50张幻灯片

2020/1/1412020/1/142所谓的转基因生物是指在生物基因组中带有用转基因技术插入的外源基因，生物个体能将它遗传给后代，并表达出该基因的生物活性物质，从而使受体生物获得新的性状。本章主要讨论转基因植物。一、转基因生物2020/1/1432020/1/144（二）转基因植物1983年世界上诞生了第一株转基因植物。比转基因动物（1982年）出现的晚。然而，转基因植物后来居上，大量的转基因植物已在实验室里研究成功，并且有不少重要的转基因农作物已经进行了大规模的商业化生产，从20世纪90年代中期开始陆续进入人们的生活。2020/1/145高等植物的基因转移系统1.Ti质粒介导的整合转化系统Ti（tumorinducing)质粒存在于根瘤农杆菌中，能感染双子叶植物的根部和受伤组织，生成冠瘿瘤。野生型Ti质粒经切除某些片段和插入大肠杆菌复制子和选择标记，引入植物细胞启动子、人工接头等元件，以利于外源基因的克隆。2020/1/146发展中国家为了能在有限的耕地上生产出更多的粮食，依赖化肥和化学农药的程度越来越高。过量施用化学农药和化肥所造成的环境污染和耕地、水质的破坏，用传统的手段难以去除。同时，食物和饮用水中农药的残留量居高不下，并由此带来了种种疾病。2020/1/147转苏云金芽孢杆菌（Bt）毒蛋白基因抗棉铃虫的棉花受到各国农民的青睐。这种转基因棉花明显减少杀虫剂使用量。据报道，种植这种棉花，杀虫剂使用量可以减少50%，而我国报道可减少70%；保护了水质和土壤；调查还表明肥料利用率也得到明显提高，促进了土地的保护性耕种。这样就有可能使世界农产品的生产走出怪圈，步入良性循环，从而解决世界上的饥饿和贫困。2020/1/148基因工程培育抗虫棉的简要过程苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接棉花植株导入2020/1/149转基因抗虫棉2020/1/1410转基因棉花2020/1/1411转基因抗虫番茄2020/1/1412转基因农作物前景诱人自从1983年世界上诞生了第一株转基因植物以后，许多国家都陆续地投入了大量人力、物力和财力，竞相开发、研究。目前世界上已有百余种转基因植物问世，尤其重要的是已有水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、烟草、甜菜、亚麻、南瓜、马铃薯、番茄、西葫芦、番木瓜等10余种、上百个品种的转基因农作物已获准进入商品化生产。2020/1/1413转基因试验田2020/1/1414袁隆平－－世界杂交水稻之父首届国家最高科学技术奖2020/1/14152020/1/1416基因工程与农牧业、食品工业生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)2020/1/1417基因工程与农牧业、食品工业转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄2020/1/1418（1）抗虫害农作物把能编码杀虫活性物质的基因转移入植物细胞后，基因表达的产物可以通过破坏害虫消化道，或抑制害虫生长发育，或者直接杀死的途径达到杀灭害虫的目的2020/1/1419最常用且最成功的是Bt基因。鳞翅目、鞘翅目昆虫的幼虫，一旦食用了含有该基因表达产物的叶片后，进入幼虫消化道的Bt毒蛋白在碱性条件和特异性蛋白酶的作用下，便可裂解为活性多肽（60～68kd），此多肽在细胞膜上形成离子通道，导致胞内ATP外流，造成幼虫消化道损伤，最终导致幼虫死亡。Bt毒蛋白对人、畜等是安全的、无害的。2020/1/1420（2）抗病毒农作物1986年将烟草花叶病病毒外壳蛋白基因转移入烟草后，人类便获得了第一种抗病毒转基因植物。病毒外壳蛋白基因导入宿主细胞后，可以产生出该病毒的外壳蛋白，诱导转基因植物对相应的或相近的病毒产生抗性。目前已有一些抗病毒农作物进行了大面积的种植生产，比如中国的转抗病毒基因烟草、西红柿和甜椒；美国的转抗病毒基因马铃薯、西葫芦、番木瓜等。