基因芯片的研究进展论文

现代生命科学技术的论文基因芯片——“生物信息精灵”——浅谈数学、计算机在现代生命科学研究中的作用二十世纪是物理科学的世纪，而二十一世纪则是生命科学的世纪。生命科学，尤其是生物技术的迅猛发展，不仅与人类健康，农业发展以及生存环境密切相关，而且还将对其它学科的发展起到促进作用，所谓"今天的科学，明天的技术，后天的生产"。而生命科学的基础性研究是现代生物技术的源泉、科学和技术创新的关键。现代生物技术，是一门领导尖端科技的学科，正因如此，我很想知道它与数学——我得专业课，计算机等理论或技术是怎样有机的联系在一起的。基于此，我利用课余时间查阅了许多网站、书籍，并有了小小的收获。现就“基因芯片”技术，浅谈如下。一、基因芯片简介基因芯片，也叫DNA芯片，是在90年代中期发展出来的高科技产物。基因芯片大小如指甲盖一般，其基质一般是经过处理后的玻璃片。每个芯片的基面上都可划分出数万至数百万个小区。在指定的小区内，可固定大量具有特定功能、长约20个碱基序列的核酸分子（也叫分子探针）。由于被固定的分子探针在基质上形成不同的探针阵列，利用分子杂交及平行处理原理，基因芯片可对遗传物质进行分子检测，因此可用于进行基因研究、法医鉴定、疾病检测和药物筛选等。基因芯片技术具有无可比拟的高效、快速和多参量特点，是在传统的生物技术如检测、杂交、分型和DNA测序技术等方面的一次重大创新和飞跃。二、基因芯片技术生物芯片技术是于90年代初期随着人类基因组计划的顺利进行而诞生，它是通过像集成电路制作过程中半导体光刻加工那样的微缩技术，将现在生命科学研究中许多不连续的、离散的分析过程，如样品制备、化学反应和定性、定量检测等手段集成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上，使这些分析过程连续化和微型化。也就是说将现在需要几间实验室、检验室完成的技术，制作成具有不同用途的便携式生化分析仪，使生物学分析过程全自动化，分析速度成千上万倍地提高，所需样品及化学试剂成千上万倍地减少。可以预见，在不远的将来，用它制作的微缩分析仪将广泛地应用于分子生物学、医学基础研究、临床诊断治疗、新药开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器战争等领域。生物芯片技术是目前应用前景最好的DNA分析技术之一，分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。目前全世界用生物芯片进行疾病诊断还处于研究阶段，国外已将其用于观察癌基因及肌萎缩等一些遗传病基因的表达和突变情况。生物芯片技术还可以用于治疗，例如已开发出在4平方毫米的芯片上布满400根有药物的针，定时定量为病人进行药物注射。另外，科学家还在考虑制作定时释放胰岛素治疗糖尿病的生物芯片微泵及可以置入心脏的芯片起搏器等。生物芯片技术与组合化学相结合将开辟另一个极有价值的应用方向，即为新药研制提供超高通量筛选平台技术，这必将使新药研究开发和传统中药的成分评估获得重大突破。三、基因芯片的应用技术举例1、基因破译目前，由多国科学家参与的“人类基因组计划”，正力图在21世纪初绘制出完整的人类染色体排列图。众所周知，染色体是DNA的载体，基因是DNA上有遗传效应的片段，构成DNA的基本单位是四种碱基。由于每个人拥有30亿对碱基，破译所有DNA的碱基排列顺序无疑是一项巨型工程。与传统基因序列测定技术相比，基因芯片破译人类基因组和检测基因突变的速度要快数千倍。基因芯片的检测速度之所以这么快，主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维检测平台，能固定住蛋白质和DNA并进行分析。美国正在对基因芯片进行研究，已开发出能快速解读基因密码的“基因芯片”，使解读人类基因的速度比目前高1000倍。图1所示为一种内嵌基因芯片的基因检测装置。