轉基因作物的起源及其作用

2020-12-06 以科學的方式學數學

轉基因即是基因工程，是指利用DNA重組技術在體外通過人工「剪切」和「拼接」等方法，對各種生物的核酸（基因）進行改造和重新組合，然後導入微生物或真核細胞內進行無性繁殖，使重組基因在細胞內表達，產生出人類需要的基因產物，或者改造、創造新的生物類型。基因工程強調了按工程學的方法進行設計和操作外源DNA形成新的分子組合，並引入到一種新的寄主生物中，使基因信息具備跨越天然物種屏障的能力，克服了固有的生物種間限制，實現遺傳性狀和物種的改良，這是基因工程最大的特點。

基因工程技術是在生物化學、分子生物學和分子遺傳學等學科發展的基礎上誕生和發展的。從誕生到現在不過經過了幾十年的時間，但取得了令人矚目的巨大成就，並應用到工業、農業、醫療等眾多領域。基因工程的發展大致經歷了建立、成熟、發展應用三個階段，下面小編先談談轉基因的起源吧！

基因工程技術的建立

基因工程的開端

在20世紀中葉，基因的研究取得了突破性的進展，O.Avery等的細菌轉化實驗證明了DNA是基因載體（1944年）。J.Watson和F.Crick揭示了DNA分子的雙螺旋結構（1953年）。在此基礎上，M.Meselson和F.Stahl提出了DNA半保留複製模型（1958年）。M.Nirenberg，S.Ochoa和H.Khorana共同破譯完成了64種遺傳密碼（1966年）。進一步的研究確立了遺傳信息傳遞的中心法則。

DNA片段

轉基因技術理論基礎的建立

這些重要的研究成果標誌著生物學研究進入到分子水平，同時也為基因工程技術的誕生奠定了重要的理論基礎。之後，有三個實驗室在1967年發現了DNA連接酶，以及H.Smith等分離了第一種限制性核酸內切酶（1970年），這些重要的酶的發現為DNA的體外拼接提供了有理工具；在1972年P.Berg等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功，轉化大腸桿菌，使本來在真核細胞中合成的蛋白質能在細菌中合成，從而打破種屬之間相互獨立的天然屏障.

DNA雙螺旋模型

1973年，S.Cohen等首次完成了重組質粒DNA片段與質粒pSC101重組，轉化大腸桿菌，轉錄出相應的mRNA。此研究成果表明基因工程已正式誕生，不僅宣告質粒分子可以作為基因克隆載體，能攜帶外源DNA導入宿主細胞，並且證實了真核生物的基因可以轉移到原核生物細胞中，並在原核生物細胞中實現功能表達（功能表達是指表達出來的蛋白質還沒有具備其原本的活性，還需要經過一定的修飾作用）。

質粒載體模型

基因工程的誕生是分子生物學研究的必然產物，它使得體外DNA遺傳操作成為可能，從而可以繞過物種遠源有性雜交的鴻溝，是基因可以在微生物、植物、動物之間交流，迅速並定向的獲得新的人類需要的生物類型。為大規模生產生物分子，設計構建新物種，搜集、分離、鑑定生物信息資源提供了極大的便利。

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    發布時間: 2010-01-12 09:22   來源: 荊楚網   進入電子報 　　作物可通過轉基因技術被改造成生物反應器，用來生產糖類物質（如澱粉）、生物能源（如乙醇）、可降解生物塑料（如聚羥基烷酯）、動物抗體（如病毒抗體）、口服疫苗（如B肝疫苗）、藥用蛋白（如人生長激素）和工業酶製劑（如植酸酶）等，具有可大規模生產，生產過程簡單
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    植保（中國）協會給記者提供的一份題為《轉基因作物的環境效益與生物安全》的報告顯示，自1996年至2009年，全球種植的轉基因作物總共減少農藥使用量9.39億公斤有效成分。如果歐洲50%的玉米、油菜、甜菜和棉花使用轉基因品種，農藥每年的使用量將減少1450萬公斤（即有效成分440萬公斤）。用藥面積將減少750萬公頃，節約2050萬升柴油，從而減少73000噸二氧化碳排放量。