2020/1/1421（3）抗除草剂农作物把抗除草剂基因转移入农作物中，使农作物获得抗除草剂能力。这时若施用除草剂，就可以有选择的除掉杂草，而农作物却可以免受伤害。目前，已有水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、甜菜等抗除草剂农作物进入商品化生产。2020/1/1422（4）抗逆性农作物培育耐旱涝、耐盐碱、耐低温或高温、耐土壤农药残毒等环境逆境的农作物一直受到科学家关注。这些来自其他生物的抗逆性基因，经过重组后导入农作物中，使它们能在恶劣环境中生长、丰产，这是人类获得足够食物、改良环境的一大福音。2020/1/1423比如，科学家将甘油-3-磷酸乙酰转移酶基因转移入植物，通过增加细胞膜的不饱和脂肪酸含量，而获得抗寒性增加的转基因植物；把来自鱼的抗冻蛋白基因，转移入番茄中，使番茄在0℃环境下也不受冻害。目前已获得了耐盐碱的转基因烟草、玉米、水稻等植物；在美国耐土壤农药残毒的转基因亚麻已进入了商品化生产。2020/1/1424（5）改良农作物品质利用转基因技术改良农作物的营养品质，比如将编码人体必需氨基酸的DNA片段转移入马铃薯中，在马铃薯块茎的特定贮藏蛋白基因启动子作用下，使之在块茎中得到高效表达，人们希望这种马铃薯的蛋白质和必需氨基酸含量能超过牛肉。2020/1/1425通过转基因增加油料植物种子中维生素E的含量，减少植物油中饱和脂肪酸含量；提高水稻中β-胡萝卜素含量；增加蔬菜中蛋白质含量等研究都取得重要进展。目前农作物品质改良主要集中在贮藏蛋白、淀粉、油脂等含量和组成上。在美国，经过油脂改良的转基因大豆、油菜已进入商品化生产。2020/1/1426脂肪含量高含Β-胡萝卜素2020/1/1427抗病毒和抗软化基因西红柿2020/1/1428（2）动、植物的遗传改良兔毛棉花在我国培育成功：用兔的一种角蛋白转化棉花，棉花纤维质量好，具有兔毛般的光泽。2020/1/1429四、转基因农作物成为21世纪新兴产业2020/1/1430上市的转基因食品抗除草剂基因大豆抗虫基因玉米抗病毒基因油菜抗病毒土豆转抗虫基因棉花2020/1/1431转基因食品安全吗?!2020/1/1432一、食物安全今天公众对转基因生物之所以存在戒心，很重要一点就是担心转基因生物，尤其是转基因农作物或由它们加工成的食品会给人类身体健康带来损害。2020/1/1433转基因植物可能会表达出过敏蛋白有的基因表达出的蛋白质与已知的过敏蛋白质在免疫学上具有同源性；有可能使过敏体质的人产生过敏反应。2020/1/1434转基因农作物表达出的某些蛋白质，可能会潜移默化的影响人的免疫系统，从而对人体健康造成隐性的损伤。2020/1/1435将动物蛋白质基因转入农作物中，是否会侵犯素食者或宗教信仰者的权益？把人的某些基因转入农作物或牛、羊等家畜体内，结果在农作物或家畜的肉、奶中含有人的某些蛋白质，这样做是否违反了人类伦理道德？2020/1/1436生物安全是指现代生物技术研究、开发、应用，以及转基因生物跨国转移，可能对生物多样性、生态环境和人体健康产生潜在不利影响。特别是各类转基因生物活体释放到环境中，可能会对生物多样性构成潜在的风险和危险。二、生物安全2020/1/14371、科学家赋予了转基因生物某些全新的性状，增强了它们与其他生物的生存竞争能力，它可能会使本地区本来生活力就很纤弱的个体或物种加速从地球上消失。即转基因生物可能会成为某一地区新的优势种，成为“入侵生物”。2、载体介导的外源基因可能发生横向转移，重组出新的菌株或病毒。2020/1/14383、具有抗虫功能的转基因植物，其体内产生的抗虫蛋白可能使害虫产生抗性，使害虫变得更加难以防治？现在也已发现具有抗病毒功能的转基因植物，可以使相应的病毒出现抗性。4、转基因植物可能会变成野生种类，或者它侵入新的生态区域，破坏了生态平衡后而成为杂草。2020/1/14395、抗除草剂基因等可能会通过花粉传播或近缘杂交进入到杂草或半驯化植物中，结果产生出超级杂草。