转基因技术的应用实例 转基因技术的应用( 四 )


抗除草剂转基因植物:杂草是我们种植作物时不得不面对的一个大问题 。杂草作为农作物的竞争对手,会争夺农作物的生存空和养分,大大降低农作物的产量 。但是现在的除草方法是用化学方法除草,也就是说一千个敌人受伤,八百个人自残 。虽然使用化学除草剂除杂草,但也会对环境和土壤造成危害 。因此,科学家们试图将抗除草剂基因转移到植物中,培育抗除草剂植物 。截至2017年,已有200多种抗除草剂作物进入产业化,约占转基因作物总数的70%,包括抗草甘膦大豆、玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜和水稻等 。抗咪唑啉酮的玉米、油菜、甜菜和水稻;抗磺酰基腺的大豆和棉花;抗溴苯的棉花、烟草等 。中国已获得抗除草剂转基因作物,包括抗除草剂的水稻、小麦、烟草、油菜和芝麻;抗莠去津大豆;抗溴苯油菜、小麦和抗草甘膦小麦 。能修饰草甘膦的BAR基因产物是迄今为止应用最广泛的抗除草剂基因,已成功应用于小麦、水稻、玉米、大麦、油菜等作物的遗传转化 。此外,作为选择标记基因,抗草甘膦的AROA基因、抗溴苯腈的BXN基因和抗绿磺隆的CSRL基因也已成功用于不同作物的遗传转化 。
抗非生物胁迫的转基因植物:随着人口的增加,在一定土地面积上需要供养的人口也在增加 。世界上适合耕种的土地有限,大部分土地不适合耕种,比如高山地区、高盐碱地区 。如果能在这些地区种植农作物,目前的粮食短缺将大大缓解 。事实上,目前抗非生物胁迫转基因植物的研发主要集中在耐旱、耐盐碱、耐高温和耐低温的转基因植物上 。山东师范大学生物学院实验室培育了耐盐转基因番茄、大豆、水稻和速生杨 。孟山都在美国西部推广种植了全球首个耐旱转基因玉米;科学家还成功将北极比目鱼的抗冻基因导入草莓,获得的转基因抗冻草莓已在美国上市 。其他已经培育的抗冻植物包括抗冻番茄、抗冻烟草等 。目前研究还发现,通过转移耐盐碱基因,玉米的耐盐碱能力得到了一定程度的提高 。
转基因植物的品质改良:转基因技术还可用于提高植物的营养价值(提高蛋白质质量、能量质量、维生素含量、微量元素含量)和食品的口感 。也许最著名的是金米 。对于发展中国家来说,维生素A缺乏是导致儿童失明的首要原因,因此科学家将β-胡萝卜素合成相关的基因转移到水稻中,从而培育出黄金大米,可以大大改善儿童维生素A缺乏的症状 。科学家还利用转基因技术在植物中表达编码半乳糖内酯脱氢酶的基因,从而增加植物中维生素C的含量;将玉米种子中富含必需氨基酸的基因导入马铃薯,使转基因马铃薯茎中必需氨基酸含量提高10%以上 。到目前为止,转基因柑橘中含有增加的花青素,谷类(如水稻、小麦、高粱等 。)和非谷类(如土豆、香蕉等 。)随着叶酸的增加而被培养 。科学家还培育了富含ω-3脂肪酸健康因子的转基因芥蓝种子;2017年,美国批准转基因菠萝商业化,使番茄红素大量积累,呈现粉红色,比黄心菠萝具有更高的抗癌、心血管保护和多种疾病的防治作用 。
复合转基因植物:如果一种植物不仅营养丰富,口感好,还能抵抗各种病虫害和非生物胁迫,将大大降低生产成本,丰富人们的物质生活 。事实上,获得多基因聚合的转基因植物是转基因植物研究领域的重点和热点 。美国孟山都公司与陶氏公司合作,开发了具有抗逆抗虫八大特性的组合品种SmartStax,既能防治地上地下害虫,又能抗广谱除草剂 。加拿大批准了还原糖含量降低、丙烯酰胺减少和抗伤害的复合转基因马铃薯的商业化 。
其他转基因植物:其他转基因植物包括控制果实成熟的转基因植物、增加产量的转基因植物、耐贮藏和高效利用养分的转基因植物等 。例如,通过转移控制乙烯合成的关键酶基因,可以延长一些水果、蔬菜和水果的保鲜期 。转基因技术可以提高黑麦草的代谢能力,增产40%左右 。通过转基因技术获得的抗损伤、抗褐变的转基因马铃薯,可以变得更耐贮藏;它可以通过转移编码的铁调节蛋白来促进植物对微量元素的吸收 。
到目前为止,世界上只有转基因三文鱼被批准上市,但转基因技术在动物抗病育种和品质改良方面也取得了重要进展 。
抗病转基因动物:口蹄疫、禽流感、牛结核病等多种疾病的爆发,每年给畜牧业造成数百亿的损失,特别是疯牛病、布鲁氏菌病等人畜共患疾病,不仅给农业造成巨大损失,也威胁着人们的生命健康 。随着转基因技术的出现,利用这种方法培育抗病能力强的新品种将是控制这些疾病传播的一种新的高效手段 。目前已培育的抗病品种包括抗禽流感转基因鸡、抗蓝耳病转基因猪、抗布鲁氏菌病转基因羊、抗结核病转基因牛等 。

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