转基因生物技术的应用

转基因生物技术的应用范文第1篇

1、生物技术在农业生产中具体应用

现代生物技术是一门集多项顶尖技术与工程原理、信息科学等为一体的综合性学科。一般来说现代生物技术主要包括以下七项技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术、生物芯片技术。上述七项技术彼此之间是相互联系，相互渗透的。其中基因工程是核心技术，它能带动其他技术的发展。因此本研究以基因工程在农业中具体应用为例进行系统研究。

（1）基因工程在植物遗传改良中的应用

我国基因工程在植物遗传改良中的应用现状主要包括抗逆作物育种、品质改良育种和固氮育种等。例如在转基因水稻新品种培育、转基因玉米新品种培育和转基因棉花的研究与产业化等方面都取得了较好的成绩。在我国每年植物因病毒、细菌及真菌、害虫、杂草、旱寒盐、高温等因素给粮食作物、园艺作物及经济作物造成了巨大的损失。随着我国现代农业生物技术的发展，以上问题也正在一步步解决之中。目前我国已相续培育并成功推广种植了一些转基因抗病毒作物、转基因抗细菌及真菌作物、转基因抗虫作物、抗除草剂作物、抗盐碱作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高温作物等。例如在抗盐碱作物方面，刘岩、玉慧中等将抗逆基因mtlD和gutD基因转入植物，获得了烟草、玉米、水稻等植物的耐盐碱转基因株系；在抗旱作物方面，我国科学家把美洲拟碟抗冻蛋白基因转入番茄，得到转基因抗寒番茄。此外我国还成功培育了烟草、马铃薯、黄瓜、番茄等抗病毒作物和将Bt杀虫剂晶体蛋白基因与豇豆胰蛋白酶抑制剂基因复合在一起的双价抗虫棉。在抗逆作物的培育和推广方面，可以说我国处于世界领先地位。

（2）基因工程在利用农作物生产食品中的应用

利用基因工程技术作用于农作物生产食品和食品添加剂主要包括三方面：改进食品原料的品质、改善果蔬采收后的贮藏保鲜性能和开发新型功能性食品。利用基因工程技术可对植物的蛋白质、油脂、淀粉、糖类、维生素等品质性状进行改良，也可延长果实储存期和改良食品风味。

2、生物技术在农业生产应用中存在的问题

（1）生物技术研究方面存在的问题

首先，基础研究比较薄弱。其主要原因：一是由于基础研究的直接性和可见性成果不是很显著，所以很多科研人员不愿意扎深根认真从事基础理论的研究；二是由于绝大多数人都没有认识到基础研究的重要性、基础性和长远性，所以我国在基础研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我国在基础研究方面无论是其重视程度还是资金投入和相关政策体制都存在很多问题。其次，应用研究还很欠缺。一方面是由于基础理论研究的薄弱决定了基础应用研究的缓慢发展。同时基础应用研究自身也存在很多问题。比如在植物基因工程育种方面存在如下问题：分离植物目的基因困难，导入外源基因的过程及其控制较为复杂。还有基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术各分支领域的结合度不高。第三，某些前沿领域的研究相对滞后。虽然我国在转基因抗虫棉、转基因水稻及家蚕基因方面处于国际领先地位，也参与了一些国际重大的基因组破译计划。但是我国所真正拥有自主知识产权保护的专项领域还是比较少的。这主要是由于我国的生物技术前沿领域研究较美欧等发达国家相对滞后。比如说在生物固氮领域研究得不够深入，影响转基因效率的各种因素、植物光合作用机理等重大问题的研究尚未突破，特别是生物技术与信息技术、神经科学等学科的交叉综合研究还没有引起足够的重视。

