第八章转基因植物

1、重点：植物转基因的技术 不同水平的检测方法 难点：农杆菌介导法 转基因沉默的机理,第八章 转基因植物,1983年，世界上第一例转基因作物在美国诞生。 1993年，第一种市场化的转基因食品延熟番茄 在美国出现。 1995年，美国又批准转基因的抗虫玉米、棉花及抗 除草剂的玉米。棉花进入商品化生产。 2000年，美国转基因大豆的种植面积已达全美总种 植面积的54%。,增加产量：通过转基因达到增产效果，解决粮食短缺问题 控制成熟期：使果实提前或延迟成熟，以适应市场需求 增加营养：改造食用部分蛋白质、氨基酸、维生素等含量或 组成，提高营养价值 具有保健功能：吃食水果的同时服用疫苗，预防疾病 增加生物多样

2、性：新品种品质、口味和色香方面有新特点 保护环境：培育抗病虫害作物，减少农药造成的环境污染,4,first biotech plant product flavr savr tomato,抗病毒甜椒,自从1983年第一株转基因烟草获得以来，至今已有120种植物转基因获得成功。1996年全球大面积种植，并不断扩大。,国际农业生物技术应用服务局（isaaa）统计结果,市场销售额：,1995年 7500万美元 1996年 2.35亿美元 1997年 6.70亿美元 2000年 30亿美元 2010年 可望增至1500亿美元,种植国家 先后有30多个国家批准了3000多例田间试验，涉及的植物种类有40

3、多种； 2000年有13个国家种植商品化转基因植物； 2004年有17个国家种植商品化转基因植物； 2004年3月英国批准大面积种植转基因，但要求非常严格； 2005年德国通过法案，严格限制（包括实验室研究）； 2008年全球25个国家共种植18.75亿吨转基因作物。,美国：6250万公顷 阿根廷：2100万公顷 巴西：1580万公顷 中国：380万公顷,2008,2008,我国转基因作物的概况：,我国是最早开展转基因作物研究的国家之一。 2008年中国转基因作物种植面积为世界第六位，作物品种包括棉花、番茄、杨树、牵牛花、抗病毒木瓜和甜椒。,转基因植物 genetically modified

4、 plant，or transgenic plant 概念：运用重组dna技术，在离体条件下对不同生 物的dna进行加工，并按照人们的意愿和适当的载体 重新组合，再将重组dna转入生物体或细胞内，并使 其在生物体或细胞中表达的植物。 与传统的常规育种有何区别？ 转基因植物通常至少含有一种非近源物种或种的遗 传基因。,第一节 植物的转基因技术 8.1植物细胞培养技术 植物细胞的全能性,8.2植物转基因技术的基本路线 1）分离能够编码所需产物的dna片段（目的基因）。 2）将目的基因克隆到适当的载体dna中形成重组dna，并且连接了一个控制目的基因转录表达的启动子和一个控制目的基因转录终止的终止子

5、，还连接了一个编码特殊性质的蛋白质（如荧光蛋白）标记基因。 3）利用细菌繁殖扩增重组dna。 4）利用基因枪、农杆菌等方法将连接了启动子和终止子的目的基因导入到目标植物的细胞中。 5）筛选含有外源基因的转化细胞，并诱导产生转基因植株。 6）转基因植株大规模种植。,转基因育种的程序,8.3 目的基因的获得 根据获得基因的途径主要可以分为两大类： 根据基因表达的产物蛋白进行基因克隆； 从基因组dna或mrna序列克隆基因。,1.根据基因表达的产物蛋白进行基因克隆 主要步骤如下： 利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。 虽然在早期采用这种方式已经成功地克隆了许多基因。 局限性：兼并密码子；效率低

6、；未知基因及产物,2.从基因组dna或mrna序列克隆基因,(1)同源序列法 (homology based candidate gene method) 根据基因家族成员所编码的蛋白质结构中具有保守氨基酸序列的特点克隆基因家族未知成员。,(3) pcr法 (4) 人工合成基因,8.4 转基因的受体系统 受体是指用于接受外源dna的转化材料。 良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1、高效稳定的再生能力； 2、受体材料要有较高的遗传稳定性； 3、外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4、对筛选剂敏感； 5、转化率高。,常用的受体材料有以下几大类型:,1.愈伤组织再生系统 外植体材料经过脱分

