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1、转基因植植物研究究现状及及发展姓名：杨杨加信学号：班级：农农学院007级农农学2班班指导教师师：日期：220100-5-11转基因植植物研究究现状及及发展杨加信（内蒙古古农业大大学农学学院，内内蒙古呼呼和浩特特，01100118） 作者简介：杨加信，男，1987年出生，陕西渭南人，在读本科生，E-mail:jiaxin，个人主页：【摘要】 19986年年美国和和法国的的科学家家在世界界上第一一次进行行了抗除除草剂转转基因烟烟草的田田间试验验。自此此之后,植物转转基因的的研究与与应用在在世界各各地蓬勃勃发展,被认为为是211世纪农农业的希希望,是是新的农农业科技技革命的的重要组组成部分分。中国国
2、转基因因植物研研究比美美国等国国相对较较晚，但但近几年年进展很很快，而而且取得得了突破破性进展展。我国国农业部部迄今为为止批准准进行商商品化生生产的转转基因植植物除抗抗棉铃虫虫棉花外外,还有有耐储存存番茄、抗黄瓜瓜花叶病病毒的番番茄、甜甜椒和转转花色矮矮牵牛花花。从长长远看，转转基因作作物将继继续发展展。同时时种植转转基因作作物的国国家将一一步增加加。转基基因植物物技术有有些方面面理论依依据不充充足，有有待加强强这方面面的研究究。【关键词词】转基因因植物；转基因因作物；抗虫棉棉；转基因因烟草；转基因植植物(ttrannsgeemc plaant)是采用用基因工工程手段段将从不不同生物物中分离离
3、或人工工合成的的外源基基因在体体外进行行酶切和和连接,构成重重组DNNA分子子,然后后导入植植物细胞胞基因组组中,使使新的基基因在植植物细胞胞内整合合、表达达,并能能通过无无性或有有性增值值过程,将外源源基因遗遗传给后后代,由由此获得得基因改改良植物物,使之之稳定遗遗传并赋赋予植物物新的农农艺性状状,如抗抗虫、抗抗病、抗抗逆、高高产、优优质等.【1】转基因植植物技术术及其产产品是当当今世界界农业生生物技术术研究与与产业化化开发的的重点和和热点,也是我国国农业科科技革命命的核心心内容之之一,对对我国农农业科技技手段的的更新换换代以及及农业产产业结构构的调整整具有重重要的战战略意义义.随着着现代生
4、生物技术术的迅速速发展,植物转转基因技技术方兴兴未艾,因而对对它的研研究意义义也显得得尤为重重要.19866年美国国和法国国的科学学家在世世界上第第一次进进行了抗抗除草剂剂转基因因烟草的的田间试试验。自自此之后后,植物物转基因因的研究究与应用用在世界界各地蓬蓬勃发展展,被认认为是221世纪纪农业的的希望,是新的的农业科科技革命命的重要要组成部部分。【22】一 全球球转基因因植物发发展现状状到19997年底底,全球球45个个国家大大约对660种作作物的110类性性状进行行了255 0000个田田间试验验,其中中15 0000个田间间试验是是在前110年进进行的,10 0000个是在在近2年年(1
5、999619997)进进行的,占总数数的400%。美美国是转转基因植植物研究究第一大大国,共共进行了了14 1533个田间间试验,占总数数的577%;其其次是加加拿大,进行了了3 7747个个,占115%;东欧和和俄罗斯斯地区占占1%;其余的的8%主主要集中中在拉丁丁美洲和和以中国国为主的的亚洲。绝大多多数田间间试验是是在工业业化国家家进行的的,占总总数的991%。19887119977年间,最经常常被改良良的作物物在美国国依次是是玉米(44%)、番番茄(112%)、大豆豆(111%)、马铃薯薯(111%)、棉花(8%)、瓜类类(4%)、烟烟草(44%)、油菜(2%)、甜菜菜(1%)和其其它(
