马铃薯转基因工程的研究进展
(东北农业大学研究生学院周晓 903175)
[摘要]简要介绍马铃薯转基因技术方法。着重对已获得的转抗真菌病基因、抗病毒基因、抗虫基因、改良品质基因的马铃薯的特征特性，以及将马铃薯作为植物生物反应器来生产有用蛋白质和疫苗等方面的研究成果进行了综述，同时还对转基因马铃薯进行了展望。[关键词] 马铃薯; 转基因工程; 进展
[前言] 我国马铃薯种植面积460万hm2，产量约7.5亿吨，是世界最大的马铃薯生产国。目前尽管国内育种学家经过长期努力，以培育出许多优良品种，但还存在马铃薯的病虫害严重，种质资源贫乏，遗传背景也狭窄，育种材料(亲本)带毒，后代优良性状潜力发挥受阻，种薯退化严重等问题，这给马铃薯育种和中枢生产带来很大的困难。马铃薯（solanum tuberosun L.）生产极易受到病虫害和非生物逆境因素的影响，尤以病毒性品种退化、真菌、病菌性病害最为严重。据不完全统计，每年由此引起的马铃薯产量损失占总产量的30%以上[1]。
自1983年首次获得烟草转基因植株以来,以基因工程技术为核心的现代生物技术发展迅速,在近20多年的时间里,已有140多种植物相继被转化,内容涉及抗虫、抗真菌、抗病毒、品质改良等多个方面。马铃薯由于其组织与细胞培养技术成熟、植株再生较容易,遗传转化的各种手段均可采用,又可以通过块茎无性繁殖将转基因的特性传递给后代而无需经纯化或多代选育,因此,马铃薯成为最早一批获得转基因成功的植物。目前,利用基因工程技术改良马铃薯的品质、培育抗病虫新品种已经成为当今马铃薯育种的重要内容之一。基因工程育种在改良单一不良性状(如品质、抗病性等)方面是其它育种方法无法比拟的。目前，我国在马铃薯生产上还存如病虫害严重、品质不佳等诸多问题。致使种植业者的收入微薄、积极性不高。近年来，随着植物基因工程技术的发展，陆续培育出了一些优质抗病虫害的转基因新品种，特别是利用马铃薯作为生物反应器来生产有用的蛋白质和疫苗，从而增加些都为马铃薯的研究，开发和生产带来了曙光。
1 马铃薯转基因工程研究
转基因技术是指用人工方法有目的地将来自一种生物的基因稳定地整合到另一种生物的基因组中，表达并遗传给子代的综合技术。马铃薯是最早进行转基因研究的植物之一，是进入田间试验品种最多的转基因农作物之一，过科学家的努力已培育出了在多方面性能优良的马铃薯品种。
1.1抗菌病基因
细菌和真菌病害是农业生产的主要病害,可导致农作物的严重减产甚至绝收,给农业生产造成巨大的损失。为害马铃薯的细菌和真菌性病害主要有黑胫病、软腐病、晚疫病和青枯病等。马铃薯晚疫病是由致病菌phytophtora (Mont) de Bary引起的一种真菌病害，是马铃薯生产中的头号敌人。在我国因晚疫病而发生的产量损失每年平均亦达到10亿美元左右。
马铃薯真菌病种类繁多，其中最主要的是晚疫病。1980年以来，在世界各地频频发生，给种植者带来了很大的经济损失。几丁质和葡聚糖是多数真菌细胞壁的主要成分。利用几丁质酶和烟草葡聚糖酶基因转化的植物具有降解真菌细胞壁的特性。可以防止真菌类病害的发生。现已将携带有Ⅰ型烟草β-1 ,3 葡聚糖酶基因和Ⅰ型菜豆几丁质酶基因的PBLGC质粒导入马铃薯品种“津引 8 号”中 ,获得的再生苗经分子检测呈阳性 ,有望具有抗真菌能力。
还有人将缺失 C 端信号肽序列的Osmotin 基因和在第 96 位氨基酸处发生琥珀突变的smotin基因置于CaMV双 35S启动子驱动下转化马铃薯 ,获得NPTII抗性植株。经检
测证明，smotin蛋白胞外分泌能够赋予转基因植株叶片抗晚疫病的能力。
将从黑曲霉中 PCR 扩增克隆的葡萄糖氧化酶(GO)基因与马铃薯病原诱导型启动子PrpI～I 融合构建植物表达载体PCAMGO,经农杆菌介导转化获得转基因马铃薯。Southern blot 证明了外源基因在受体基因组中的整合。用马铃薯晚疫病Phy2tophthora inf estans复合生理小种侵染的结果 ,转基因马铃薯中病原诱导型启动子可受晚疫病原的诱导;获得的转基因植株对晚疫病的抗性水平各不相同 ,多数表现发病时间推迟和病症明显减弱 ,表明病原诱导型启动子驱动 GO 基因表达在马铃薯抗真菌病基因工程中有很好的应用前景。
将人工合成的 4 种阳离子肽基因导入马铃薯并对马铃薯病原真菌和细菌的抗菌活性进行了测试 ,主要包括马铃薯晚疫菌、叶斑菌、细菌性软腐病菌等。所获得的转基因植株对相应病原菌的抗性都得到增强。
1.2 抗病毒转基因
1986年,美国科学家Beachy等首先将TMV外壳蛋白基因转入烟草和番茄,并使转基因植株获得了对TMV的抗性。为害马铃薯的病毒病有30余种,其中普遍存在且危害严重的有PVX(马铃薯X病毒)、PVY(马铃薯Y病毒)和PLRV(卷叶病毒),而PVX+PVY、PVY+PLRV 混合型病毒病的危害更加严重。马铃薯受病毒侵染后发生退化，造成不同程度的产量损失和质量损失，每年世界上由马铃薯病毒病造成的减产至少20%，敏感品种减产可达80%~90%,而后两种病毒复合侵染对马铃薯危害更大。