2、基因诊断通过使用基因芯片分析人类基因组，可找出致病的遗传基因。癌症、糖尿病等，都是遗传基因缺陷引起的疾病。医学和生物学研究人员将能在数秒钟内鉴定出最终会导致癌症等的突变基因。借助一小滴测试液，医生们能预测药物对病人的功效，可诊断出药物在治疗过程中的不良反应，还能当场鉴别出病人受到了何种细菌、病毒或其他微生物的感染。利用基因芯片分析遗传基因，将使10年后对糖尿病的确诊率达到50％以上。未来人们在体检时，由搭载基因芯片的诊断机器人对受检者取血，转瞬间体检结果便可以显示在计算机屏幕上。利用基因诊断，医疗将从千篇一律的“大众医疗”的时代，进步到依据个人遗传基因而异的“定制医疗”的时代。3、基因环保基因芯片在环保方面也大有可为。基因芯片可高效地探测到由微生物或有机物引起的污染，还能帮助研究人员找到并合成具有解毒和消化污染物功能的天然酶基因。这种对环境友好的基因一旦被发现，研究人员将把它们转入普通的细菌中，然后用这种转基因细菌清理被污染的河流或土壤。4、基因计算 DNA分子类似“计算机磁盘”，拥有信息的保存、复制、改写等功能。将螺旋状的DNA的分子拉直，其长度将超过人的身高，但若把它折叠起来，又可以缩小为直径只有几微米的小球。因此，DNA分子被视为超高密度、大容量的分子存储器。基因芯片经过改进，利用不同生物状态表达不同的数字后还可用于制造生物计算机。基于基因芯片和基因算法，未来的生物信息学领域，将有望出现能与当今的计算机业硬件巨头――英特尔公司、软件巨头――微软公司相匹敌的生物信息企业。四、基因芯片的实际应用基因芯片在生命科学、医药研究、环境保护和农业等领域有极其重要的应用价值。在基因芯片的驱动下，人类正进入一个崭新的生物信息时代。1、在美国科学家第一次将一个他们称之为生物芯片的计算机芯片植入人体的细胞上，从而使人体细胞与计算机连接。这是美国科学家波利斯·鲁宾斯基（Boris Lubinsky）和他的同事黄永（译音）在3月份的美国《生物医学微设备》杂志中著文披露的。 2、人体细胞外面包有一个细胞膜，该细胞膜具有使特定物质单向通过的功能。多年来，科学家们一直寻求找到用电冲击的方法，使所希望的物质进入细胞膜，但直到目前为止，所用的方法有时成功，有时失败。而使用鲁宾斯基和黄永研究出来的新方法，细胞膜由计算机得到一个信号，让某些物质进入到细胞中。随具体场合的不同，这些物质可以是例如用来改变基因的遗传物质，也可以是药物或蛋白质。这样，就可以更好地使这些物质发生效力。鲁宾斯基等科学家打算研制出能对例如神经细胞和肌肉等人体组织发出指令的生物芯片，这样至少会使人所服用的药物发挥更大的效力。俄亥俄州立大学生物医学工程中心主任莫里罗·弗拉里称鲁宾斯基的这项发明是处在发展阶段早期的具有潜在作用的实验室工具。美国科学家们称，他们已经找到了一种能使人体细胞和电路进行交配的生物工程芯片，它能在医学和基因工程学方面发挥关键的作用。这种比头发还小还细的微型装置使健康人体细胞和电子芯片结合，通过电脑对芯片进行控制，科学家认为他们能够控制细胞的活动。电脑向细胞芯片发送电脉冲，激发细胞膜孔张开，并激活细胞。科学家希望能够大批量地生产这种细胞芯片，并能够把它们植入人体，取代或修正病变组织。领导这项研究的加州大学机械工程学教授鲍里斯·鲁宾斯基说：“细胞芯片还使科学家在复杂的基因治疗过程中更准确地进行控制，因为他们能够更准确地开启细胞孔。” 鲁宾斯基还说：“我们在生物学领域里引入了工程学的精髓，我们完全可以在不影响周围其它细胞的情况下输入DNA、提取蛋白质以及注射药物。” 该细胞芯片的出现与长期存在的一种理论有关，即一定量的电压能够穿透细胞膜。多年来，科学家一直在进行用电力轰击细胞试验的遗传研究，希望藉此引入新的疗法和基因物质。研究人员希望能最终制造出与激活不同的身体组织（从肌肉到骨骼到大脑）所需的准确的电压量相调合的细胞芯片。那样的话，将会有数以千计的细胞芯片用来治疗各种类型的疾病。