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文檔簡介

基因工程原理及進(jìn)展羅克明luokeming@

歡迎交流!2013-12-25

課程內(nèi)容一、生物技術(shù)的興起二、基因工程及其應(yīng)用三、細(xì)胞工程四、克隆羊技術(shù)五、生物芯片技術(shù)六、人類基因組計(jì)劃七、生物技術(shù)面臨的嚴(yán)肅課題八、轉(zhuǎn)基因安全問題一、生物技術(shù)的興起生命科學(xué)成為當(dāng)今世界自然科學(xué)的熱點(diǎn)和重點(diǎn),主要由于兩方面的原因:(1)二十世紀(jì)后葉,分子生物學(xué)領(lǐng)域一系列突破性成就,使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的地位發(fā)生了革命性的變化;(2)建立在實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ)上的生物技術(shù)的發(fā)展為人類帶來了巨大利益和財(cái)富。

生物技術(shù)將是未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力 第一次技術(shù)革命 工業(yè)革命 解放人的雙手 第二次技術(shù)革命 信息技術(shù) 擴(kuò)展人的大腦 第三次技術(shù)革命 生物技術(shù) 改造生命本身生物技術(shù)的顯著特點(diǎn):高技術(shù)高效能高投入高利潤生物技術(shù)(Biotechnology),有時(shí)也稱生物工程(Bioengineering),是指以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合其它基礎(chǔ)學(xué)科的原理,利用先進(jìn)的工程技術(shù)手段,按照人們的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料,為人類生產(chǎn)所需產(chǎn)品或達(dá)到其它目的.生物技術(shù)是一門新興的,綜合性的學(xué)科.

生物技術(shù)的定義基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)(酶)工程

此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動(dòng)物技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物材料技術(shù)、生物能源技術(shù)、利用生物降解環(huán)境中有毒有害化合物的技術(shù)。直接相關(guān)聯(lián)的學(xué)科:分子生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等。對(duì)人類和社會(huì)生活各方面影響最大的生物技術(shù)領(lǐng)域:

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)、海洋生物技術(shù)。

生物技術(shù)的主要內(nèi)容基因工程是指在分子水平上,根據(jù)分子生物學(xué)和遺傳學(xué)原理,把一個(gè)生物體中有用的目的DNA(或基因)轉(zhuǎn)入另一個(gè)生物體中,使后者獲得所需的新遺傳性狀或表達(dá)所需產(chǎn)物,最終實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價(jià)值。二、基因工程及其應(yīng)用從理論上說,包括動(dòng)物、植物和微生物在內(nèi)的任何物種都可以任意“雜交”,創(chuàng)造出兼有它們多種特性的新種;這就意味著將來我們可理直氣壯地說“物種根本不是上帝創(chuàng)造的,而是人創(chuàng)造的”。在生物體上“施工”基因工程與建筑工程基因工程如何“施工”?不同物種的生物特性不同,其基因工程在操作上和具體技術(shù)上必然有所差異。但技術(shù)核心都是重組DNA技術(shù)。重組DNA操作通常包括的步驟

第一步:獲得需要的目的基因(外源基因);第二步:在限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用下與載體相連,形成新的重組DNA分子。第三步:將重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞,使之進(jìn)入受體細(xì)胞并能在受體細(xì)胞中復(fù)制和表達(dá)。第四步:對(duì)轉(zhuǎn)化子(獲得外源基因的受體細(xì)胞)進(jìn)行篩選和鑒定。第五步:對(duì)獲得外源基因的細(xì)胞或生物體通過發(fā)酵、細(xì)胞培養(yǎng)、養(yǎng)殖或栽培等,最終獲得所需要的遺傳性狀或表達(dá)出所需要的產(chǎn)物。

基因工程為我們帶來了什么?由于這種分子水平的操作不受物種生存隔離的限制,能按人類的需要對(duì)有利經(jīng)濟(jì)性狀的基因進(jìn)行組合,因此具有潛在的巨大生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。自1973年人類在實(shí)驗(yàn)室的試管里成功地進(jìn)行了第一例細(xì)菌不同DNA的重組以來,基因工程便一直受到人們的高度關(guān)注,技術(shù)在不斷的完善,也日益顯示出了其不同尋常的應(yīng)用價(jià)值。

利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)稀少珍貴的蛋白質(zhì)藥物1982年,美國食品與藥物管理局批準(zhǔn)了首例基因工程產(chǎn)品—人胰島素投放市場——它標(biāo)志了基因工程產(chǎn)品正式進(jìn)入到商業(yè)化階段。轉(zhuǎn)基因生物的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因微生物人生長激素、表皮生長因子、腫瘤壞死因子、a-干擾素、抗血友病因子、紅細(xì)胞生成素、尿激酶原、白細(xì)胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等例:從轉(zhuǎn)基因羊的羊奶中提取出治療心臟病的藥物tPA轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物無冰晶細(xì)菌幫助草莓抗霜凍