20世纪90年代我国马铃薯抗病毒基因工程就已取得了很大进展。现已合成克隆出用于转化马铃薯的病毒外壳蛋白基因、复制酶基因、蛋白酶基因、基因调控区序列、核酶 cDNA 以及其他各种基因约 20 余种;建立完善了致瘤农杆菌介导的马铃薯转化技术;通过外壳蛋白介导、复制酶基因介导、表达基因调控区、表达该酶等多种途径,获得一批抗PVX,PVY,PVX 和PVY,PVY和PLRV ,PLRV ,PSTV 的转基因马铃薯栽培种。“Favorita”、“虎头”、“克 4”已进入田间试验。其中 ,转 PVY外壳蛋白基因的马铃薯在云南省已有大面积的种植。抗病毒马铃薯的培育成功 ,对发展马铃薯生产具有重要意义。
1.3 抗虫转基因
在世界范围内,虫害造成的损失约占农作物总收获量的13%,每年约损失数千亿美元[2]。喷施农药等防治方法不仅成本高,而且严重污染环境,因此抗虫基因工程便成为人们研究的热门课题。
利用基因工程技术将外源基因导入植物细胞, 以期提高产量,改良性状,培育出适合人类需要的植物品种是现代植物遗传育种的重要途径。自1987年世界上首次获得转Bt-toxin基因的烟草和番茄后,植物抗虫基因工程的研究得到了迅猛的发展。而Bt基因是应用最多的基因, 全世界已获得50多种转Bt基因植物。美国Mon- santo公司的Fischhoff小组还利用完全改造的cryⅢA基因获得了抗鞘翅目害虫的马铃薯[5]。目前在美国转Bt-toxin基因的马铃薯已经实现商品化。利用蛋白酶抑制剂的例子有:1997年Mckersie和Brown将植物来源的CPTI转化到马铃薯中,并对鳞翅目和鞘翅目害虫均具有良好的抗虫效果[6]。国内中国科学院遗传所1992年克隆了CPTI的cDNA并转化烟草,抗虫测试结果,转基因烟草接种棉铃虫2~3龄幼虫,4d死亡率达50%,而对照却无死亡[7]。利用植物凝集素的例子有:1997年Gatehouse 等试验结果表明,转GNA马铃薯显著降低了桃蚜的繁殖力[8]。
马铃薯抗虫基因的种类主要有：从苏云金杆菌中分离出的杀虫结晶蛋白基因-Bt基因、植物凝集素基因、昆虫蛋白酶抑制基因和豇豆胰蛋白酶抑制基因等。
植物凝集素具有一定的抗昆虫活性。将雪花莲凝集素编码基因导入马铃薯，所获得的转基因植株对鳞翅目夜蛾科的昆虫表现出抗性。研究发现转豆类几丁质酶基因的马铃薯也可对夜蛾科的昆虫产生抗性。
氢过氧化物裂解酶催化脂肪氢过氧化物裂解产生挥发性醛，涉及植物防御害虫和微生物
侵染，还具有体外抗微生物的活性。将HPL基因导入马铃薯，转基因植株表现出叶片中的脂肪酸氢过氧化物降解，以耗尽HPL的转基因植物饲喂蚜虫,蚜虫的产卵能力增加了两倍多。因此认为催化HPL产生C6醛的导入可能对蚜虫具有防治作用。
来自植物自身的番茄抗线虫基因对马铃薯蚜虫也同样有效。Mi基因是第一例具有不同抗性功能的基因其抗虫机理还不清楚。
1.4 改良品质
国外在改良马铃薯块茎品质基因工程方面已取得许多进展。通过导入细菌ADP葡萄糖焦磷酸化酶基因提高了马铃薯干物质含量；转入巴西豆2S蛋白基因是块茎中蛋氨酸含量提高；通过转基因降低马铃薯种龙葵素含量，降低块茎贮存过程中的还原糖，降低多酚氧化酶活性等。
为了增加马铃薯块茎中必氨酸和含硫氨基酸的含量,现已成功地利用农杆菌介导法 ,将玉米 10ku 醇溶蛋白基因转入马铃薯中 ,并经检测得到了表达 ,使转基因马铃薯块茎中含硫氨基酸含量有明显提高 ,从而获得了品质更优良的转基因马铃薯。
为促进马铃薯块茎中干物质积累，提高淀粉含量Willmitzer等在促进光合作物产物从源到库的转移方面进行了许多研究。我国北大蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室，克隆了菠菜磷酸丙糖转移转移蛋白基因，将其转入烟草和马铃薯，分别获得转基因植株，使叶片中的光合作物产物更快地向块茎转运，以提高马铃薯淀粉含量。
1.5 作为生物反应器
以植物作为生物反应器可以大大降低生产成本 ,简化储存方式 ,现已成为各国科学家研究的热点。这其中 ,多以马铃薯做试验材料。现已将人铜锌超氧化物歧化酶hCu ,Zn～SOD基因 ,用农杆菌介导转化马铃薯 ,获得转基因马铃薯植株 ,经检测该基因在植株体内得到表达 ,表达的SOD 具有活性 ;有人通过农杆菌将含有禽流感病毒血凝素基因的表达载体导入马铃薯的幼茎外植体 ,对转化植株进行培养及温室栽培，地表达了禽流感病毒血凝素疫苗，结果显示 ,用马铃薯生产口服禽流感疫苗是可行的，过直接食用表达禽流感病毒血凝素的马铃薯 ,以期有效地防治禽流感。从对马铃薯抗虫、抗病、抗真菌、改良品质、作为生物反应器方面的研究结果表明 ,利用转基因技术不仅可以改良马铃薯原有品种的品质和抗病虫害特性 ,而且还可以考虑进行多个基因的同时转化 ,这样可以使转基因材料更加完善。同时还要看到 ,随着转基因研究中发现的问题及人们对转基因生物安全性的关注 ,转化植物必须考虑安全性问题和防止对环境造成污染。相信随着研究的深入 ,转基因体系和相关理论将更加完善 ,生物安全性得到提高。