3、用独创技术自行研制的中国第一片应用型基因芯片于近日在第一军医大学正式诞生。据第一军医大学有关负责人透露，该军医大研制成功的基因芯片，是中国首次应用一种创新的基因片扩增技术，率先攻克了内地同行在基因芯片研究中首先面临的快速经济地搜集数以万数基因探针难题，并巧妙运用新技术手段明显地降低成本。目前，该芯片已完成实验室工作，即将进入临床验证阶段，如果顺利，用於临床诊断的基因芯片可望不久投入批量生产。但到目前为止，全世界还没有实际用於临床应用诊断的基因芯片生产。在实验室里，将这几片比大拇指盖稍大的基因芯片，放在检测器上，与之相连的电脑屏幕上立刻出现了纵横交错的红红绿绿荧光点，出现的每个荧光点就是一个基因片断的点阵。只要取病人一滴血放在芯片检测卡上，经过分子杂交后，连上电脑就可以立刻显示出基因变化情况，并通过电脑把基因语言翻译成医生能读得懂的信息，从而对疾病做出准确的诊断。这种芯片的成功诞生，标志着疾病的诊断由细胞和组织水平推进到基因水平。它们的开发应用将在环境污染控制、动植物检疫、器官移植、产前诊断、药物筛选、药物开发等方面展示出广阔的前景。五、生命科学渐成IT公司关注焦点人类基因组工作草图绘毕的消息像打开了阿里巴巴宝藏的大门，以基因技术为核心的生命科学市场正吸引着越来越多的淘金者。近来，为这些淘金者生产“铁锨”的资讯科技（IT）公司的积极行动颇为引人注目。1、揭开基因之迷须破译大量数据人类基因组草图仅仅是读出了“生命之书”，而要真正读懂它，揭示所有基因编码所代表的信息，还必须破译浩如烟海的数据。在著名的英国桑格中心里，有关人类基因组的数据已经达到22万亿字节，是世界上首屈一指的美国国会图书馆藏书内容的两倍多。据这家中心估计，在未来两至三年内，与人类基因组有关的数据量还将上升到50万亿至100万亿字节。2、生命科学公司10%投资用于开发资讯科技为了解决处理数据所需的庞大计算能力的问题，世界上最大的12家生命科学公司目前把近10%的科研预算用于资讯科技投资，而且这个比例可能还将增长。据美国国际商业机器公司（IBM）估计，与生命科学有关的资讯科技市场将在今年达到35亿美元，到2003年达到90亿美元。3、市场潜力巨大一些著名的IT企业，已将眼光瞄准了这一潜力巨大的市场。例如，IBM已经决定投资1亿美元，用五年时间研制一种名为“蓝基因”的超级电脑。 “蓝基因”的运算能力将是美国现有40台最快的超级电脑运算能力总和的40倍，它主要用于模拟人类蛋白折叠成特殊形状的过程。世界最大的个人电脑制造商美国康柏公司，也垂涎这块“肥肉”。4、康柏趁早下手培养未来客户基础已经成为生命科学领域电脑服务器主要供应商的康柏公司最近宣布，它将继续投资1亿美元，支持新兴生物技术公司，以培养未来的客户基础。其实，IT公司还远不止盯着这些近期利益。以基因研究为基础的生物经济可能在新世纪里成为新经济的重要组成部分，对此人们已经达成共识。5、行业标准制定者能享有巨大经济利益根据以往的经验，率先进入市场的公司大多能够成为行业标准的制定者，这些行业标准往往意味着巨大的经济利益。今年8月，德国狮生命科学公司的股票上市。由于投资者看中这家公司的基因次序检索系统（SRS）可能成为行业新标准，其股票价格在短短时间里迅速上涨了50%。6、政府支持基因研究 IT公司进军生命科学领域，与各国政府对基因研究的支持密不可分。为了在基因组研究的下一个阶段——分析蛋白质结构的国际竞争中领先，不少国家积极采取措施，促进信息业与生物产业的结合。例如，日本不久前就组织了“官产学”大联合的“生物产业信息化研究共同体”，参加这个共同体除了制药、食品、生物、化学等与基因科学相关的企业外，还有不少电脑公司。小结：科学界公认，生物芯片技术将给下个世纪生命科学和医学研究带来一场革命。目前我国科学家正在加速研制这种可能快捷便利提取DNA，查找遗传基因特性的新技术。相信，这一现代生物与高科技联姻的成果将为二十一世纪的发展作出巨大的贡献！