種植業(yè)中的應(yīng)用抗化學(xué)除草劑基因轉(zhuǎn)基因西紅柿固氮酶基因……

環(huán)境保護(hù)等等中國已經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)入大田的轉(zhuǎn)基因植物馬鈴薯:抗病毒、抗逆、高營養(yǎng)品質(zhì)水稻:抗病毒、抗蟲、抗除草劑棉花:抗蟲玉米:抗蟲大豆:抗除草劑小麥:抗除草劑、高營養(yǎng)品質(zhì)番茄:抗病、耐儲(chǔ)存甜椒:抗病辣椒:抗病毒煙草:抗病毒、抗蟲番木瓜:抗病毒矮牽牛:改變花色楊樹:抗蟲微生物:提高固氮效率水稻:抗蟲玉米:植酸酶噴灑工程菌清除石油污染細(xì)胞工程是指通過細(xì)胞水平上的篩選或改造,獲得有商業(yè)價(jià)值的細(xì)胞株或細(xì)胞系,再通過規(guī)模培養(yǎng),獲得特殊商品的技術(shù)與過程。細(xì)胞工程包括動(dòng)物細(xì)胞工程和植物細(xì)胞工程,它們分別以動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞為主要生產(chǎn)對(duì)象,以細(xì)胞培養(yǎng)為主要過程和內(nèi)容。三、細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)利用動(dòng)物細(xì)胞工程生產(chǎn)一些藥品,如紅細(xì)胞生成素、抗血友病因子、組織纖溶酶原激活物(tPA)等等單細(xì)胞藻類培養(yǎng)一些單細(xì)胞低等植物如單細(xì)胞藻類的大規(guī)模培養(yǎng)成為細(xì)胞工程的重要組成部分。獲得蛋白質(zhì)資源、營養(yǎng)食品、精細(xì)化工產(chǎn)品等等,利用植物細(xì)胞工程生產(chǎn)的商品種類繁多。高等植物細(xì)胞培養(yǎng)高等植物細(xì)胞具有全能性。從高等植物的幼胚、根、莖、葉、花和果實(shí)等不同器官的組織中分離的單個(gè)細(xì)胞,經(jīng)過特殊培養(yǎng)形成愈傷組織,并可進(jìn)一步誘導(dǎo)生成完整的植株。細(xì)胞融合、細(xì)胞重組、雜交瘤技術(shù)細(xì)胞融合是將不同種類的兩種細(xì)胞經(jīng)過特殊處理后放在一起,在某些促融因子作用下發(fā)生融合,形成雜種細(xì)胞。細(xì)胞重組是把不同種類的細(xì)胞的部件重新組合裝配,包括核的移植、葉綠體移植、核糖體重建及線粒體裝配等。雜交瘤技術(shù)是通過細(xì)胞融合產(chǎn)生特異雜交瘤細(xì)胞,產(chǎn)生單克隆抗體。四、克隆羊技術(shù)核移植,就是利用一個(gè)動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核(供體核)來取代受精或未受精卵中的細(xì)胞核,形成一個(gè)重建的“合子”??寺≡馐菬o性繁殖??寺?dòng)物就是不經(jīng)過生殖細(xì)胞的受精過程而直接由體細(xì)胞獲得新的動(dòng)物個(gè)體,這個(gè)新個(gè)體是原核供體動(dòng)物的拷貝。多莉(Dolly):1996.7.5-2003.2.14277次乳腺細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn);獲得29個(gè)發(fā)育為8細(xì)胞的“胚”;13頭代孕母親;1996年7月5日,羊羔6LL3,被命名為“多莉”。幾點(diǎn)說明——任何一個(gè)高等動(dòng)物的細(xì)胞或個(gè)體都有兩套獨(dú)立的遺傳系統(tǒng):細(xì)胞核遺傳系統(tǒng)和細(xì)胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)(線粒體和葉綠體DNA)。細(xì)胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)與細(xì)胞核遺傳系統(tǒng)有著密切的關(guān)系,但線粒體和葉綠體DNA上的基因是細(xì)胞核的染色體上所沒有的,因此,細(xì)胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)的功能不能由細(xì)胞核遺傳系統(tǒng)來代行。由于動(dòng)物的精子不為后代提供細(xì)胞質(zhì),所以高等動(dòng)物的線粒體是通過母系的細(xì)胞質(zhì)來遺傳的,即其后代的所有線粒體都來自于母親,與父親無關(guān)。

(1)多莉并不是與母體完全一樣的克隆多莉的細(xì)胞核來自芬蘭白面母羊,但線粒體DNA分析確認(rèn)其線粒體來自蘇格蘭黑面母羊,由于線粒體在細(xì)胞生命活動(dòng)中具有極其重要的功能,與許多生理活動(dòng)密切相關(guān),因此多莉在生理上與其母體也會(huì)有明顯的差異。多莉的誕生顯示了用生物技術(shù)復(fù)制與母體完全一樣個(gè)體的可能性:如果受體細(xì)胞的去核卵與體細(xì)胞是來自于同一個(gè)體,則所得復(fù)制體的細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核里的基因都與母體是完全一樣的,這樣的克隆才是母體真實(shí)的復(fù)制品。女性有可能用自身的體細(xì)胞和去核卵細(xì)胞克隆出與自己遺傳組成和生理特征完全一樣的個(gè)體;而克隆技術(shù)不可能用男性的體細(xì)胞復(fù)制出與原來個(gè)體在遺傳上完全相同的克隆。(2)即使是女性,也不可能復(fù)制出

