浅谈转基因植物的利弊及发展

浅谈转基因植物的利弊及发展农村区域发展20113251吴铭震摘要：随着科技的发展，转基因技术越来越深入到我们的每个人的身边，通过对转基因植物的认知，来客观地剖析转基因植物的利弊析及对转基因植物安全性评价。并由此展望转基因植物未来的发展方向关键字：转基因植物意义弊端安全性发展方向一、对转基因植物的认知转基因作物是将另一种不同物种的基因与该物种的基因通过杂交，产生杂合子，然后将杂合基因注入载体（一般是细菌，病毒，噬菌体，大肠杆菌等，最常用的是质粒），载体通过一系列的技术进入该植物的DNA，与之杂合，产生遗传效应。产生转基因作物。现在这种技术已经相当成熟了，我们平时所用的大豆油大多数都是由转基因大豆制成的。转基因作物可以结合不同物种的优良性状，以满足人类的需要。[1]二、转基因植物的利弊（一）、转基因植物的重要意义1．植物基因工程技术可以实现超远缘育种,克服不亲和障碍我们知道，在作物育种中最早应用的是植物组织培养技术，这种技术已在花卉、药材、森林和农作物育苗得到广泛的应用，我国已在甘蔗、人参和马铃薯等方面收到显著经济效益。此外，还可从培养细胞或再生植株选择所需要的突变体。如Shepard(1983)从马铃薯培养物中选出一种能抗腹疫病(Phytophthorainfectans)的抗性植株以及利用培养细胞生产诸如喜树碱等化合物。但以上方法只是同类植株的基因改变。此外人们还对植物原生质体融合进行了研究。但是植物细胞融合后性状的表达，取决于它在以后有丝分裂时染色体是否发生交换或丢失情况。[2]但到目前为止，由融合的细胞而能培养成植株者容寥寥无几，这可以说是克服远缘杂交不亲和障碍的最早例子。如果说细胞融合可以克服种属之间不亲和性，而基因重组则可在更大范围内进行了。动物基因如萤火虫的发光蛋白基因,寒带鱼的抗冻蛋白基因,蛇、蝎的毒液基因等也已转移给作物,分别获得能发光的转基因烟草,抗寒的转基因甜菜、转基因番茄和抗虫的转基因棉花等。[3]由此可见，外源基因导入植物细胞后引发的改变是巨大的。2.植物基因工程技术可以增强作物改良力度,促进品种更新换代作物改良基本有两方面，其中提高作物品种的光合与养分效率、病害与虫害抗性正在成为植物基因工程的研究重点,促使作物品种适应低温、干旱、雨涝、土壤瘠薄和盐碱以及温室效应等新旧灾害从而提高作物产量，也已成为基因工程育种的主要内容。农业生产中，增加粮食产量无非依靠两种途径:一是提高作物品种的生产能力;二是减轻环境因素对作物生长的不利影响。为了摆脱上述困境，从20世纪80年代起，人们开始研究和利用转基因抗性植物来预防病虫害和杂草等，并收到了良好的效果。与传统作物育种技术相比，利用基因工程技术进行遗传育种有其自身的优势，一方面由于它可以将特定的抗性基因定向转移，因而成功率较高，可大大提高选择效率，在很大程度上避免了传统育种工作的盲目性；另一方面是其基因来源打破了种属的界限，除了植物基因以外，动物和微生物的抗性基因都可以作为外源基因转人植物基因组中，并获得表达。[4]3．植物基因工程技术可以拓宽应用研究,扩大生产领域随着转基因植物技术日益成熟,利用植物的生物反应器作用,进行贵重药品、人畜疫苗和精细化工等的生产,因具有成本低,竞争力强的吸引力,正在成为高技术及其产业化的新兴热门领域。现已成功地将干扰素、胰岛素、多肽抗体、人血清白蛋白等基因转给植物进行这些药物的生产。4．植物基因工程技术可以作为能源开发的新途径现在社会高速发展，但人类文明的发展却面临能源危机。化石燃料的不可再生性以及其带来的环境污染以成为各国政府无法回避的事实。因此寻找一种可以代替化石燃料而且对环境影响较小的新能源已迫在眉睫。非粮生物质能的高效应用无疑是一种很好的方法，而要将生物质能高效、低廉、方便的转化为燃料，与基因工程技术是密不可分的。中国工程院的一份重大咨询项目研究表明,中国可用的农林有机废弃物产能相当于4.74×108t/a标准煤,利用边际性土地种植能源植物的产能相当于4.25×108t/a标准煤,两项合计产能潜力为8.99×108t/a标准煤[5]，可见生物质能在能源开发上潜力是巨大的。