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1、第六章 转基因植物及其安全性,转基因探雷植物,1983年，世界上第一例转基因植物一种含有抗生素药类抗体的烟草在美国成功培植。,1994年一种转基因西红柿最先获准上市。是最早上市的食转基因食品。,定义 主要指表达农药活性的转基因植物。 按照美国的农药登记管理规定，以控制有害生物为目的的转基因植物属于农药范畴。 应用生物技术可以使转基因植物表达农药活性物质。表达农药活性的转基因植物称为转基因植物，包括表达对病虫害有抗性的物质以及表达该物质所必需的遗传材料。 EPA将农药活性物质分为蛋白质类农药（proteinaceous pesticide）和非蛋白质类农药(non-proteinaceoud p
2、esticide)。,一、意义 粮食问题 35科120种植物成功，30个国家批准3000多例田间试验，涉及植物种类50多种 1999年有12个国家种植,二、研究和应用范畴 抗虫基因工程 抗病基因工程 抗逆基因工程 品质改良的基因工程 控制发育的基因工程,三、现状 （一）经济效益 1995：0.75亿美元 1996：2.35亿 1997：6.7亿 1998：12-15亿 1999：20-25亿（5年增长30倍） 2000：30亿 2005：60亿 2010：200亿,（二）种植面积 96：170-280万公顷 97：1100万公顷 98：2780万公顷 99：3990万公顷 2000：4420万
3、ha，7种转基因植物在13个国家(发达8个、发展中5个)种植。 2002：5260万ha 美：3030万公顷(68%) 阿根廷：1000万公顷(23%) 加：300万公顷(7%) 中：50万ha(1%) 大豆(58%) 、玉米(23%) 、棉花(12%)、油菜(7%) 抗除草剂(74%)、Bt (19%)、双抗(Bt)/除草剂(7%),中国转基因植物进展 第一个商品化国家（1992）1983年科学家通过基因工程手段首次获得了转基因植物 （国外） 抗虫棉、抗腐烂番茄、改变花色的矮牵牛,转基因动物 1984年我国即成功获得世界第一例转基因鱼 生长素基因和抗冻基因等，转入的生长素基因包括人、牛、羊、
4、大马哈鱼、虹鳟鱼的生长素基因等； 鱼的种类包括黄河鲤鱼、黑龙江野鲤、草鱼、泥鳅、荷包红鲤抗寒品系和德国镜鲤等。其中，转入生长素基因的黄河鲤鱼、黑龙江野鲤已通过环境安全性评价，目前正在进行食用安全性评价，可望成为我国第一例走上餐桌的动物源转基因食品。,四、潜在风险 恶魔食品(Franker food)？ 转基因逃逸(Transgenic escape) 1.转基因作物本身成为杂草2.转基因作物使其亲缘野生种成为杂草或超级杂草3.转基因作物可能产生新的病毒或疾病4.转基因作物对非目标生物的危险5.转基因作物作为外来种对新生境的入侵，使生物多样性受到威胁6.转基因作物对生态系统及生态过程的影响7.其
5、它一些不可预计的风险。,1995年，加拿大首次商业化种植了通过基因工程改造的转基因油菜。但在种植后的几年里，其农田便出现了对多种除草剂具有耐抗性的野草化的油菜植株，即超级杂草。 抵御三种除草剂的野草化的油菜不但很难铲除，而且还会通过交叉传粉等方式，污染同类物种，使种质资源遭到破坏。,（一）转基因植物的杂草化,2001年，David等报道了转基因玉米对墨西哥玉米起源中心的基因污染问题。位于墨西哥偏远南部山区的奥斯科萨卡从未种植过转基因玉米作物，离它最近的转基因玉米生产地也在100千米之外。但是，美国加州大学伯克利分校的研究人员从奥斯科萨卡采集的6份当地玉米样本中，4份带有常用于转抗虫基因作物的相
6、关基因。 如果玉米原产地的遗传多样性受到污染，本地的玉米遗传结构受到破坏，产生的污染问题是很严重的。 转BT的植物分泌毒素，杀死土居昆虫和真菌,（二）对生物多样性的影响,1.大斑蝶事件 2. 棉田寄生性天敌减少，捕食性天敌增多 3. 生存竞争,（三）基因漂移 1.近缘种： 2. 转基因微生物与病原菌之间的基因交换，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，在他们的小肠肠道细菌里面检测到了转入的基因 DNA 残留。,（四）过敏性反应 大量接触BT毒素农药的工人及通过皮肤接触BT毒素的豚鼠,均产生了皮肤刺激症状