與自身心理完全一樣的個(gè)體心理的形成不僅與個(gè)人的遺傳相關(guān),而且與個(gè)人的社會(huì)經(jīng)歷和社會(huì)環(huán)境密切相關(guān)。(因此,對(duì)于人這種以心智和社會(huì)性為其本質(zhì)特征的生物,用克隆技術(shù)復(fù)制不會(huì)有任何進(jìn)步的意義。)(3)通過體細(xì)胞克隆所得到的生物體與通過正常兩性生殖產(chǎn)生的生物體在生存能力上可能會(huì)存在差別動(dòng)物體細(xì)胞的最多分裂次數(shù)是有限制的,而每一次分裂都會(huì)在其染色體上留下年齡的標(biāo)記,這種母體的真實(shí)復(fù)制品的生理年齡也可能與它的實(shí)際出生年齡不一致,即克隆動(dòng)物個(gè)體可能會(huì)出現(xiàn)早衰現(xiàn)象,對(duì)多利所進(jìn)行的生理監(jiān)測似乎也表明正是如此。

克隆羊的意義——理論意義:證明已分化的高等動(dòng)物的體細(xì)胞仍然具有潛在的遺傳表達(dá)全能性,也證明了用現(xiàn)代生物技術(shù)復(fù)制或克隆高等動(dòng)物甚至人類的可能性。

兩種意見——反對(duì)克隆人支持克隆人是否應(yīng)該克隆人?五、生物芯片技術(shù)生物芯片又稱DNA芯片或基因芯片,它們是DNA雜交探針技術(shù)與半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)相結(jié)合的結(jié)晶。該技術(shù)系指將大量探針分子固定于支持物上后與帶熒光標(biāo)記的DNA樣品分子進(jìn)行雜交,通過檢測每個(gè)探針分子的雜交信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。1996年底,美國Affymetrix

結(jié)合照相平板印刷、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、寡核苷酸合成、熒光標(biāo)記、核酸探針分子雜交和激光共聚掃描等高新技術(shù),研制創(chuàng)造了世界第一塊DNA芯片。

生物芯片技術(shù)的一般原理

生物芯片技術(shù)的原理生物芯片之所以成為全世界科學(xué)家孜孜以求目標(biāo)的原因——▲一個(gè)指甲蓋大的地方就能建個(gè)實(shí)驗(yàn)室,醫(yī)生可以一次同時(shí)測出多種病原微生物,在極短的時(shí)間內(nèi)知道病人被哪種微生物感染,迅速醫(yī)治;想知道胎兒是否患有遺傳病,只要取少量羊水或幾滴父母血液,同時(shí)鑒別的遺傳病達(dá)數(shù)十種甚至數(shù)千種!▲這個(gè)縮微實(shí)驗(yàn)室名叫“生物芯片”。生物芯片大規(guī)模、高通量檢測,使個(gè)人擁有自己的基因卡成為可能,這對(duì)預(yù)防醫(yī)學(xué)極為重要。也許不久的將來,上醫(yī)院看病,不僅要帶病歷卡,還要帶芯片病歷卡。盈盈方寸間,將記錄你的個(gè)人遺傳信息,對(duì)什么藥物最敏感,醫(yī)生將據(jù)此為每個(gè)人設(shè)計(jì)預(yù)防方案,通過生活方式的改變,躲開許多致命遺傳疾病的侵襲。最近兩年內(nèi),基因?qū)W專家有望按照對(duì)藥物的不同反應(yīng),將人分成若干類型,屆時(shí)便能夠準(zhǔn)確地判定出誰適合服用哪種藥。這就如同發(fā)給每人一張“基因身份證”?;蛏矸葑C中包含著比人的指紋更為復(fù)雜、更有價(jià)值的東西。所有愿意獲取這一身份證的人都會(huì)得到如下的信息:適合于什么藥物,不適合于什么藥物;自身容易感染何種疾病,而患某些疾病的機(jī)會(huì)則微乎其微。嬰兒在呱呱墜地時(shí)候便可以得到自己的“基因身份證”。美國已有人植入人體基因芯片(“隨身攜帶”—的身份證)如果每個(gè)人在幼年時(shí)代便知道自己今后可能會(huì)患上某種重病,這是否太過殘酷和宿命了?但是----六、人類基因組計(jì)劃(HGP)1990年7月,美國將人類基因組計(jì)劃(HumanGenomeProject,HGP)正式列入國家重大項(xiàng)目,美國國會(huì)還通過了30億美元的研究經(jīng)費(fèi)正式啟動(dòng)這個(gè)計(jì)劃,預(yù)計(jì)用15年的時(shí)間,在2005年繪出人類基因圖譜。繼美國之后,英國、日本、法國、德國、中國等18個(gè)國家相繼參與這個(gè)計(jì)劃,成為重大國際合作計(jì)劃。這是迄今為止在生命科學(xué)領(lǐng)域最宏大的研究計(jì)劃,與20世紀(jì)的“阿波羅計(jì)劃”和“曼哈頓工程”并列,也被稱為生命“阿波羅計(jì)劃”。

