转基因植物的应用
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转基因植物的应用转基因植物是利用现代生物技术将外源基因导入植物细胞中,从而改变植物的遗传性状。
转基因植物的应用范围广泛,涵盖了农业、工业、医疗和环保等多个领域。
提高作物产量和品质通过转基因技术,可以将某些有益的基因导入植物中,使其具有更高的生长速度、更大的产量或更好的品质。
例如,科学家将某种具有高产量的基因导入大豆、玉米等农作物中,使其产量大幅度提高。
抗虫、抗病和抗除草剂转基因技术还可以使植物具有抗虫、抗病和抗除草剂等特性。
例如,科学家将某种抗虫基因导入棉花中,使其能够抵抗棉铃虫的侵害,减少农药的使用量。
适应不同环境通过转基因技术,可以使植物适应不同的环境条件,如干旱、高温、盐碱等。
例如,科学家将某种耐旱基因导入小麦中,使其能够在干旱条件下正常生长。
改良植物性状转基因技术可以用来改良植物的性状,如花色、香味、口感等。
例如,科学家将某种基因导入玫瑰中,使其花朵颜色更加鲜艳。
用于生物能源转基因植物还可以用于生物能源的生产。
例如,科学家将某种能够产生生物柴油的基因导入油菜中,使其成为一种新的生物能源作物。
基因治疗研究转基因技术还可以用于基因治疗的研究。
例如,科学家将某种能够治疗某种疾病的基因导入人体细胞中,以治疗遗传性疾病或某些癌症。
医疗和工业用途转基因植物还可以用于医疗和工业用途。
例如,科学家将某种具有药用价值的基因导入植物中,从而生产出新的药物或工业原料。
环保和生态保护转基因技术还可以用于环保和生态保护。
例如,科学家将某种能够降解污染物的基因导入微生物中,使其能够净化环境中的污染物。
此外,转基因技术还可以用于生态修复和保护生物多样性等方面。
总之,转基因植物的应用前景广阔,对于农业、工业、医疗和环保等领域的发展具有重要意义。
然而,在应用转基因技术时,也需要注意其潜在的风险和安全性问题,以确保其应用不会对人类和环境造成负面影响。
基因工程举例基因工程是一门综合性的学科,涉及生物学、化学、计算机科学等多个学科的知识,通过对生物体的基因进行改造和调控,以实现对生物体性状的改变和优化。
基因工程在农业、医学、生物工程等领域具有广泛的应用价值。
下面将就基因工程的相关应用举例进行介绍。
一、农业领域1. 抗病虫害转基因作物:通过基因工程技术将抗病虫害的基因导入到作物中,提高作物的抗病虫害能力,减少农药的使用,提高农作物的产量和质量。
2. 转基因植物的抗逆性增强:通过基因工程技术,将耐旱、耐盐等逆境相关基因导入植物中,提高植物的抗逆性,增加植物在恶劣环境下的生存能力。
3. 营养增强转基因作物:通过基因工程技术,对作物进行营养增强,例如将富含维生素A的基因导入到水稻中,生产出富含维生素A的金黄色稻米,解决了部分地区维生素A缺乏的问题。
二、医学领域1. 基因治疗:基因工程技术可以用于治疗一些遗传性疾病,例如囊性纤维化、血友病等。
通过将正常基因导入患者的细胞中,修复或替代缺陷基因,达到治疗的效果。
2. 肿瘤基因治疗:基因工程技术可以将抗肿瘤基因导入肿瘤细胞中,使肿瘤细胞失去增殖能力,达到治疗肿瘤的目的。
3. 个性化医学:基因工程技术可以通过对个体基因组的分析,提供个体化的医疗方案。
例如,通过分析个体基因组中与药物代谢相关的基因,可以预测个体对某种药物的反应,从而调整药物的剂量和种类,提高治疗效果。
三、生物工程领域1. 重组蛋白的生产:基因工程技术可以将人类、动物或植物的基因导入到微生物中,使其表达出特定的蛋白质,用于医药和工业上的生产。
2. 工业菌株的改造:通过基因工程技术,改造微生物的代谢途径,使其能够高效地合成目标产物,例如生物柴油、生物塑料等。
3. 生物传感器的构建:通过基因工程技术,将特定的基因导入微生物中,使其能够对环境中的特定物质产生反应,构建具有检测功能的生物传感器,用于环境监测和生物安全等领域。
四、环境保护领域1. 生物降解材料的制备:通过基因工程技术,改造微生物的代谢途径,使其能够降解一些难以降解的有机物,用于环境污染的治理。