在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。它将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台。 1、药物筛选和新药开发由于所有药物（或兽药）都是直接或间接地通过修饰、改变人类（或相关动物）基因的表达及表达产物的功能而生效，而芯片技术具有高通量、大规模、平行性地分析基因表达或蛋白质状况（蛋白质芯片）的能力，在药物筛选方面具有巨大的优势。用芯片作大规模的筛选研究可以省略大量的动物试验甚至临床，缩短药物筛选所用时间，提高效率，降低风险。随着人类基因图谱的绘就，基因工程药物将进入一个大发展时期，在基因工程药物的研制和生产中，生物芯片也有着较大的市场。以基因工程胰岛素为例，当我们把人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞后，我们就需要用某种方法对工程菌的基因型进行分析，以便确证胰岛素基因是否转移成功。过去人们采取的方法叫做“限制性片段长度多态性”（简称RELP），这种方法非常地烦琐复杂，在成本和效率方面都不如基因芯片，今后被芯片技术取代是必然的趋势。通过使用基因芯片筛选药物具有的巨大优势决定它将成为本世纪药物研究的趋势。 2、疾病诊断基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术，应用于疾病的诊断，其优点有以下几个方面：一是高度的灵敏性和准确性；二是快速简便；三是可同时检测多种疾病。如应用于产前遗传性疾病检查，抽取少许羊水就可以检测出胎儿是否患有遗传性疾病，同时鉴别的疾病可以达到数十种甚至数百种，这是其他方法所无法替代的，非常有助于“优生优育”这一国策的实施。又如对病原微生物感染诊断，目前的实验室诊断技术所需的时间比较长，检查也不全面，医生往往只能根据临床经验做出诊断，降低了诊断的准确率，如果在检查中应用基因芯片技术，医生在短时间内就能知道病人是哪种病原微生物感染；而且能测定病原体是否产生耐药性、对哪种抗生素产生耐药性、对哪种抗生素敏感等等，这样医生就能有的放矢地制定科学的治疗方案；再如对具有高血压、糖尿病等疾病家族史的高危人群普查、接触毒化物质人群恶性肿瘤普查等等，如采用了基因芯片技术，立即就能得到可靠的结果，其他对心血管疾病、神经系统疾病、内分泌系统疾病、免疫性疾病、代谢性疾病等，如采用了基因芯片技术，其早期诊断率将大大提高，而误诊率会大大降低，同时有利于医生综合地了解各个系统的疾病状况。 3、环境保护在环境保护上，基因芯片也广泛的用途，一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害，同时也能够通过大规模的筛选寻找保护基因，制备防治危害的基因工程药品、或能够治理污染源的基因产品。 4、司法基因芯片还可用于司法，现阶段可以通过DNA指纹对比来鉴定罪犯，未来可以建立全国甚至全世界的DNA指纹库，到那时以直接在犯罪现场对可能是疑犯留下来的头发、唾液、血液、精液等进行分析，并立刻与DNA罪犯指纹库系统存储的DNA“指纹”进行比较，以尽快、准确的破案。目前，科学家正着手于将生物芯片技术应用于亲子鉴定中，应用生物芯片后，鉴定精度将大幅提高。 5、现代农业基因芯片技术可以用来筛选农作物的基因突变，并寻找高产量、抗病虫、抗干旱、抗冷冻的相关基因，也可以用于基因扫描及基因文库作图、商品检验检疫等领域。目前该类市场尚待开发。 6、研究领域包括基因表达检测、寻找新基因、杂交测序、基因突变和多态性分析以及基因文库作图以及等方面。 1、基因表达检测。人类基因组编码大约10万个不同的基因，仅掌握基因序列信息资料，要理解其基因功能是远远不够的，因此，具有监测大量mRNA（信使RNA，可简单理解为基因表达的中介物）的实验工具很重要。有关对芯片技术检测基因表达及其敏感性、特异性进行的研究实验表明芯片技术易于监测非常大量的mRNAs并能敏感地反映基因表达中的微小变化。利用基因芯片技术人们已比较成功地对多种生物包括拟南芥、酵母及人的基因组表达情况进行了研究，并且用该技术（共157,112个探针分子）一次性检测了酵母几种不同株间数千个基因表达谱的差异。 2、寻找新基因。有关实验表明在缺乏任何序列信息的条件下，基因芯片也可用于基因发现，如HME基因和黑色素瘤生长刺激因子就是通过基因芯片技术发现的。3、DNA测序。人类基因组计划的实施促进了更高效率的、能够自动化操作的测序方法的发展，芯片技术中杂交测序技术及邻堆杂交技术即是一种新的高效快速测序方法。如使用美国Affymetrix公司1998年生产出的带有万个基因探针的芯片就可以使人类DNA解码速度提高了25倍。4、核酸突变的检测及基因组多态性的分析。有关实验结果已经表明DNA芯片技术可快速、准确地研究大量患者样品中特定基因所有可能的杂合变异。对人类基因组单核苷酸多态性的鉴定、作图和分型，人线粒体基因组多态性的研究等。随着遗传病与癌症相关基因发现数量的增加，变异与多态性分析必将越来越重要。