7、化培养诱导形成愈伤组织，转化（带有目的基因质粒的农杆菌侵染），分化培养获得再生植株。 优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因，转化效率高。 缺点：遗传稳定性差、嵌合体。,2.直接分化再生系统 外植体材料细胞不经过脱分化形成愈伤组织阶段，而是直接分化出不定芽形成再生植株。 优点：周期短、操作简单，体细胞变异小，遗传稳定； 缺点：材料局限，转化率低。,3.原生质体再生系统 原生质体恢复细胞壁具有分化再生能力，是应用最早的再生受体系统之一。 优点：高效、广泛地摄取外源dna或遗传物质，获得基因型一致的克隆细胞，所获转基因植株嵌合体少，适用于多种转化系统； 缺点：不易制备、再生困难和变异程度高。,

8、5.嵌合体 优点：便于外源基因定位整合，基因为多拷贝，表达量高；导入的外源基因性状稳定性高，安全性好，能直接表达原核基因。,4.生殖细胞受体系统 以生殖细胞如花粉粒、卵细胞等受体细胞进行外源基因转化的系统。直接利用花粉和卵细胞受精过程进行基因转化，如花粉管导入法，花粉粒浸泡法，子房微针注射法等。 缺点：受季节限制，只能在开花期进行，不适于无性繁殖植物。,8.5 基因转移的载体,1.病毒载体 植物病毒是一类能够在感染的植物寄主细胞中进行复制和表达的“外来的”核酸类型。 优点： 系统性感染（简化过程） 解决单子叶植物转化问题 生产大量外源蛋白,2.质粒载体 农杆菌: used extensivel

9、y for genetic engineering of plants. 包含ti质粒和ri质粒,tumor induced by a. tumefaciens,农杆菌与植物细胞相互作用的机制,ti plasmid：,right border,vir genes,ori,已知农杆菌附着到植物细胞后，只 留在细胞间隙中。 t-dna首先在细菌 中被加工、剪切、 复制，然后转入植 物细胞。,ti质粒的功能区域：,（1）t-dna区（transferred-dna regions）： 农杆菌侵染植物细胞时，从ti质粒上切割下来转移到植物细胞的一段 dna，称为转移dna。该dna片段上的基因与肿瘤的

10、形成有关。 （2）vir区（virulence region） 该区段上的基因能激活t-dna转移，使农杆菌表现出毒性。t-dna区 与vir区在质粒dna上彼此相邻，约占ti质粒dna的三分之一。 （3）con区（regions encoding conjugations） 该区段上存在着与细菌接合转移的有关基因（tra），调控ti质粒在农 杆菌之间的转移。冠瘿碱能激活tra基因，诱导ti质粒转移，因此称之为接合 转移编码区。 （4）ori区（origin of replication） 该区段基因调控ti质粒的自我复制，故称之为复制起始区。,野生型ti质粒直接作为植物基因工程载体，存在如下

11、障碍： ti质粒分子量过大，一般在160240kb，比pbr322质粒大50倍左右； 大型的野生ti质粒上分布着各种限制酶的多个切点，不能通过体外dna重组技术直接向野生型ti质粒导入外源基因； t-dna区内含有许多编码基因，其中onc基因的产物干扰宿主植物中内源激素的平衡，转化细胞长成肿瘤，阻碍细胞的分化和植株的再生； ti质粒不能在大肠杆菌中复制， 即使得到重组质粒，也只能在农杆菌中进行扩增； ti质粒上还存在一些对于t-dna转移不起任何作用的基因。,植物基因工程中ti质粒载体转化系统,ti质粒介导的共整合转化系统 ti质粒的构成：t-dna区和vir区（作为反式蛋白因子促进植物细胞的

12、转化）。 ti质粒的改造：删除与转化整合无关的dna，加入大肠杆菌复制子和选择标记，插入人工接头片段，引入含有植物细胞启动子和末端寡聚腺苷酸化信号序列的标记基因，便于转基因植物细胞的筛选。,ti质粒介导的二元整合转化系统 共整合转化法是利用体内重组技术构建大型无毒的ti质 粒重组体而转化植物。目前大多采用二元整合转化系统。它 的特点是由2个彼此相容的ti质粒组成的。其中一个含有t- dna转移所必须的vir区段；另一个含有t-dna区段，外源基 因或dna能插入到t-dna区段中，这一质粒能在大肠杆菌中 复制。将带有外源基因插入的t-dna区段的质粒转移到已经 存在有一种带有vir区段质粒的根

