科普知识转基因技术Word文件下载.docx

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人的每一个器官和组织都由大量的细胞组成。

每一个细胞中都包含了包括一个人几乎所有遗传信息的DNA分子。

从生命体-细胞-DNA分子-基因这样的关系可以清晰的看到，基因是控制生物性状的基本遗传单位。

转基因技术属于通常所说的遗传工程，主要指重组DNA分子技术即基因工程，具体是指根据人们的意愿对基因进行修饰、改造等，从而定向地改变生物遗传性状的技术。

将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，引起生物体性状的可遗传改变，这一过程就是所谓的转基因。

从本质上言，转基因技术是一种改变生物遗传性状如作物改良的技术，只不过它是在分子水平上进行的遗传性状改变操作。

因此在涉及有关转基因的公共讨论中，也许第一个需要'

祛魅'

的，就是对转基因技术特殊性的迷思。

其实自从人类耕种作物以来，我们的祖先从未停止过对作物的遗传改良。

过去几千年里农作物改良的方式，主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。

我们现在所食用的大部分素菜瓜果，都是经历过漫长的改良过程而演变至今的。

转基因技术与传统的作物改良技术是一脉相承的，本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。

当然在基因转移的范围和效率上，转基因技术与传统的育种技术有两点重要区别：

一是传统技术一般只能在生物同种内个体间进行基因转移，而转基因技术突破了这个生物体间亲缘关系的限制，可以实现跨种间的基因转移；

二是传统的杂交和选择技术一般是在生物体个体水平上进行的，操作对象是整个基因组，所转移的是大量的基因，不可能准确地对某个基因进行操作、修饰和选择，对后代的性状表现的预测性较差。

而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚如抗虫、抗旱等，后代表现可准确预期。

传统的杂交育种和转基因技术育种的区别，可以用自然实验和精确控制实验之间的异同来类比。

我们的主食全球有3万多种可食用的植物，但是我们真正吃的没有那么多。

养育这个世界的植物主要也就有30多种，其中最重要的有5种谷物，水稻、小麦、玉米、粟类、高粱，这五类谷物提供了人类所需能量的60%。

全球产量最高的前10种作物为人和家养动物提供了所消耗食物的95%。

到目前为止，全世界农民大规模种植的作物也仅有几十种。

除了主粮外，我们所必需的很大一部分油和蛋白质也来自植物。

大豆是世界上最重要的植物蛋白质的原料，也是最重要的油料作物之一，在我国也是最重要的粮油作物。

人们食用最多的是大豆油，其他还有菜籽油、花生油等。

在全世界植物蛋白中，大豆蛋白占了67%。

大豆给我们中国人提供了很大一部分的蛋白质。

从我国居民消费的农产品看，随着收入的增长，我们的口粮消费显著下降，其他的消费在不断增加。

1995年是一个拐点，1995年以前人均每天吃的粮食还是保持着比较高水平，而1995年以后，我们吃的主粮大米、小麦及一些其他的谷物量就下降了，而每天吃的肉、蛋、奶、鱼、蔬菜、水果量大大增加。

植物的驯化及生物多样性我们今天栽培的大多数农作物都是经过人类长期驯化与人工选育的结果。

在这个过程中，很多基因产生突变、转移、重组，基因组加倍的结果，不断演化出新的品种、甚至新的物种。

玉米和番茄，最早时果穗和果实都非常小。

在人类利用玉米过程当中，玉米已经发生极大的变化。

野生稻就像野草，披头散发，茎秆呈匍匐状。

结实后还没收，种子就掉了。

通过人工选育，那些穗子不落粒的，茎秆挺立的植株的就被保留下来了。

最原始的番茄像醋栗番茄那么大小。

我们今天的番茄比原始的大了一百多倍。

分析了番茄基因组，发现从原始的小番茄到今天栽培的大番茄，一共约有18个主要基因发生了变化。

从最原始醋栗番茄，到樱桃番茄（现在吃的'

圣女果'

