转基因食品的历史与现状.ppt

转基因食品的历史与现状 吴 兴 泉 一、转基因食品及其历史 二、转基因植物 三、转基因动物 四、转基因食品安全性问题 五、转基因食品检测技术 一、转基因食品及其历史 1、何为转基因食品 v “转基因”是指利用分子生物学手段将外源 性基因转移到某种特定生物体中，使其生物 性状或机能发生部分改变。例如，将鱼的抗 冻基因转入西红柿使这可抵御寒冷；把某些 病毒的基因接入玉米、大豆的植株中，用以 抵抗病害的侵袭。 v转基因食品就是以转基因生物体直接作为 食品或以其为原料加工生产的食品 。 2、转基因食品的发展史 v转基因食品的发展历史实际上就是基因工程、 转基因技术等生物技术的发展史。 v1982年，将大鼠生长激素重组基因导入小鼠受 精原核内，获得了人类历史上第一个转基因动物 转基因“超级鼠”，比一般的小白鼠大一倍。 v1983年，世界上第一例转基因植物（一种含有 抗生素药类抗体的烟草）在美国成功培植。 v1994年，孟山都(Monsanto)公司下属Calgene公 司研制的延熟保鲜转基因番茄在美国批准上市， 这是发达国家批准商业化的第一个转基因作物。 v1997年全球转基因作物种植面积1100万公 顷， v1998年就达到3000万公顷， v2002年，达到5870万公顷， v“在7年的时间里，全球被转基因作物覆盖 的面积增加了34倍”， 二、转基因植物 1、转基因作物的种类及种植面积 v目前全球已拥有120多种转基因植物，其中转基 因大豆、棉花、玉米、油菜、西红柿等51种转基因 作物已开始商品化生产。 v在所有转基因作物中，转基因的大豆、玉米、棉 花和油菜的种植面积占99%以上。 v全球种得最多的转基因作物是大豆，占全球大豆 总种植面积的62%，接下来是玉米 （21%）和棉花 （12%）。 v种植转基因作物所带来的总价值估计为42.5亿美 元，而在前一年则为38亿美元。 2、转基因作物的分布 现在，转基因作物种植覆盖16个国家，而一 年前还是13个国家。其中4个国家的转基因作物 农田就占了全球总数的99%。 美国保持着绝对优势地位，转基因作物种植 面积为3900万公顷，占全球总面积的66%，年增 长率为9%。美国国内74%的大豆、75%的棉花 和30%的玉米都是转基因品种。目前，仅美国 市场上就有4 000多种食品含有转基因成分 ，占整个零售食品的60%以上。 v阿根廷位居第二，种植面积为1350万公顷，占 全球总面积的23%。 v另外两个排名较前的国家是加拿大(6%)和中国 (4%)。 v欧洲一直是世界上与转基因作物依然保 持距离的主要地区，主要原因在于欧盟有 些成员国依然坚持暂缓种植转基因作物。 西班牙和德国两个国家的转基因作物种植 面积不足10万公顷。 v 今年7月2日欧盟有条件允许转基因产品 销售 ：要求必须对转基因成分超过0.9%的 产品予以标明。 3、作物转入的外源基因的类型及方法 v类型：转基因作物涉及的遗传改良性状主要包括 ：抗除草剂基因占总面积的71%，抗虫基因占28% ，抗病毒基因占1%。 v方法：农杆菌介导法：农杆菌中有一种致瘤的环 型DNA，称为Ti质粒。被农杆菌感染的植物之所 以长瘤正是由于TDNA插入了植物染色体。从此 ，人们便利用这种天然的转化体系向植物转基因 。基因枪：把所要转入的基因包被在金粉或钨粉 上之后，利用基因枪将其打入培养细胞中来完成 转基因过程。 v4、中国的转基因作物 v中国政府十分重视生物技术的研究，中国正在研 发的转基因作物和林木有47种，涉及的基因种类超 过100种。特别是在转基因抗虫棉、转基因水稻等 领域的研究成果已居世界前列， 2002年，我国转 基因作物种植面积突破210万公顷。 v从1997年至2003年，农业部已批准水稻、玉米、 棉花、大豆、油菜、马铃薯、杨树等10种转基因植 物进入田间释放，并批准转基因棉花、番茄、甜椒 、矮牵牛花等6个转基因品种进行商业化种植。但 转基因食品所占的比例很少。 v到底我国目前有多少转基因食品？ 已经超过2000万吨。 v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 。我国的转基因食品基本上都是进口的。 v排在前三位的是：大豆、玉米、油菜。