13、瘤土壤杆菌细胞中，就能够 以此为媒介，将含有外源基因的t-dna转移到植物细胞。,实现vir区的方法,双元ti载体,共整合载体和农杆菌质粒重组过程,植物遗传转化的载体系统,一元载体,双元载体（反式载体）,农杆菌介导的转化质粒的构建,p g2 t nos,ampr p g1 t,vir区,8.6 外源基因导入植物的方法 概括起来说主要有两类： 第一类是以载体为媒介的遗传转化，也称为间接转移系统法。 第二类是外源目的dna的直接转化。,a. 载体介导法 所谓以载体为媒介的基因转化即是通过农杆菌或植物病毒介导感染受体植物将外源基因转入植物细胞的技术。目前，载体法主要包括土壤农杆菌ti质粒、ri质粒及

14、植物dna病毒等介导的遗传转化法。,农杆菌介导法 土壤农杆菌介导的基因转移是目前最常用的获得转基因植物的方法，它主要用于双子叶植物系统。利用土壤农杆菌介导的基因转移的再生效率很高，且外源基因在转入并整合到植物基因组中后未发生任何重大的修饰改变。一般来说，使用土壤农杆菌介导的基因转移方法所转入的外源基因一般拷贝数较低，大多是单拷贝转移。,利用ti质粒转移外源基因的操作过程为例： 1.把含有目的基因的外源dna插入到ti质粒的t-dna区，构成 重组的质粒分子。 2.将重组型质粒转化给大肠杆菌细胞。 3.通过细菌的结合作用，含有外源dna的重组质粒从ecoli.转移 到农杆菌。 4.将农杆菌直接接

15、种在植物的伤口部位或通过植物原生质体共 培养方法转化植物细胞。 5.筛选。 6.培养转化的细胞或组织再生出转基因植株。,以根瘤农杆菌转化双子叶植物叶片为例： 1.将表面消毒的叶片切成小块 2.小块在过夜培养并稀释到一定浓度的根癌农杆菌液中浸泡几 分钟，以便让根癌农杆菌感染叶片切块的伤口。 3.从菌液中捞出小块，培养基中培养2天。 4.在含头孢霉素选择培养基中筛选转化细胞。继续培养，转化 的细胞分化出芽。 5.将芽转入含有抗生素的生根培养基上，诱导生根。 6.将完整的转基因植株移栽到土壤中。,土壤农杆菌转化法,农杆菌共培养侵染,诱导愈伤组织,分化生芽,生根,叶盘转化法,双子叶植物较为常用、简单有

16、效的方法,根瘤农杆菌感染植物,植物病毒介导法 基因置换 基因插入 基因融合 基因互补,b. dna直接转移法（无宿主范围） dna的直接转移是通过物理化学法将外源基因转入受体植物细胞的技术。 1. 化学刺激法 它的主要原理是植物细胞的原生质体经过某些化学药品（peg、pna、磷酸钙、氯化钙、）处理后，能够捕获外源 dna。 2. 脂质体介导法 当脂质体与植物原生质共温育时，脂质体与原生质体膜结构之间发生相互作用，脂质体内的外源dna通过融合或吞噬作用高效率地转运到原生质体细胞质和细胞核内。,3. 电击法 电击法是一种直接转移外源基因进入受体植物细胞的方 法，这种方法可适用于单子叶植物及双子叶植

17、物细胞原 生质体的转化。 4. 显微注射法 微针注射是一种经典的物理转基因技术，它是借助显微注 射仪，将外源dna或mrna通过机械方法直接注射到受体 细胞。,5.基因枪法 （微弹轰击技术micro-projectile bombardment) 将外源dna包裹在微小的钨粉或金粉颗粒的表面， 借助高压动力射入受体细胞或组织，最后整合到植物基因组并得以表达。 步骤简单易行：适合于大多数细胞或组织，克服了受体材料的限制，不必制备原生质体，具有相当广泛的应用范围，已经成为植物细胞转化最有效方法之一。到目前为止，利用基因枪法已经在烟草、豆类和多数禾本科农作物、果树花卉和林木等植物上获得转基因植株。