植物基因转变技术的研究与应用第一章:引言植物基因转变技术是指利用生物工程的手段,对植物基因进行改造和转变的科学方法。
它能够通过选择性地引入外源基因或改造内源基因,使植物获得新的性状或改善现有性状,从而应对环境压力、提高产量和质量等。
本文旨在对植物基因转变技术的研究与应用进行深入探讨。
第二章:植物基因转变技术的研究方法2.1 基因传递方式植物基因转变技术常用的传递方式包括农杆菌介导的转化、基因枪法和电击法等。
农杆菌介导的转化是较常用的方法,通过利用农杆菌及其质粒将外源基因导入到植物细胞中。
基因枪法是将外源基因包裹在微小金属颗粒上,通过高速撞击的方式将基因引入到植物细胞中。
电击法则是利用电场脉冲使植物细胞膜通透性增加,以便外源基因能够进入细胞。
2.2 基因的选择和构建基因的选择是植物基因转变技术中的重要步骤。
常用的外源基因包括抗病基因、抗虫基因、抗逆基因和营养改良基因等。
构建外源基因则需要将目标基因与适当的调控序列组合,并经过人工合成或进行PCR扩增,最终构建出能够在转基因植物中进行表达的基因。
第三章:植物基因转变技术的应用3.1 抗病基因的导入通过转基因技术将抗病基因导入到植物中,能够提高植物的抗病能力。
例如,在水稻中导入水稻白叶枯病的抗性基因Xa21,能够显著提高水稻对白叶枯病的抗性,从而实现重要农作物的病害防控。
3.2 抗虫基因的导入抗虫基因的导入能够有效降低植物受虫害的损失,并减少对化学农药的依赖。
例如,通过导入杀虫蛋白基因Bt基因到作物中,可以使作物在遭受害虫攻击时产生抗虫蛋白,从而实现对害虫的有效防控。
3.3 抗逆基因的导入逆境胁迫对植物的生长和产量产生严重影响。
通过导入抗逆基因,可以增强植物的抵抗逆境胁迫的能力。
例如,在水稻中导入轮播麦作为转基因水稻的耐旱基因,能够显著提高转基因水稻的耐旱能力,并增加其产量。
3.4 营养改良基因的导入通过导入营养改良基因,可以增加植物对营养元素的吸收和利用效率,从而提高作物的产量和品质。
转基因的应用原理是什么1. 什么是转基因技术转基因技术(Transgenic Technology)是指通过人为方式将外源基因导入到目标生物体中,使其成为转基因生物的过程。
转基因技术可以应用于植物、动物和微生物等不同生物体,被广泛应用于农业、医学和工业领域,具有重要的研究和应用价值。
2. 转基因的应用原理转基因的应用原理是通过将外源基因导入到目标生物体的基因组中,使得目标生物体表达新的特定基因或产生新的蛋白质。
这是通过以下几个步骤实现的:2.1 选择目标基因首先需要确定要导入目标生物体的外源基因。
这个外源基因可以来自于同一物种中的不同个体,也可以来自于不同物种之间的基因交流。
目标基因的选择取决于所需的特定特征或功能。
2.2 构建重组DNA在确定目标基因后,需要将其导入到重组DNA中。
重组DNA是由目标基因和载体 DNA(如质粒)组成的,通过重组 DNA 的构建,可以将目标基因正确导入到目标生物体的基因组中。
2.3 导入重组DNA将构建好的重组DNA导入到目标生物体中。
这可以通过多种技术实现,如基因枪法、电穿孔法等。
其中,最常用的方法是农杆菌介导的转化方法,即利用农杆菌将重组DNA导入植物细胞中。
2.4 基因表达和蛋白质产生一旦重组DNA成功导入目标生物体的基因组中,目标基因便可以开始表达。
这意味着目标基因的DNA序列被转录成RNA,并由细胞机制进行翻译,最终产生新的蛋白质。
3. 转基因技术的应用转基因技术在农业、医学和工业领域有广泛的应用,可以改善生物体的特性、增加产量、提高抗病性等。
以下是转基因技术在不同领域的一些主要应用:3.1 农业•转基因植物的产量提高:通过转入抗虫、抗病基因,改善作物的抗性和产量。
•转基因植物的耐逆性增强:通过导入耐旱、耐盐基因,提高植物对环境逆境的适应能力。
•转基因植物的品质改进:通过导入特定基因,改善作物的口感、营养价值等特性。
3.2 医学•转基因动物用于研究:通过导入人类疾病相关基因,模拟人类疾病,进行研究和药物筛选。
转基因植物的应用
发表时间:2018-12-06T16:04:38.320Z 来源:《科技新时代》2018年10期作者:方源媛