（2）生物技术应用所导致的一些问题

首先，对生态的负面影响。现代生物技术的发展和广泛应用，为我们解决了许多重大的环保问题，同时也研发出了不少的新型高效环保产品。但是不可否认，由于其技术本身的发展历程和科学技术在大自然面前的卑微，生物技术的应用也可能引发一些新的环境问题。此外随着全球未来人口数量的继续增加，利用抗逆作物转基因品种扩大农业耕地面积的同时，氮素等农业资源的使用量也随之加大，造成氮素等矿质营养物质生物化学循环的改变，对水体的富营养化可能具有潜在的促进效应，产生不利于人类和动植物生存和可持续发展的不利后果。可见，生物技术在农业生产中的应用也可能引起降低生物多样性程度、改变土壤结构、污染环境等导致生态失衡的一系列问题。其次，对食物安全的影响。转基因食品的安全性问题是潜在性的。主要表现在三方面：一是转基因食品的毒性问题。在这方面，目前只有一些相关的试验报道，尚无人体的研究报告。研究者用转基因食物喂养大鼠，结果有的试验显示大鼠的免疫系统受到破坏，有的试验显示对大鼠没有影响。二是转基因食品的过敏反应问题。假如供体基因的作物具有使某一部分人产生过敏的过敏源，那么将此作物的基因转移到其他作物，这种转基因作物便具有引发过敏的能力。三是转基因食品中的标记基因对抗生素的抵抗作用问题。在这方面，相关研究显示可能性是比较小的，但是我们也不容忽视。

（3）人才紧缺

根据孟弘等人在《对我国生物技术人才问题的几点思考》一文中介绍据2012年统计，我国设生物科学、生物技术和生物工程三大专业的高校已从2011年的978所上升至1058所，招生人数在2011年就超过8万人。目前估计我国生物专业在校生总人数不低于45万，每年毕业的人数5—7万。估计到2020年，我国培养的生物专业大学毕业生总数不少于40万，我国生物技术发展已经具有了很好的技术人才储备。可知我国生物技术方面人才的储备还是很充足。可是仍然存在以下问题：一方面人才培养的速度远远跟不上人才的需求量；另一方面从国外引进的农业生物技术高端人才更是稀缺。还有我们国家派出到国外学习借鉴的人才也显得不足。同时在我国，培养既懂科研技术，也知道生产和市场动向的复合型人才体系尚未建立。此外食品安全评估体系人才的培养方案和模式的构建尚未提上议事日程。再者虽然我国生物技术人才的储备已经很充足了，但是这些从高校培养出来的生物技术人才其毕业后从事农业生物技术方面工作的人占整个生物技术领域的比重比较小。

二、改进生物技术在农业生产应用中采取的措施

1、加强农业生物技术的研究

（1）加强生物技术的基础研究

由于现代生物技术涉及的领域广、范围宽。所以，针对我国在农业生物技术基础理论研究方面的薄弱，我们应该继续加强分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等生物科学基础理论的研究，同时也要加强与生物技术紧密相关的化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学等基础理论的研究。

（2）注重生物技术的应用研究

在生物技术领域，基础理论研究的目的是为了更好的服务于基础应用的研究。所以我们必须将基础理论的研究与基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术的基础应用研究相结合，进行紧密而系统的研究。进而将这些基础理论与基础应用的研究同计算机科学、信息科学和微电子技术等相结合而后应用于生物技术育种、生物饲料、基因工程疫苗和功能性食品的开发等农业生物技术重大领域的研发。从基因组测序的研究转向基因功能探测和蛋白质功能探测的研究。例如，在生物固氮方面，在我国农区的布局上，氮含量高的区域实行豆、禾、经济作物间套轮作，可缓解和排除氨阻遏的障碍，发挥根瘤菌的固氮作用，实现两种作物互惠和高产；在有条件的草地发展一定面积的豆、禾、牧草混播种植制度。

2、采取措施避免应用生物技术所导致的负面影响

（1）现代性与传统性相结合

除了加强生物技术本身的研究、完善相关体制与法规、加大人才培养和资金投入以解决生物技术在农业生产应用中所带来的一些不良后果、环境问题等，我们还应该把农业生物技术的应用与生态学相结合，把生物技术育种与传统育种相结合，把生物技术作物种植、养殖与传统作物种植、养殖相结合。做到充分利用现代高科技术的同时，又顺应大自然本身的发展规律。

（2）建立健全转基因食品安全评估体系

针对转基因食品对我们人体健康的影响是潜在的和隐性的，我国应建立健全转基因食品安全评估体系。为此，我们要确立科学客观的评价原则，既不能以偏概全，夸大威胁，也不能漠然视之，回避转基因产品可能存在的潜在危险。应投专款、定专人，将安全性问题设立为一项重要课题。从食品安全、生态安全着手，实事求是地个案评估，作出科学的评价，尽快制订和完善国家生物安全管理的法律、法规体系。使转基因食品的安全评估落到实处，使老百姓对转基因食品买得放心、用得安心。一方面我们要科学合理地应用生物技术，建立健全相应的法律、法规体系和管理机构，加强转基因生物的进出口管理。另一方面我们要加强、扩大科普宣传，提高全民对转基因食品的安全意识。