人類基因組計(jì)劃的基本的工作,就是完成全部人類基因的測序。(1)遺傳圖譜:利用人類家族遺傳史和染色體上基因交換頻率的試驗(yàn)數(shù)據(jù),推斷任何兩個(gè)已知性狀的基因之間的距離,根據(jù)點(diǎn)測試驗(yàn)確定各基因在基因組中的相互位置和排列順序。(2)物理圖譜:在特定染色體區(qū)域內(nèi)確定基因在染色體上的實(shí)際排列順序,對(duì)基因定位。(3)序列圖譜:進(jìn)行DNA的核苷酸測序分析。找出30億個(gè)堿基對(duì)的準(zhǔn)確位置或測出30個(gè)核苷酸的整個(gè)序列,并在基因圖譜上表示出來。這相當(dāng)于在北京到上海的公路旁種30億棵樹,而且是四種樹,要把每一棵樹的準(zhǔn)確位置標(biāo)出來。這是人類基因組計(jì)劃最繁重、耗時(shí)最多的工作,是人類基因組計(jì)劃的核心部分。(4)基因圖譜:鑒定

DNA上所有基因的位置、結(jié)構(gòu)、功能,分析其作用方式,解讀人類的全部遺傳信息。人類基因組計(jì)劃大事記1992年,完成了對(duì)酵母3號(hào)染色體DNA的全部315357個(gè)堿基序列的測定,這是人類完成的第一條真核生物染色體DNA的全序列。1995年,獲得了人類第3號(hào)、第16和第22號(hào)染色體的高密度物理圖。1999年12月1日,科學(xué)家們宣布,人類第22號(hào)染色體含3.34×107個(gè)堿基序列的測定已經(jīng)全部完成,這是人類完成的第一條人類自身染色體的全序列測定。2000年6月26日,美國、中國等6個(gè)國家宣布,人類基因組計(jì)劃的物理結(jié)構(gòu)全部完成,并將公開發(fā)布,中國完成了1%的測序工作。人類基因組計(jì)劃大事記

2001年2月12日,美、日、德、法、英、中科學(xué)家首次公布人類基因組工作草圖及初步的分析結(jié)果。2001年8月26日,人類基因組“中國卷”的繪制工作宣告完成。2003年4月14日,中、美、日、德、法、英等6國科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功。從“框架圖”到“完成圖”,人類基因組測序范圍從90%提高到了99%,以堿基對(duì)為基礎(chǔ)的誤差率從1/1000降到了1/10000。人類基因組計(jì)劃的結(jié)果有3點(diǎn)出人意料之處:一是由于技術(shù)手段的進(jìn)步,科學(xué)家的工作步伐大大加快,進(jìn)度一再提前,只用了10年多的時(shí)間。二是人類基因總數(shù)比預(yù)計(jì)的10萬要少得多,只有3萬至4萬,僅比果蠅多2萬個(gè),這意味著破解人類基因的工作復(fù)雜性可能會(huì)降低。

學(xué)者們證實(shí),人體有一半的基因與較為原始的生物如蒼蠅、爬蟲等是相同的,如此說來,蒼蠅成了我們的“遠(yuǎn)親”;人與黑猩猩在基因序列上的差異僅1.23%,黑猩猩成了我們的“表親”,人只不過是站直了身子的猴子。不過正是這1.23%基因,隱藏著關(guān)于人的高度智慧和能力的秘密,使人與猩猩在職能、行為、心理和生理方面變得如此不同??茖W(xué)家推斷:進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是給每個(gè)基因“加碼”的過程。生物體越復(fù)雜,每個(gè)基因所生產(chǎn)的“產(chǎn)品”就越多,它的功能就越多。人與爬蟲的最大差異在于人體基因之間的作用比爬蟲要復(fù)雜得多,而不在于基因本身的差異。七、生物技術(shù)面臨的嚴(yán)肅問題基因一旦被改動(dòng),一方面可能引起生物體內(nèi)一系列未知的結(jié)構(gòu)與功能的變化;另一方面,轉(zhuǎn)基因操作對(duì)生物體的影響會(huì)通過遺傳傳遞。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問題外源基因引入后,是否會(huì)影響其他重要的調(diào)節(jié)基因,甚至?xí)せ钤┗颍哭D(zhuǎn)基因技術(shù)的廣泛應(yīng)用是否會(huì)導(dǎo)致難以消滅的新病原物出現(xiàn)?是否會(huì)造成生態(tài)學(xué)災(zāi)難?人類生存環(huán)境異化的后果是什么?人類攝食大量轉(zhuǎn)基因食品是否會(huì)影響人類及其后代的健康?

克隆人的倫理問題在克隆階段,如果有關(guān)胚胎發(fā)育的基因重新編排或啟動(dòng)不完全,對(duì)新生兒可能產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果呢?兄弟、姐妹、父母、子女?器官克隆和干細(xì)胞培養(yǎng)和分化器官,用于醫(yī)學(xué)和臨床治療?

個(gè)人基因信息的隱私權(quán)問題人類基因信息利用的倫理、法律和社會(huì)影響計(jì)劃,稱之為ELSI項(xiàng)目:(1)在應(yīng)用和解釋基因信息時(shí)的隱私權(quán)和公正性;(2)基因信息由實(shí)驗(yàn)室研究向?qū)嶋H醫(yī)療應(yīng)用的轉(zhuǎn)化;(3)人類基因組計(jì)劃參與者相互協(xié)調(diào)和成果發(fā)布;(4)公眾與專業(yè)教育.

