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2015-02-03
在原理上转基因技术与传统技术是一脉相承的,其本质都是通过获得并聚合优良基因对物种进行遗传改良。但在基因转移的范围和效率上,转基因技术与传统育种技术有重要的区别。

1.基因的定义和功能

俗话说“种瓜得瓜,种豆得豆”,这是大家司空见惯的现象。那么为什们种瓜不能得豆呢?这里面包含着一个非常朴实的道理,那就是生物体一定把某种物质从亲代传递给了子代,从而使子代与亲代在遗传上保持稳定。现代生物学研究发现这种可以传递的物质就是“基因”(gene)。在生命体繁殖时,基因从亲代传递给子代,从而保持了遗传性状的稳定性。简而言之,儿女长得像父母就是基因传递的结果。基因在生物化学上的实质是一段脱氧核糖核酸的有机分子片段,简称DNA。

2. 转基因技术的原理

转基因技术又称重组DNA技术、遗传工程或基因工程,其一般定义为按照人们的意愿,将某种生物的基因(外源基因)进行人工分离和体外重组后,导入到另一种生物体的基因组中,有目的地改变后者的遗传性状。用通俗的话来说,转基因的目的就是按人类的意愿将基因进行体外改造,然后转移到生物体中,使生物获得新的特征。因此,转基因的一个主要用途就是改良生物品种,更好的为人类服务,比如通过转基因技术提高作物的产量或者提高作物的抗病虫能力等等。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(简称GMO),包括转基因的植物、动物还有微生物等。1983年,人类首次获得第一例转基因植物(转基因烟草),此后近30年时间里,转基因技术的研究和应用得到了非常迅猛的发展。

千百年来,农业是人类抵御自然威胁和赖以生存的根本。从有农业以来,人们为了吃饱穿暖从未停止过对农作物的改良。长期以来,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个体的选择和利用,通过随机和自然的方式来积累优良基因。近百年来,遗传学创立后动植物育种则是采用人工杂交的方法,进行外源基因的导入和优良基因的聚合而实现遗传改良。

在原理上转基因技术与传统技术是一脉相承的,其本质都是通过获得并聚合优良基因对物种进行遗传改良。但在基因转移的范围和效率上,转基因技术与传统育种技术有重要的区别。在转移的范围方面,由于不同物种间一般存在生殖隔离,传统技术一般只能在同种生物个体间实现基因转移(比如玉米的基因不能转移到水稻中去;而转基因技术不受生殖隔离的制约,如可以将动物、微生物的基因转移到植物中)。在转移的效率方面,传统技术一般是在生物个体水平上进行,操作对象是整个基因组,一次所转移的是成千上万个基因,既包括需要的基因也包括不需要甚至有害基因,难以准确地对某个基因进行操作和选择,对后代的表现预见性较差,要剔除那些不需要的基因需要很长时间去筛选。转基因技术转移的则是一个或几个功能明确的基因,能更精确的预测和评价其后代的表现。

因此,转基因技术是一种新的育种技术,是传统技术的发展和补充,它只改变生物的遗传特性,而并不改变生物的遗传规律。转基因技术和传统育种技术紧密结合,可相得益彰,大大地提高动植物品种改良的效率。

3. 转基因的方法

作物实现转基因的常用方法主要有两种:农杆菌介导转化法和基因枪法。除了这两种常见方法外,另外还有十多种转基因的方法,因过于专业这里就不一一介绍了,有兴趣的可自行搜索。

4. 转基因植物的应用

目前,转基因技术应用规模最大的领域是转基因育种。根据转基因植物修饰的性状根据受益者的不同,可以大致分为“输入性状”和“输出性状”两类。输入性状的直接受益者为种植者,比通过如转基因技术培育抗病虫、抗除草剂、高产、抗旱的农作物;而输出性状的受益者是消费者,比如通过转基因技术培育富含维生素A的黄金大米和高油酸含量的转基因大豆等等。

当前农业生产上应用最广泛的是转基因抗除草剂和抗虫作物。杂草是农作物生产的大害,它通过与作物竞争水、肥等资源使作物严重减产。将抗除草剂基因转入栽培作物,就可以通过喷施除草剂来防治田间杂草,节省大量劳动力降低生产成本。到目前为止,转基因抗除草剂大豆仍是种植面积最大的转基因作物。害虫对农作物的危害极大,目前对付昆虫的主要方法仍然是使用化学杀虫剂。采用转基因技术可以将抗虫基因转入作物体中,由作物本身合成杀虫蛋白,使其获得抗虫特性,减少杀虫剂的使用。抗虫转基因作物发展迅速,转基因抗虫棉、抗虫玉米等均已实现商业化生产。

全球自1996年以来开始大规模种植转基因作物。在2012年,全球共有28个国家的1730万农民种植了1.703亿公顷转基因作物,是1996年全球转基因作物种植面积的100倍,正显示出巨大的经济、社会和生态环境效益。目前全球种植最多的转基因作物是大豆、玉米、棉花和油菜。按照种植面积统计,全球约81%的大豆、35%的玉米、30%的油菜和81%的棉花是转基因品种。转基因生物正以一种不可阻挡的趋势在全球广泛应用。

我国自1997年开始正式批准转基因抗虫棉的种植。迄今为止,我国已经批准了转基因棉花、矮牵牛、番茄、番木瓜、甜椒和杨树的商业化种植。2012年我国种植了400万公顷的转基因作物,基本上都是转基因抗虫棉。目前我国转基因作物的种植面积在全球排名第六,居于美国、巴西、阿根廷、加拿大和印度之后。 源自千人智库 EWW150203WQY

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