转基因技术
信息与电气工程学院 谢东恒 1204020324 72班63号
摘要：转基因技术作为生命科学的前沿技术之一，已经逐渐走入了人们的生活。转基因技术可以认为是在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、植物朝着对人类有利方向发展的技术。通过对转基因技术的介绍，阐述了该技术的利弊关系，指出只有通过正确的引导和规范管理，才能很好地利用该技术，使它为人类服务。
转基因技术是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术，可分为转基因动物与转基因植物两大分支。转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的基因片段。基因片段被转入特定生物中，与其本身的基因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育，从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出新品种。
转基因植物技术
转基因植物技术又称植物基因工程，是把从动物、植物或微生物中分离到的目的基因转移到植物的基因组中，即对植物进行遗传转化，使其在性状、营养和消费品质等方面满足人类需要的技术。常见的转基因植物技术有：
1. 农杆菌介导转化法。农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌
农杆菌和发根农杆菌的细胞中分别含有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T-DNA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。人们将目的基因插入到经过改造的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。农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中也得到了广泛应用。
2. 基因介导转化法。利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因），将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。与农杆菌转化相比，基因法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的。而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。
3. 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。该方法于20世纪80年代初期由我国学者周光宇提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。
转基因动物技术
转基因动物技术的核心，是把遗传的功能单位──基因转移到动物体内，使它成为动物体内的一部分。被转移的基因可以来自同种或异种动物，也可以来自植物或微生物。这样一来，就打破了物种之间的界线，也可以说动物能与植物、微生物杂交了。不过目前的杂
交是低水平的，只限于主管一两个性状的一两个基因。主要的转基因动物技术包括有：
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。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。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100Kb。它可以直接获得纯系，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。
2. 逆转录病毒载体法。指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宿主基因组DNA中去。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，以建立转基因系；转基因的表达问题尚未解决。
3. 胚胎干细胞介导法。是将基因导入胚胎于细胞；然后将转基因的胚胎干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。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，胚胎干细胞可以被克隆，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，胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比较成熟，在大动物上应用较晚。
转基因技术的利与弊
当转基因技术应用于农作物时，它的好处是显而易见的，因为转基因技术可以用来改良植物的遗传性质，使具有以前所不具有的优良特性，如高产量、抗虫害、抗逆性等方面。包括增加产量以养活不断增长的人口，解决粮食短缺的问题；减少农药的使用，以保护环境和农药的成本，既减轻了农药对环境的污染，又减少了用于生产、运输、喷洒农药所耗费的原料、能源和排出的废料，还保护了益虫和其他生物，减少了人畜接触杀虫剂而中毒的危险；提供生产具有提高的营养价值的作物。转基因农作物还有着诸多优势，首先可以大幅减少对土地的需求，这样不管是巴西的亚马孙雨林，还是印度尼西亚原始森林，都能够更大程度地得到保护，而无需被开荒砍伐。此外，转基因农作物还能更好地保证可持续发展，减少农药的使用，减少二氧化碳的排放，减少灌溉水的使用等等。
在医学方面，转基因技术可以把植物作为“生物反应器”，进行药物蛋白(疫苗、抗体等)、工业用酶、糖类、脂类等一些有益次生代谢产物的生产，具有成本低、周期短、效益高和安全性好的特点。携带不同目的基因的转基因植物将成为人类治疗各种疑难杂症的资源丰富的“药库”和“生产车间”，不断为人类健康提供充足的药物来源。
在工业上，转基因技术也能为能源问题出谋献策。利用转基因技术以农作物为原料生产乙醇、生物柴油等生物燃料可以促进能源的开发，缓解能源危机，而生物质能作为一种可再生的、清洁的、易实现工业化生产的新型能，将是人类未来的理想选择。
然而，和现代任何一项工业技术一样, 转基因技术也具有两面性。不仅有好处，也存在不少弊端。对于转基因技术，其本身就存在着不足。基因技术将一异源基因从一生物转
入另一生物，虽然其DNA可以精确地切割，但不能将新基因准确地植入另一生物中，从而影响这一生物其它基因的基本功能。科学家无法预见植物基因化后产生新的，未知的蛋白质，也不能完全准确的预见对受体影响的结果表现为不成熟性。
国际上对转基因作物安全性的争论始于1998年的“普斯泰事件”。 苏格兰罗维特研究科学家普斯泰在电视台宣称：他用转雪花莲凝集素基因的马铃薯饲喂大鼠，导致大鼠体重及器官重量严重减轻，免疫系统被损坏。1999年美国康奈尔大学Losey等报道在实验室以拌有转Bt基因抗虫玉米花粉的马利筋草喂养帝王蝶幼虫可导致死亡，这一结果被解释为转基因威胁非目标昆虫。
转基因材料还有可能对人体健康产生危害。 例如，转基因作物已在一些人里引起过敏，虽然它是不确定的转基因作物是否是源的反应；此外，放置在这些作物的抗生素抗性基因已引起耐抗生素导致超级细菌不能被杀死，难以用抗生素治疗。对于农作物，转基因技术不仅能提高目标作物的抗虫性，还可能诱发害虫和野草的抗性；在栽培作物时，栽培作物与其近缘野生种间，栽培作物和杂草之间都有可能发生基因漂流而影响其它物种；转基因作物作为外来品种进入自然生态系统，往往具有较强的“选择优势”可能会影响植物基因库的遗传结构，淘汰原来栖息地上的物种及其它遗传资源,致使物种呈单一化趋势，进而危害生物多样性；对于基因的人工提炼和添加,可能在达到某些人们达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素等。
转基因技术的展望
当前条件下，转基因技术还存在许多不足，还处于不断的发展与完善之中，表现在：转基因表达水平低，许多转基因的表达强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的影响，往往出现异位表达和个体发育不适宜阶段表达，影响转基因表达能力或基因表达的组织特异
性，从而使大部分转基因表达水平极低，极少部分基因表达水平过高；难以控制转基因在宿主基因组中的行为，转基因随机整合于动物的基因组中，可能会引起宿生细胞染色体的插入突变，还会造成插入位点的基因片段丢失，插入位点周围序列的倍增及基因的转移，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因；不了解哪些基因控制多数生理过程，不了解基因表达的发育控制和组织特异性控制的机制；制作转基因动物的效率低，这是目前几乎所有从事转基因动物研究的实验室都面临的问题，也是制约着这项技术广泛应用的关键；对传统伦理是一种挑战，对人类的生存有一定的负面作用等。但只要通过科学家的进一步研究和各国对转基因技术的规范管理，保证转基因技术的研究和开发的健康而有序，制定相关的法律、法规，健全转基因生物和转基因食品的管理，如对转基因作物进行监管，对转基因食品进行标识等，应该更深入的了解转基因技术其中的奥秘，只有更了解它才能利用好它，让转基因技术更好地造福于人类。
