转基因技术发展概况

　　第二章 转基因技术发展概况

　　基因是控制生物特征最基本的单位，它记录了所有生物繁衍生殖的遗传信息，假如对基因加以修改的话，就可以改变有机体的部分甚至全部的特征。通过重新排列动植物的基因并尝试改变，可以大量利用物种的特点来确保农作物的产量。例如，人们可以运用鱼类基因里抗冻的信息，让一些原本适应温暖气候的植物如蕃茄、草莓等，提高自身应对气温剧烈下降的适应性；通过了解并获得一些细菌的基因信息来修改玉米、大豆的基因可以更好地抵御害虫。据统计 2010 年国际农业生物技术应用服务组织统计，全球已有 120 多种转基因作物，种植面积超过了 4400 公顷，使全球作物的产量比过去四年的同期增长了 25 倍以上。在美国有高达 4000 多种的转基因食品已经成为一种商品融入了人们的日常生活。转基因作物的信息图谱在我国有 22 种之多，基因工程研究较早的课题--转基因棉花早已经有商业的投入并进入了大规模的生产。在全球，中国的商业化转基因作物的田间试验和生产规模位居第四。

　　第一节 转基因技术的理论概述。

　　一、转基因技术。

　　基因是脱氧核糖核酸（DNA）分子特定的片段。每个片段的碱基序列有着不同的基因遗传信息存在。基因的复制是一项精确度非常高的活动，可以保障基因信息一代又一代的流传；基因转录在信使核糖核酸（mRNA），可以指导蛋白质完成特定的合成，使基因能够得到表达，用特定的生命活动使其具体显现。基因工程这一项高科技的技术，最早兴起于上世纪的 70 年代，其主要方法是通过人工把生物的特定遗传物质，从脱氧核糖核酸分子中提取出来，然后在体外进行切割、拼接后重组符合实验的要求，最后导入实验体的宿主细胞或个体中使其遗传特性发生改变；这种经过体外基因重组来创造一个已原来更为优良的生物体的强大技术，被称为基因工程，也称其为 DNA 重组技术。

　　而转基因技术指的是通过生物技术手段从特定生物的基因序列中获取相应的基因片段，使其与另一种特定的生物体基因融合，让与其融合的特定生物体的基因按照需要的基因片段进行重组，从而使后者的遗传特征发生改变。总之，转基因技术是让一种生物的基因转移并影响到另外一种生物基因的生物技术。

　　这种技术可以把任何外源基因，包括人，动植物，微生物，甚至是人工特定合成的基因给整合到动植物或微生物的细胞中，使之表现出人们所需要的，多种多样的特征。运用转基因技术改良、优化过的生物通常被人们称为转基因生物。

　　通过上述的定义，已经清晰地表达出，转基因技术与其他生物技术相比，主要有以下几个重要的特点：首先，转基因技术已经改变了生物通过自然进化的规则，突破了两种或更多的物种之间的界限。其次，人类通过转基因技术将改造自然的能力开拓到了生命体本身。最后，就是因为转基因技术最重要的两大特点，使其影响深刻远大且非常复杂，它在很大的程度上会对人类的健康、社会的发展、生态和环境还有一系列未知的问题产生重大的影响，就目前来看很难完全控制其发展的态势，也正因为如此，如果不对转基因技术进行严格的规范和控制，必将导致全人类的恐慌。

　　二、转基因与克隆的区别。

　　英语单词的音译"clone"就是克隆，作为名词使用时是指单个共同的祖辈通过无性繁殖生产出更多的子辈，可以是具有相同 DNA 分子的细胞或者个体；作为动词来使用时，指的是单个共同的祖辈通过无性繁殖生产出相似的多个子辈的 DNA 分子组、细胞组或个体组的整个过程。比较详细的操作过程是这样的：

　　首先，将卵细胞的细胞核给去除，然后植入一个细胞的 DNA,接着使用电学或者化学的方法来刺激这个经过更改的卵细胞，使它活性化开始分裂，最终成为一个胚胎，当然，这个全新的胚胎的基因和植入体细胞的基因是完完全全相同的。所以，基本上克隆技术就是一种无性生殖的方法。早在 1938 年，德国的胚胎学家就第一次提出了克隆技术，到现在为止就已经经历了三个重要而伟大的发展时期：微生物克隆的方法是第一个时期，也就是积极培育一个细菌使其迅速繁殖，成为一组与其相同的，成千上万的细菌群；生物克隆技术是第二个时期，就是培育繁殖遗传基因（DNA）；动物克隆是第三个时期，就是仅使用一个细胞就培育成一个完整动物个体。

　　如果单从生殖方式方面来看，克隆技术和转基因技术有一个共同点，它们都是无性生殖。但必须注意的是两者仍然有非常明显的区别：转基因技术必须要将外源基因植入，由此来突破生殖隔离，致使其从生物体的性状特征发生导向性的变化；然而克隆就是将动物的细胞核进行移植，是一种单纯的"复制".也就是说，前者是替换了遗传信息，直接改变物种的遗传基因的特征产生新的性状；而后者则是只移植了整个的细胞核，保持了所有克隆体的特征完全相同。

　　总结来说，转基因技术就是有目的性的，导向性的把一个生物有益的特征，添加到另一个实验体内，使实验体表达相同的有益的特征；而克隆技术就是从两个完全不同的个体中得来的细胞核植入已经去除了细胞核的卵细胞里，然后由第三方培育的无性繁殖的，完全和本体一样的个体。