基因治療的應(yīng)用問題一個(gè)人有權(quán)決定另一個(gè)人的基因結(jié)構(gòu)或未來命運(yùn)嗎?萬一這種基因操作失敗了或者造成了將來才能發(fā)現(xiàn)的不可挽回的缺陷和后果,誰承當(dāng)責(zé)任呢?是否可以通過基因治療操作來增加運(yùn)動(dòng)員的身高或短跑速度,這與運(yùn)動(dòng)員服用興奮劑有什么本質(zhì)區(qū)別?

生物技術(shù)引發(fā)的其它問題生物技術(shù)費(fèi)用高,在自身健康上的貧富差距?涉及人類自身發(fā)展的重要生物技術(shù)的壟斷?生物武器?……轉(zhuǎn)基因生物安全問題中國糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀現(xiàn)狀:我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國,但不是農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量已躍居世界前列:

糧食總產(chǎn)近5億噸,肉類6000多萬噸,奶類近1000萬噸,水果7000多萬噸,蔬菜4.5億多噸。農(nóng)產(chǎn)品加工轉(zhuǎn)化能力嚴(yán)重滯后:

我國食品工業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之比0.3-0.4:1,發(fā)達(dá)國家2.2-3.7:1;

我國工業(yè)食品約占飲食消費(fèi)25%左右,發(fā)達(dá)國家90%以上;

我國深加工用糧不到總產(chǎn)量的8%,發(fā)達(dá)國家70%以上。

中國城鄉(xiāng)居民人均收入比較

(單位:元資料來源:中國統(tǒng)計(jì)年鑒)

農(nóng)民的無奈——進(jìn)城農(nóng)民同時(shí)承擔(dān):

自然風(fēng)險(xiǎn)、市場風(fēng)險(xiǎn)、決策風(fēng)險(xiǎn)我國耕地面積銳減1、農(nóng)業(yè)用地需求(農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地與農(nóng)業(yè)建設(shè)用地)耕地、園地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地等的需求;農(nóng)村道路、農(nóng)田水利、谷場、機(jī)車場等用地需求2、非農(nóng)業(yè)建設(shè)用地需求城鄉(xiāng)建設(shè)、交通水利、其他建設(shè)用地等的需求,這些用地很大程度上會(huì)占用耕地。在“十五期”間我國耕地總減少量為9240萬畝,年均為1848萬畝,2005年耕地總量為18.31億畝;“十一五”開年之初,我國耕地總減少量為1010萬畝,而凈減少量為460萬畝。但18億畝的耕地紅線不能突破,則未來5年內(nèi)的耕地凈減少量應(yīng)控制在3000萬畝之內(nèi)。建設(shè)占用、生態(tài)退耕、災(zāi)毀、結(jié)構(gòu)調(diào)整等項(xiàng)在減少項(xiàng)中扣除補(bǔ)充量(整理、開發(fā)、復(fù)墾)1996~2005年間,全國耕地總面積從19.51億畝減少到18.31億畝,凈減少1.2億畝。其中,雖然從1997年開始的生態(tài)退耕扮演了重要角色,計(jì)耕地減少量1.03億畝,占耕地減少總量(1.76億畝)的58.53%。(見右圖)

1999~2005年全國耕地面積變化統(tǒng)計(jì)資料來源:《2005年中國國土資源公報(bào)》1997~2005年全國糧食總產(chǎn)量與人均產(chǎn)量資料來源:據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局歷年資料繪制

我國的糧食安全不容樂觀!現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)傳統(tǒng)育種提高作物產(chǎn)量的局限耕地銳減和嚴(yán)重退化植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)量品質(zhì)改良和培育新產(chǎn)品,促進(jìn)快速生長,縮短育種年限提高產(chǎn)量和質(zhì)量,增強(qiáng)抗逆性(抗旱、寒、澇、熱、病毒和蟲害等),大大降低成本,產(chǎn)出口味更佳的食物。轉(zhuǎn)基因作物的特點(diǎn)植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)給人類帶來了巨大的利益中國轉(zhuǎn)Bt基因棉花--種植面積達(dá)1100多萬畝,直接經(jīng)濟(jì)效益21.45億元.

轉(zhuǎn)抗除草劑基因大豆

--節(jié)約10億美元/年.

轉(zhuǎn)Bt基因玉米--

增產(chǎn)35億磅/年,增加收入1.25億美元/年.轉(zhuǎn)Bt基因棉花

--

增產(chǎn)1.85億磅/年,增加

收入1.02億美元/年.美國植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)已給人類帶來了巨大的利益中國轉(zhuǎn)Bt基因棉花種植面積達(dá)840萬公頃,增收節(jié)支超過166億元.

