園林植物安全與檢疫：現(xiàn)代生物技術(shù)

第五節(jié)生物安全現(xiàn)代生物技術(shù)基因工程蛋白質(zhì)工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程一、基因工程基因工程的核心技術(shù)——DNA的重組技術(shù)1.DNA重組技術(shù)指將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。2.轉(zhuǎn)基因生物為了達(dá)到特定的目的而將DNA進(jìn)行人為改造的生物。英國(guó)培育出新型轉(zhuǎn)基因“金稻”我國(guó)培育出抗病毒轉(zhuǎn)基因大白菜美國(guó)培育出雙抗轉(zhuǎn)基因西紅柿高等植物基因工程的發(fā)展歷程1983年美國(guó)和比利時(shí)科學(xué)家首次將外源基因?qū)霟煵莺秃}卜

1994年世界上第一種耐儲(chǔ)藏的番茄在美國(guó)批準(zhǔn)上市

1995年轉(zhuǎn)基因的抗蟲、抗除草劑的玉米和棉花在美國(guó)投入生產(chǎn)2000年美國(guó)轉(zhuǎn)基因大豆的種植面積首次超過(guò)普通大豆迄今為止世界上共批準(zhǔn)了12種作物、6大類性狀的48個(gè)轉(zhuǎn)基因品種進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴、桃、越橘、茄子、梨、蘋果、葡萄等。二、生物技術(shù)的潛在風(fēng)險(xiǎn)1.給環(huán)境帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)成功與風(fēng)險(xiǎn)并存如：產(chǎn)生“超級(jí)野草”；2.對(duì)人類健康的影響食品安全3.社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)倫理道德生物武器一般糧食種子的儲(chǔ)存蛋白中幾種必需氨基酸的含量較低，例如禾谷類蛋白的賴氨酸含量低，豆類植物的蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸含量低，直接影響到人類主食的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。將蠶豆中一種富含賴氨酸和甲硫氨酸的蛋白編碼基因植入玉米中，可顯著提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。馬鈴薯和水稻的類似改良也在進(jìn)行之中。提高糧食中必需氨基酸的含量目前全世界有24億人以大米為主食，約有1.3億人因缺鐵而引起貧血，2.5-10億人患有不同程度的維生素A缺乏癥。為了增加稻米中的鐵質(zhì)含量，從大豆芽中分離出鐵蛋白編碼基因，將之轉(zhuǎn)入亞洲稻谷一個(gè)普通品系中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因稻谷能儲(chǔ)存相當(dāng)于普通稻谷3倍的鐵質(zhì)研究還發(fā)現(xiàn)，普通稻米中含有一種植物酸，阻礙人的消化系統(tǒng)對(duì)鐵的吸收。瑞士科學(xué)家將來(lái)自水仙等植物的相關(guān)基因植入水稻中，不僅鐵的含量有所提高，而且維生素A的含量也豐富了。提高糧食中鐵元素和維生素的含量花卉的顏色是由花冠中的色素成分決定的。大多數(shù)花卉的色素為黃酮類物質(zhì)，由苯丙氨酸通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)合成，而顏色主要取決于色素分子側(cè)鏈取代基團(tuán)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，如花青素衍生物呈紅色，翠雀素衍生物呈藍(lán)色等。在黃酮類色素的生物合成途徑中，苯基苯乙烯酮合成酶（CHS）是一個(gè)關(guān)鍵酶。利用反義RNA技術(shù)可有效抑制矮牽?；▽僦参锛?xì)胞內(nèi)的CHS基因表達(dá)，使轉(zhuǎn)基因植物花冠的顏色由野生型的紫紅色變成了白色，并且對(duì)CHS基因表達(dá)抑制程度的差異還可產(chǎn)生一系列中間類型的花色。改變花卉的顏色植物激素在控制花朵的形狀和大小方面起著重要的作用。例如，細(xì)胞分裂素與植物生長(zhǎng)素的比值可以決定植株包括花的形狀。分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究都表明，同源異形基因表達(dá)的加強(qiáng)或減弱都會(huì)改變花的大小和形狀，而這些基因的表達(dá)時(shí)間直接影響到植物的花期。同源異形基因控制花形的過(guò)程十分保守，在幾乎所有的觀賞花卉中都是一樣的，這就為人們用基因工程的方法改變花形和花期提供了有利條件。改變花卉的形狀三、國(guó)內(nèi)外生物安全管理現(xiàn)狀國(guó)際生物安全管理中國(guó)生物安全管理四、應(yīng)對(duì)生物安全問(wèn)題