2 展望
马铃薯作为世界上重要的农作物之一 ,具有较高的经济价值 ,在国际农产品贸易中占有举足轻重的地位。随着基因工程的发展，研究者导入马铃薯植株的一般都是重组分子，尤其倾向于导入线性片段以取代以前的环型质粒载体，力求发掘新的高抗基因，实现导入的外源基因高效、多用途表达。将一些有益的基因连在质粒载体上导入受体，去除了不必要的基因，可以更好的避免其他不希望的基因或核酸片段进入马铃薯植株中。基因来源得到大大丰富，来源于其他植物、动物或微生物的有益基因均可被导入，得到抗虫、抗病毒、抗菌的马铃薯后代。目前 ,在职能部门的宏观调控与指导下 ,通过科研部门加大科技投入 ,运用转基因等先进的生物技术手段 ,加强新品种的培育、引进、推广工作 ,强化管理,大力发展马铃薯产业化生产 ,开发出更多的优质马铃薯产品 ,马铃薯这个古老的经济作物 ,将会给生产经营者带来巨大的经济效益 ,并将会对人类的生存、生活质量的提高 ,作出更大的贡献 ,提高社会的物质生活水平。
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“马铃薯事件”和“BT基因玉米事件” 转基因产品最明显的优点就是可提高产品的质量和产量，降低成本，并且可以提高土地利用率。然而，正当科学家们在试验田里忙着扩大转基因作物的成果时，一些转基因的反对派们却不时地找出转基因的种种弊端，这就是“马铃薯事件”和“BT基因玉米事件”。 英国的一位研究人员公布他在实验室的研究结果说：用含有转基因的马铃薯饲养大鼠，引起了大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏，实验结果立即引起轰动。 马铃薯事件的研究者 1999年5月英国的权威科学杂志（自然）刊登了美国康奈尔大学副教授约翰?罗西的一篇论文，引起世人的震惊。论文说，研究人员把抗虫害转基因玉米——BT基因玉米的花粉撒在苦苣菜叶上，然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶。4天之后，有44%的幼虫死亡，活着的幼虫身体较小，而且无精打采。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶，则未有出现死亡率高或发育不良的现象。论文据此推断，BT转基因玉米花粉含有毒素。BT转基因玉米是为玉米抗病虫害能力而培育的，其培育方法是向玉米种子中植入一种可以有效杀伤危害玉米害虫的基因。一些科学家认为，植入BT基因使玉米能够产生杀伤害虫的物质，从而具有抗虫害能力，但也因此而具有了毒性。这对生态环境造成不利的影响。 “马铃薯事件”爆发后不久，英国皇家学会在专门对此组织的评审中，却对这项实验指出6条缺陷：不能确定转基因和非转基因马铃薯的化学成份有差异；对食用转基因土豆的大鼠，未补充蛋白质以防止饥饿；供试动物数量少，饲喂几种不同的食物，且都不是大鼠的标准食物，缺乏统计学意义；试验设计差，未作双盲测定；统计方法不当；试验结果无一致性等。但是，英国公众对转基因食品的安全性纷纷表示怀疑，欧洲有关政府的态度也抱着审慎的态度，要对转基因食品的安全性进行验证。 针对“BT基因玉米事件”，转基因食品的支持派则指出，农业生产本身是一种有损环境的活动，转基因作物对环境的损害不会比传统农业更大。植物自身具备了抗虫能力，农民可
农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系 Steve Millam 摘要：马铃薯是一种全球性的重要农作物，其块茎作为营养丰富的食物，产量很高。马铃薯之所以成为大量研究的焦点，是因为它既作为一种主要粮食作物，又能作为所关注的化合物的潜在重要来源。转基因技术的发展和应用已经用于马铃薯上，并以此来引进基础且实用的新奇目标特征。本文描述了一个快速、高效和低成本的马铃薯遗传转化系统，与平常的转化相比，其转化效率可超过40%。基于核酸印迹法的平均值计算，证实了每个外植体切片在转基因上的独立性。将节间切片与农杆菌一起培养，然后在卡那霉素的筛选下，经历一个双阶段的愈伤组织诱导/出芽系统。用这种描述的方法可以获得很高的幼芽再生率，而且经过2次继代培养后，离体茎段从伤口末端生根，保证有95%的外植体被转化。这种转基因状态可以通过分子分析来证实。马铃薯的块茎生长也促使了大范围的进一步的研究。 1．介绍 马铃薯是最早用于遗传转化的植物之一。Ooms等人在1986年用农杆菌浸染马铃薯Desiree品种的组织并使组织再生，这成为马铃薯转化的直接证据。