6、33%)。全球该该比例的的变化不不大,但但是在加加拿大油油菜占660%以以上。最最常改良良的性状状,同期期在美国国依次为为抗除草草剂(330%)、抗虫虫(244%)、品质改改良(221%)、抗病病毒(110%)、抗真真菌(44%)和和其它(11%)。加加拿大最最常改良良的性状状为抗除除草剂,19990年占占90%、19995年年占744%、119977年占552%,呈下降降趋势,随之增增加的主主要是抗抗虫和抗抗病毒性性状。到19997年底底,全球球在122个作物物、6类类性状上上批准了了48个个转基因因植物品品种进行行商业化化生产。第一个个被批准准进行商商业化生生产的遗遗传工程程产品是是美国C
7、Calggenee公司开开发的延延熟番茄茄Flaavr-SavvrTMM。就作作物而言言,488个已商商业化的的植物品品种中,玉米占占36%,油菜菜占177%,番番茄占113%,棉花占占11%。在66类性状状中,有有4个单单一性状状和2个个双重性性状,抗抗除草剂剂占366%,品品质占119%,抗虫占占15%,抗病病毒100%,抗抗虫+抗抗除草剂剂占100%,雄雄性不育育+抗除除草剂占占10%。19997年年全球转转基因作作物面积积从19996年年的2880万公公顷增加加到12280万万公顷,增加了了4.55倍。主主要种植植国家依依次是美美国,8810万万公顷,占644%;中中国1880万公公顷
8、,占占14%(注:国际认认为中国国种植了了4500万公顷顷的抗病病毒烟草草和番茄茄,并预预计到本本世纪末末70%的烟草草为转基基因品种种);阿阿根廷1140万万公顷,占111%;加加拿大1130万万公顷,占100%;澳澳大利亚亚和墨西西哥不到到1%。转基因因作物的的种植面面积在工工业化国国家的比比例从119966年的557%增增加到119977年的775%。而发展展中国家家从19996年年的433%减少少到19997年年的255%。增增加最快快的阿根根廷(113倍),墨西西哥(110倍),加拿拿大(99.2倍倍)和美美国(55.6倍倍)。11996619997年年间,转转基因作作物的种种植面积
9、积在工业业化国家家的增长长是发展展中国家家的4倍倍。美国国是世界界上主要要的转基基因作物物种植国国,其面面积占全全球的比比例从119966年的551%增增加到119977年的664%。就作物物而言,大豆在在19997年占占转基因因作物总总面积的的40%,5110万公公顷,居居第一位位。玉米米从19996年年的第四四位上升升到第二二位,3320万万公顷,占255%。大大豆和玉玉米共占占了总面面积的三三分之二二。其次次是烟草草13%,棉花花11%,油菜菜10%,番茄茄1%。就性状状而言,19996年与与19997年也也有明显显改变,抗除草草剂性状状从19996年年的第三三位,总总面积的的23%上升
10、到到19997年的的第一位位,占总总面积的的54%;抗虫虫性状从从37%下降到到31%;抗病病毒性状状从400%下降降到144%;品品质性状状在这22年均不不到1%。如果果将作物物和性状状结合分分析,119977年抗除除草剂大大豆种植植了5110万公公顷,占占转基因因植物总总面积的的40%;抗虫虫玉米3300万万公顷,占233%;抗抗病烟草草1600万公顷顷,占113%;抗除草草剂油菜菜1200万公顷顷,占110%;抗虫棉棉花1110万公公顷,占占8%;抗除草草剂棉花花40万万公顷,占3%;抗除除草剂玉玉米200万公顷顷,占22%;抗抗病番茄茄、延熟熟番茄、既抗虫虫又抗除除草剂的的棉花等等面积
11、较较小。与与19996年相相比,119977年最大大的变化化是美国国抗除草草剂大豆豆、北美美的抗虫虫玉米和和加拿大大的抗除除草剂油油菜大量量增加。转基因因大豆、玉米、棉花和和油菜占占全部转转基因植植物的886%,其中775%种种植在北北美。转基因作作物的广广泛种植植,因产产量的增增加和除除草剂、农药的的使用减减少,带带来了巨巨大的经经济和环环境效益益。在美美国,119966年56600个个农户种种植了773万公公顷抗虫虫棉花,70%的农户户没有喷喷药,其其余农户户也仅喷喷药一次次,而非非抗虫棉棉品种喷喷药46次,由此共共节省农农药255万加仑仑,产量量平均增增加7%,高的的达200%,共共增加