我国去年 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。 5、转基因大豆 v转基因大豆的研究主要以耐除草剂和改善大豆 品质为主： v耐除草剂：在美国有3个转基因大豆品种已应 用，最多的是对除草剂草丁膦和草甘膦具有耐性 的个品种。2002年种植面积占美国大豆的74% 。可见，目前美国的大豆生产已经基本上普及了 耐除草剂的转基因品种。 v改善大豆成分：Mazur等(1999) 获得了种子油 酸相对含量高达85%的大豆新品系，而且农艺性 状优良。 6、转基因玉米 v转基因玉米的研究主要集中于提高抗虫性和耐 除草剂方面。 v在美国，转基因玉米的种植面积占玉米总种植 面积的比例在35%左右。 v其中抗虫Bt玉米的种植面积发展最快，所占近 比例最大，2002年约占玉米种植总面积的24； 耐除草剂玉米占7 10之间；兼具抗虫和耐 除草剂特性的转基因玉米品种种植规模仍然不大 ，近年来仅占玉米种植总面积的1 -2。 7、转基因水稻 转基因水稻的研究主要集中在以下三个方面： v提高光合效率：将C4作物玉米的PEPC基因导 入水稻的基因组，从而改良了水稻的光合作用效 率。 v提高营养品质：Ye等（2000）成功地将来自其 他物种的psy、cntl和lcy基因整合到水稻基因组中 ，解决了水稻胚乳不能合成维生素A的难题。 v增加抗逆性：纽约康乃尔大学的加戈等将大肠 杆菌中两种负责合成海藻糖的基因导入到籼稻中 。转基因水稻在恶劣环境条件下的生存能力比普 通水稻更强。 v在我国，预计两年后，转基因水稻会得到大面 积种植，转基因大米也会端上中国人的餐桌。 8、转基因马铃薯 v抗病基因。抗病毒、抗真菌、抗细菌、抗除草 剂和Bt基因。1996年美国的转基因土豆种植面积 约有1万英亩，1999年增加到了5万英亩， v生产可食疫苗。最近，Tacket等(1998)利用表 达肠产毒性大肠杆菌热不稳定性毒素(LT)的转基 因马铃薯进行了人体免疫试验，结果表明这种转 基因马铃薯在人体中也具有预期的免疫作用。 9、转基因植物带来的经济效益 v获益的主要途径有三个： v当遇到虫害和杂草危害时，常规品种减产幅 度较大，转基因作物品种相对增产；由于减少 了杀虫剂和除草剂等农药的用量，降低了生产成 本，农民的纯收入相对增加；通过减少农田害 虫和杂草防治的工作量，节省劳力成本，相对增 加了农民的经济收入。 10、转基因植物带来的环境效益 ： v保护动物：增加有益昆虫和动物种群的数量 1996年开始推广抗病虫作物以来，美国各 种鸟类的数量均有明显增加。 v降低农药污染 1996年开始推广种植抗虫和耐除草剂玉米 、大豆和棉花后， 1998年与1997年相比，这种 作物的农药施用面积约减少了1910万英亩，相当 于这3种作物农药施用总面积的6.2，农药有效 成份的用量也减少了大约250万磅。 三、转基因动物 v转基因动物：是通过人工的实验方法，将 别的基因导入动物细胞，与动物本身的基因 整合在一起，并随细胞的分裂而繁殖，并且 能够将别的基因信息遗传给后代，严格意义 上说，转基因动物是人工创造的新动物。 1、动物基因工程介绍 v转基因动物接受外来基因的细胞一般是受精卵 。 v导入外来基因的常用技术 显微注射、病 毒介导。 微注射的方法其主要步骤： v以牛为例： v从屠宰场杀掉的奶牛体内收集卵母细胞，并使 之在体外成熟； v用公牛精子对成熟卵母细胞进行体外受精； v受精卵离心，浓缩卵黄； v将欲导入的DNA微注射到精前核当中； v对胚胎进行体外培养； v利用非外科移植术将一个胚胎植入代孕母牛子 宫内； v对子代进行DNA检测确定是否存在转入基因。 v转基因动物可划分为四种类型：（l）疾病型转 基因动物;（2）利用转基因动物制药；（3）动物 改良；（4）基础生物学研究。 v动物改良：使肉质改善、饲料增效、个体增大 、体重增加、奶量提高、脂肪减少、增强动物抗 病力等。 v生物制药：将药物蛋白基因转入羊、牛体内， 使乳汁中含有“药”，利用转基因动物生产蛋白质 、造药，将是全新的药物生产模式。 v转基因动物还将是人类最好的“器官库”，提供 从皮肤、角膜，到心、肝、肾等几乎所有的“零 件”。 2、转基因牛 v改善牛奶的成分 v生产药物 v增加产奶量 改善牛奶的成分 v转入酪蛋白基因以增加牛奶中酪蛋白的 产量等。 