3、加大人才的培养

转基因生物技术的应用范文第2篇

1 生物技术在我国农业生产领域中的发展现状

我国农业生物技术起步晚，与发达国家有一定差距。在国家政策的扶持下，尤其是在国家“863”计划，“973”计划和“国家转基因植物研究与产业化专项”的直接支持下，已取得了很大的成绩。目前，我国农业生物技术在一些领域已经进入了国际先进行列，例如我国是世界上继美国之后，第2个拥有自主研制抗虫棉技术的国家；我国转基因水稻的研制处于世界先进水平。现如今我国涉及农业生物技术的各类研究机构已超过200家，初步形成了从基础研究，应用技术研究到产品开发相互衔接，相互促进的创新体系。

2 生物技术在农业领域中的实践应用

生物技术之所以能够对传统农业产生冲击，是因为它在改变物种性状、增加抗病害能力、提高单产、改善品质等诸多方面做出了巨大的贡献。

2.1 提高作物的抗性

自然界强光、干旱、低温等不利环境因素对作物影响极大，其引起的不良结果之一就是氧离子基团的产生，因此若能提高作物对氧离子基团的耐受能力，就能大大提高其抵抗外界不良环境的能力。例如，通过基因工程技术，将超氧化物歧化酶基因转入到作物基因组中，使其表达超氧化物歧化酶蛋白，以抵抗氧离子基团的毒害，这种技术在烟草上已经获得了应用[1]；另外利用转基因技术培育出的抗寒、抗旱、抗盐碱等作物也获得了喜人的效果[2]。

2.2 增强作物的抗病、虫害能力

虫害是导致农作物减产的重要原因之一，全世界每年因此损失达数千亿美元[3]。如今利用基因工程手段把抗虫害基因转入到农作物中，使培育出的新品种具有抗虫害功能。目前，抗虫害的基因主要有两类，一是具有杀虫活性的原毒素基因，另一类是编码蛋白酶抑制剂的基因[4]。

抗病毒最有效的方法是将弱毒株病毒外壳蛋白基因转入到作物基因组中，使其表达病毒外壳蛋白，这些蛋白的积累能够抑制病毒，这样就有效的保护了农作物。例如，美国科学家将烟草花叶病毒的外壳蛋白基因转入到烟草及番茄中，并用于大田生产实践中，其防病率高达90%[5]。

2.3 增加作物新的性状

杂草是导致农作物减产的重要因素之一，而除草剂在除草的同时也会把农作物杀死，利用基因工程技术可以解决这个问题。例如，将抗草甘膦的基因转入到植物中，使植物获得对草甘膦的抗性，在大田中使用草甘膦除草剂时就能有选择将杂草杀死而不影响农作物的生长，从而大大减少劳动力，提高粮食产量。目前已经获得抗草甘膦的转基因植物有烟草、大豆、番茄、马铃薯、棉花等[6]。

2.4 改进农产品的品质

将一些用传统育种方式无法培育出的性状通过基因工程手段引入作物，使作物提高营养价值，并达到改善产品品质的目的。近些年来进行的作物品质改良主要集中在种子贮藏蛋白、淀粉、油脂等成分的含量和组成上。比如，通过转基因技术，可使甜味蛋白在马铃薯种成功表达；可使大豆、油菜、向日葵等植物含有较高水平的不饱和脂肪酸[7]。

3 生物技术在我国农业发展中的展望

我国农业生物技术及其产业的发展前景是美好的。首先，在国际上发展生物技术的热度始终不减，仍在你追我赶，激烈竞争。这是由于生物技术多方面的应用价值决定的，而这种应用价值难以很快被其它技术所替代，据国际农业生物技术应用服务组织2011年统计，中国的转基因作物种植面积已经位居全球第六。其次，我国政府非常重视生物技术在农业上的应用。我国政府已对农业生物技术投入大量资金，此外还在生命科学和生物技术领域建立起众多国家重点实验室，吸引了一大批高水平的科技人才从事范围广泛的农业科学研究工作。

综上所述，生物技术在农业生产领域有着广泛的发展和应用前景。相信只要我们发挥优势，奋起直追，我们完全有能力攀登农业生物技术领域高峰，为我国的农业发展作出大更大的贡献。

参考文献：

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[5]高传生.美国生物技术及其在农业上应用[J].国外科技动态，1989，（10）：38-40.

[6]顾宝根.生物技术对未来农药的影响[J].世界农业，2000，（2）：27-29.