12、纯纯利60000万万美元,并减少少了环境境污染。抗螟虫虫玉米增增产9%,节约约了大量量农药,增加收收益19900万万美元。该年抗抗虫玉米米约占全全美总面面积的11%,119977年面积积将增加加10倍倍,占全全美32200万万公顷面面积的99%。在在加拿大大,19996年年5公顷顷的抗除除草剂油油菜平均均增产99%,一一级菜籽籽率从663%提提高到885%,共增加加收益6600万万美元。在美国国全国119966年种植植Bt棉棉花、玉玉米、马马铃薯共共获利880000万美元元,19997年年仅2880万公公顷玉米米就获得得1.99亿美元元。全球球预计转转基因作作物获利利,到220000年将达达到
13、200300亿美元元,20005年年达到660亿美美元,220100年达到到2000亿美元元。在未未来100年,转转基因作作物产量量增加110%25%是可能能的和现现实的,并且为为全球的的食品安安全,更更营养的的食品和和饲料以以及更安安全的环环境作出出重大贡贡献。二 我国国转基因因植物的的研究现现状及在在生产上上的应用用中国转基基因植物物研究比比美国等等国相对对较晚，但但近几年年进展很很快。目目前国内内已有550多家家科研院院所、330多所所大专院院校、1100多多个研究究室、数数千名科科技人员员从事农农业生物物工程研研究，而而且取得得了突破破性进展展。1 转基因抗抗虫棉的的研究及及应用棉花不
14、但但是我国国的重要要经济作作物,也也是我国国纺织工工业的主主要原料料。我国国约有11亿棉农农,棉花花的年播播种面积积达5333.33万hmm2,年年产皮棉棉45005000万t,约占世世界产棉棉总量的的25%以上,为世界界上最大大的棉花花生产国国和消费费国。119988年以来来因农业业生产结结构的调调整,棉棉花播种种面积降降至4000万hhm2左左右。但但是,由由于900年代以以来,棉棉铃虫在在我国广广大棉区区持续性性大暴发发,给我我国棉花花生产带带来了巨巨大的危危害。仅仅19992年因因棉铃虫虫危害,北方棉棉区减产产皮棉88万t,直接经经济损失失达500亿元,间接经经济损失失达1000亿元元
15、。另外外,为了了防治棉棉铃虫每每季棉花花要喷农农药155次左右右,每公公顷每次次用药990元,每季用用药13350元元。而且且大量施施用农药药造成大大气、土土壤、水水质的污污染。为为了从根根本上解解决棉花花生产上上的棉铃铃虫危害害问题,国家8863计计划于119911年起立立项进行行抗虫棉棉的研究究。19991年年中国农农科院生生物技术术研究所所,成立立了以郭郭三堆研研究员为为领导的的抗虫棉棉攻关课课题组,并于当当年开展展了转苏苏云金芽芽孢杆菌菌杀虫晶晶体蛋白白基因(Bt)抗虫棉棉的研究究,设计计并合成成了适于于在植物物中表达达的GFFM和CCryllA BBt杀虫虫基因,构建了了可在植植物中
16、高高效表达达的载体体,通过过花粉管管导入法法导入棉棉花,研研制成功功了单价价抗虫棉棉。苏云云金芽孢孢杆菌能能产生具具有强烈烈杀虫作作用的晶晶体蛋白白,对许许多植物物虫害都都具有特特异性毒毒杀活性性。这样样就能使使转基因因作物自自己制造造出杀害害虫的毒毒剂,而而不危及及其它生生物。国国内外已已将Btt基因转转入棉花花、玉米米、烟草草、番茄茄、马铃铃薯、水水稻等多多种作物物。为了了延缓棉棉铃虫对对Bt抗抗虫棉产产生抗性性,19993年年课题组组又开展展了Btt基因和和豇豆胰胰蛋白酶酶抑制剂剂(CppTI)基因的的双价抗抗虫棉的的研究。单价抗抗虫棉体体内含有有Bt杀杀虫基因因,能专专门破坏坏害虫的的