研究表明,每年所有植物形成的生物量可折合1000亿吨石油,相当于世界总能耗的50倍。试想若运用基因技术培育出一种高效酵母,把秸秆、废纸的纤维素降解为葡萄糖,进而转变成酒精,就可实现生物质向燃料的转化，进而解决能源危机。5.植物基因工程技术可以导致新产业革命，带动其他行业发展随着基因工程技术的发展和应用,模拟生命过程的生物反应器在酶工程和发酵中应运而生。近年来,化学工业有20%被生物反应器所取代,其设备投资减少80%,能耗降低50%。[6]植物基因工程在花卉育种中的应用导致了现代花卉产业的一场革命。通过这项技术，培育出了大量观赏植物的新品种。传统育种有其局限性，在改变某一目标性状的目标育种中，难免伴随着其他性状的改变，从而使育种周期较长，效率较低。（二）、转基因植物的弊端1、转基因生物破坏生态系统生态系统是一个有机的整体，任何部分遭到破坏都会危及到整个系统。例如，一些盐碱、沼泽、雨林以及有寄生虫的地区，以前原本不适合农业种植，由于转基因作物的出现，一些农作物可以耐盐碱、耐高温高湿以及抗病虫等，这些地区都被用来种植农作物，从而使原本生活在这里的生物的栖息地遭到破坏，不得不退出这个系统，造成物种的退化、减少、灭绝，使原有的生态系统遭到破坏。2、转基因物种作为新物种破坏环境自然界里从来没有过转基因生物。它属于一种新生的外来物种。它与自然生物相比，因其体内有特殊基因，有更强的竞争性。比如，植入抗虫基因的农作物，就会比一般的农作物更能抵抗病虫害的袭击。长此下去，转基因作物就会取代原来的农作物，造成物种灭绝。但这个问题，在转基因生物发展的开始阶段很难发现，可能要历时很多年才会显现出来，但等问题出现的时候，为时就已晚了。比如，澳大利亚原本没有兔子，引进兔子以后，其数量翻倍增加，吃光了植物，给生态体系造成了很大的问题。3、转基因生物对非目标生物的污染转基因生物对非目标生物也会造成不利影响。释放到环境中的抗虫和抗病类转基因植物，除对害虫和病菌致毒外，对环境中的许多有益生物也将产生直接或间接的不利影响，甚至会导致一些有益生物死亡。另外，转基因生物将增加目标害虫的的抵抗性。研究表明，棉铃虫已对转基因抗虫棉产生抗性。转基因抗虫棉对第一、第二代棉铃虫有很好的抵抗作用，但第三代、第四代棉铃虫已对转基因棉产生抗性。专家警告说，如果这种具有转基因抗性的害虫变成具有抵抗性的超级害虫，就需要喷洒更多的农药，而这将会对农田和自然生态环境造成更大的危害。4、转基因生物对人类健康造成的不利影响转基因生物及其产品作为食品进入市场，对人体将会产生某些毒理作用和过敏反应。在过去这几年当中，曾经发生过食用转基因食品不安全的事件。2002年英国进行了转基因食品DNA的人体残留试验，有7名做过切除大肠组织手术的志愿者，吃了用转基因大豆做的汉堡包之后，在他们小肠肠道的细菌里面检测到了转基因DNA的残留物。转基因食品对人体健康的严重影响，可能还需要经过较长时间才能逐渐表现和监测出来。三、转基因植物安全性的评价对转基因植物的安全性评价主要集中在两个方面，一个是环境安全性，另一个是食品安全性。1、转基因植物的环境安全性1.1转基因植物演变成农田杂草的可能性按照美国杂草科学委员会(WSSH)的定义:对人类行为或利益有害或有干扰的任何植物均为杂草。而转基因植物若是对人类生产活动产生不利影响，当然也可视其为杂草。通过花粉的传播与受精，将某些转基因漂入野生近缘种或近缘杂草而产生难以控制的“超级杂草”是转基因作物释放后可能带来风险的一个重要方面。1.2基因漂流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。若在这些地区种植转基因植物，则转入基因可以漂流到野生种中，并在野生近缘种中传播。在进行转基因植物安全性评价时，我们应从两个方面考虑这一问题。