18、单子叶植物,6. 微激光束法 这种方法的原理是利用激光微束脉冲引起细胞膜可逆性穿孔，从而将外源dna导入受体细胞。 7. 花粉通道法（pollen-tube pathway） 该法是将外源dna片段在自花授粉后的特定时期注入柱头或花柱，外源dna沿花粉管通道或传递组织通过珠心进入胚囊，转化不具备正常细胞壁的受精卵、合子及早期的胚体细胞。,直接转移和间接转移法的比较,第二节 转基因植物的筛选与检测,根据检测的不同阶段分为： dna检测法检测外源基因是否已经整合到植物基因组中 rna检测法判断外源基因是否转录 蛋白质检测法检测出外源基因是否翻译,载体构建中常用的选择标记：,如何选择和筛选转化体同样

19、是一个重要问题。科学家一直试图把转化体带上一个标记，从而便于选择和筛选。至今己建立了许多标记基因，并已插入各种转化载体中，作为一种标记基因。,（一）选择标记和报告基因,必须具备以下四个条件： 编码一种不存在于正常植物细胞中的酶； 基因较小，可构成嵌合基因； 能在转化体中得到充分表达； 检测容易，并且能定量分析。 细菌筛选标记基因： 产物给予细胞产生一种选择压力，致使未转化细胞不能生长、发育与分化。而转化细胞对该标记产生抗性，不影响其生长等，从而将转化细胞选择出来，例如， cat（氯霉素抗性基因）。 植物筛选标记基因： 强调给转化细胞带上一种标记，起报告和识别作用，故称报告基因。,（1）选择标记

20、基因：可使被转化的细胞获得其亲本细胞所不具备的新的遗传特性，从而使得人们能够使用特定的选择培养基，将其转化的新细胞从亲本中选择出来的一类特殊的基因。 主要是一类编码可使抗菌素或除草剂失活的蛋白酶基因。 新霉素磷酸转移酶neo，抗卡那霉素、新霉素及g418； 潮霉素磷酸转移酶hpt，抗潮霉素； 链霉素磷酸转移酶spt，抗链霉素； 氯霉素乙酰转移酶cat，抗氯霉素； 庆大霉素-3-n-乙酰转移酶aacc3，抗庆大霉素； 膦丝菌素乙酰转移酶bar，膦丝菌素。,（2）发光或显色报告基因：其编码产物容易被快速地测定，其是否表达及表达活性可作为外源基因成功导入受体细胞或dna片段特定功能的一种测量。 一个

21、理想的报告基因，最基本的要求是在转化的寄主细胞中应不存在相应的内源等位基因的活性，其表达产物不仅不会损害寄主细胞，而且还应具有快速、灵敏、定量和可重复的检测特性。,报告基因的编码区与位于其上游的目的基因融合，并置于目的基因启动子的控制之下，报告基因实质上起到了判断目的基因是否表达的作用，也叫做选择标记基因。,gus基因（-葡萄糖苷酶基因） 在植物细胞中所产生的葡萄糖苷酶在检测上具有以下特点： 在一定条件下与x-g1ucuionic acid 底物发生作用，产生蓝色沉淀。当加入4-甲基伞形酮基和葡萄糖苷酸时生成4-甲基伞形酮，发荧光（=465nm）。因而可以用荧光光谱法测定。由于荧光强度高，本底

22、低，故荧光检测极为灵敏。 检测容易、迅速并能定量，只需少量植物组织抽提液即可在短时间内测定完毕。 价格便宜。,gfp（绿色荧光蛋白基因）;luc (萤火虫荧光素酶基因);,通过筛选得到的再生植株初步证明标记基因整合进入受体细胞。至于目的基因是否整合到受体核基因组、是否表达，还必须对抗性植株进一步检测。,dna水平的鉴定 检测内容：是否整合、拷贝数、整合位置 检测方法：特异性pcr（以外源基因两侧序列设计引物） southern杂交（外源目的基因序列为探针）,（二）分子生物学检测方法,特异性pcr检测外源基因整合到受体,(2) 转录水平的鉴定 常用的方法 northern杂交（标记的rna为探针