美國:3900萬公頃加拿大:350萬公頃阿根廷:1350萬公頃中國:210萬公頃轉(zhuǎn)基因作物種類主要為大豆、玉米、棉花和油菜等,以轉(zhuǎn)基因大豆面積最大。目標(biāo)性狀抗除草劑:2000年使用抗除草劑大豆、玉米和棉花占轉(zhuǎn)基因作物74%。抗蟲和抗病毒?。?000年,Bt玉米、Bt棉花占19%。耐除草劑+抗蟲性雙價(jià)的轉(zhuǎn)基因棉花和玉米占7%。由中國農(nóng)科院生物工程中心開發(fā)的Bt棉對(duì)棉鈴蟲有顯著的抗性。與對(duì)照相比減少農(nóng)藥用量80%,并減少用工150個(gè)/hm2,以上兩者可使每公頃節(jié)省1500元,Bt轉(zhuǎn)基因棉種深受棉農(nóng)的歡迎。推廣轉(zhuǎn)基因作物是必然

我國是一個(gè)人口大國,解決十三億人口的吃飯問題始終是頭等大事。在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的過程中,突破耕地、水等資源約束,保障國家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品長期有效供給,歸根結(jié)底要靠科技創(chuàng)新和應(yīng)用。推進(jìn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究與應(yīng)用,是著眼于未來國際競爭和產(chǎn)業(yè)分工的重大發(fā)展戰(zhàn)略,是確保國家糧食安全的必然要求和重要途徑。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心,運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、高效的新品種,能夠降低農(nóng)藥、肥料投入,對(duì)緩解資源約束、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、改善產(chǎn)品品質(zhì)、拓展農(nóng)業(yè)功能等具有重要作用。目前,世界許多國家把轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)作為支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略選擇,轉(zhuǎn)基因技術(shù)已成為各國搶占科技制高點(diǎn)和增強(qiáng)農(nóng)業(yè)國際競爭力的戰(zhàn)略重點(diǎn)。推廣轉(zhuǎn)基因作物是必然2008年7月,國務(wù)院常務(wù)會(huì)議正式批準(zhǔn)了---轉(zhuǎn)基因生物新品種培育科技重大專項(xiàng)(200億)。

發(fā)展轉(zhuǎn)基因作物是解決我國糧食安全的重要手段之一

目標(biāo):獲得一批具有重要應(yīng)用價(jià)值和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因,培育一批抗病蟲、抗逆、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的重大轉(zhuǎn)基因生物新品種,提高農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究和產(chǎn)業(yè)化整體水平,為中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的科技支撐。意義:增強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新能力,提升中國生物育種水平,促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收,提高中國農(nóng)業(yè)國際競爭力,具有重大戰(zhàn)略意義。轉(zhuǎn)基因食品安全嗎?你吃過轉(zhuǎn)基因食品嗎?不管您愿不愿意,您己經(jīng)或正在把轉(zhuǎn)基因食品吃進(jìn)肚里食品安全性轉(zhuǎn)基因食品已經(jīng)走進(jìn)我國百姓的生活。國內(nèi)尚無用于食品的大規(guī)模轉(zhuǎn)基因作物種植近幾年我國大量從美國、阿根廷等國進(jìn)口大豆,其中大部分是轉(zhuǎn)基因大豆。我國有一半以上的大豆色拉油含有轉(zhuǎn)基因成分。>究竟什么是轉(zhuǎn)基因食品?

>轉(zhuǎn)基因食品是否安全?

>它是否存在長期的隱患?WhatisGeneticallyModified?

什么是轉(zhuǎn)基因?將不同來源的DNA分子進(jìn)行重組,克服了天然物種生殖隔離的屏障,將具有某種特性的基因分離和克隆,再轉(zhuǎn)接到另外的生物細(xì)胞內(nèi)。從而可以按照人們的意愿創(chuàng)造出自然界中原來并不存在的新的生物功能和類型?!稗D(zhuǎn)基因技術(shù)”

(GeneticallyModifiedTechnology)是指使用基因工程或分子生物學(xué)技術(shù)(不包括傳統(tǒng)育種、細(xì)胞及原生質(zhì)體融合、雜交、誘變、體外受精、體細(xì)胞變遷及多倍體誘導(dǎo)等技術(shù)),將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入活細(xì)胞或生物體中,產(chǎn)生基因重組現(xiàn)象,并使之表達(dá)并遺傳的相關(guān)技術(shù)?!稗D(zhuǎn)基因生物”

(GeneticallyModifiedOrganisms)是指遺傳物質(zhì)基因被改變的生物,其基因改變的方式是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù),而不是以自然增殖或自然重組的方式產(chǎn)生。簡稱:GMOs轉(zhuǎn)基因生物的種類?目前已經(jīng)進(jìn)入食品領(lǐng)域的三類轉(zhuǎn)基因生物包括:

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

轉(zhuǎn)基因植物(最多,最重要)轉(zhuǎn)基因微生物現(xiàn)在國內(nèi)都有哪些轉(zhuǎn)基因食品?第一批列入目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物是:大豆:大豆種子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕玉米:玉米種子、玉米、玉米油、玉米粉油菜:油菜種子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕棉花種子番茄:番茄種子、鮮番茄、番茄醬“轉(zhuǎn)基因食品”