一个是转基因植物释放区是否存在与其可以杂交的近缘野生种。若没有，则基因漂流就不会发生。如在加拿大种植转基因棉花，因没有近缘野生种存在则不可能发生基因转移。同样，在中国种植转基因玉米，因没有野生大刍草，所以也不会发生基因漂流。另一个可能是存在近缘野生种，基因可从栽培植物转移到野生种中。1.3对自然生物类群的影响转基因植物对自然大小生物的影响主要包括对环境土壤、微生物、有益和有害昆虫、甚至小环境的生物链。例如，在植物基因工程中所用的许多基因是与抗虫或抗病性有关的，其直接作用对象是生物。若某一层次的生物受到影响，其生物链就很可能受到破坏或缩短。2.转基因植物的食品安全性。2.1转基因作物对人类健康的危害转基因生物及其产品作为食品进入市场，对人体将会产生某些毒理作用和过敏反应。在过去这几年当中，曾经发生过食用转基因食品不安全的事件。2002年英国进行了转基因食品DNA的人体残留试验，有7名做过切除大肠组织手术的志愿者，吃了用转基因大豆做的汉堡包之后，在小肠肠道的细菌里面检测到了转基因DNA的残留物[7]。转基因食品对人体健康的影响，可能还需要经过较长时间才能逐渐表现和监测出来。转基因食品对人类的危害性主要体现在以下几个方面：2.1.1食物毒性许多食品本身含有大量的毒性物质和抗营养因子，如蛋白酶抑制剂、神经毒素等用以抵抗病原菌的侵害。生物进化过程中，自身的代谢途径在一定程度上抑制毒素表现，即所说的沉默代谢。但在转基因食品加工过程中，由于基因的导入使得病毒蛋白发生过量表达，产生各种毒素。2.1.2食物致敏性产生致敏的原因是导入的基因片段，由于导入基因的来源及序列或表达的蛋白质的氨基酸序列可能与己知的致敏源存在同源性，导致过敏发生或产生新的过敏源。例如从巴西坚果中提取的2S清蛋白基因转入大豆后，产生了与巴西坚果的2S清蛋白分子量及性质都非常相似的致敏性成分[8]。2.1.3抗生素的抗性为促进细胞、组织和转基因植物的转化，在基因转移过程中大量的使用抗生素标记基因。人体摄入后抗生素抗性标记基因通过水平基因转移和重组会扩散到很多肠道细菌及病原体中，产生新的病原细菌和病毒，产生抗生素抗性。虽然有时转基因食品危害仅仅引起人体微小的变化，但经过长期积累可能产生严重伤害。基因工程食品中的外源DNA不易在肠道内消化，可能被机体细胞摄取并整合到基因组中，引起细胞突变，这对人类健康存在着潜在的危害。四、探讨转基因植物未来的发展方向目前各国研究开发的多是抗虫、抗病、抗除草剂的转基因作物，它们的效益主要表现在减少农药使用，节约劳力、增产增收和保护生态环境上。随着社会的进一步发展，人们生活水平的提高，以及生态环境的需要，下一代转基因作物将以抗旱抗盐碱、有效利用氮磷钾肥为目标；从广大消费者的需要考虑，品质优、营养丰富、具有医疗保健功能的食品更是未来技术发展的重要方向。参考文献：[1]《转基因植物》闫新甫主编作者：闫新甫出版社:科学出版社[2]梁施有，生物工程在作物育种中的应用，生物学杂志,JournalofBiology,1987-02-006,15[3]陆国权,植物基因工程技术的应用与问题世界农业,WORLDAGRICULTURE,2000-07-016，36[4]程焉平，植物抗性转基因研究进展及其安全性问题吉林师范大学学报(自然科学版),JilinNormalUniversityJournal(NaturalScienceEdition),2005-03-033，82[5]石元春，非粮生物质新能源最适合中国国情，山西能源与节能，ShanxiEnergyandConservation，2010-02-004，2[6]陆国权,植物基因工程技术的应用与问题世界农业,WORLDAGRICULTURE,2000-07-016，37[7]霍飞，江国虹，常改.转基因食品的发展现状及安全性评价[J].中国公共卫生，2003，19(9)：11-13[8]邓平建，赵锦，刘建军，等.转基因食品致敏性检验和评价技术[S].中国公共卫生，2004，20（1）：107