17、消化系系统,导导致害虫虫死亡;而双价价抗虫棉棉体内不不仅含有有杀虫晶晶体蛋白白,还含含有CppTI基基因控制制合成的的能抑制制昆虫消消化酶功功能的功功能蛋白白,使害害虫产生生厌食反反应,而而导致害害虫死亡亡。通过过我国科科研人员员11年年的艰苦苦奋斗,单价抗抗虫棉的的研究达达到了国国际先进进水平,使我国国成为继继美国之之后第二二个研制制成功抗抗虫棉的的国家。双价抗抗虫棉的的创新研研究达到到了国际际先进水水平。在在抗虫棉棉研究上上,核心心技术申申请了两两项国家家专利,关键技技术拥有有我国自自主知识识产权。为了使使转基因因抗虫棉棉尽快实实现产业业化,在在农业部部、科技技部和国国家计委委的大力力支持
18、下下,抗虫虫棉在生生产上的的推广应应用也取取得了重重大进展展。目前前,国家家农业部部批准可可进行商商品化生生产的抗抗虫棉品品种有66个,抗抗虫棉品品种(系系)111个;获获准环境境释放的的单、双双价抗虫虫棉品系系41个个;配制制出增产产、优质质的抗虫虫棉杂优优组合110多个个。截止止20000年,转基因因抗虫棉棉已在河河北、河河南、新新疆、山山东、湖湖南、湖湖北、山山西、江江苏、安安徽、辽辽宁等省省累计推推广366.6万万hm22,其中中双价抗抗虫棉220000年的种种植面积积为2.4万hhm2,产生了了巨大的的社会和和经济效效益。棉棉农种植植转基因因抗虫棉棉,一般般大约每每公顷增增加收益益2
19、1000元。所以,转基因因抗虫棉棉至今已已累计产产生的社社会经济济效益达达7.668亿元元。今后后,如转转基因抗抗虫棉每每年推广广1000万hmm22000万hmm2,每每年将产产生社会会经济效效益达221亿元元42亿亿元。因因此转基基因抗虫虫棉在生生产上的的推广应应用,对对棉农增增产增收收、促进进国民经经济的发发展、保保护环境境以及农农业的可可持续发发展,有有十分重重要的意意义。2 其它转基基因作物物的研究究及应用用我国农业业部迄今今为止批批准进行行商品化化生产的的转基因因植物除除抗棉铃铃虫棉花花外,还还有耐储储存番茄茄、抗黄黄瓜花叶叶病毒的的番茄、甜椒和和转花色色矮牵牛牛花。它它们都经经过
20、了大大量的试试验检测测。对人人体安全全和环境境没有不不良影响响,已进进入商品品化生产产阶段。另外,我国转转基因水水稻的研研究目前前处在实实验室研研究阶段段;小麦麦抗黄矮矮病基因因工程研研究,首首次在国国际上将将中间偃偃麦草的的抗黄矮矮病基因因导入普普通小麦麦,创造造出抗黄黄矮病普普通小麦麦新种质质,在世世界上首首次获得得抗病毒毒转基因因小麦。【3】三 转基基因植物物发展趋趋势从长远看看，转基基因作物物将继续续发展。转“投入性性状”(innputt trraitt)的基基因作物物将进一一步扩大大,提高高食品和和饲料营营养价植植的“产出性性状”(ouutpuut ttraiit)将将变得极极其重要
21、要,尤其其在工业业化国家家。主要要转基因因作物,例如:大豆、玉米、油菜、棉花和和马铃薯薯已经在在美、加加的播种种面积将将从目前前的1%100%,提提高到225%50%,或许许更多。同时种种植转基基因作物物的国家家将一步步增加。在欧洲洲,土耳耳其将可可能是第第一个种种植转基基因作物物的国家家,东欧欧、拉丁丁美洲、亚洲和和非洲也也将有所所发展。表1显显示转基基因作物物产品的的数量还还将大量量增加,到19997年年已商品品化生产产的产品品17个个,进入入田间试试验、有有待商品品化生产产的产品品35个个。长远远研究主主要是多多基因控控制的、非生物物性的胁胁迫性状状,例如如:抗旱旱、耐盐盐和耐铝铝。值得