(GeneticallyModifiedFoods)是指用轉(zhuǎn)基因生物制造、生產(chǎn)的食品、食品原料及食品添加物等。簡稱:GMF為什么會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品有恐懼心理?據(jù)專家分析,轉(zhuǎn)基因食品在基因重組與改變過程中,可能產(chǎn)生某種毒性、過敏性,生成抗?fàn)I養(yǎng)因子。引起營養(yǎng)成分改變,或者某種抗抗生素基因隨食品轉(zhuǎn)移到腸道,使抗生素對(duì)該機(jī)體從此失去療效。就目前而言,還沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品對(duì)人類有害,但同時(shí)也缺乏證據(jù)證明它的無害性,因此產(chǎn)生了一些爭論。從本質(zhì)上講,轉(zhuǎn)基因生物和常規(guī)育種的品種是一樣的.兩者都是在原有的基礎(chǔ)上對(duì)某些性狀進(jìn)行修飾,或增加新性狀、或消除原有不利性狀。有意識(shí)的雜交育種已有100多年的歷史.為什么對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行安全性分析,而不要求對(duì)常規(guī)育種的品種作系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)?原因:常規(guī)有性雜交僅限于種內(nèi)或近緣種間。轉(zhuǎn)基因植物中的外源基因可來自植物、動(dòng)物、微生物,人們對(duì)可能出現(xiàn)的新組合、新性狀能否影響人類健康和生物環(huán)境還缺乏足夠的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。按目前科學(xué)水平還不可能完全精確地預(yù)測一個(gè)外源基因在新的遺傳背景中會(huì)產(chǎn)生什么樣的互作作用。從理論上講,基因工程中所轉(zhuǎn)的外源基因是已知的有明確功能的基因。它與遠(yuǎn)源有性雜交中的高度隨機(jī)過程相比,其轉(zhuǎn)基因后果應(yīng)當(dāng)可以更精確地預(yù)測,在應(yīng)用上也更安全。轉(zhuǎn)基因植物的安全性爭論支持派認(rèn)為:如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會(huì)支持,這一研究將被扼殺,并且強(qiáng)調(diào),迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年,超級(jí)市場上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的,還沒有事例證明人吃了以后會(huì)得病,甚至?xí)鹚劳觥?/p>

加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國,均有幾千萬人在吃,到現(xiàn)在為止也沒有—個(gè)案例說明它有問題。反對(duì)派的觀點(diǎn)一英國科學(xué)家聲稱,轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會(huì)減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能;美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因玉米會(huì)危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。環(huán)保團(tuán)體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品,未經(jīng)長期安全測試,長期食用可能對(duì)人類及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的歐盟國家,對(duì)轉(zhuǎn)基因作物更加排斥,因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題在哪里?1、食物安全性因素2、環(huán)境安全性因素1、食物安全性因素(1)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的直接影響:包括營養(yǎng)成分、毒性或增加食物過敏性物質(zhì)的可能;(2)轉(zhuǎn)基因間接影響:經(jīng)遺傳工程修飾的基因片段導(dǎo)入后,引發(fā)基因突變或改變代謝途徑,致使其最終產(chǎn)物可能含有新的成分或改變現(xiàn)有成分的含量所造成的間接影響;

(3)植物里導(dǎo)入了具有抗除草劑或毒殺蟲功能的基因后,它是否也象其他有害物質(zhì)一樣能通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi);(4)轉(zhuǎn)基因食品經(jīng)由胃腸道的吸收而將基因轉(zhuǎn)移至胃腸道微生物中,從而對(duì)人體健康造成影響2、環(huán)境安全性因素(1)轉(zhuǎn)基因生物對(duì)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的影響;(2)產(chǎn)生超級(jí)雜草的可能;(3)種植抗蟲轉(zhuǎn)基因作物后可能使害蟲產(chǎn)生免疫并遺傳、從而產(chǎn)生更加難以消滅的“超級(jí)害蟲”;(4)轉(zhuǎn)基因向非目標(biāo)生物漂移的可能性;(5)其他生物吃了轉(zhuǎn)基因食物是否會(huì)產(chǎn)生畸變或滅絕;(6)轉(zhuǎn)基因生物是否會(huì)破壞生物的多樣性等。對(duì)于普通公眾來說又是怎樣呢?統(tǒng)計(jì)表明,基因工程研究約8個(gè)月就會(huì)翻一番,美國財(cái)政部部長拉里薩莫斯形象地將此比喻成人類還戴著尿布就已邁人了青年時(shí)期。這種迅猛的發(fā)展速度的確超出了普通公眾的理解能力,加上各有所圖的利益集團(tuán)有目的的宣傳,同時(shí),人們獲得信息的渠道、科學(xué)的分辨能力、對(duì)新知識(shí)的認(rèn)知程度和理解方式又是千差萬別,都會(huì)使他們對(duì)轉(zhuǎn)基因食品產(chǎn)生不同態(tài)度,從而引發(fā)爭論。轉(zhuǎn)基因食品存在的最大理由:轉(zhuǎn)基因食品并不會(huì)比常規(guī)育種有更多的危險(xiǎn),恰恰相反,更大的危險(xiǎn)是世界上60億人口中還有12億人仍在溫飽線上掙扎。預(yù)計(jì)2050年將達(dá)到90億,而發(fā)展中國家現(xiàn)有8.4億人營養(yǎng)不良,13億人陷于貧困。轉(zhuǎn)基因主要是通過生物技術(shù)的方法來加快傳統(tǒng)育種的過程,例如過去要通過10年才能選育出一個(gè)品種,但通過轉(zhuǎn)基因方法可能只需2-3年就可以完成。ThesituationofgeneticengineeringinAmerica