23、对总rna杂交） rt-pcr 检测,mrna,cdna,pcr,（3）翻译水平的鉴定 为检测外源基因转录形成的mrna能否翻译，还必须进行翻译或者蛋白质水平检测。 主要方法：western杂交 免疫检测 蛋白质芯片,酶联免疫吸附（elisa）检测。 elisa检测是利用抗原与抗体反应的特异性，当抗原与抗体结合时，通过结合在抗体上的酶作用于特定的底物后发生显色反应，借助于比色鉴定转基因植物。,y monoclonal antibody,a,antigen,b,c,hpr,detector antibody,d,* 酶链免疫反应 (elisa),* 酶链免疫反应 (elisa),southern

24、杂交可以确定外源基因在植物中的组织结构、外源dna整和的位置及拷贝数、转基因植株f1世代外源基因的稳定性。 northern杂交用于检测转基因在转录水平上的表达，与southern杂交相比，更接近于性状表现，更有现实意义，被广泛用于转基因植株的检测。 western杂交检测目的基因在翻译水平的表达结果，能直接显示目的基因在转化体中是否经过转录、翻译最终合成蛋白而影响植株的性状表现。,第三节 改进转基因的技术,重点：如何提高外源基因的表达水平 难点：转基因沉默的分子机理,转基因沉默是指利用遗传转化方法导入并稳定整合进受体细胞中的完整的外源基因在当代转化体或在其后代中表达受到抑制的现象。,主要原因

25、：在转基因之间或是在转基因与内源的同源基因之间，存在着序列同源性的缘故。 其他原因：转基因的拷贝数和构型、环境条件和发育因子，以及dna的甲基化等。 dna-dna，dna-rna，rna-rna三种不同形式之间。,转录水平的基因沉默 (transcriptional gene silencing，tgs) 转录后水平的基因沉默 (post-transcriptional gene silencing，ptgs),（一）转录水平的基因沉默 (tgs),转录水平的基因沉默是指转基因rna合成的失活。它的发生主要是由于转基因无法被顺利转录成相应的rna而导致基因沉默。,转基因位置效应引起的转基因沉

26、默 转基因及其启动子甲基化 多拷贝重复转基因序列引起的转录水平基因沉默,转基因沉默与dna序列在寄主染色体基因组中的插入方式、拷贝数量及插入部位的特性等物理状况有密切关系 插入部位及其周围基因组序列组成 转录不活跃区域或异染色质区域 位置效应引起的沉默与基因组中是否存在同源序列无关,1、转基因位置效应引起的转基因沉默,2、多拷贝重复转基因序列,直接基因转化法常导致多拷贝转基因在宿主细胞基因组中的整合，多拷贝转基因无论是单位点整合还是多位点整合分散在基因组中，都能使转基因植株发生较高机率的基因沉默现象。,重复序列间很可能通过异位配对，即多拷贝重复转基因序列之间以及转基因与转录产物之间的配对，使整

27、合位点的染色质发生异染色质化或使dna甲基化，从空间上阻碍了转录因子与转基因的接触，造成转录受抑，引起转录水平基因沉默。,3、转基因及其启动子甲基化,甲基化是活体细胞中最常见的一种dna共价修饰形式，它通常发生在dna的c碱基上，c甲基化的频率在人类及高等植物中分别可达4%和36%。,几乎所有的转基因沉默现象与转基因及其启动子的甲基化有关 发生在转基因启动子5端的甲基化是主要原因,（二）转录后水平的基因沉默(ptgs),转录后水平的基因沉默是指转基因在细胞核里能稳定转录，但在细胞质里却无相应的稳定态mrna存在现象。,共抑制是转录后水平基因沉默中最常见的现象。它是由于转基因编码区与受体细胞基因

28、组间存在的同源性，导致转基因与内源基因的表达同时受到抑制。 强启动子往往增强共抑制的程度,环境因素对转基因表达活性的影响： 植株生长的环境条件 植株自身的生理状态,（三）提高外源基因表达水平的策略,1、选择合适的转化方法 2、使用信号肽 3、选择强启动子和诱导型启动子 4、强终止子 5、消除甲基化影响 6、使用植物偏爱的密码子 7、使用mar序列 8、使用增强子 9、外源基因的修饰与改造 10、以叶绿体为转化受体 11、使用一些病毒编码蛋白 12、在有性生殖后代中筛选单拷贝植株,抗除草剂的转基因植物（最早进入田间生产，目前栽培 面积最大，如 monsanto 的抗除草剂草甘膦大豆） 抗虫转基因