7、 2. 巴西豆事件： 3. BT蛋白与动物肠道结合：在小鼠消化道内BT蛋白能与动物肠黏膜细胞表面蛋白结合 ，当小鼠摄入的BT内外毒素蛋白达到10mg/kg和100mg/kg时,动物的脾脏指数,T细胞ANAE阳性率及巨噬细胞的吞噬功能均可见明显的抑制,4. 星连玉米事件：较著名有美国的星联玉米， Star link 玉米事件。这种玉米是 1998 年美国环保局批准商业化生产，当时批准是用作动物性饲料，不是用于人食用，因为它对人体有过敏，可能产生皮疹、腹泻。,现在已证实在油菜、甘蔗、莴苣、向日葵、草莓、马铃薯和禾谷类作物中均可以发生向相关近缘杂草自发基因转移。研究表明转基因油菜在自然条件下，通过花
8、粉或种子传递，转基因可转入几个近缘野生种中，如野生萝卜、白芥和芜菁中11。,（二）食品安全性 1、毒性分析 2、过敏性分析：抗菌食品：过敏反应？ 香港：百福牌鲜豆奶、豆腐花、维他奶牌鲜豆转基因大豆 中国大陆：豆油、啤酒等（转基因食品已在我们体内“穿肠而过”） 3、抗生素标记的安全性： 转基因微生物： 疾病流行？ 作物转基因物质于胃有害？,五、安全管理 大面积已达10多年，食用人群超10亿 1975.2.美国加州Asilomor会议（世界第一次转基因生物安全性会-里程碑） 1996.7.农业部农业生物基因工程安全管理实施办法1997.3正式受理 2000.8.8我国签定“生物安全议定书”第70个
9、签署国 2001.1.4-6北京，“国家生物安全软科学第三次会” 2001.5.国务院农业转基因生物安全管理条例 2002.1.农业部三个配套管理办法 农业转基因生物安全评价管理办法 农业转基因生物进口安全管理办法 农业转基因生物标识管理办法 转基因标识(把权力留给消费者) Fujian : Mar.20,2002GMFOOD 生物安全具有广泛性、潜在性、复杂性、严重性坚持公正、科学原则 （1）开展海洋、水生生物、食品发酵优先领域的调研； （2）编著生物安全专著列入“863”丛书,六、态度： 趋利避害、贯彻法规、风险性研究、环境监测、公众监督 七、转基因植物对农药工业的影响 “重新洗牌” Mo
10、nsanto：商业企业？农药？生物高科技？ 速度+价值 八、植物生物反应器 （1）最经济的蛋白质生产系统，大面积种植，大规模生产，简便廉价 （2）细胞全能性 （3）具有完整的真核细胞表达系统，可食性器官可口服免疫 （4）重组蛋白更为安全，用动物细胞培养或微生物发酵易污染动物病原菌 （5）植物种子易于生产贮运 拟南芥生产生物可降解塑料 孩子不再打针，不再吃药，一支香甜润滑的香蕉就解决问题 美：可治腹泻的土豆疫苗,1、表达BT毒素的转基因植物,如转BT棉、转BT玉米、转BT马铃薯等 不同株系的芽孢含有不同的由Cry基因编码的晶体原毒素蛋白，不同的毒素蛋白控制不同类型的昆虫，主要包括鳞翅目（Cry1
11、、Cry2、Cry9）、鞘翅目（Cry3、Cry7、Cry8）和双翅目（Cry4、Cry10、Cry11）的害虫和植物线虫（Cry5、Cry6、Cry12和Cry13）。 改造活性的方法有：蛋白质序列和基因序列的改造,2、表达消化蛋白酶抑制剂的转基因植物,针对害虫的危害，植物体内具有各种类型的生物化学防御措施。 对于基因工程来讲，基因编码的植物防御蛋白可能比植物次生性物质更容易利用。 第一个异种植物之间基因的转移是将编码豇豆型的丝氨酸蛋白酶抑制剂的基因转移到另外一种植物中，含有两个对牛胰蛋白酶的抑制活性部位 编码胰蛋白酶抑制剂的番茄抑制剂基因用花椰菜花叶病毒35S启动子在烟草中表达可显示出抗虫
12、活性,3、表达凝集素的转基因植物 第一个发现凝集素的抗虫作用是大豆种子的凝集素对仓库害虫的作用。 目前已发现了17种具有商业价值的对四纹豆象有活性的植物源凝集素 通过CaMV35S启动子可使编码大豆凝集素的基因在烟草中表达，从而提高烟草对美洲夜蛾的抗生 将转胰蛋白抑制剂和大豆凝集素基因的烟草进行杂交获得的双重表达品系可进一步提高对美洲夜蛾的抗性，控制效果可达到90%,4、表达其它抗昆虫因子的转基因植物,主要是表达氧化酶基因植物,转基因植物产品,1、抗磺酰脲类除草剂 通过选育对磺酰脲类除草剂不敏感的植物株作为亲本，进行培育。,2、转BT基因的植物,3、抗溴苯腈基因 主要表达腈水解酶基因，从一种土壤细菌中分离得到,4、第二类兴奋性突触后电位合成酶基因 抗除草剂草甘膦，从生产草甘磷的设备中分离得到,5、豇豆胰蛋白酶抑制剂基因 豇豆胰蛋白酶抑制剂是一种干扰昆虫消化的蛋白酶,