生产药物 v吃的是草，挤出的是药。2003年10月4日 我国成功地获得了世界上第一头转有人岩 藻糖转移酶基因的体细胞克隆牛，其牛奶 中含有岩藻糖抗原。这种转基因牛奶可作 为口服药，用来防治各种胃病，具有重要 的医学价值和经济社会价值。 增加产奶量 v即将超量表达的牛生长激素基因转入牛 体内培育转基因牛，从而提高产奶量。目 前这一实验已取得了初步的成功。 3、转基因猪 转基因猪研究主要集中于四个方面： （1）选育成高产、优质、抗病新品种。 1994年，德国成功培育出壮如小牛的“超级 猪“。（2）建立人类疾病的转基因猪动物 模型，揭示人类疾病的发病机理及治疗途 径。（3）把转基因猪作为生物反应器，生 产人类药用蛋白。1991年美国DNA公司成 功获得了能生产人血红蛋白的转基因猪。 （4）利用转基因猪生产人体器官，为人体 器官移植提供供体。 v绿色的转基因猪。 v环保型转基因猪。 4、转基因鱼 v中国1985年就首先报道了第一例成功的转基因 鱼。目前在转基因鱼中，大部分转入的基因都是 生长激素基因，使鱼生长速度大大提高。 v已经获得的转基因鱼主要有转入生长激素基因 、抗冻蛋白基因、珠蛋白基因、鸡晶体蛋白基因 的转基因鱼。 v2002湖北科技博览会” “转基因黄河鲤鱼”首次亮 相，这种鱼生长快，高蛋白低脂肪。水生所的专 家正在对这种转基因鱼进行“生态评估”，待通过 国家的安全性论证后，两三年内有望上餐桌。 v2003年11月21日，在美国得克萨斯州， 一种能发红色荧光的转基因斑马鱼在水中 游动。一家美国公司打算将这种会发光的 转基因热带鱼作为宠物在美国销售，售价 估计为每条5美元。 5、转基因禽类 v转基因鸡主要可用以改进现有品种的遗传 特性。例如增加对病毒及球虫病的抗性，提 高喂食效率，降低鸡蛋中的脂肪含量和胆固 醇水平，提高鸡肉质量等等 。 v人们已经获得了转入禽类白血病病毒的外 壳蛋白基因 的转基因鸡，它对白血病病毒具 有一定的抗性。 6、转基因绵羊、山羊 v对绵羊、山羊所进行的转基因研究大多集中于利用 其乳腺作为生物反应器生产药用蛋白。 v1991年，怀特等用将抗胰蛋白酶（ATT）基因转入 绵羊，获得的4只转基因雌绵羊产生的乳汁中均含有 ATT，可用于治疗遗传性ATT缺乏症及肺气肿。用同 样的方法，人们已获得了可在乳汁中表达htPA（一种 药用蛋白质）的山羊 。 v98年初，上海医学遗传所获得5只转基因山羊。其中 一只奶山羊的乳汁中，含有堪称血友病人救星的药物 蛋白有活性的人凝血九因子。 四、转基因食品安全性问题 转基因植物是否安全？ v赞同的人：认为该项技术及其产品能大大提高人 们的生活水平， v怀疑的人：则认为它走得“太快”了，在现实生活 中可能会产生副作用。 v目前对转基因植物的安全性评价主要集中在两个 方面，一个是环境安全性，另一个是食品安全性。 1、转基因植物的环境安全性 转基因植物的种植可能带来以下几种危害： v转基因植物演变成农田杂草的可能性。 v基因漂移到近缘野生种的可能性。 v诱发病虫产生抗性。 2、转基因植物的食品安全性 v国际经合组织1993年提出了食品安全性评价的 实质等同性原则。如果转基因植物生产的产品与 传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的 。 v有毒物质：必须确保转入外源基因或基因产物 对人畜无毒。 v过敏源：转入过敏源基因的植物不能批准商品 化。 我国于 2001年5月9日通过了农业转基因生物安 全管理条例，这是我国在转基因生物管理方面 的核心法规。 主要有六个方面的内容： 1.农业转基因生物的含意。 2.农业转基因生物安全，指防范潜在风险； 3.国务院农业行政主管部门负责； 4.国务院建立部际联席会议制度； 5.国家对农业转基因生物安全实行分级管理评价制 度、安全评价制度、实行标识制度； 6.对研究与试验、生产与加工、经营、进出口、监 督与检查、罚则等作了详细的规定。 我国已建立了转基因产品检测方法体系。 v包括建立了食用油脂和食品DNA提取方法、定 性PCR检测方法、基因芯片检测方法和蛋白质检 测方法等在内的转基因产品定性、定量检测方法 ； v例如：应用35S启动子设