谁一个、、论文不才交么……生物信息在生物学研究中的作用。生物信息是指生物体中包含的全部信息，如基因组信息、蛋白质、核酸、糖类等生物大分子的结构等。生物信息对生物体的生存、繁殖都起着重要作用。生物信息包含的范围很广，除遗传物质、神经电冲动和激素之外，生物体发出的声音、气味、颜色以及生物的行为本身都含有信息，都对生物的个体和群体产生影响，和生物的生存与进化密不可分。生物信息的特点是消耗极少的能量和物质即可产生极大的生物效应。生物信息一般可分为遗传信息、神经和感觉信息及化学信息。虽然遗传信息和神经感觉信息的载体都属于化学物质，但通常所指的化学信息是除以上两类物质以外的化学物质所携带和传递的信息。高等生物的激素及昆虫外激素都属于这一类。遗传信息是指生物为复制与自己相同的东西、由亲代传递给子代、或各细胞每次分裂时由细胞传递给细胞的信息, 即碱基对的排列顺序(或指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序）。遗传信息以密码形式存储在DNA分子上，通过DNA的复制传递给子代。在后代生长发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA，后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能。从历史上看，首先是由（1866）的研究形成了概念，即相应于生物各种性状的因素（现在称为基因）中包含着相应的信息（以后等人（1941）所开创了遗传生物化学的研究，描绘出这样一个轮廓：基因和决定生物结构与功能的蛋白质之间具有一对一的对应关系。关于基因的化学本质方面，根据等（1944）进行的转化实验，以及和（1952）用大肠杆菌噬菌体的DNA进行的性状表达实验，已阐明DNA是遗传信息的载体。附着DNA结构研究的进展，现在已经确立了这样的概念，即基因所具有的信息可将DNA的碱基排列进行符号化。信息在表达时，DNA的碱基排列首先被转录成RNA的碱基排列，然后再根据这种排列合成蛋白质。有的病毒的遗传信息的载体不是DNA，而是RNA。遗传信息不仅有相应于蛋白质的基因信息，也包括对信息解读所必需的信息、控制信息表达所必需的信息，以及生物为了复制与自己相同结构所必需的一切信息。神经和感觉信息靠电脉冲和神经递质携带和传递。神经系统接受内外环境中的信息，进行加工处理，调节和控制机体各部分功能。生物靠神经系统电脉冲和神经递质携带和传递。神经系统的功能是接收、传递内外环境中的信息，加以处理、分析,从而控制和调节机体各部功能,对环境作出适当的反应。因此，神经信息对于有机体的生存以及正常生活起着至关重要的作用。化学信息是除上述两类物质外由化学介质传递的信息。生物体的各种功能能够有条不紊地进行，对环境能及时做出反应，是由于生物体内存在着通过各种各样的化学信息分子进行传递的信息系统。生物信息在生物研究中有重要作用，然而，原始的生物信息资源挖掘出来后，生命科学工作者面临着严峻的挑战：数以亿计的ACGT序列中包涵着什么信息？基因组中的这些信息怎样控制有机体的发育？基因组本身又是怎样进化的？生物信息学产业的高级阶段体现于此，人类从此进入了以生物信息学为中心的后基因组时代。结合生物信息学的新药创新工程即是这一阶段的典型应用。因此，生物信息学便是生物信息在生物研究中重要应用。生物信息学是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。生物信息学研究对象是生物信息。其研究重点主要体现在基因组学和蛋白学两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。具体而言，生物信息学作为一门新的学科领域，它是把基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。基因组信息学,蛋白质空间结构模拟以及药物设计构成了生物信息学的3个重要组成部分。从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学应包括这3个主要部分：(1)新算法和统计学方法研究；(2)各类数据的分析和解释；(3)研制有效利用和管理数据新工具。生物信息学作为基因组研究的有力武器，被广泛地用来加快新基因的寻找过程，以达到将“有用”新基因抢先注册专利的目的。在这场世界范围内的竞争中，中国科学家以及科研资金投向的决策部门如何结合我国科研水平的现状、优势领域等客观情况将有限的投资投入以求获得最大可能的科学研究以及商业回报，是一个无法回避的新课题。生物信息学的主要研究方向：基因组学 - 蛋白质组学 - 系统生物学 - 比较基因组学，随着包括人类基因组计划在内的生物基因组测序工程的里程碑式的进展，由此产生的包括生物体生老病死的生物数据以前所未有的速度递增，目前已达到每14个月翻一番的速度。同时随着互联网的普及，数以百计的生物学数据库如雨后春笋般迅速出现和成长。然而这些仅仅是原始生物信息的获取，是生物信息学产业发展的初组阶段，这一阶段的生物信息学企业大都以出售生物数据库为生。以人类基因组测序而闻名的塞莱拉公司即是这一阶段的成功代表。综上所述,对生物信息的研究对生物学的蓬勃发展具有重要作用。

