基因工程技术应用综述

综述 -基因工程技术应用 摘要:从 20 世纪 70 年代初发展起来的基因工程技术，经过 30 多年来的进步与发展， 已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为 21 世纪最重要的学科，基因 工程及相关领域的产业将成为 21 世纪的主导产业之一。 因工程研究和应用范围涉及农业、 工业、医药、能源、环保等许多领域。 关键词:基因工程技术；现状；发展；应用；存在问题 基因工程应用于植物方面从 20 世纪 80 年代每个科学家获得第一株转基因植物到现在的 十几年时间内，农业生物技术的发展日新月异，大量的转基因植物进入了大田试验，有不 少转基因作物被批准进入商品化生产。农业生物技术的研究主要集中在美国、加拿大和欧 洲的一些发达国家以及南美和亚洲的一些国家。从 1987 年到 1999 年 1 月，美国共批准 4779 项基因工程作物进入大田试验。从基因工程作物大田试验的种类来看，试验次数最多 的是抗除草剂的基因作物，其次是抗病虫害的农作物；从作物品种来看，已经进入大规模 测试的农作物 有玉米、土豆、番茄、大豆、棉花、瓜类，水稻、小麦等已进入中型规模的 大田 试验。至 1999 年，转基因玉米、番茄、土豆、棉花、大豆等均已批准进入市场。 据统计，全球消费的农产品中，大豆的 60%、棉花的 40%、玉米的 30%都是经 过基因工程 改造过农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。 农作物生物技术的目的是提 高作物产量，改善品质，增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得 了令人瞩目的成就。由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。 自从发现烟草花叶病毒(TMV)的外壳蛋 白基因导入烟草中，在转基因植株上明显延迟发病 时间或减轻病害的症状，通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力，已用多种 植物病毒进行了试 验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取 得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗 传学家和分子生物学家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品 种(系)也 已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的 鱼体内有一些特殊 蛋白可以抑制冰晶的增长，从而免受低温的冻害并正常地生活 在寒冷的极地中。将这种抗 冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来，导入植物体可获 得转基因植物。随着生活水平的提高， 人们越来越关注口味、口感、营养成分、 欣赏价值等品质性状。实践证明，利用基因工程 可以有效地改善植物的品质，而 且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域， 近 几年利用基因工程改良作 物品质也取得了不少进展, 如美国国际植物研究所的科学家们从 大豆中获取蛋白 质合成基因，成功地导入到马铃薯中，培育出高蛋白马铃薯品种，其蛋白 质含量接近大豆，大大提高了营养价值，得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花 香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。 基因工程应用于医药方面目前基因工程应用于医药方面。以基因工程药物为主导的基因 工程应基因工程应用于医药方面用产业已成为全球发展最快的产业之一,发展前景非常广阔。 基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类 的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有 重要作用。在很多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达 到的作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因 子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。 目前，应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段；专门用于治疗 肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症 的治愈成为可能.由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于 治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂，最终解决了从剪切、 分离到吞食肝细胞内肝炎病毒，修复、促进肝细胞再生的全过程。经 4 年临床试验已在全 国 面向肝炎患者。此项基因学研究成果在国际治肝领域中，是继干扰素等药物之后的一项 具有革命性转变的重大医学成果。 基因工程应用于环保方面.工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然 界微生物的净化能力，已成为人们十分关注的问题。基因工程技术可提高微生物净化环境 的能力。 美国利用 DNA 重组技术把降解芳烃、多环芳烃、脂肪烃的 4 种菌体基因链接， 转移到某一菌体中构建出可同时降解 4 种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在 数小时内可将水上浮油中的 2/3 烃类降解完，而天然菌株需 1 年之久。也有人把 Bt 蛋 白基因、球形芽孢杆菌表达成功。它能钉死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。现 已开发出的基因工程菌有净化农药的 DDT 的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和 氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的 TNT 炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物 (铅、汞、镉等)的基因工程菌及植物等。90 年代后期问世的 DNA 改 组技术可以创新基因， 并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可 将降解某一污染物的不同细菌的 基因通过 PCR 技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的 载体，就有可能产生一种或几种具有 非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。 前景展望。由于基因工程运用 DNA 分子重组技术，能够按照人们预设的前景展望的设计 创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主 观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口 素质、环境保护等作出具大贡献。所以,各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的 研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落 后于发达国家，更应当加速发展， 切不可坐失良机。但是，任何科学技术都是一把“双刃 剑”，在给人类带来利益 的同时,也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能 根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可 随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁 灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植 物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常 规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或 消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不 适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状 会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预 测。所以，我们要在抓住机遇，大力发展基因工程技术的同时，需要严格管理，充分重视 转基因生物的安全性。 我国基因技术发展中存在的问题 1、研究开发的产品跟踪和模仿国外的多，自己创新的 少。我国的生物技术主要是跟踪国外而发展起来的，基本上是国外研究开发什么，我们也 研究开发什么，因此很少有创新产品。这种状况在新药研制中尤为突出。 2、尚未形成社 会化发展格局。在讨论生物技术产业发展时，很多人已注意到了所面临的国际化问题，但 却很少注意社会化问题。由于缺乏社会化的意识和氛围，以及其他各种各样的原因，我国 新兴的一些生物技术企业，不少是从研究开发到生产销售一条道走到底，做得非常辛苦。 事实上，由研究到产品销售，这中间有许多环节都是可以社会化的。 3、一哄而起、重复 研究、重复建设的现象大量存在，导致研究力量十分分散。现在国内搞农业生物技术研究 的单位很多，有农业科学院系统、中科院系统、高校系统，还地方单位等，但大多数是低 水平重复。 4、是缺乏产业化的接轨机制。国外的经验表明，高新技术只有通过资本市场 的商业运作才能加速它的产业化进程。 而国内很少有公司参与基因技术的研究与成果转化， 使基因成果的研究与开发受到很大影响。 5、软件建设与硬件不配套，导致资源的效益得 不到充分的发挥。企业的软件主要有两个方面，一是各种管理规范，二是人员的素质，二 者缺一不可。生物制药作为高技术产业，不仅对硬件设备的要求高，对软件的要求更高。 我国目前的现状是先进的仪器设备大多从国外进口， 而人员及由人员制订的规章制度却是 土生土长的，二者不配套的直接后果就是产品质量稳定性差，硬件资源浪费严重。 参考文献:1 楼士林，杨盛昌，龙敏南，等.基因工程M.北京：科学出 版社，2002. 2 李庆军， 董艳桐， 施冰.植物抗虫基因的研究进展J.林业科技,2002 3 CHU Qi-ren, CAO Hua-xin, FAN Hui-qin, et al Preliminary report on transienexpression of gus gene in tr