[导读] 转基因技术的发展前景十分广阔,相信在不久的将来,随着转基因技术的成熟,更多农业方面的问题将得到较好地解决。
昆明市第一中学云南省昆明市 650031
摘要:我国是农业大国,农作物的产量与经济命脉息息相关。
农作物生长过程中会受到各种各样的影响,目前国内农作物受到的影响主要有自然灾害、病害、虫害等时刻在威胁着它们的健康生长,减产会造成损失。
转基因技术孕育而生,高效地解决了这类问题,成为发展必然。
本文通过比较传统防治方法和转基因技术在防治的效果,运用文献阅读、资料分析等方法,从抗病、抗虫、抗除草剂三个方面对比二者,得出转基因技术相对传统防止方法优势明显的结论。
转基因技术的发展前景十分广阔,相信在不久的将来,随着转基因技术的成熟,更多农业方面的问题将得到较好地解决。
关键词:转基因植物、抗病、抗虫、抗除草剂
1. 农作物受灾现状
农业是我国的第一产业,是生存之本。
而我国又是一个人口大国,农业则显得更为重要。
目前农业生产面临着人口不断增长和资源短缺的双重挑战。
农作物在生长过程中会受到各种自然灾害及胁迫,容易导致生产上的损失。
首先是自然灾害,由于人类活动范围的扩大,自然灾害也逐渐增多。
旱涝灾害、地震、等自然灾害平繁发生,别说植物,就连其他生物的生活都会遭到很大的影响。
这将成为农作物减产的一个重要因素。
往年因旱灾造成的粮食损失约200亿至250亿千克,直接经济损失约150亿至200亿元。
低温影响也不可忽视,如大气环流异常以及拉尼娜现象的出现,引发了2008年一月下旬我国南方地区的极端气候灾害,给社会经济造成了极大的损失。
[1]
其次,是病害、虫灾、某些灭生性除草剂等恶劣的环境等胁迫。
它们更加直接地对植物的生长发育造成影响。
面对这种情况,我们目前采取的措施如喷洒化学农药、喷洒除草剂等,其弊端不言而喻。
因此我们急需寻找一种高效的防治方法。
在不断寻找和探索新方法后,转基因技术——一项高效且可持续发展的新技术,其应用前景十分广阔。
2. 转基因植物的优势
2.1 转基因植物抗病
植物的病害种类繁多,同人类一样,在植物生长的整个阶段,都有可能遭受到病原物不同程度的侵害。
每年植物病给我国的经济、粮食作物造成的损失很大,仅番茄和烟草两种农作物的损失就超过亿元。
同样以西瓜和甜瓜为例,它们是常见的、且经济价值很高的水果,但同样遭受到病害的威胁,真菌病害尤为明显。
[2]传统的防治方法缺陷较多,无法较好地解决病害,提升农作物产量、品质。
而目前通过将病毒蛋白基因转入植物体体内,来提高农作物对病害的抵抗能力成为了一种直接有效的方法,在一些重要的农作物改良中取得了一些进展。
其次就是将病毒的外壳蛋白基因导入植物体细胞中,这能有效降低病毒的繁殖速率,达到减轻症状的目的。
中国农业科学以及中国科学院上海植物生理研究所等单位合作,成功修饰和克隆了几丁质酶基因和葡萄糖氧化酶基因,将它们导入棉花,就获得了抗枯萎病和黄萎病的转基因棉花新品种。
它们的生长状况与野生型相比更加良好。
除了棉花之外,近期我国已获得马铃薯、番茄、烟草、黄瓜等作物的抗病毒转基因品种。
除此之外,抗细菌、真菌的转基因科研工作也在积极进行着。
[3]
2.2 转基因植物抗虫
虫害问题是一直困扰农业生产的重大问题。
许多植物都遭遇着虫害的威胁。
目前主要采用的是大面积喷洒农药。
这样不仅对植物、环境造成危害,而且会使害虫产生抗药性。
转基因植物也可以很好地解决这样的问题。
植物自身防治害虫,不需要化学药剂的大量喷洒,同时也避免了传统防治方法的负面影响。
说到转基因抗虫,那还得从大名鼎鼎的Bt基因说起。
在20世纪初,它首先在受病害的蚕蛾中发现,但未保存下来。
20世纪20年代起,Bt作物被大量生产来防治欧洲玉米螟。
之后人们才发现,它的杀虫活性是由形成芽孢是产生的杀虫晶体蛋决定。
这种蛋白能破坏昆虫的膜腔离子平衡,导致其停止进食而死亡。
近年来,国内外科研工作者致力于抗虫性植物的研究,在抗虫转基因育种方面取得了重大的成就。
除了刚才提到的Bt基因之外,蛋白酶抑制剂基因、昆虫毒性基因、植物凝集素基因等抗冲击因也渐渐走入人们的视野,它们大大解决了虫害对植物的侵袭。