基因工程研究进展的论文

基因支持着生命的基本构造和性能。下面是我为大家精心推荐的关于基因的生物科技论文范文，希望能够对您有所帮助。

基因研究

引起人们大惊小怪的，就是让父母能够有意识选择孩子遗传特性的技术。在可预见的未来，除了用基因方式医治少数遗传疾病，如囊肿性纤维化外，改变基因的成人还不可能出现。改变成人的基因还不是人们敢于轻易尝试的技术，要恢复或加强成人的功能，还有许多更简单、更安全、也更有效的方法。

胚胎选择技术是指父母在怀孕时影响孩子基因组合的一系列技术的总称。最简单的干预方法就是修改基因。这不是一种大刀阔斧的变更，因为它要获得的效果就像筛选各种胚胎、选择具有所需基因的胚胎的效果一样。事实上，这种胚胎筛选程序已经在胚胎植入前的基因诊断中应用了。这种技术已经用了十几年，但还在试验，在未来5到10年将臻于成熟。随着这些技术的成熟，可供父母选择的方案会大大增多。

再进一步将出现对生殖系统的干预――即选择卵子、精子、或更可能的是选择胚胎的第一细胞。这些程序已经在动物身上应用，不过使用的方式对于人类还缺乏安全性和可靠性。

对人类比较可靠的一种方法也许是使用人造染色体。这项技术听起来像是不可置信的科幻电影，但已经用在动物身上了。人造染色体植入老鼠身上，连续几代被传了下去。人造染色体也用在人体细胞培养中，在数百次细胞分裂中都能保持稳定。因此，它们可以充当插入基因模块的稳定“平台”。这些被插入的基因模块包括在适当时候让基因兴奋或休息的必要控制机制，就像在我们46个染色体中的正常基因的激活或休息，取决于它们所处的生理组织类型，或取决于它们遇到的环境状况一样。

当然，为安全起见，需要早期介入才能使焦点集中。你不能去修改一个在胎儿发育过程中生理组织不断变化时被激活的基因，因为我们对这一过程所知甚少，有可能发生不想要的或灾难性的副作用。所以，在人体内使用人造染色体的首次尝试，多半要让被植入的基因处在“休息”状态，到成人阶段才在适当的生理组织中被“激活”。

执行这种控制的机制已经用在动物实验中，实验的目的是观察特定基因在发育成熟的有机体中的作用。当然，在体内存在着始终控制基因的机制。不同类的基因在不同的生理组织内的不同地点和时间被激活或休息，这对未来的基因工程师来说是幸运的，因为与我们现有的基因相联系的已证实的调节结构可以复制下来，用以执行对植入基因的控制。胚胎选择的目标

预防疾病可能是胚胎选择的最初目标。这类可能性也许不久就会远远超出纠正异常基因的范围。例如，最近的研究显示，患有唐氏综合症的孩子，癌症的发病率降低了近90%。很可能是三体性21(即染色体21的第三个复制品，具有增强基因表达水平的作用，导致智力迟钝和其他唐氏综合症的症状)对癌症有预防作用。假如我们能鉴别出染色体上的哪些基因对癌症有预防作用，会怎么样呢?基因学家也许会把这类基因放在人造染色体上，然后植入胚胎，使癌症发病率降低到唐氏综合症患者的水平，又可以避免复制染色体21上其他基因所引起的所有问题。许多其他类似的可能性无疑都会出现，有些可能性几乎肯定是有好处的。

人造染色体的使用可能会进行得很顺利，尤其因为染色体本身在用于人体前可在实验室环境中进行试验。它们可以在动物身上试验，成功后在基本相同的条件下用于人体。如今，每一种基因疗法都是重新开始的，所以不可能获得绝对的可靠性。

如果有明确的基因修改案例显示这样做是有意义的，似乎是安全的，不可能更简便更安全了，那么人们就会对它们表示欢迎。尽管如此，目前还没有足够的证据说明值得这样做。未来基因治疗专家会产生各种各样的想法，他们会进行试验，观察这种疗法是否可行。如果可行的话，我们就不应该拒绝。例如，降低癌症和心脏病的发病率，延缓衰老，是每个人都非常需要的增进健康的手段。

