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转基因技术的应用(转基因技术的应用对社会经济发展和环境的影响)

胜艺 2024-03-18 0

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转基因技术目前主要应用于什么领域?

答:目前,转基因技术广泛应用于医药、工业、农业、环保、能源、新材料等领域。

转基因技术的第一个浪潮是医药转基因技术,如应用转基因技术生产重组疫苗、抑生长素、胰岛素、干扰素、人生长激素等。

转基因技术在工业中的应用主要包括纤维素的开发利用、食品工业和新型抗生素的生产等,在食品工业方面,又主要有利用转基运燃因技术及产品用于旁乎虚乳制品发酵、单细胞蛋白质及酿酒工业等。

转基因技术的第二个浪潮发生在农业领域,包括农业转顷配基因动物、植物及微生物的培育,特别是转基因作物发展速度最快,培育了一批具有抗虫、抗病、耐除草剂等性状的转基因作物,目前转基因技术正在朝着改善农艺性状如光合效率、肥料利用效率、抗旱耐盐和改善品质等方向发展。

此外,转基因技术还可用于环境保护,如污染物的生物降解;用于能源生产,如利用转基因生物发酵酒精;用于新材料领域,如利用转基因生物生产高价值的工业品等。

转基因技术是做什么用的

转基宏前因卖轮技术在我们日常生活的各个领域都应用广泛。在农业领域,被用于培育抗病虫害、抗除草剂、抗逆、改良品质的作物,提高作物的产量和质量。在医学领域,用于诊病、制药、抗体疫苗和治疗疾病,例如生产乙肝疫苗和胰岛素等。在环保中绝信领域,用于构建更多降解环境污染物的“基因工程菌“,如降解有机污染物、处理重金属废水和降解农药残留物质等。在能源领域,用于提高生物燃料生物原料的合成和转化效率,如调节第一代生物燃料中淀粉原料的合成,提高第二代生物燃料汇总纤维素乙醇的转化率。

转基因技术目前在农业生产上主要有哪些应用?

转基因技术研究从70年代开始起步到现在才短短的几十年时间,然而,已经取得了令人瞩目的成就。转基因农作物于1986年在美国和法国首次进入大田试验,1994年由Calgene公司生产的第一个转基因作物保鲜番茄Flavr-Savr在美国获得正式批准投产。以后短短的几年,玉米、大豆、棉花、马铃薯、油菜等作物的转基因品种相继进入商业化,其中玉米的转基因产品最多,其他主要为大豆、油菜、棉花、番茄等作物。

随着转基因农作物向其他国家,特别是发展中国家的扩展及我国转基因作物种类和种植面积的持续扩大,预计在今后5年里全世界转基因作物的面积将会大大增加。从性状上来看,目前商品化的转基因作物主要是与抗除草剂、抗虫性有关。但从目前的研究趋势,特别是发达国家的研究发展趋势来看,与品质相关的性状将会越来越重要,如改进油料作物脂肪的组成,增加必需氨基酸和蛋白质的含量,改变农产品的淀粉质量和含量等。预计更长期的发展将是面对多基因控制的非生物胁迫,如抗旱、抗盐和耐酸性土壤等。另外,对不同目的基因进行多基因的叠加也是基因工程产品发展的一个方向。