基因工程在美國的應(yīng)用情況43geneproductsfromanimalandplantwereauthenticated43種動(dòng)、植物轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品通過FDA認(rèn)證Morethan60%processedfoodcontainedtransferredgenecomponents

超過60%的加工食品含有轉(zhuǎn)基因成分Thesaleofgenefoodwasmorethan$10,000million

轉(zhuǎn)基因食品的銷售額超過100億美圓Morethan50%soybeansweretransferredgene

超過50%的大豆為轉(zhuǎn)基因大豆Morethan40%cornandwheatweretransferredgene

超過60%的玉米、小麥為轉(zhuǎn)基因玉米和小麥Thereare7000genefood,includinginfantfood,chocolate,frozen,margarin,bread,sausage,meatanditsreplaement.

與轉(zhuǎn)基因有關(guān)的食品達(dá)七千種,包括:嬰兒食品、巧克力、冷凍甜品、面包、人造奶油、香腸、肉類及代肉類產(chǎn)品轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)---目的為科學(xué)決策提供依據(jù)保障人類健康及生態(tài)環(huán)境安全回答公眾疑問促進(jìn)國際貿(mào)易,維護(hù)國家權(quán)益促進(jìn)生物技術(shù)可持續(xù)發(fā)展

Thecontentofsafetyassessment

安全性評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容劃分受體生物的安全等級(jí)劃分基因操作對(duì)受體生物的影響類型劃分轉(zhuǎn)基因生物體的安全等級(jí)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全等級(jí)安全性的綜合評(píng)價(jià)和建議轉(zhuǎn)基因食品安全的檢驗(yàn)的五項(xiàng)原則

根據(jù)轉(zhuǎn)基因食品及同類傳統(tǒng)食品兩者的特性表現(xiàn)及成分進(jìn)行分析比較:Substantialequivalence實(shí)質(zhì)等同性原則

實(shí)質(zhì)等同性原則即生物技術(shù)產(chǎn)生的食品及食品成分,如果與一種現(xiàn)有的食物或食物成分在實(shí)質(zhì)上是相當(dāng)?shù)?,則可以認(rèn)為是安全的。實(shí)質(zhì)等同原則強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)基因食品安全性的目的,不是要了解該食品的絕對(duì)安全性,而是評(píng)價(jià)它與非轉(zhuǎn)基因食品的同類食品比較的相對(duì)安全性。在評(píng)價(jià)時(shí)注重“個(gè)案分析”,即對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的安全性不一概而論、而是采用“實(shí)質(zhì)等同”一對(duì)一地進(jìn)行個(gè)案分析它們的安全性至少不低于相應(yīng)的參照食品或不會(huì)增加來自食品的風(fēng)險(xiǎn)。五項(xiàng)原則(1)如果兩者本質(zhì)是相同的,用傳統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)程序?qū)D(zhuǎn)基因食品評(píng)價(jià)。(2)如果在一定范圍內(nèi)有差別,用集中于對(duì)產(chǎn)生差別的因子進(jìn)行評(píng)價(jià)。(3)如果氨基酸序列與已知蛋白毒素的氨基酸序列是同系物,則要進(jìn)行毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)。(4)如有蛋白質(zhì)產(chǎn)生了抗?fàn)I養(yǎng)作用,或營養(yǎng)成分發(fā)生改變,則要進(jìn)行營養(yǎng)學(xué)評(píng)價(jià)。(5)如果兩者完全不同或沒有可比的傳統(tǒng)食品,則要特別設(shè)計(jì)動(dòng)物模型試驗(yàn)證明其無毒后,還須進(jìn)行人體營養(yǎng)學(xué)試驗(yàn)。轉(zhuǎn)基因食品不能證明與對(duì)應(yīng)的參照食品實(shí)質(zhì)等同時(shí),要做進(jìn)一步的毒理學(xué)試驗(yàn),試驗(yàn)主要包括:(1)毒物動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。了解它的吸收、分布、代謝及排泄等情況;(2)遺傳毒性試驗(yàn)。包括體外試驗(yàn)和體內(nèi)致突變試驗(yàn);(3)潛在致敏性試驗(yàn);(4)基因傳遞與穩(wěn)定性試驗(yàn)。檢查是否導(dǎo)入的基因向人畜胃腸道中存在的微生物中轉(zhuǎn)移和表達(dá)(5)微生物定植和微生物致病性試驗(yàn)。對(duì)本身是活菌或含有活菌的新型食品要評(píng)價(jià)這兩項(xiàng)指標(biāo)(6)嚙齒類90天喂養(yǎng)試驗(yàn)。其中注意遺傳毒性、神經(jīng)毒性、免疫毒性及生殖毒性(7)驗(yàn)證對(duì)人類的安全性。一定時(shí)期后,對(duì)轉(zhuǎn)基因食品安全性的再評(píng)價(jià)。包括耐受量、腸道群菌譜及數(shù)量等?!稗D(zhuǎn)基因食品,要不要貼標(biāo)簽?”若轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品與目前市售的產(chǎn)品具有實(shí)質(zhì)等同性,則不需再加特殊的標(biāo)簽;若轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中含有對(duì)一部分人群有過敏性反

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