用基因延长寿命

防止衰老是个非常有意义的科研领域，因为这件事似乎很有可能做到，而且是绝大多数人所强烈需要的。如果能通过揭开衰老过程的基本程序，发现某种手段能使我们开发药物或其他对成人有效的干预手段，那么人人都会需要。

胚胎工程可能比对成人的基因疗法更简单，更有成效。因为胚胎中的基因会被复制进身体的每一个细胞，能获得具体组织的控制机制。所以很可能对胚胎的干预措施对成人是行不通的。这样一来，父母很可能把怀孕看作赋予孩子健康条件的机会――一次不可错失的机会。

如对衰老生物学的研究投入资金，会极大地加速“衰老治疗”。如今，这个领域资金非常缺乏。许多资金都用于研究治疗老年病的方法上，没有用来搞清楚衰老的基本过程，而许多老年性疾病(如癌症、心脏病、早老性痴呆症、关节炎和糖尿病)都是由这一过程引起的。能加速衰老防止研究进程的另一件事，就是提高这个领域的形象。这个工作已经开始了，但非常缓慢。吸引年轻的科研人员和严肃的科学家进入这个领域是至关重要的。抗衰老(即延长孩子的寿命)可能将是生殖干预的重要目标，但不是唯一的目标。为孩子谋最大福利是人类的天职。事实上，全球民意测验已经显示，在被测的每一个

国家都有可观的人数对增强孩子的身体和脑力健康感兴趣。他们考虑的不是如何避免某些疾病，而是用干预手段改善孩子的容貌、智力、力量、助人为乐精神和其他品质的状况。一旦技术达到可靠程度，许多人都需要这类干预手段。甚至那些没有这方面压力的人也会这么做，目的是不让孩子处于劣势。当然，人们会很小心，因为他们并不想伤害孩子。总之，如果干预手段失败，他们就得忍受其结果，承受犯罪的感觉。是一个不受欢迎的选择吗?

社会也许并不欢迎某些父母的选择。在美国性别选择是合法的，但在英国和其他许多国家就是非法的。不少人认为，尽管西方国家并没有出现严重的性别失衡，很难说父母的选择伤害了谁，但这个程序在美国也应该是非法的。另一个即将来临的决定是父母是否因为大量基因疾病而进行筛选。父母们不久就能够选择孩子的身高和智商，或选择性情气质的其他特点――容易患病的机制也许不久就会在基因解读中表现得清清楚楚。

胚胎选择技术的第一批希望所在是基因测试和筛选，即选择某种胚胎而不是另一种。一开始，让许多人接受这个技术是困难的，但要控制它几乎是不可能的，因为这种胚胎本来就可能是完全自然形成的。这样选择也许是令人苦恼的，但不会发生危险，我猜想它们给我们带来的好处比问题多。有些人担心这样一来会失去多样性，但我认为更大的问题在于父母所选择的胚胎可能会产生一个有严重健康问题的婴儿。那么是否应该允许父母做这样的选择呢?例如，失聪群体掀起了一个极力反对耳蜗移植的运动，因为耳蜗移植伤害了聋哑文化，把聋哑视作残疾。大多数非聋哑人正是这样看待他们的。有的聋哑父母表示，他们要使用胚胎选择技术来确保他们的孩子继续聋哑。这并不是说他们拿出一个胚胎来毁坏它，而是选择一个能造成一个聋哑婴儿的胚胎。

这造成了真正的社会问题，因为社会必须承担这类健康问题所需的医疗费用。如果认为父母的确有权作这样的选择，我们根本没有理由去重视健康儿的出生而轻视有严重疾患的婴儿，那么我们将无法控制这类选择。但如果我们认为存在问题，并极力想与之进行斗争的话，我们会发现这种斗争是很有前途的。

放开手脚，取消禁令

关于由人体克隆产生的第一例怀孕事件见报后不久，美国总统乔治?W?布什就表示支持参议院的一份提案，该提案宣布所有形式的人体克隆皆为非法，包括旨在创造移植时不会被排斥的胚胎干细胞，即治疗性克隆。我认为这种禁令下得为时过早，也不会有效果，而且会产生严重的误导。就是说，这个禁令无疑是错误的。它根本无法实质性推延再生性克隆的问世，我认为这种类型的克隆将在10年内出现。这个禁令把政治、宗教和哲学因素注入了基础研究，这将是个危险的案例。这个禁令的立法理念把更多的关注赋予了微乎其微的小小细胞，而对那些身患疾病、惨遭折磨的人却视而不顾。这个禁令用严厉的刑事惩罚(10年监禁)来威胁胚胎科研人员，这在一个妇女在妊娠头三个月不管什么理由都有权堕胎的国家里，简直是不可思议的。