29、植物 如 syngenta的bt 176抗虫玉米 抗病转基因植物 （抗病毒，抗真菌，抗细菌） 抗环境胁迫转基因作物 （温度、水分、化学物） 植物发育调节基因工程 （控制果实成熟，雄性不育， 改良植物品质） 医药领域中的转基因植物（利用植物作为生物反应器， 生产药用蛋白、食用疫苗等）,第四节 农作物基因工程,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,抗旱 抗冻（寒） 抗除草剂,调节细胞的渗透压,种植面积：全球转基因作物的种植总面积为1.25亿公顷 地区分布：全球主要的种植大国美国、阿根廷、巴西,全球商业化转基因作物的概况,目前我国极少生产粮食、油料作物等转基因食品，只有一些转基因抗虫棉，但并不进入人的食物链。我

30、国的转基因食品基本上都是进口的。 排在前三位的是：大豆、玉米、油菜。我国每年约进口大豆1500万吨，与国内自产的非转基因大豆数量相当。目前我国进口大豆主要用做加工原料，生产豆油、豆腐、豆奶等制品。,转基因作物种类 主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，以转基因大豆面积最大。,目标性状 抗除草剂： 2000年使用抗除草剂大豆、玉米和棉花占转基因作物74%。 抗虫和抗病毒病：2000年，bt玉米、 bt棉花占19%。 耐除草剂+抗虫性双价的转基因棉花和玉米占7%。,其实转基因食品就在你身边。目前，国外大量的转基因农产品已被直接或间接制成人类食品。在美国和加拿大，饮料、啤酒、早餐麦片都已含转基因成分；我国

31、市场上有一半以上的大豆色拉油含转基因成分，一部分番茄酱、酱油、豆腐、豆奶等也多少含有转基因成分，它们早已悄悄走进了寻常百姓生活。虽然国内尚没有转基因作物的大规模生产，但我国进口的农产品有不少是转基因产品。,转基因大豆油,我国浙江大学采用共转化技术将抗虫基因和除草剂基因分别导入水稻，成功培育出抗螟虫抗除草剂双基因水稻，可增强其抗病虫害能力。有专家说，也许过几年就能吃上牛肉味的西红柿，含胡萝卜素的大米，这些都可通过转基因技术生产。,2009年8月，在湖北，华中农业大学张启发教授及其同事的两个转基因水稻品种已经获得安全证书。这也是中国首次为转基因水稻颁发安全证书。 华中农业大学所获得的是“转基因抗虫

32、水稻华恢1号”和“转基因抗虫水稻汕优63”在湖北省生产应用的安全证书，有效期为五年，起始日期均为2009年8月17日。,转基因食品,脂肪含量高,含-胡萝卜素,遭受虫害的普通玉米 抗虫的bt转基因玉米,由中国农科院生物工程中心开发的bt棉对棉铃虫有显著的抗性。与对照相比减少农药用量80，并减少用工150个/hm2，以上两者可使每公顷节省1500元，bt转基因棉种深受棉农的欢迎。,转基因棉花,日本研发的转基因大豆,各种各样的转基因水果,浙江省种植的转基因油菜,第五节 生物反应器,生物反应器：一般指用于完成生物催化反应的设备，可分为细胞反应器和酶反应器两类，常见于微生物的发酵。,植物反应器可用来生产

33、 药物（疫苗）、碳水化合物、脂类、蛋白质等。,转基因植物生产疫苗的程序,转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。,用转基因的植物生产药物,植物作为制备基因工程疫苗生物反应器的优势,微生物发酵系统不能对真核蛋白质疫苗进行正确的翻译后加工，有时导致其免疫原性变弱。而植物与动物细胞表达系统，可对表达产物进行转译后加工，保持了自然状态下的免疫原性。 细菌在发酵过程中常产生一些不溶性聚合物，要重新溶解并折叠成天然蛋白质则需要很高成本，且发酵需要庞大设备投资