另外,转基因技术在农业生产上的应用,已经获得了巨大的经济效益。

在美国种植面积第一的玉米约有一半受到欧洲玉米螟的为害,平均产量减少9%,最高损失可达30%,每年由此造成的经济损失达10亿美元。1996年美国种植Bt转基因抗虫玉米28万公顷,1997年剧增10倍,种植面积达到280万公顷,1998年达500万公顷。据1996、1997两年产量数据调查,抗虫玉米平均增产9%,相当于每公顷净收益增加68.1美元。1996年和1997年美国种植抗虫玉米的经济效益分别为1900万和1.19亿美元,转基因抗虫棉花也是一个很好的例子。抗虫棉不需要喷施农药,或只需要喷施一次农药就可以控制主要害虫,而非转基因棉花则需药4~6次。据估计,1996年美国因种植抗虫棉减少杀虫剂用量约100万升,抗虫棉平均增产7%。两项合计,每公顷抗搭蔽虫棉可增加净收益175美元。由此推算,1996年美国因种植抗虫棉增加经济效益近1.28亿美元。1996年加拿大种植抗除草剂油菜的面积为12万公顷,1997年激增至120万公顷,约占同年加拿大油菜种植面积的25%。据估计,抗除草剂油菜比对照平均增产9%,每公顷抗除草剂油菜可增加收入约50美元。1996年加拿大种植抗除草剂油菜的直接经济效益为500万美元,1997年增加到4800万美元。1996年、1997年美国因种植转基因作物分别获得1.59亿和3.66亿美元的经济效益。抗除草剂大豆也收到良好的经济效益。1996年美国种植的抗除草剂大豆约40万公顷,阿根廷种植约10万公顷。1997年美国种植面积扩大到360万公顷,1998年种植面积达1200万公顷,阿根廷增加到140万公顷。由于除草剂用量平均减少10%~40%,即可以产生巨大的经济效益,又有利于生态环境的保护。

我国转基因研究起步相对较晚,在国家“863”等高科技项目计划的支持下,短短的十几年里,已取得了许多重要的进展。90年代初,我国的抗病毒转基因烟草首次在田间大面积种植,1996年的种植面积达100万公顷,1997年上升到160万公顷,曾一度被誉为世没中界上最大转基因植物群落。由中国农业科学院生物技术中心郭三堆教授领导的研究小组在抗虫棉的研制工作中也取得了良好的效果。经过多年的努力,已经开发出一批适应不同产区的转基因抗虫棉品种,1999年已经推广200多万亩,创造了巨大的经济效益。抗二化螟虫水稻、抗稻飞虱水稻、抗稻瘟病水稻、抗白叶枯病水稻、抗螟虫玉米、抗病马铃薯、保鲜番茄等一大批转基因植物已经或即将进入商业化生产阶段。此外,在抗旱、耐盐碱转基因育种,以及用转基因技术人工创造雄性不育育种材料等方面也取得重要进展。这些成就的取得,充分反映了我国科技工作者的聪明才智和枯枝山艰苦奋斗精神。

转基因技术的运用

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基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。1974年,Jaenisch应用显微注射法,在世界上首次成功地获得了SV40DNA转基因小禅誉帆鼠。其后,Costantini将兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵,使受精卵发育成小鼠,表达出了兔卜珠蛋白;Palmiter等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内,获得“超级”小鼠;Church获得了首例转基因牛。到目前为止,人们已经成功地获得了转基因鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙以及多种转基因鱼。

1.转基因动物技术

1.1原核显微注射法

又称DNA显微注射法,即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵,利用外源基因整合到DNA中,发育成转基因动物。其创始人是Jaenisch和Mintz等。Gordon等和Palmiter等先后通过此方法获得转基因动物。此方法目前应用较普遍,现在的转基因动物研究大都是在Palmiter等方法的基础上有所改进而进行的。王敏华(1996)报道用显微注射法转移抗瘟病毒核酸酶基因,获得了转基因兔。KrimPenfort运用体外培养胚胎再施用显微注射法获得了转基因牛

这种方法的特点是外源基因的导入整合效率较高,不需要载体,直接转移目的基因,目的基因的长度可达span lang="EN-US"100Kb。它可以直接获得纯系,所以实验周期短。但需要贵重精密仪器,技术操作较难,并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制,易造成宿主动物基因组的插入突变,引起相应的性状改变,重则致死

1.2转录病毒载体法

将目的基因重组到逆转录病毒载体上,制成高浓度的病毒颗粒,人为感染着床前或着床后的胚胎,也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的,通过病毒将外源目的基因插入整合到贺雹宿主基因组DNA中去。通过此方法,Slater等得到了转基因鸡,Haskell得到了转基因牛。

这种逆转录病毒被用重组DNA技术修饰后作为基因载体在应用中优于微注射法之处为:无需要重排,可在整合点整合转移基因的单个拷贝;将胚胎置于高浓度病毒容器中,或者与被感染的细胞体外共同培养,或微注射鸡胚盘里,整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。缺点是:需要生产带有转基因的逆转录病毒;插入逆转录病毒的基因有一定的大小限度;所得转基因家畜的嵌合性很高,而需要广泛的杂交,虚坦以建立转基因系;转基因的表达问题尚未解决。