），这中间有5个基因发生很大变化，从樱桃番茄到现在栽培的大型番茄，又有13个基因发生了変化。

野生的土豆在驯化的过程中，地下面块茎比原来大了几十倍，形状变得更加规则。

西双版纳还有的野生黄瓜，圆圆的，非常苦，但我们今天的黄瓜就变成长长的，也不再苦了，这是苦味形成的基因调控上发生了改变所引起的。

我国育成的黄瓜品种一般瓜不苦，但叶子还是苦的，黄瓜叶子苦可以抵抗病虫害。

而国外育成的不少的品种叶子也不苦了，到了中国就易于引起病虫害。

把这些控制苦味形成的基因的的作用弄清楚了，我们就可以更好改良我们的品种（注：

还需要对其他与产量、品质、抗病虫等性状有关的基因及其调控，有更多的了解）。

中国在明清大规模引进了很多种国外的作物。

根椐华南植物园黄宏文等专家的研究报告，明清时期，玉米、红薯、马铃薯、花生、烟草等作物都先后传入中国广泛栽培，番茄、向日葵、辣椒、南瓜、西葫芦、菜豆、菠萝、番荔枝等果蔬也逐渐在中国推广种植。

明清时期果蔬栽培种类比宋元时期增加约一倍。

今天绝大多数的作物是千百年前从外域引种驯化而来的，是近500年栽培植物全球化的结果。

猕猴桃属植物有54种，大部分在中国生长，只有两种在国外，一种在尼泊尔，一种在日本。

我们中国分布52种，大多数果实可食。

100多年前，猕猴桃从中国传到新西兰，在新西兰开发成可商业化生产的品种，而且把英文名字也改成了现在的Kiwifruit（注：

Kiwi是新西兰国鸟的名字）。

以前中国人对猕猴桃好像并不那么重视。

改革开放以后，国内加强研究力度，有非常显著的发展，特别是武汉植物园建成了世界最大的猕猴桃种质资源库。

这说明野生植物通过人工的选育改良，能够为我们人类提供不同的新品种。

我们中国一下子又重新变成了全世界最大猕猴桃生产国。

现在欧洲用的一些品种也就是中国育成的。

另一个例子，中国人一直把枸杞当作中药，也当一种食品，是药食同源的一个范例。

枸杞有红枸杞（宁夏枸杞）、黑枸杞。

通过杂交，可以得到各种不同的后代。

（注：

已有科学家希望把枸杞培育成21世纪的功能性水果！

）所以，利用野生植物的前景非常大。

我们可以利用野生植物，通过人工育种，来培育更多不同的品种，以满足我们人类的需求。

我国科学家很早就向政府提出要保护种质资源，现在在中国农科院收集的农作物品种、品系及其野生近缘种有33万多份。

中国科学院昆明植物所成立了中国西南野生物种种质资源库，我国29%的种子植物物种得到了有效的保存。

最近深圳建立了国家基因库，有人称之为这是中国的诺亚方舟。

它将建立起'

三库'

（生物资源样本库、生物信息数据库、生物活体库）'

两平台'

（数字化平台、基因合成与编辑平台）。

育种技术的发展我们再说一下现代育种技术的发展。

品种至关重要，国际上粮食总产增长中80%依赖于单产水平的提高，其中大概60%到80%源于良种的推广。

我国品种对粮食增产的贡献率也达到40%以上了，美国玉米的单产近20多年一直在不断增长，品种的更新是美国玉米持续增长的一个重要因素。

中国玉米种植的面积跟美国差不多，但是我们玉米的产量，要比美国低三分之一左右。

差距在哪里？

由于美国近20年推广生物育种的产业化，特别转基因的品种，美国玉米保持非常稳定的增产状态。

人类对植物的利用经历了由植物的引种驯化，到传统的经验育种，再到应用遗传学原理改良品种並发展出各种育种技术，一直到今天的生物工程育种，包括分子设计育种。

有几个里程碑工作我说一下，被誉为绿色革命之父的美国诺贝尔和平奖获得者NormanBorlaug博士，把高杆小麦变成半矮杆。

杆子太高，很多营养都在杆里面，如果变矮了，更多的营养就积累在小麥籽粒里了。

中国过去水稻很高，现在高杆水稻也变成半矮杆了。

通过控制株高的基因，从高秆到半矮秆，提高了水稻和小麦的产量。

作物学上称为通过提高谷/草比，即籽粒在总的生物量中的比例而使产量增加。

）这是通过育种解决产量问题的典型例子。

通过杂种优势来提高作物的产量在农业上已得到了广泛的利用。

从美国的杂交玉米到中国的杂交水稻，无不如此。

袁隆平先生和我国一批水稻育种专家利用海南野生稻中发现的细胞质雄性不育株，通过杂交，转育、选配组合等一系列过程，研制成功的的中国杂交水稻为我国乃至全球水稻的增产作出了极大的贡献。