转基因品种Desiree和Bintje所用的农杆菌由Stiekma等人提供。de Block报道了一种以叶圆片作为靶组织，且与基因型无关的转基因方法。Visser等人以茎段和叶片为外植体，提出了包括再生和转化在内的两步法，并作为目前众多已使用的实验方案的基础。各种马铃薯组织相对容易的根系再生也支持了这些已经报道的马铃薯遗传转化系统。 目前许多正在使用的实验方案都报道了一个两步再生法，及先进行愈伤组织诱导，再进行根系再生。在愈伤组织诱导阶段通常会尽可能避免马铃薯体细胞突变。第一步通常是加入1-5mg/L的玉米素（zeatin）或者玉米素核苷（zeatin riboside），并结合低浓度的生长素（通常是的萘乙酸（NAA）或者吲哚乙酸（IAA））,以此促进外植体产生愈伤组织。第二步，将玉米素浓度降低20%，将生长素浓度降低10倍，同时加入赤霉素来刺激根系再生。每个外植体的再生速率都很高，经过4-6周可生出第一批根，培养10-12周后可每个外植体都会长出至少10条根。以卡那霉素（kanamycin）或者潮霉素（hygromycin）作为筛选标记可以很容易地用肉眼进行分析，然后切除可能与转化无关的根。那些含有抗生素抗性基因的苗将会很明显从茎的切口处长出根，而那些非转基因的苗将不会生根或者从不定位点生根。使用不同的栽培品种或者组织，其转化效率也不同。但是根据重复实验的记录显示，从最初的外植体到确定的转基因单株的比率在40%到100%之间。
转基因作物及食品的6大安全隐患 作者: 来源:生物技术世界发布者: 刘斌类别:专题3-转基因食品安全日期: 2006-11-14 今日/总浏览: 10/19493 由于无法预测将基因转入一个新的遗传背景中会产生什么样的作用,转基因作物及其产品的安全性问题一直是广泛争论的焦点。早在联合国于1992年公布的《生物多样性公约》条款中，就已明确提出转基因作物的潜在生态风险，要求制定或采取办法酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物（LMO或GMO）在使用和释放时可能产生的危险，既可能对环境产生不利影响，从而影响到生物多样性的保护和持续利用，也要考虑到对人类健康的危险。最近，发生在国内的亨氏米粉风波、转基因水稻是否能走上餐桌等问题，再次引发舆论对转基因食品新一轮热烈讨论。 转基因作物的现状 1983年，世界第一例转基因植物——转基因烟草诞生,此后转基因技术广泛应用于农业领域方面的研究。1996年，转基因作物开始实现商品化种植且发展迅猛，全世界每年的种植面积均以两位数的百分比增长，据2005年农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）发布的年度报告，全球生物技术作物种植面积从已从当初的6国170万公顷，增加到2005年的21国9000万公顷，其中美国、阿根廷、加拿大及巴西4国的转基因作物的种植面积占全球的90%以上。仅4种主要的转基因作物（转基因大豆、玉米、棉花和油菜）的总市值就已攀升至52.5亿美元，预计今年将突破55亿美元。 在我国批准商业化种植的转基因植物只有棉花、野天牛花、番茄、甜椒，其中棉花规模最大，占全国棉花种植面积的60％以上，而后两种已经没有推广价值且许可证已经失效。此外，我国进口的转基因作物主要有大豆、玉米和油菜籽，据统计，去年仅大豆就进口了1500万吨，与我国自产的非转基因大豆数量相当，主要用做加工原料，生产豆油、豆腐、豆奶等制品，其中，转基因大豆色拉油的比例可能高达80%以上。 转基因作物的生态安全性 转基因作物的生态安全性问题，涉及转基因作物释放到田间去，是否会将基因转移到野生植物中,是否会造成原有的生态平衡破坏,改变物种间的竞争关系和生物多样性等。转基因作物所引起的生态安全性问题，已有部分在实验室水平得以证实或发生了实例： 转基因作物本身可能演变为农田杂草 由于导入新的外源基因，转基因作物获得或增强了生存竞争和繁殖能力，使其在生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面，都强于亲本或野生种。若被推广种植,这些转基因作物释放到自然环境中的机会特别大,因其又具有野生植物没有的各种抗性,将会迅速地成为新的优势种群,进而可能演变成农田杂草。例如，加拿大商业化种植具有抗除草剂及自播种特性的转基因油菜，仅几年后,其农田便发现了对多种除草剂（包括草甘膦、固杀草和保幼酮等）具有耐抗性的杂草化油菜植株。据专家预言，这种杂草化的转基因油菜，将成为加拿大草原地区危害最为严重的野草。 通过基因漂流影响其他物种 在自然条件下,栽培作物种内，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。例如，