34、。 动物细胞生产基因工程疫苗，常用动物病毒作为载体导入抗原基因，在生产过程中也可能污染动物病毒。 转基因植物中的外源基因可通过植物杂交的方法进行基因重组而达到在植物体内积累多基因的目的。,植物表达系统生产的疫苗可以直接储存在植物种子和果实中，无需冷连系统设备进行储藏运输，故易于长距离运输和普及推广。不仅降低了成本且方便，可随时长期给药。 疫苗抗原基因转入可食用的植物后，可供人直接服用或饲喂动物，不需要分离提纯。这样可节约许多仪器设备，降低生产成本，使用方便。 提供营养。通过转基因植物生产的口服疫苗，不仅提供了疫苗，而且提供了营养。,转基因食品,安全吗?!,直至今天，转基因作物的安全性在全球范围

35、内引起了激烈的争论。 反对者认为转基因作物具有极大的潜在危险，可能会对人类健康和人类生存环境造成威胁。 在欧洲，转基因作物被一些媒体称之为“恶魔食品”。 frankenstein是英国科幻小说中有一个科学家创造、最终又毁灭了这个科学家的怪物。那么，人类研制与种植转基因作物到底是毁灭自己，还是拯救自己呢？,通过基因工程方法，按照人的意图和目的而设计作物的性状，打破了生物种之间的界限，对出现的新组合和性状在不同遗传背景下的表达、对环境和人类的影响还缺乏认识。,转基因食品安全性评价的必要性,第六节 转基因植物的安全性 1.转基因工程是不可阻挡的。基因工程将影响当代重大的环境问题：人口过剩/污染/生物

36、多样性急剧减退等等。保护土壤/水/能源成为发展可持续农业的目标。“除非我们找到生产粮食的更好方法,否则我们得为自己另找一个星球。” 2.老百姓了解的仅仅负面消息。 3.知情权。 4.基因逃逸。 5.生态平衡。 6.转基因毒性。 7.人的毒理反应或过敏反应。 8.未知的。,转基因食品（gm食品）：gm植物、动物和微生物食品三类 农业基因工程：强调提高农作物产量和改善农作物的抗虫性、 抗病性、抗除草剂和抗旱能力 食品基因工程：强调改善食品的营养价值和食用风味，如营 养素含量、风味品质、延长食品储藏和保存 时间，以及用食品工程菌生产食品添加剂和 功能因子等 安全性 环境安全：如插入基因的漂移、抗虫性

37、、抗除草性 食用安全：如插入基因后的终产物的致癌性、致病 性、过敏性、毒性 转基因食品的营养问题,对转基因作物的安全性争论，国际上有几个典型的事件。 pusztai事件： 英国rowett研究所有位pusztai博士，他用转雪花莲凝集素基因的土豆喂大鼠，1998年秋天在英国电视台发表讲话，声称大鼠食用了这种土豆后，体重和器官重量减轻，免疫系统受到了破坏。 后果：绿色和平组织、地球之友等反生物技术组织把这种土豆说成“杀手”，并策划了破坏转基因作物试验地等行动，焚烧了印度的两块试验田，甚至美国加州大学戴维斯分校的非转基因试验材料也遭破坏，以致研究生毕业论文都无法如期完成。 英国皇家学会组织了同行评

38、审，并于1999年月发表评论，指出pusztai的试验有六方面的错误：不能确定转基因和非转基因马铃薯的化学成分有差异；对食用转基因土豆的大鼠，未补充蛋白质以防止饥饿；供试动物数量少，饲喂几种不同的食物，且都不是大鼠的标准食物，缺少统计学意义；试验设计差；统计方法不当；试验结果无一致性等。,斑蝶事件： 1999年5月，康奈尔大学的一个研究组在nature杂志上发表文章，声称转基因抗虫玉米的花粉飘到一种名叫“马利筋”的杂草上，用马利筋叶片饲喂美国大斑蝶，导致44的幼虫死亡。 这一实验结果在科学上没有说服力：玉米的花粉非常重，扩散不远，在玉米地以外5米，马利筋叶片/cm2上只找到一个玉米花粉；200