22、注意意的另一一个趋势势是已商商品化的的17个个产品中中4个是是双重性性状,这这种转多多基因的的趋势近近期还会会加快。传统的的育种目目标是集集聚尽可可能多的的有益基基因,生生物技术术将提供供新的方方法,能能集聚传传统方法法不能转转移的基基因,生生物技术术能将来来自土壤壤农杆菌菌的抗虫虫Bt基基因、特特殊的抗抗病基因因、抗除除草剂基基因以及及高淀粉粉含量基基因集聚聚到同一一品种中中去。与与“投入性性状”相比,“产出性性状”将变得得更加重重要,在在已商业业化的117个产产品中,“产出性性状”仅占33个(118%),而335个正正在进行行田间试试验的产产品中,“产出性性状”占111个(331%),21
23、1世纪将将是通过过生物技技术生产产专业化化食品和和饲料的的世纪。因此,在将来来生物技技术不仅仅被用来来改良生生物和非非生物性性状,而而且被用用来开发发专门产产品,例例如:健健康产品品、营养养产品、风味产产品等等等。基因枪介介导法在在很多植植物上取取得了成成功，尤尤其在小小麦等禾禾本科植植物中应应用较多多，该方方法对物物种、基基因型和和组织特特异性的的要求较较小，但但存在转转化效率率低、拷拷贝整合合数较多多、容易易发生基基因沉默默、不能能导入大大片段DDNA等等缺点，下下一步需需要对外外源基因因的整合合机理进进行研究究，明确确所转移移的DNNA片段段。小麦麦、玉米米等作物物的转基基因研究究大多以
24、以未成熟熟胚为受受体材料料，建立立成熟胚胚高频率率再生体体系和转转化体系系，对于于提高小小麦、玉玉米等作作物转基基因研究究的效率率具有促促进作用用。构建建高效表表达载体体不但有有利于外外源基因因的表达达，也有有利于转转化细胞胞的筛选选。启动动子串联联策略和和增强子子优化可可避免外外源基因因导入后后的低效效表达和和沉默现现象，外外源转入入基因的的诱导表表达和组组织特异异性表达达可以节节约生物物体能量量消耗，降降低对植植株生长长的不良良影响。通常常情况下下，转基基因植株株中除了了目的基基因，还还包含标标记基因因。目前前获得无无筛选标标记转基基因植株株的技术术主要共共转化法法、重组组定位系系统、MM
25、AT载载体系统统等，其其中的共共转化法法最为有有效。植物物的一些些主要特特性表现现为数量量性状遗遗传，如如产量、品质、抗逆性性等，尤尤其是一一些关键键营养成成分的代代谢途径径，均由由多基因因控制。将来自自于其他他植物或或其它生生物中的的与上述述性状相相关的多多个基因因一次性性导入植植物，培培育无筛筛选标记记材料，是是转基因因植物研研究的发发展趋势势。【44】在发展中中国家，人人口增长长和食物物短缺的的矛盾日日益尖锐锐，同时时伴随着着耕地减减少、生生物种植植和生存存环境的的恶化，转转基因技技术是解解决这些些问题的的最有效效途径。在发达达国家，转转基因作作物的种种植已经经产生了了巨大的的经济效效益
26、。人人类对高高产优质质、抗病病抗逆生生物的需需要，以以及对低低成本高高产出的的追求，无无疑将促促使转基基因技术术的深入入研究和和转基因因植物的的大规模模产业化化。花粉管通通道法在在我国有有很多成成功的事事例，先先后获得得了小麦麦、棉花花、玉米米、水稻稻、大豆豆等转基基因植株株，一些些转基因因植物品品种已进进入产业业化生产产，具有有很强的的实用性性。但是是，花粉粉管通道道法获得得的转基基因植株株缺乏严严格的分分子生物物学证据据，理论论依据不不充足，有有待加强强这方面面的研究究。参考文献献1 刘福林林，李淑淑萍.转转基因的的现状及及发展趋趋势JJ.现现代农业业科技，220055,2112 雷茂良良，程金金根.全全球转基基因植物物发展现现状JJ.生生物技术术通报,19998,0063 杨俊海海.我国国转基因因动植物物的研究究现状及及在农业业生产上上的应用用J.甘肃科科技，220022，044：3774 叶兴国国.我国国转基因因植物研研究现状状和“十一五五”展望JJ.中中国农业业科技，220077，1331