　　第二节 转基因食品发展概况。

　　一、转基因作物发展历史。

　　直至 20 世纪中期，基因作为控制生物遗传性状的遗传因子才被人们逐渐理解。如同上帝之手可以创造生命一样，基因就是生命形成的关键道具，所以人们加大力度对其进行探索、去掌握，从而进行改造。自 1973 年基因的技术的根本性难题被解决以后，在 20 世纪的最后 20 年中，转基因技术这项长期的课题已经进入了飞速发展的阶段：1983 年，世界上第一例转基因作物（GMC），即一种含有抗生素药类抗体的烟草在美国烟成功栽植，这标志着人类利用转基因技术改良农作物的开始。首批的具有抗虫性和抗除草剂棉花这一转基因作物于 1986年进入田间试验。1992 年，中国成为了世界上首个将转基因作物商品化的国家，抗黄瓜花叶病毒和抗烟草花叶病毒双价转基因烟草的种植，这意味这开启了转基因作物商品化的时代。随后在 1994 年，转基因烟草制成的香烟获得美国食品与药物管理局（FDA）的批准从而进入市场，紧接着于 1995 年第一种转基因食品--西红柿进入美国的大小超市。正如雨后春笋，1996 年，世界各地的许多国家，种植面积总共为 170 万公顷的商业化转基因作物开始投入生产。据国际有关组织测算：2000 年转基因作物种植面积高达 4420 万公顷，比 1996 年转基因作物种植面积增长了 25 倍，其中，种植的转基因大豆占 50%以上，紧随其后的是转基因玉米和转基因棉花。

　　自那时起，转基因作物的研究突破和应用发展令人瞠目，全球多个国家开始跻身于转基因作物的研究，并有大量的转基因作物的实验作品通过审核运用于大规模商业化种植。据 2010 年美国农业部统计，世界上有数百种植物的目的基因被分离出来；基于转基因作物研究这一大课题现已分离展开了 35 个小科目；已有超过 200 种的植物实验成功，大致估算也有近 1000 例转基因植物被授权开始田间试验；已经批准了商业化生产的转基因作物的品种有 48 种。就目前来看，全球最主要，种植规模最大的分别是棉花、玉米、油菜和大豆这四种转基因作物。对于上述这些转基因作物的改良主要包括以下这几方面：抗虫、抗病毒、抗真菌、抗细菌、抗除草剂、逆境抵抗等质量的改进，为提高产量增长和发展潜力进行了控制和改进。

　　二、转基因农作物的种植面积。

　　世界上首例转基因植物的种植成功于 1983 年，这一标志性项目的成功诞生在美国。把转基因改良农作物进行商业化，始于 1996 年，当时使用生物技术育种的农作物大约有 430 万公顷，在近来的 20 年里，转基因技术的发展有了长足的进步，就拿 2001 年的形势来说，全球有 5000 万余公顷面积的土地用于转基因作物的种植，就在 2002 年这一年里转基因作物的种植面积又比去年同期增加了 867万公顷，更是创下了历史的新高。由于种植转基因作物而受益匪浅的农民的人数从 2000 年开始的 350 万，仅用一年的时间，至 2001 年就增加了 200 万。2001年中，由于种植转基因作物而受益的农民中有超过四分之三的是在资源匮乏的地区。根据相关报告，就在 2006 年这一年间，全球种植的转基因作物达到了 1.02亿公顷，共增涨了 1200 多万公顷，增长率高达 13%.其中，一些工业化较为发达国家转基因作物种植面积的增长仅为 9%,而发展中国家增加了 700 万公顷的转基因作物， 增长率为 21%,远高于工业发达的国家。种植转基因作物的农户从2005 年的 850 万户增长到了 1030 万户，首次出现了超过 1000 万户的农户在从事转基因作物的种植。国际农业生物技术应用服务组织（ISSAAA）估计，转基因作物在未来 10 年的商业化进程中，由于运用"基因叠加"的方法，同时大力发展具有农艺学、改善质量和抗旱性和其他重要特征的农作物的种植，在未来的几年里，转基因作物的种植面积将会持续增长，预计到 2025 年，全球将会有 40多个国家的2000多万户农户从事转基因作物的种植，地球上将会出现有2亿公顷的土地用于种植转基因作物。

　　三、转基因农业发展的必然性。

　　地球上的人口越来越多，但是越来越少的土地、能源和其他资源引起了人类对资源危机的恐慌。根据国际权威机构统计，当前的科技已经无法阻止这种趋势。并且随着时间的推移到 2020 年，世界人口将增加 2000 万，因此不久的将来，人们将面临粮食短缺和能源短缺的局面。

　　就我们的国家而言，到 2030 年左右，中国人口将达到 16 亿，每年约有 6.5亿吨的粮食需求。对农产品而言，现有的技术和基本农田产量还要再增加了50%,才能满足国家的需求，但传统种植模式根本无法满足这样的需求，因此转基因技术成为当前解决问题的唯一途径。因此利用转基因农作物高产、优质、高效的特点，在减少农药和化肥的投入的同时，缓解资源约束，保护生态环境，提高产品质量，对缓解人类的粮食资源危机起着重要的作用。