目前,已经批准或即将批准的转Bt基因作物在21种以上,在我国,只有转Bt基因的抗棉品种得到了商品化生产。
这样看来,转基因抗虫方法取缔了喷洒农药对人类及各种生物生存环境的破坏的不良之处。
但与此同时昆虫也在不断进化,为此,寻找新的抗虫基因成为了之后研究的重点。
[4] 2.3 转基因植物抗除草剂
近几年,杂草对农作物的影响非常巨大。
实验表明,杂草品种多,数量大,农作物因此损失严重。
如山药损失8.9%,大豆39.6%,棉花64.2%,玉米16.4%,花生80%。
[5]目前,绝大多数防治方法就是通过喷洒化学药剂除草剂是现代农业体系的重要一环,同时也是最有效、最可靠的手段。
开发抗除草剂植物是近几来的最活跃的生物技术,带来了显著的经济以及环境的效益。
最具代表性的是棉花转基因抗草甘膦作物的出现与推广。
棉田常用除草剂的机理是通过抑制植物体内的不同生理功能来导致植物体死亡。
不同的除草剂基因对植物有着不同的效果。
如:氨基酸合成抑制性除草剂是通过抑制植物体内氨基酸生成物的关键酶的分泌;光合作用抑制型除草剂是通过影响光合作用,干扰CO2的固定而抑制光合作用,与此同时产生有害分子对植物造成多重伤害等等。
但是,部分的除草剂在除去杂草的同时,对非目标植物也会造成不可挽回的影响。
于是,改良植物的基因,使它们不受抗除草剂的影响,这就是植物抗除草剂基因的重要性。
转基因抗除草剂的引入可以使事情变得简单而高效。
它们的作用机理如下:1.变化除草剂的结合位,使除草剂对它不发挥作用;2.促进除草剂分解酶的过量表达,使除草剂被迅速降解而发挥不了作用;3.区域化隔离除草剂。
目前已研究的除草剂基因有bar(PAT)、抗磺酰脲类除草剂、psbA突变基因等近20种,可以说有很大成果。
抗除草剂目前被应用到玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜等作物中;[6]而目前已经商业化生产的转基因抗除草剂棉花有:抗草甘膦棉花、抗磺酰脲类棉花、抗草铵膦棉花等。
[7]
转基因抗除草剂有其优势所在,但也不是毫无缺点。
例如:抗除草剂转基因的安全性;抗除草剂作物本身因提高生长能力而变成超级杂草,打破生态平衡;因转基因产生的新型蛋白质对于食用其的生物,包括人在内可能含有毒素,对生物多样性造成破坏,引起食品安全
问题等等,这都需要我们去发现并进一步解决。
3.结论与展望
转基因技术前景广阔,相对传统技术有诸多优势,既能自然、直接、高效地解决各种问题,又防止了理化物质造成的大面积生态环境破坏,是一项新颖、高效的技术。
我们在农作物抗病抗虫抗倒伏方面等发现巨大,但也存在转基因过程的困难或是难以组培再生。
实验室转基因烟草易得,但应用在玉米、水稻等农作物中相对困难,组培苗成活率不高。
因其不可控性,存在食品安全问题等,还不被大众所接受。
以及转基因植物的大面积推广可能会产生超级杂草,再次消灭杂草会变得更加困难等诸如此类的问题,且目前还没有研究成果,这些都需要我们进一步研究改善。
尽管转基因工程的应用令人担忧,但总得说来,是利大于弊的。
相信在不久的将来,这些问题都能得到解决。
每项新技术的产生,发展路程无疑都是曲折的。
尽管其问题众多,但是随着人们的认知的进步,科学技术的发展,如果因噎废食,无疑是最大的损失。
由此看来,转基因的发展前景是十分可观的。
参考文献
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[3]李淼,檀根甲,承何元,吴芳芳,韩翔,张成林.植物抗病性研究现状与前景展望[J].江西农业大学学报(自然科学),2002,5:731-735
[4]宋相杰.Bt转基因抗虫植物的研究进展[J].青海畜牧兽医杂志,2017,2:55-59
[5]兰茹,桂芳.杂草对农作物产量的影响[J].河北农业科技,1981,03:33
[6]王宜林,李宏.抗除草剂转基因植物的研究现状[J].生物学通报,2005,40(4):15-17
[7]郭书巧,倪万潮,王庆南,沈新莲,束红梅,张香桂,徐鹏,巩元勇.转基因抗除草剂棉花的创制及产业化前景[J].江苏农业学报,2012,5:943-947。