转基因是一种生物体内的基因转移到另一种生物或同种生物的不同品种中的过程，是通过有性生殖过程来实现的。转基因是一种自然事件，每天都在发生，只不过在自然界中，基因转移没有目标性，好的和坏的基因都可以一块转移到不同的生物个体。同时，通过自然杂交进行的转基因是严格控制在同一物种内的(特别是在动物中)，或是亲缘关系很近的植物种类之间。为了提高农作物的产量，改善农作物的品质和增强农作物的抗病虫、抗逆的能力，采用现代生物技术的方法将所需要的基因进行定位，分离克隆，然后再将这个目的基因，通过载体转移到目标生物品种中。现代转基因技术还可以将亲缘关系较远的生物基因，甚至是人工合成的基因转移到需要的品种中去，扩大了可利用的种质资源。 1转基因生物对生物多样性的影响 1.1 转基因生物对非目标生物的影响 释放到环境中的抗虫和抗病类转基因植物，除对害虫和病菌致毒外，对环境中的许多有益生物也将产生直接或间接的不利影响，甚至会导致一些有益生物死亡。 1.2 增加目标害虫的抗性和进化速度 研究表明，棉铃虫已对转基因抗虫棉产生抗性。转基因抗虫棉对第一、第二代棉铃虫有很好的毒杀作用，但第三代、第四代棉铃虫已对转基因棉产生抗性。如果这种具有转基因抗性的害虫变成对转基因表达蛋白具有抗性的超级害虫，就需要喷洒更多的农药，将会对农田和自然生态环境造成更大的危害。 1.3 杂草化 释放到环境中的转基因植物通过传粉进行基因转移，可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给野生亲缘种或杂草。而杂草一旦获得转基因生物的抗逆性状，将会变成超级杂草，从而严重威胁其他作物的正常生长和生存。 1.4 干扰生物多样性 通过人工对动物、植物和微生物甚至人的基因进行相互转移，转基因生物已经突破了传统的界、门的概念，具有普通物种不具备的优势特征，若释放到环境，会改变物种间的竞争关系，破坏原有自然生态平衡，导致物种灭绝和生物多样性的丧失。 转基因生物通过基因漂移，会破坏野生近缘种的遗传多样性。例如转基因作物花粉随风飘散，由此造成的基因污染将防不胜防。转Bt抗虫棉对棉铃虫以外的害虫防治效果很差，某些害虫的发生比常规棉田要严重，甚至上升为主要害虫，危及棉花生长。棉铃虫对转Bt抗虫棉会产生抗体, 在连续种植8～10年后，这种转基因棉可能丧失抗虫的作用。中国是大豆的源产地和品种多样性的集中地，也同样面临着转基因生物对珍贵的基因资源带来的影响。农民一旦种植进口转基因大豆，或者发生基因漂移，基因污染，有可能将原产大豆的遗传基因和遗传结构破坏，造成的损失可能会巨大［5］。 国内大豆的遗传资源是几千年累积财富，现在很多国外的育种都用中国野生大豆的一些遗传材料 2 转基因生物对生态环境的影响 2.1 新的转基因生物对生态的威胁 从纯技术层面来说，转基因技术是中性的，对人体不存在利弊的问题，但由于转基因生物是把一种外来的基因转移到生物体中，所以可能有潜在的危险，它对人类和对生物环境可能产生的负面影响是不可估计的。有害基因扩散到环境中所产生的“基因污染”的危害可能是不可估量的。这些潜在的危险往往在短时间内不一定被发现，因此政府应该对此予以特别关注，加强对转基因生物安全的管理 2.2 转基因生物对农作物的生态影响 有报告显示转Bt抗虫棉在有效防治虫害，减少农药使用的同时，也带来了明显的环境
转基因作物的利弊分析 随着转基因作物种植面积的不断扩大，其产品也越来越多地投放市场. 这些转基因作物和产品究竟能为人们带来多大好处？它们对人们赖以生存的环境和健康会带来多大的负面影响？下面就转基因作物的优越性和潜在风险作一简要综述. 1 转基因作物的优越性 由于导入目的基因的千变万化，它给人类带来的好处也多种多样. 综合转基因作物的各种影响，不但给我们带来了相当可观的直接经济效益，而且为全球农业的可持续性发展提供了良好的外部条件，带来了巨大的环境和社会效益. 1．1 直接经济效益 种植转基因作物所得到的效益是非常明显的. 以美国为例，1996 年全国得到的净利为1.59 亿美元，其中Bt 棉花占6 100 万美元，Bt 玉米占1 900 万美元，抗除草剂大豆为1 200 万美元. 到1997 年时，全国的净利增加到 3.66 亿美元，其中Bt 玉米为 1.19 亿美元，抗除草剂大豆为1.09 亿美元，Bt 棉花为8 100 万美元，抗除草剂棉花为500 万美元，Bt 马铃薯约100 万美元. 加拿大得益明显的是抗除草剂转基因油菜，1994 年时全国净利为500 万美元左右；1997 年上升为4 800 万美元. 另外，加拿大Bt 玉米得益500 万美元，全国估计共达5 300 万美元[1] .从全球角度看，1995 年到1999 年5 年间转基因作物销售收入增加近30 倍. 1995 年时仅为7 500 万美元；1996 年翻了三番，达2.35 亿美元；1997 年又翻了近三番，达6.7 亿美元；1998 年在12 亿～18亿之间，2002 年销售收入达42.5 亿美元[2] . 