转基因生物技术的应用范文第3篇

关键词 基因工程；研究进展；原理；应用

中图分类号 Q78 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）10-0045-02

20世纪70 年代以来，基因工程技术在世界范围内蓬勃兴起，至今已在多个学科领域得到广泛应用。基因工程是一项能够较好地服务于人类社会的工程技术，该技术通过改变生物的遗传组成，增加生物的遗传多样性，由此赋予新型转基因生物的表型特征[1]。目前，以基因重组和克隆技术为代表的生物技术正以日新月异的速度迅猛发展。

1 基因工程原理

基因工程（genetic engineering）以分子遗传学为理论基础、以分子生物学和微生物学的现代方法为手段进行的研究，又称为DNA重组或分子克隆。通过体外重组，基因工程将不同来源的基因导入受体细胞，在体细胞内实现基因的复制、转录、翻译。这种技术是按照人们的意愿将某一生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割，然后与载体DNA分子连接起来，一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中[2-3]。对于受体细胞而言，与载体相连的DNA分子就属于外源物质也称为重组体。重组体导入到受体细胞之后就可以进行正常的复制和表达，从而获得新物种。一般来说，载体的选择对能否成功进入受体细胞并且复制和表达起着很重要的作用，载体进入受体细胞应该以不影响受体细胞正常生长为基本原则。这种技术克服了远缘杂交的不亲和，为改造生物提供了有效的手段。

2 基因工程的应用

2.1 植物基因工程技术在中草药研发中的应用

2.1.1 提高药用植物的有效成分含量。目前，学者在铁皮石斛上应用了基因工程技术，以提高其有效成分的含量。由于人工合成成本很高，若能够通过基因工程技术提高石斛碱的含量，会产生巨大的经济效益。魏小勇等[4]以铁皮石斛种胚原球茎为研究材料，定向诱导后获得稳定的石斛碱突变体，分析突变体的表达效果，并以mRNA为模板反转录产生cDNA，构建铁皮石斛差减cDNA文库，获得差异表达mRNA反义基因。通过构建相应载体转化石斛，来分析转基因石斛中石斛碱的变化，通过筛选反义基因来确定石斛碱功能基因。将类似铁皮石斛的稀缺植物上应用基因工程技术，可为中草药的研发奠定基础[5]。

2.1.2 提高药用植物的抗病性和抗逆性。一般对药用植物都是采用大规模的种植，由此才能满足市场需求。应用植物基因工程技术可解决栽培过程中的病害问题。如种植培养出的抗病毒、抗虫害品种，可增强植物对病害的抵抗能力，不仅能降低植物病害的发生，还能减少由于使用农药而带来的污染[6]。Pilon-Smit et al[7]将SacB基因导入烟草，提高了转基因烟草的耐旱抗寒特性。我国学者也开展了植物基因工程技术的研究和应用，并取得了显著的成果。贺 红等[8]以枳壳实生苗上胚轴为研究材料，为获得转柑桔衰退病病毒外壳蛋白基因的植株，其采用了遗传转化技术。有学者还利用Ti 转化系统获得了多种抗病毒的植物，如抗黄瓜花叶病毒（CMV）的番茄和抗甜菜坏死黄脉病毒（BNYV）的甜菜等[9]。

2.2 基因工程在植物性食品脱敏中的应用

基因工程可以将目的基因导入受体细胞，也可以改变内源基因，只要找到需要删除的基因即可。过敏反应具有反应迅速的特点，过敏原种类也很多。因此，防止发生过敏反应也很困难。基因工程可以直接作用于过敏源头，即改变内源基因使编码的蛋白质失去致敏性。也可以通过基因工程方法处理食品及其原料可降低其致敏性，从而降低过敏病人的不良反应。反义技术可消除植物中内源基因，使致敏基因沉默，从而降低植物性食品致敏性[10]。

2.3 转基因技术在哺乳动物遗传育种领域的应用

随着分子生物技术的发展，人们可以根据意愿改良动物品种，结合基因技术原理的应用，由此实现重要的经济价值。在畜牧业生产上，主要是用于遗传改良，加速动物育种。转基因可以定向培育并保存物种的优良性状，并能加快其积累和保存的步伐。在大量的转基因动物中选出符合人们预想的转基因动物，利用优良动物品种的体细胞作核供体克隆动物，用于大量生产转基因动物。将转基因技术应用于家畜上，在动物体内转入结合特异抗原抗体基因，可生产出具有抗多种疾病性能的动物[1]。转基因技术的科技含量较高，但在实验室内也能实现动物育种。在动物杂种优势利用方面，转基因技术可加速动物育种的进程，增强选育种畜性状的稳定性，降低育种的时限并提高效率[11]。