中国科学院前副院长李振声院士为了改良我国的小麦，将小麦与长穗偃麦草进行远缘杂交实验。

杂交以后第一代根本不像小麦，经过与小麦反复回交，花了20多年，才得到了一批优良的小麦育种材料，在这基础上通过与不同小麦品种的杂交，培育了一批优良的小麦品种，其中有的表现出了非常好的抗旱性和耐盐碱。

过去中国的小麦品种很多，但质量不行。

食品加工对面粉的有很多不同的要求。

改革开放初期，上海很多店做的法式面包，用手一掰就掉粒，因为它的面粉质量不行，蛋白质的组成不行。

但也有做得特别好的，据说用的面粉是进口面粉。

今天中国科学家已可以通过育种来培育中国自己的优质的小麦。

我们今天的育种，不但要高产，要优质，要抗病虫害，还要对环境友好。

过去我们过度使用大量化肥和农药,对环境造成了很大的影响。

今天我们希望在育种目标中加上对环境更加友好，即要合理使用化肥和农药，减少对环境的负面影响。

用传统的育种技术，一个新品种的培育一般需要10年，甚至更长的时间。

传统育种类似于，爸爸妈妈很漂亮，但生出来的孩子未必漂亮。

为什么？

爸爸妈妈的基因在孩子身上是随机组合的。

我们农作物也一样，你想通过杂交把两个好品种的性状结合在一起，结果常常是好的性状过去了，不好的性状也过去了，所以要通过与优良品种反复回交，经过漫长的选育过程，才能培育得到我们需要的品种。

现在我们希望缩短育种的时间，更精确地转移我们所需要的基因。

育种技术是在不断的发展的，转基因技术的目标也就在通过转基因有目的地把所需的基因转移到需要改良的品种中去，这也大大缩短培育新品种的时间。

今后的发展方向就是，我们追求更快捷的方法克隆所需要的基因，並更精确地把基因转移到需要改良的植物的基因组中的特定位置。

在这方面，基因编辑技术正在迅速发展，并在作物育种中巳有不少成功的尝试。

转基因只是分子育种的一个部分。

我相信这类技术的发展和应用必为未来的作物育种提供更好的基础，并以此来发展新的育种体系。

生物工程和转基因生物最后我们讲讲生物工程和转基因生物。

小平同志很英明，1988年就讲'

将来农业问题的出路，最终要由生物工程来解决，要靠尖端技术'

。

我们今天农业面临的问题，确实需要我们深思。

生物技术有很多不同的内容，包括基因操作、转基因技术等等。

今天在农业上应用的生物技术中最广泛的技术，可能我们当年并没有想到，是植物克隆技术。

植物科学家早在50年代末用胡萝卜就成功了，把培养的胡萝卜细胞培养成一株胡萝卜苗。

不少从国外引进的香蕉品种不抗病毒，而感柒病毒后往往产量迅速减少。

植物的顶端分生组织一般没有病毒。

科学家把顶端这部分切下来，在无菌条件下培养，就可以得到了大量的无病毒的香蕉植株，解决了农民种植香蕉所需的种苗问题。

这一技术现已广泛用于马铃薯、草莓等园艺植物和优良林木的快繁。

而植物快繁技术的基础就是植物克隆。

我再来谈谈，对国际上转基因现况怎么看。

去年，全世界转基因总面积还在不断增长，从1996年开始，2016年全世界转基因作物种植面积是20年前的110倍，增长非常快。

全球转基因作物的占比，大豆占78%，棉花占64%，玉米占33%，油菜籽占24%。

而美国2015年的数据是甜菜占99%，大豆占94%，棉花占94%，饲用玉米占92％。

美国转基因农作物占的比例最高，第二巴西，第三阿根廷，第四加拿大、第五印度，第六是巴拉圭，第七是巴基斯坦，中国现在到第八了。

中国原来是第二，现在退到第八，说明世界变化很大。

前五个国家中有三个发展中国家，两个发达国家，这五个国家种的转基因农作物占全球的90%。

简单说，转基因作物这么多年的应用，促进了农业的可持续发展，增加了作物的产量。

有一个几年前的报告，几位科