1．2 改善食品营养与增进人类健康 转基因作物通过改善食品营养来缓解人类饥荒和发展中国家的营养不良，从而减少疾病. 当前转基因作物是多种多样的，有的含有大量人类必需的某种氨基酸和维生素，有些含有较低脂肪酸和较高品质的油分，甚至有些含有抗癌物质. 现在简要例举一些正在市场上销售或正在开发之中的转基因作物：①低淀粉马铃薯，这种马铃薯在煎煮中可吸收少量的油分；②高赖氨酸含量的玉米和甘薯，赖氨酸含量较高；③赖氨酸、蛋氨酸含量较高的大豆，这种大豆具有较高的动物营养；④高糖分大豆，这种大豆不仅口味好，而且易于消化；⑤超高油质的油菜新品种[2-4] .在发展中国家的许多地区以稻米为主食. 因此，在那些地方缺乏维生素 A 成为一个很严重的健康问题. 据世界卫生组织不完全统计，缺少维生素 A 的个体不仅易受病菌感染，而且可能会导致失明，这一问题大约影响了近 2.5 亿的儿童. 在全世界的一些地区，1/4 的儿童死亡与缺乏维生素有关[3] . 另外，据不完全统计，全球受缺铁影响的人数约为37 亿，尤其是妇女和儿童，贫血使他们体质弱化[3] .可喜的是，最近瑞士联邦工业研究所和Friberg 大学共同开展的研究，有可能解决这以特殊的问题.这两个机构的研究者们利用生物技术将其他植物、细菌及真菌中总共7 个基因转入水稻中，从而产生一 个水稻新品系——“金稻”[5] ，这种水稻新品种既含有β-胡萝卜素（维生素A 的前体），又含有铁. 在国际水稻研究所（IRRI）的帮助下，这种水稻新品种将被用作亲本与其他商业品种杂交，然后进行田间试验，最后使它们成为发展中国家都可以获得并种植的新品种.通过传统育种方法提高蛋白质含量的努力成效甚微. Larkins 博士证实[6] ，“全世界作物育种家们已经花了超过30 年的时间来改良玉米和其他谷类作物的蛋白质含量，未取得明显进展. 利用分子遗传学和基因组学的方法，能够揭示玉米富含赖氨酸的复杂遗传性问题，而且试验表明，这一结果适用于其他谷类作物，包括水稻和小麦. 因此，通过转基因技术来大幅度提高禾谷类作物的蛋白质含量是可能的”.农业生物技术的出现为开发具有药用功能的植物品种（包括药用食品），开启了一扇大门. 这些新品种的开发对那些健康条件有限的人来说尤
目录 引言 (1) 第一章转基因DAS-44406-6品系大豆边界序列测定与实时荧光PCR检测 (3) 1.1 材料与方法 (3) 1.1.1 实验材料 (3) 1.1.2 主要实验方法 (4) 1.2 结果与分析 (7) 1.2.1 边界序列测定 (7) 1.2.2 特异性引物探针设计 (7) 1.2.3 特异性实验 (8) 1.2.4 检测低限测定 (9) 1.3 本章小结 (9) 第二章转基因A V43-6-G7品系马铃薯边界序列测定与实时荧光PCR检测 (11) 2.1 材料与方法 (11) 2.1.1 实验材料 (11) 2.1.2 主要实验方法 (12) 2.2 结果与分析 (15) 2.2.1 边界序列测定 (15) 2.2.2 特异性引物探针设计 (16) 2.2.3 特异性实验 (17) 2.2.4 检测低限测定 (17) 2.3本章小结 (18) 第三章阪崎肠杆菌实时荧光PCR检测 (19) 3.1 材料与方法 (19) 3.1.1 实验材料 (19) 3.1.2 主要实验方法 (20) 3.2 结果与分析 (23) 3.2.1 实时荧光PCR引物探针筛选实验 (23) 3.2.2 特异性实验 (24) 3.2.3 检测低限测定 (25) 3.3本章小结 (26) 第四章转基因大豆、转基因马铃薯与阪崎肠杆菌的数字PCR检测 (27) 4.1 材料与方法 (27)
4.1.1 实验材料 (27) 4.1.2 转基因DAS-44406-6品系大豆数字PCR检测方法 (28) 4.1.3 转基因A V43-6-G7品系马铃薯数字PCR检测方法 (28) 4.1.4 阪崎肠杆菌数字PCR检测方法 (29) 4.2 结果与分析 (31) 4.2.1 数字PCR定量检测转基因DAS-44406-6大豆品系 (31) 4.2.2 数字PCR定量检测A V43-6-G7品系马铃薯 (33) 4.2.3 数字PCR定量检测阪崎肠杆菌 (35) 4.3本章小结 (43) 全文讨论与结论 (44) 参考文献 (48) 综述 (52) 综述参考文献 (58) 攻读学位期间的研究成果 (63) 致谢 (64) 学位论文独创性声明 (65) 学位论文知识产权权属声明 (65)