1.3胚胎干细胞介导法胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell,简称ES细胞)是将基因导入胚胎于细胞;然后将转基因的胚胎于细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成,形成嵌合体,直至达到种系嵌合。因此,可以将其作为一种载体,导入外源基因,获得转基因动物。即从早期胚胎的内细胞团经过体外培养建立起来的多潜能细胞系

其优点是:在将胚胎干细胞植入胚胎前,可以在体外选择一个特殊的基因型:用外源DNA转染以后,胚胎于细胞可以被克隆,继而可以筛选含有整合外源DNA的细胞用于细胞融合,由此可以得到很多遗传上相同的转基因动物。缺点就是许多嵌合体转基因动物生殖细胞内不含有转基因;

目前,胚胎于细胞介导法在小鼠上应用比较成熟,在大动物上应用较晚。Evans等(1981)用不同培养系统从小鼠囊胚的内细胞团分离并建立了多潜能干细胞克隆系;Stice和

Strelchenko等(1996)获得了牛的胚胎干细胞。

转基因技术在农业生产上的用处,转基因技术的原理

回答转基因技术在农业生产上鹅应用主要包括抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗除草剂转基因植物、抗非生物逆境转基因植物、品质改良转基因植物以及其他转基因植物,采用的转基因技术主要包括农杆菌介导法、电激穿孔法、聚乙二醇介导法、基因枪法、花粉管通道法等。转基因技术原理:将目标基因经过人工分离、重组,然后导入、整合到生物体基因组中,改善生物原有性状或赋予新的优良性状。

一、转基因技术在农业生产上的用处

1、具体应用

(1)抗虫转基因植物

①在植物中转入抗虫基因,让植物自身便能对害虫产生免疫,从而减轻害虫对植物的危害,同时减少杀虫剂的使用,比如转基因棉花。

②目前常用的抗虫基因主要有植物凝集素基因、淀粉酶抑制剂基因、Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因等。

(2)抗病转基因植物

①抗病转基因植物和抗虫转基因植物类似,主要是通过在植物中转入抗病基因,避免植物遭受对应病害的侵害,减少除草竖搏剂的使用。

②目前培育出的抗病转基因植物主要有抗病毒番木瓜,抗纹枯病、稻瘟病水稻,葡萄孢菌抗性烟草,抗炭疽病、白粉病和角斑病草莓,抗麻风病、柑橘溃疡病和青果病柑橘等。

③目前常用的抗病基因主要有植物病毒的外壳蛋白基因、核糖体失活蛋白基因、病毒复制酶基因、干扰素基因以及拟南芥RPS2基因和番茄PTO基因等非植物起源的杀菌肽基因。

(3)抗除草剂转基因植物

①在植物中转入抗除草剂的基因,避免植物因喷洒除草剂而产生药害。

②常见的抗除草剂转基因植物有抗草甘磷的大豆、玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜、水稻,抗咪唑啉酮的玉米、油菜、甜菜、水稻,抗磺酰腺类的大豆、棉花,抗溴苯腈的棉花、烟草等。而我国已获得的抗除草剂转基因作物有抗Basta水稻、小麦、烟草、油菜、芝麻,抗阿特拉津大豆,抗溴苯腈油菜、小麦以及抗草甘磷小麦等。

③常用的抗除草剂基因主要有抗草甘磷的AROA基因、抗溴苯腈的BXN基因、抗绿磺隆的CSRL基因、抗PPT除草剂的BAR基因、降解2,4-D的TFDA基因等。

(4)抗非生物逆境转基因植物

①抗非生物逆境转基因植物研究主要集中于抗旱、耐盐碱、抗高温、耐低温转基因植物上。

②山东师范大学生物学院实验室已经成功培育出耐盐转基因番茄、大豆、水稻、速生杨,孟山都公司已在美国西部推广种植全球第一例耐旱转基因玉米。除此之外,科学家将北冰洋比目鱼的抗冻基因转入草莓中,成功培育出转基因抗冻草莓。