2.4 基因工程在食品工业中的应用[12-14]

2.4.1 糖类的改良。淀粉是一种多糖，通过对酶的调控可控制其含量水平，ADPP葡萄糖焦磷酸酶、淀粉合成酶和分枝酶是高等植物的淀粉合成酶。将淀粉系土壤大肠杆菌的基因转移到马铃薯上，可增加马铃薯的淀粉含量[12]。这种基因可表达ADP-葡萄糖焦磷酸化酶，使马铃薯淀粉含量增加近20%[15]。目前，利用植物基因工程技术改善食品的风味已取得重大的进展。Monsanto公司开发出转基因马铃薯，新型马铃薯产品的淀粉含量较传统品种平均提高了20%～30%，油炸后的产品具有更好的构质和风味，并且油味和吸油量都较少[16]。

2.4.2 改善发酵食品风味。发酵食品具有工业经济效益，其品质将直接影响效益。但是在该领域不能广泛地应用传统的微生物，否则不能达到定向改造微生物性状的目的。因此，选择的微生物将决定发酵食品风味。随着分子生物学的兴起，在分子水平上可利用DNA 重组、RNA 干扰及基因敲除等基因工程技术来构建所需的基因工程菌株[17]。

例如，在啤酒和酱油的生产工艺中可利用转基因技术改善产品的风味。在酿造酱油的过程中，氨基酸的生成量对整体风味起决定性的作用，参与该反应的羧肽酶和碱性蛋白酶的基因已克隆并成功转化到菌株中，羧肽酶的活力可大幅提高13倍，碱性蛋白酶的活力可提高5倍，从而提高氨基酸的生成量[18]。为满足不同食品的需要，在酱油的酿造工艺中可使用工程菌株，由此降低酱油的色度和口味。啤酒中含有一种叫双乙酰的物质，双乙酰是啤酒酵母细胞产生的α-乙酰乳酸经非酶促的氧化脱羧反应自发产生的，当双乙酰含量超过风味阈值（0.02~0.10 mg/L）时，就会大大降低啤酒的口感，产生馊酸味，进而影响经济效益。为改善啤酒的风味，可采用α-乙酰乳酸脱羧酶去除双乙酰。研究表明，利用转基因技术将编码α-乙酰乳酸脱羧酶的基因克隆到啤酒酵母中进行表达[15]，可以有效降低啤酒中的双乙酰含量。基于基因工程原理，还可将转基因技术应用于制取其他产品[19]。

3 展望

目前，基因工程技术已渗透到人类生产生活的各个领域，其以巨大的生命力发挥重大的影响，一些实验室技术和成果不断地得到应用，也将使地球的生物圈变得更加丰富多彩[20]。如今基因工程技术在给人类带来利益的同时，对于疾病的治疗方面也有了巨大突破。尽管基因工程技术给人类带来了巨大的利益和便利，但同时也应该思考转基因食品的安全性问题，这是对基因工程未来发展的最大挑战[21-22]。

4 参考文献

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转基因生物技术的应用范文第4篇

关键词：农业育种 生物技术

我国农业生产的现状和发展趋势来看，仅仅利用传统的常规育种方法已经很难满足我国农业生产对作物新品种的要求，因而借助于农业生物技术与常规育种方法相结合的方式将会创造出更多的新种质，进而培育出更多高产、优质和多抗的新品种。作物生物技术育种所研究的主要内容涉及到在生物体内的细胞组织、染色体和基因等方面对其遗传基础进行改造和改良，以便获得具有更大增产潜力的作物新品种。

一、 常规育种与生物技术育种

常规育种技术是基于对种内和种间杂种优势的利用，很有限而且是依靠育种家的经验在田间和畜舍对动植物作表型选择；主要有杂交育种，单倍体育种，多倍体育种等。 而生物技术的强大之处在于能突破动物、植物、微生物之间的界限作基因的转移，这就极大地拓宽了种质资源和杂种优势的利用，而且可以直接作基因型的早期选择和在实验室内操作；可以大大提高育种的目标性和效率，缩短育种周期和减少工作量。