Rowett研究所Pusztai博士用转雪花莲凝集素基因的马铃薯喂大鼠，1998年秋在英国电视台发表讲话，声称大鼠食用后“体重和器官重量减轻．免疫系统受到破坏”。此事首次引起国际轰动，绿色和平组织、地球之友等反生物技术组织把这种马铃薯说成是“杀手”，策划了焚烧破坏转基因作物试验地、阻止GMO产品进出口、示威游行等。英国皇家学会对此非常重视，组织了同行评审．并于1999年5月发表评论，指出Pusztai的实验有6方面的错误，即：不能确定转基因和非转基因马铃薯的化学成分有差异；对食用转基因马铃薯的大鼠未补充蛋白质以防止饥饿；供试动物数量少，饲喂几种不同的食物，且都不是大鼠的标准食物，很少统计学意义；实验设计不合理，未作双盲测定；统计方法不当；实验结果无一致性等 1999年5月，康奈尔大学的一个研究组在《Nature》杂志上发表文章，声称用带有转基因抗虫玉米花粉的马利筋(一种杂草)叶片饲喂美国大斑蝶，导致44％的幼虫死亡，由此引发GMO环境安全性的争论。事实上，这一实验是在实验室完成的，并不反映田间情况，因而缺乏说服力，且没有提供花粉量的数据，现在这个事件已有了科学的结论：第一，玉米的花粉大而重，扩散不远，在玉米地以外5米，每平方厘米马利筋叶片上只找到一粒玉米花粉；第二，2000年开始在美国3个州和加拿大进行的田间试验证明，抗虫玉米花粉对斑蝶并不构成威胁，实验室实验中用l0倍于田间的花粉量来喂大斑蝶的幼虫，也没有发现对其生长发育有影响。目前研究已经证实，斑蝶减少的真正原因，一是农药的过度使用，二是作为大斑蝶越冬地的墨西哥生态环境遭到破坏。 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
转基因技术在我国农业上的应用 摘要：运用转基因技术所获得的转基因植物目前已应用于我国农业多个领域。主要是向农作物转入各种有用基因，特别是抗有害生物(病原体、害虫、杂草等)、抗逆境(干旱、盐碱、寒冷、炎热等)、增加农产品产量和品质、改变生长发育特性、提高光合效率等方面的基因，培育符合人类目标的新品种。在我国转基因水稻、棉花、玉米等作物已大面积种植，大大降低了农药的用量，得到高产优质的农作物。 关键字：转基因；农业；应用 正文： 转基因技术在农业上的应用最为广泛，主要是利用重组DNA技术将外源基因导入农作物细胞中去，改造生物的遗传物质，使其在性状、营养品质、消费品质等方面向符合人类所需要的方面转变[1]。通过基因工程技术获得的植物称为转基因植物[2]。自1993年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，植物基因工程的研究和开发进展十分迅速。国际上获得转基因的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等作物；棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物；番茄、黄瓜、甘蓝、胡萝卜、茄子、芹菜等蔬菜作物；苜蓿、白三叶草等牧草；苹果、梨、木瓜、甜瓜、草莓等水果；矮牵牛、菊花、香石竹等花卉。 我国转基因植物研究虽起步较晚，但由于我国确立了正确的转基因植物发展策略，并将其及时列入国家重点扶持的“863”高科技发展计划，因此发展较快。20多年来，植物转基因技术取得了飞速的发展和喜人的成果，至今已有35科120多种植物转基因获得成功[3]。 1 转基因技术在我国产生的农业背景 1.1 主要作物的病虫害逐年加重 我国每年喷施的大量农药既加重了农民负担，又严重破坏了人类赖以生存的生态环境，还造成了食物中的大量农药残留，危害人类健康。因此，增加品种的抗虫性，减少农药的使用量是一个紧迫的问题。 1.2 高产品种需肥量大 目前我国大部分地区作物生产的施肥量已经超过了土地的承受能力，大量施肥除加重农民负担外，土壤退化、江河湖海的富营养化正成为农业和环境可持续发展的严重障碍。培育肥料高效利用的品种，在保持高产稳产的同时降低肥料用量也迫在眉睫。 1.3 水资源日趋短缺 除西北长期缺水、华北旱灾频繁外，旱灾在长江流域发生的频率近年也有很大提高。据统计，我国农业耗水约占全国耗水量的百分之70 ，所以培育抗旱品种，降低农业用水对国民经济乃至人类社会的生存和发展至关重要。 1.4 土壤质量下降 我国北方的盐碱地面积很大，南方热带、亚热带土壤普遍为酸性，铝离子的毒害是一个严重问题。这些不良环境对农作物的种植和产量潜力的发挥均有限制作用。
有关转基因食品的调查报告调查报告是对某一情况、某一事件“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的分析研究，揭示出本质，寻找出规律，总结出经验，最后以书面形式陈述出来。下面是有关转基因食品的调查报告范文，请参考！ 有关转基因食品的调查报告转基因食品(Genetically Modified Food，GMF)是指利用基因工程技术在物种基因组中嵌入了外源基因的食品，包括转基因植物食品、转基因动物食品和转基因微生物食品。转基因作为一种新兴的生物技术手段，它的不成熟和不确定性，必然使得转基因食品的安全性成为人们关注的焦点。 利处一：对健康有保障。比如说，抗虫的转基因玉米不会被虫咬，就会减少玉米身上的伤口，一些有害的微生物就不能去侵犯它，这就减少了微生物侵害的几率，对我们的健康是一个保障。 利处二：拥有我们自身不能合成的营养素。和非转基因相比，有一些转基因食品，尤其是未来一些转基因食品，增加了一些我们所需要的营养素。这些营养素很多是我们身体不能自身合成的，对我们大有好处。利处三：减少了农药残留。在抗虫或者抗病的转基因作物，栽培和种植的时候，可以少用农药，甚至不用农药，这在很大程度上减少了农药残留。
