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转基因技术的应用实例 转基因技术的应用

转基因应用实例技术

转基因技术的应用(转基因技术应用实例)
作者:张仁森，狄然，胡文平，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所之星
来源:基因农业网
21世纪，随着人口的增加和人们需求的变化，农产品的供需矛盾越来越明显，传统的农业生产技术已经难以满足人们的各种需求 。转基因技术可以大大提高农业生产效率，因此受到越来越多的关注 。到目前为止，转基因技术已经广泛应用于农业、医药、工业、环保等多个领域 。在国际上，转基因植物的研发已经从抗虫、抗除草剂等第一代产品向改善营养品质、提高产量和耐储存等第二代产品，以及工业、医药、生物反应器等第三代产品转变 。多基因聚合正成为转基因技术研究和应用的关键内容 。作为农业科研人员，这里我们想谈谈转基因技术及其在农业中的应用 。
什么是基因？
生物是由各种细胞组成的 。细胞从外到内的结构是细胞膜、细胞质和细胞核 。细胞核中有一种叫做染色体的物质 。不同的生物有不同数量的染色体 。比如人有23对染色体，也就是46条染色体 。每条染色体由一个DNA双螺旋和许多相互交织的组蛋白组成 。那么DNA双螺旋中的一小段编码的序列就是我们所说的基因(对于原核生物，比如一些病毒，是遗传信息的基本单位和染色体或基因组的一个DNA序列 。
基因不神秘，DNA也不神秘 。事实上，DNA分子是基于互补配对原理，由两条核苷酸链组成的双螺旋结构的分子化合物 。分为编码链和模板链 。编码链包含与生命活动密切相关的遗传信息，即基因 。DNA双螺旋就像火车的铁路轨道，但为了节省空时间，生物体尽可能地扭曲和折叠这个“铁路轨道”，所以在电子显微镜下看起来像一个不规则的羊毛球 。一条染色体只含有一个DNA双螺旋，这条“铁轨”上有很多基因 。不同物种的基因数量差异很大 。比如简单RNA病毒只有8个基因，流感病毒大约有1700个基因，大肠杆菌有近4300个基因，水稻大约有46000到55000个基因，人类大约有25000个基因 。不同物种之间有一些相似的基因，但也有一些物种特异性的基因，所以我们可以将一些物种特异性的优秀基因转移到目标物种，这就是我们常说的转基因 。
什么是转基因技术？
转基因技术是将人工分离和修饰的基因引入到生物的基因组中，通过外源基因的稳定遗传和表达，使生物拥有自己不具备的性状，从而更好地满足人们的需求 。这里所说的基因不是空编造的基因，而是自然界中某些物种特有的基因 。例如，转基因三文鱼于2015年获准在美国上市 。野生三文鱼肉质鲜美，但生长速度太慢，往往需要4~5年才能上市 。另一种三文鱼生长速度快，但肉质不受人们欢迎 。因此，科学家们发现了决定这种鱼快速生长的基因，并将其转移到野生三文鱼中，从而培育出生长速度快、肉质鲜美的转基因三文鱼，从而更好地满足人们的需求 。又如普通棉花对棉铃虫的抗性很差，而转苏云金芽孢杆菌Bt基因的棉花对棉铃虫的抗性显著增强 。
转基因技术的分类
人们总会有一个疑问，我们会不会吃转基因食品，而这个基因也会转移到我们的体内？事实上，一个基因从一个物种的基因组转移到另一个物种的基因组需要特殊的技术，这就是我们所说的转基因技术 。单纯靠吃是绝对不可能实现转基因的！根据生物种类的不同，转基因技术主要分为三类:植物转基因技术、动物转基因技术和微生物转基因技术，下面我们将逐一介绍 。
目前植物转基因技术主要包括农杆菌介导法、基因枪法、聚乙二醇(PEG)介导法、电穿孔法和花粉管通道法 。
农杆菌介导法:农杆菌介导法是先将插入目的基因的植物表达载体转移到根癌农杆菌中，再通过根癌农杆菌感染植物，即将根癌农杆菌Ti质粒上的目的基因或根癌农杆菌Ri质粒上的目的基因导入植物受体细胞并整合到其基因组中，从而完成目的基因的转化 。农杆菌是一种革兰氏阴性菌，在自然条件下可以感染大多数双子叶植物的受伤部位，并能诱导植物产生冠瘿或毛状根 。我们日常在地面看到的很多双子叶植物，都是一种靠近地面根和茎交界处的帽状肿瘤，是由农杆菌感染引起的 。现代分子生物学研究发现，农杆菌的细胞中含有一种特殊的质粒，即Ti质粒或Ri质粒 。当农杆菌感染植物伤口时，这种质粒可以将一段含有多个基因的DNA转移到植物细胞中，插入到植物基因组中(我们称这段DNA为T-DNA)，这些转移到植物基因组中的基因的表达导致植物冠瘿或毛状根的产生 。然而，科学家们只希望将所需的基因转移到植物细胞中，而不希望植物产生冠瘿或毛状根 。因此，科学家们对T-DNA进行了改造，去掉了能引起肿瘤的基因，将所需的外源基因插入到T-DNA中，使转移到植物细胞基因组中的T-DNA中含有所需的基因，不会使植物产生冠瘿或毛状根，从而实现了对齐 。农杆菌介导法是最早、研究最深入、应用最广泛、技术相对成熟的转基因方法 。自1983年农杆菌介导法首次用于获得转基因植物以来，科学家们已经通过这种方法成功获得了转基因植物，如番茄、牵牛花和油菜花 。

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