二、 生物技术育种取得的成就

迄今为止，国际上已成功地把有实用价值的基因如抗病毒、抗虫、抗除草剂，改变蛋白质组成、提高淀粉含量、雄性不育、改变花色和花形，延长保鲜期等的基因分别转人植物。农业生物技术育种的研究成果正在越来越多地应用于农业生产，深刻地影响着农业的生产方式和效益。据美国农业部（USDA）1996年对美国50年来畜牧生产中各种科学技术所起作用的总结，品种改良的作用居各项技术之首。1996年亚拉巴马州3/4以上的棉花是抗虫害的遗传工程棉花。另外在玉米育种研究领域，玉米育种专家和分子生物学家携手，共同致力于玉米新品种的研究与开发。认识到相互的合作才是发展现代生物技术和现代农业的正确道路，科学家们已经通过应用分子标记手段找到了我国玉米自交系的主要类群，并成功地绘制了我国第一张玉米分子标记连锁图谱，选育出了抗虫转基因玉米品种，并已走出了实验室进入了国家区试，有望在未来的几年得到推广应用。克隆技术在玉米育种上也已启动，克隆玉米部分优良基因的工作进展顺利，并取得初步成效。分子标记辅助选择技术也开始进入育种程序。在未来的育种领域，不管何类作物，都将不可避免的广泛地使用生物技术。而生物技术也将在未来的农业生产的各领域彰显其不可替代的卓越的增产潜能。

三、 生物技术育种的不足之处

然而，由于生物技术其自身的复杂性和高技术性，人类对其认识的局限性，转基因作物类品种的应用将有可能造成对农业生产环境和人类自身的伤害。在欧美等发达国家的一些科学家们也对转基因作物及产品与生物制品的广泛应用提出了疑虑和非议，出于对人类自身和生态环境的安全考虑这些疑虑和非议也不无道理，我们应当充分估计转基因类作物对人类和有益生物可能带来的不良变异和严重的生态污染。因而，我们在研究和应用转基因作物类品种时，应充分的考虑转基因作物自身的安全性，转基因作物及其产品对人与有益生物的安全性保障问题，转基因技术与传统育种技术的有机结合，改良和克服转基因技术的不利因素，建立和完善转基因技术产品的安全标准和安全评价体系，保障粮食生产安全。

四、 我国生物技术育种的发展

我国植物基因工程技术将在两个方面有明显的发展。第一，转基因的技术将会有新的突破。80年代初，最早利用一种叫土壤农杆菌的微生物作为载体将目的基因转入受体。这种细菌只能侵染大部分双子叶植物和少数单子叶植物，因而使农作物的基因工程受到很大限制。80索转化农作物的新方法，其中包括使用电击法、微弹射击法、PEG法和其它一些直接将DNA导入受体的方法。今后这些新技术将不断完善，同时还会有一些新的基因导入技术出现。第二，分离基因的技术将会有新的突破。目前在植物基因工程中所采用的基因基本上是控制生物体质量性状的单基因，即只要转入一个基因就能获得所需要的目标性状，例如抗病毒特性、抗虫特性和抗除草剂特性等。从分离单基因到成功地分离出多基因，其技术要求会更严格，这将是今后植物基因工程有待突破的一个重要方面。除此之外，我国农业分子育种经过20多年的艰苦探索之后，已经形成了比较完善的技术体系，培育了一大批新种质和新品种。这项探索性研究始于1974年，其理论依据就是DN段杂交假说，即在远缘生物间的杂交种中，细胞内的异源染色体在减数分裂中不可能进行正常配对，但异源染色体在受体细胞内一旦被裂解之后所产生的DN段有可能随其同源DNA顺序进入受体染色体，由此会使受体所产生的子代群体发生某些遗传性变异。目前，我国农作物分子育种在外源DNA（基因）导入受体的技术上已日趋完善，其中包括授粉后花粉管通道技术、幼穗穗茎注射技术、种子胚浸泡技术和茎端DNA枪击技术等。在水稻、普通小麦、棉花和大豆等主要作物上均已获得了一大批转基因新种质和新品种（品系），这些新品种（系）在生产上的增产效益非常明显。

现代生物技术在农业上的广泛应用将作为生物技术的“第二次浪潮”在下一个世纪全面展开，这将给农业生产带来新的飞跃。当今生命科学发展的一个主流方向就是进一步阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构与功能。作物生物技术育种在今后一个时期内的研究重点就是研究与农作物产量、品质和抗性等有关的基因结构、功能及其应用。随着研究的不断深入，生物体内部的许多奥秘将被揭开，生物体生长发育和繁殖的一些机理将被掌握。

参考文献：

[1]刘后利，农作物品质育种，湖北科学技术出版社，2001.