③Murata通过向烟草中导入拟南芥叶绿体的甘油-3-磷酸乙酰转移酶基因,增加了转基因烟草的抗寒性。

④目前,主要研究的抗逆基因有脯氨酸合成酶基因、甜菜碱合成酶基因、调渗蛋白基因、乙醇脱氢酶基因以及抗冻蛋白基因等。

(5)品质改良转基因植物

①通过转基因技术,提高植物中的维生素和微量元素含量以及蛋白质品质,其中最为著名的为黄金大米(通过将与β-胡萝卜素合成相关的基因转入水稻中培育而成)。

②利用转基因技术在植物中表达编码半乳糖内脂脱氢酶的基因,提升植物的维生素C含量。

③余迹祥将玉米种子中富含必需氨基酸的基因导入马铃薯中,使得转基因马铃薯茎块中的必需氨基酸含量提高10%以上。

④除此之外,还培育出了增加花青素的转基因柑橘,增加叶酸的谷物和非谷物以及富含ω-3脂肪酸健康因子的转基因芥蓝籽。

(6)其他转基因植物

①其他转基因植物主要有控制果实成熟的转基因植物、提高产量的转基因植物以及耐储藏及养分高效利用的转基因植物。

②通过转入控制乙烯合成的关键酶基因,达到延长某些水果和蔬菜瓜果的保鲜期的目的。

③通过转基因技术提高黑麦草的代谢能力,使小麦产量增加大约40%。

④通过转基因技术提高马铃薯耐损伤及防褐化能力,延长马铃薯的贮藏时间。

⑤通过转入编码铁调节蛋白促进植物的微量元素摄取。

2、植物转基因技术主要方法州扰

植物转基因技术主要包括电激穿孔法、聚乙二醇(PEG)介导法、农杆菌介导法、基因枪法、花粉管通道法等。

二、转基因技术的原理

1、转基因技术主要是利用现代生物技术,将人们所期望的目标基因,在经过人工分离、重组后,导入、整合到目标生物体的基因组中,改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状,从而来更好的满足人们的需求。

2、除了转入新的外源基因以外,还可以利用转基因技术对生物体基因进行加工、敲除、屏蔽处理,从而改变该生物蹄的遗传特性,最终获得人们原本所希望得到的优良性状。该技术主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。

转基因技术有哪些应用

转基因技术应用很广泛的,在医药、工业、农业、念悄环保、能源和新材料领域都有.在现代医学领域,转基因技术就被应用于重组疫苗、抑生长素、胰岛素(这个知道的人多)、干扰素以及人生长激素等.而在工业中的应用主要就是纤维素的开发,食品工业和生产新型抗生素等等.此外,转基因技术还被用于环境保护,如污染物的生物降解,用于能源生产,比如利用转基因生物发酵酒精,以及在新材料领域,利用转基因生物生产高价值的工业品等等.

转基因技术是指利用分子生御轮物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中,改造生物的遗传物质,使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。转基因技术在农业生产、动物饲养和医药研究等诸多领域有着广泛的应用前景。

世界上第一种转基因植物是一种含有抗生素药类抗体的烟草,1983年培育成功。世界上第一种转基因食品是1993年投放美国市场的转基因晚熟西红柿。转基因农作物可能同时具有高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等多重优点,因此中国科学院院士、华中农业大学教授张启发曾指出:“农业转基因技术可保障农业的可持续发展,是解决世界温饱问题的根本途径。”

据国际转基因技术推广组织发布的数据,2002年全球转基因农作物种植面积扩大了12%,达到5870万公顷,这是自1996年以来转基因作物面积连续第7年以两位数速度增长。

转基因技术在动物饲养领域也取得了很大进展。除了蛋、奶、肉、毛皮等的产量与质量提高外,转基因动物还在医药领域独辟蹊径。通过转仔拆渣基因技术获得特殊基因的动物不仅可能直接生产多种药品,比如转基因绵羊能生产人的一种蛋白酶,而且利用转基因猪的器官进行人类器官移植也已经列入科学家的探讨范围。

然而,自第一种转基因生物问世,人类有关转基因技术和转基因食品的争论就从未停止。对转基因技术的主要担心有:含有抗虫害基因的食品是否会威胁人类健康;转基因产品对环境的影响;转基因产品是否会破坏生物多样性;转基因产品带来的伦理问题等等。

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