39、0年开始在美国三个州和加拿大进行的田间试验都证明，抗虫玉米花粉对斑蝶并不构成威胁，实验室试验中用10倍于田间的花粉量来喂大斑蝶的幼虫，也没有发现对其生长发育有影响。 斑蝶减少的真正原因，一是农药的过度使用，二是墨西哥生态环境的破坏。,加拿大“超级杂草”事件： 由于基因漂流，在加拿大油菜地里发现了个别油菜植株可以抗一种、两种或三种除草剂，因而有人称此为“超级杂草”，并怪罪于转基因。 基因漂流并不是从转基因作物开始。如果没有基因漂流，就不会有进化，世界上也就不会有这么多种的植物和现在的作物栽培品种。举例来说，小麦由、三个基因组组成，它是由分别带有、基因组的野生种经过基因漂流合成的。所以，以此来禁止

40、转基因作物，也是没有道理的。,中国t抗虫棉破坏环境事件： 2002年6月3日，南京环科所与绿色和平组织在北京召开会议，6月4日china daily上发表了题为“gm cotton damage enviroment”的文章。 当天，绿色和平组织在其网站上刊登了南京环科所、绿色和平组织顾问薛达元先生长达26页的英文报告，从而再次引发国际争论，在欧、美产生巨大反响。 6月5日德国农业报发表了题为 “中国研究：bt棉破坏环境巨大”。 绿色和平组织的“中国项目主管”声称：“棉农将面对不受控制的超级害虫”、 “转基因抗虫棉不但没有解决问题，反而制造了更多的问题”、“棉农将被迫使用更多、更毒的农药”。

41、事实上，抗虫棉在中国实践多年，深受广大棉农的欢迎。中国、美国、德国、加拿大、比利时、印度等国的科学家已在网上纷纷发表评论，反驳绿色和平组织的观点。,法国环绿色和平组织摧毁5 个转基因作物基地,gm抗议者在英国,绿色和平组织领导者被捕1999,绿色和平组织将转基因食品妖魔化,绿色和平组织抗议雀巢咖啡事件,绿色和平检出雀巢婴儿米粉含导致过敏的转基因成分,雀巢“牛肉蔬菜米粉”中含有抗虫转基因成分bt基因，这种蛋白能够在小鼠体内引发免疫系统反应，是潜在的致敏原。 绿色和平调查发现，在雀巢品牌为中国宝宝准备的一种婴儿食品中，存在可能导致过敏的转基因成分。雀巢在别的国家承诺不使用转基因原料，却把这种有潜在

42、危险的食品原料用在中国宝宝的身上。这将令花钱购买宝宝营养的天下父母如何做想？ 2009年8月,争论的实质 现在转基因作物的安全性已经成了国际贸易的技术壁垒。 由于某些媒体的炒作，对消费者的心理和转基因作物的产业化已经产生了很大的负面影响我们的判断？,我们所要了解的-转基因植物的潜在风险: 1. 转基因植物释放引发“超级杂草” 目前转入植物的基因以抗除草剂的为多，其次以抗虫和抗病毒，然后是抗逆。 如果这些基因逐渐在野生种群中定居后，就具有选择优势的潜在可能，成为难以控制的“超级杂草”。,2. 转基因植物中35s启动子的生物安全性 启动子是基因表达所必需的，决定了外源基因表达空间、表达时间和表达强

43、度等，是人们定向改造生物的重要限制因素。 最常用的启动子是35s启动子，该启动子能够在植物组织中高水平表达。因此已经被引入许多转基因植物中。 潜在风险问题: 35s启动子内有一重组热点。 （1）如果35s启动子插入到隐性病毒基因组旁，可能会重新活化病毒。 （2）启动子插入到某一编码毒素蛋白的基因上游，可能会增强该毒素的合成。 （3）当转基因植物被动物或人类食用后，35s启动子可能会插入到某一致癌基因上游，活化并且导致癌变。,3. 抗生素抗性标记基因的生物安全性 抗生素抗性标记基因是否导致的在环境中的传播。 目前，转基因作物都使用细菌编码的抗生素抗性基因作为选择性标记。 在过去的几年里，越来越多的报道指出：细菌可以获得对多种抗生素的抗性。这导致人们开始怀疑：转基因植物中的抗性基因是否会转移到细菌中。 抗性标记基因是否会通过食物在肠道中水平转移至体内微生物，从而影响抗生素治疗的有效性。 抗性标记基因产物是否使人体产生抗药性（食品安全性）。,4. 转