转基因生物技术的应用范文第5篇

摘要本文根据近期的文献资料，分析研究了目前国际海洋生物技术研究发展特点。重点领域及最新研究进展，展望对世纪海洋生物技术研究的发展趋势，并就我国海洋生物技术发展提出相应的建说。关键词海洋生物技术发展展望近10年来，由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出，以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入，海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会（以下简称MPS大会）在日本召开时仅有几十人参加，而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志，出现了火红的局面。《IMBC2000》在澳大利亚刚刚开过，《IMBC2003》的筹备工作在日本已经开始，以色列为了举办们《IMBC2006》早早作了宣传，并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果，探讨新的研究发展方向，同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲，先后成立了区域性学术交流组织，如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心，其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心，康州大学海洋生物技术中心，挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下，原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报（以下简称MBT），现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。为了适应这种快速发展的形势，美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划，把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年，中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划（863计划），为今后的发展打下了基础。不言而喻，迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域，同时，也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。1．发展特点表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学，乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容，为了使其发展有一个坚实的基础，研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC2000》会议期间，当本文作者询问一位资深的与会者：本次会议的主要进步是什么？他毫不犹豫的回答：分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明，海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究，如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究，对今后的发展将有重要影。1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面目前，应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面，这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面，提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况，特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步，如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等；在海洋天然产物开发方面，利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等，已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。MBC大会研讨的主要内容 表2近期IMBC大会和《MarineBiotechnology》学报论文统计表 1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面利用生物技术保护海洋环境、治理污染，使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域，因此，无论是从技术开发，还是产业发展的角度看，它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复（如生物降解和富集、固定有毒物质技术等）、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段，美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划，推动该技术的应用与发展。1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。2.重点发展领域当前，国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面：2.1发育与生殖生物学基础弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理，不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义，而且对于应用生物技术手段，促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动，提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此，这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括：生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析，以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。2.2基因组学与基因转移随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施，各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容，海洋生物的基因组研究，特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物（包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒）基因组进行全序列测定，同时进行特定功能基因，如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上，基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段，已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选，如抗病基因、********基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因；大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面，除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外，目前已发展了逆转录病毒介导法，电穿孔法，转座子介导法及胚胎细胞介导法等。2.3病原生物学与免疫随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展，病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物（如细菌、病毒等）致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究，是研制有效防治技术的基础；同时，开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究，弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此，病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一，重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆，海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。2.4生物活性及其产物海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明，各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物，用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力，如海绵是分离天然药物的重要资源。另外，有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能，研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物，因而，对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。2.5海洋环境生物技术该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛，又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物，减少毒性或转化为无毒产品，富集和固定有毒物质（包括重金属等），大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物（水）处理等。目前，微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制，抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。3.前沿领域的最新研究进展3.1发育与生殖调控应用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术「1，研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用，发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高，在肌肉中最低，而在肝、肾和鳃中表达水平中等，表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用「1，对海鞘的同源框（Homeobox）基因进行了鉴定，分离到30个同源框基因「1，建立了青鳉的同源框（Homeobox）基因「1，建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉「1，建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因「2，进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定「2，应用受体介导法筛选GnRH类似物，用于鱼类繁殖「2，建立了海绵细胞培养技术，用于进行药物筛选「2，建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统「2，通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究「2，研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达［3］，建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法「3，研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达［4］，从海参分离出同源框基因，并进行了序列的测定「4。