美国俄亥俄州大学的科学家们就发现，如果野草与转基因农作物杂交，将令野草长得更茁壮，产籽更多。2020/1/1440转基因生物可能对生态环境稳定性造成破坏，对环境造成污染，这也是公众疑虑的重要内容。三、环境安全2020/1/1441重组DNA进入水体、土壤后，将流向何方？存活多久？他们会不会与细菌杂交，出现对人体有害的、新的致病菌？现在已知DNA在土壤中至少可以存留40万年。1992年意大利科学家就发现，被认为最安全的大肠杆菌K12菌株，进入下水道后竟可以存活72小时，在这么长时间里它完全可以与其他细菌进行基因交换。2020/1/1442法国绿色和平组织摧毁5个转基因作物基地2020/1/1443GM抗议者在英国2020/1/1444绿色和平组织领导者被捕2020/1/1445绿色和平组织将转基因食品妖魔化2020/1/1446绿色和平组织抗议雀巢咖啡事件2020/1/14471999年11月1日绿色和平组织公布测试结果，发现雀巢公司出产的两种产品百福鲜豆浆及百福豆腐花含有一名为RoundupReady的经基因改造大豆。两天后，绿色和平成员，前往雀巢牛奶香港有限公司位于元朗的厂房，要求雀巢牛奶香港有限公司宣布其转基因政策。要求该公司与英国雀巢公司看齐，公开宣布不再生产含基因改造成份的食物。2020/1/1448转基因玉米闯了祸2002，11，19美国农业部宣布，内布拉斯加州谷仓中1.36万吨食用大豆被隔离，原因是ProdiGene公司在这批大豆中混入了含有药用蛋白的转基因玉米。2020/1/1449讨论案例2020/1/1450案例一斑蝶事件1999年5月康奈尔大学一个研究组报道，说一种斑蝶食用转苏云金杆菌的杀虫蛋白基因（Bt）玉米花粉后44%死亡，表明转基因食品可能存在安全隐患。此事件引起科学家对转基因食品的广泛争论。2020/1/1451抗虫玉米与大花斑纹蝴蝶2020/1/1452事实上这并不意外，因为Bt玉米中的杀虫晶体蛋白是特意毒杀鳞翅目害虫的，斑蝶属鳞翅目昆虫，自然会受到Bt蛋白的影响。斑蝶事件曾成为《纽约时报》、《华尔街日报》、《今日美国》等报刊的头版消息。最后，该事件被科学界否定。2020/1/1453案例二中国大豆正受生物海盗威胁中国的生物资源十分丰富，许多跨国公司虎视眈眈，有的公司甚至制定了广泛搜集中国遗传资源的长期计划。野生大豆就是其中一种。中国是大豆的原产地，拥有世界上已知的野生大豆的90%，共超过6000多种，由于野生大豆有许多特别的性状，对于改良大豆品质具有重要意义，不幸的成为各大列强追逐的对象。2020/1/14542000年4月26日，跨国公司孟山都向全球101个国家申请一个高产大豆及检测和栽培高产大豆方法的专利。用现有的技术检测比较了几个高产的栽培大豆和野生大豆品种（其中野生品种407305来自中国的上海地区），分析出它们与控制大豆高产性状有密切关系的分子标志，提出了共有64项权利要求的专利申请。2020/1/1455此专利申请涵盖了所有这些标志的大豆及其后代，还涉及到凡被植入这些标志的所有转基因植物，其中包括大麦、花椰菜、卷心菜、棉、大蒜、燕麦、洋葱、亚麻、豌豆、花生、花椒、马铃薯、米、黑麦、大豆、高粱、草莓、甜菜、番茄、小麦、玉米、白杨树、松树、苹果、生菜、小扁豆、葡萄、香蕉等。2020/1/1456事实上，根据育种专家的研究表明：所称的专利根本不是发明。含有高产性状标志的大豆早已存在自然界中，并可以传统方法培育出来。有明显的证据表明，孟都山申请的专利保护的大豆在中国的华东地区已被农民长久种植。如果此项申请获得批准，意味着孟山都对所有大豆的高产品质拥有垄断权，实际上允许了孟山都对中国野生大豆的遗产资源的控制。2020/1/1457育种专家在致绿色和平组织的函中提到：“若此项专利申请不被驳回，其他研究人员将不能在未获得孟山都CarloLeifert教授同意下使用上述大豆的遗传资源作研究和育种。”而种植这些大豆的农民也可能被迫缴使用许可费，蒙受巨大的损失。2020/1/1458我国的转基因食品情况2020/1/1459羞羞答答的转基因大豆油2020/1/1460对转基因食品安全性产生疑问的原因•转基