虽然转基因食品研究历史只有短短几十年，但其提高产量、增强自身抗病抗虫等优点较为明显，另一方面，其潜在的风险，如过敏性、毒性及对环境影响也令世人关注。 一些研究学者认为，对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到 的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。 对于一种食物过敏的人有时还会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏，比如：科学家将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，蛋白质也随基因加了进去，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对这些核桃、小麦和贝类食品过敏。 科学家们认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。科学家把一个外来基因加入到植物或细菌中去，这个基因会与别的基因连接在一起。人们在服用了这种改良食物后，食物会在人体内将抗药性基因传给致病的细菌，使人体产生抗药性。 我国政府为了鼓励支持和发展高新技术产业，在《中华人民共和国国民经济和社会发展九五计划》和《XX年远景规划目标纲要》中明确规定了我国今后十年大力发展的六大高新技术领域，被认为是21世纪技术核心的“生命科学和生物技术”被列为其中之一，具体包括基因工程、转基因动植物、药物疫苗、生物芯片等。科学界人士认为转基因动植物
1.1转基因技术的定义 转基因技术是指将人工分离和修饰过的基因或DNA导入到生物体的细胞基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的稳定地整合、表达并可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因技术的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”[2]。 1.2.植物转基因技术及其应用 植物转基因技术是通过各种物理的、化学的和生物的方法将从动物、植物及微生物中分离的目的基因整合到植物基因组中，使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物预期性状的一种生物技术方法[3]。 遗传转化的方法[4]按其是否需要通过组织培养再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法。 转基因技术给人们带来了新的突破，转基因食品更是成为了人们关注的焦点，转基因食品具有以下特性[25]：（1）提高农作物产量，增加生产产值。通过转移或修饰等生物技术手段改良基因达到增产效果，促进生产的效率，节省成本，解决粮食短缺问题，带动农业产业的快速发展。经过基因改良的大豆和普通大豆相比较，转基因大豆产量显著高于普通大豆；（2）增强食品特殊性能，强化食品功能；（3）节约能源，保护环境，防治病虫害。通过种植转基因作物不仅仅大幅度提高了农作物产量，而且大大减少了除草剂和农药的使用量，这既减轻了使用大量化学物质对农业工人与害虫天敌的毒害，又维护了农田生态环境平衡，产生了巨大的经济、社会和生态效益，表现出显著的优越性和不可逆转的趋势；（4）提高食品的营养价值，合理补充所需营养；（5）具有保健功能，提升食品内在价值，起到了预防疾病的作用。 转基因技术发展现状 1、全球转基因作物政策布局 转基因作物是现代农业发展的重要手段，在研究和保障生物安全的同时，加快转基因农作物的研发和产业化已引起各国的高度关注，并成为国际农业生物技术领域竞争的焦点。美国国家科学基金会（NSF）和国家食品与农业研究院（NIFA）资助了多项转基因作物研究。2012年，NSF资助佐治亚大学100万美元，用于研究大豆基因功能，利用跳跃基因建立并编目一个大豆插入和基因活化突变体库。2014年，NIFA资助了针对转基因技术、目标性状可持续粮食安全、目标性状营养价值和目标性状能源性状4个方面的16项转基因作物研究。