3.2功能基因克隆建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志，从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子，从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因，从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因「1；将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用，构建了班节对虾遗传连锁图谱，建立了海洋红藻EST，从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基，初步表明硬骨头鱼类IGF－I原E一肽具有抗肿瘤作用「2；构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体，从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂，从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质，从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子，发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记，克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD－NA，通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域，分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因，建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记，构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因，建立了班节对虾一些组织特异的EST标志，从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆「3；用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因，从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件「4；鉴定和克隆出的基因包括：南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原（allergen）基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH（促性腺激素）受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等［1—4］。3.3基因转移分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子，并构建了大马哈鱼IGF（********）基因表达载体「1。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率「1，建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价；对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导，发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快，但优于未转基因的二倍体鱼，同时，转基因三倍体雌鱼是完全不育的，因而具有推广价值「2；研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法，将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂；表明转基因沟鲶比对照组生长快33％，且转基因鱼逃避敌害的能力较差，因而可以释放到自然界中，而不会对生态环境造成大的危害「3；应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率「3；在抗病基因工程育种方面，构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验「2；在转基因研究的种类上，目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类「2.3。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达「4。3.4分子标记技术与遗传多样性研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性，应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性「1。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性「1；利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度，应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究「2；研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性，用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性，采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价，在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA，在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA「3；弄清了一种深水鱼类（Gonostomagracile）线粒体基因组的结构，并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例，测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列，用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段，从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA，用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性「3；用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献「4。3.5DNA疫苗及疾病防治构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗「1；开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究，表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟，诱导了非特异性免疫保护反应，证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性，从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶「2；建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒，用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原，将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控，研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性，研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映「2；研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性「3；建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法「3；研究了LatrunculinB毒素在红海绵体内的免疫定位「4。3.6生物活性物质从海藻中分离出新的抗氧化剂「1，建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术，建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法「1；从不同生物（如对虾和细菌）中鉴定分离出抗微生物肽及其基因，从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质，海洋生物中存在的抗附着活性物质，用血管生成抑制剂作为抗受孕剂，从蟹和虾体内提取免疫激活剂，从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物，海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用，从海洋植物Zosteramarina分离出一种无毒的抗附着活性化合物，从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物，开发了珊瑚变态天然诱导剂，从海胆中分离出一种抗氧化的新药，在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸（C28），表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源「2；发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性，从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶，从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂，从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶，从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质，建立了开放式海绵养殖系统，为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料「3；从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质「4；从一种海洋细菌中分离纯化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶「4。3.7生物修复、极端微生物及防附着研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力，表明明显大于野生藻类「1，研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力「1；研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力「1；用Bacillus清除养鱼场污水中的氮，用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻，开发了六价铬在生物修复上的应用潜力，分离出耐冷的癸烷降解细菌，研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术「2；从噬盐细菌分离出渗透压调节基因，并生产了重组Ectoine（渗透压调节因子），从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌，这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶，在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶，测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列，借助于CROSS／BLAST分析进行了特定功能基因的筛选，从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌，并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶「2；建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法，研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用，研究了珊瑚抗附着物质（dterpene）类似物的抗附着和麻醉作用「3；分析了海岸环境中污着的起始过程，并对沉积物和附着物的影响进行了检测「4。4．展望与建议上述研究分析表明，海洋生物技术作为一个全新的学科，已成为21世纪海洋研究开发的重要领域，并沿着三个应用方向迅速发展。一是水产养殖，其目标十分清楚就是要提升传统产业，促使水产养殖业在优良品种培育、病害防治、规模化生产等诸多方面出现跨越式的发展；二是海洋天然产物开发，其目标是探索开发高附加值的海洋新资源，促进海洋新药、高分子材料和功能特殊的海洋生物活性物质产业化开发；三是海洋环境保护，其目标是保证海洋环境的可持续利用和产业的可持续发展。令人可喜的是这个应用发展趋势与我国海洋产业的发展需求，特别是与我国海洋生物资源可持续开发利用的高技术需求相一致「5。事实上，在过去5年中我国海洋生物技术的研究应用已经取得了长足的进步，取得了一批具世界先进水平的研究成果，在推动海洋产业发展中发挥了重要作用。进入21世纪，加大海洋863的支持力度，进一步促进我国海洋生物技术快速发展的势头，不仅有现实的意义，也是具有战略价值的举措。另外，面对科技全球化的挑战，多渠道地加强国际合作与交流，促进我国海洋生物技术创新和产业化向更高层面上发展也是十分重要的。从技术应用的角度看，海洋生物技术主要是利用海洋环境特殊性和生物多样性特征，从分子和细胞水平上，即从高技术水平上多层面地开发利用海洋生物群体资源。遗传资源和天然产物资源，那么与此相关的基础研究就显得十分重要了。事实上，这也是一种国际研究发展趋势。为了弥补这方面的不足，在我国海洋生物技术发展过程中需要有多方面支持和配合，不仅要与《国家重点基础研究发展规划》、《国家自然科学基金》等相关计划沟通、衔接，还需要加强基础性建设。既需要加强中试基地和产业化基地建设，也需要加强基础设施建设，如加强开放实验室、研究基地、生物多样性资源库、种子库、信息数据库的建设。这些措施对我国海洋生物技术向更高水平发展具有深远意义.