美国对胚胎研究的限制，已经对旨在创建再生医学的生物技术的发展产生了影响。这些限制延缓了美国在这个领域的前进步伐，而美国在生物医学的科研力量是全球首屈一指的。如今这类科研已转移到英国和其他国家去了，例如新加坡，正在为一项研究胚胎干细胞的庞大计划提供资金。这种延误之所以非常不幸，是因为本应发生的好事如今却没有发生。对多数人来说，10年或20年的延误不是个大问题，但对于演员迈克尔?J?福克斯(Michael )以及其他帕金森氏病和早老性痴呆症患者来说，却是生与死的问题。

对各种再生可能性的无知，往往会引起人们的恐惧。但这种无知却不能成为公众政策的基础，因为公众的态度会迅速改变。25年前，体外受精着实让人们猛吃一惊，体外受精的孩子被称作试管婴儿。现在我们看到这些孩子与他小孩没什么区别，这个方法也已成为许多没有孩子的父母的明确选择。

不管是出于意识形态还是宗教原因，把新技术加以神秘化，把它当作某种象征来加以反对，都不会有效推迟即使是最有争议的应用。这种反对态度只会扼杀本可以转化为人人支持的生物医学新成果的主流科研。

人类克隆会在某个国家实现：很可能是以暧昧隐秘的方式实现，而且甚至在确认安全之前就实现。抗议和禁止也许会稍稍推迟第一个克隆人的诞生，但这是否值得花费严肃的人类立法成本呢?

不管我们多么为之担心，人类胚胎选择是无法避免的。胚胎选择已经存在，克隆也正在进行，甚至直接的人类生殖工程也将出现。这样的技术是阻挡不了的，因为许多人认为它能造福于人类，因为它将在全球数以千计的实验室里切实进行，最重要的是，因为它只是解除生物学的主流生物医学科研的一个副产品。

对于迅速发展的技术，我们要做的重要的事，不是预先为它设立条条框框。务必要牢记，同原子武器相比，这样的技术是没有危险性的。在原子武器中，稍有不慎，众多的无辜旁观者即刻就会灰心烟灭。这些技术仅对那些决定挺身而出使用

他们的人才具有危险性。如果我们把关于这些技术的现在的希望和恐惧带进将来，并以此为基础进行预先控制，从而扼杀它们的潜力的话，我们就只能制定出非常拙劣的法律。今天，我们并没有足够的知识来预测这些技术未来会出现什么问题。

比较明智的方法是让这项技术进入早期应用，并从中学些东西。性别选择就是现实世界的经验能告诉我们一些事情的极好例子。许多人想要控制性别选择，但与不发达国家不同，在发达国家，自由选择性别并没有导致性别的巨大不平衡。在美国，父母的选择基本上男女平衡的，女孩占微弱优势。以前有人认为，如果给了父母这种选择权，会出现严重问题，因为男孩会过剩。但事实并非如此。这种危险是我们想象出来的。有些人认为，父母不应该对孩子拥有这种权力，但他们究竟担心什么，往往非常模糊。在我看来，如果父母由于某种原因的的确确需要一个女孩或男孩，让他们了却心愿怎么会伤害孩子呢?相反的情况倒的确值得担心的：如果父母极想要一个男孩，结果却生了个女孩，这个“性别错误”的孩子可能就不会过上好日子。我相信，让父母拥有这种选择权，只有好处没有坏处。

我们还可以想象出有关性别选择的各种麻烦事件，编出一系列可能发生的危险故事。但如果将来事情发生了变化，性别不平衡现象真的出现了，我们再制定政策处理这类特殊问题也不迟。这要比现在就对模糊的恐惧感和认为是在戏弄上帝的思想观念作出反应，无疑要明智得多。这是民主化的技术吗?

阻止再生技术的行为使这些技术造成社会的极端分裂，因为阻止行为仅仅使这些技术为那些富裕的人所用，他们可以非常容易地绕过种种限制，或者到国外去，或者花大钱寻求黑市服务。

其核心是胚胎选择技术，如果处理恰当，它可以成为非常民主化的技术，因为早期采取的各项治疗措施可以面向各种残缺者。把智商在70到100(群体平均数值)的人向上提高，要比把智商从150(群体百分比最高值)提高到160容易得多。要让本已才智卓绝的人再上一层楼，那非常困难，因为这必须改善无数微小因素的复杂的混合配备状况，正是这些因素合在一起，才能创造出一个超人来。而改善退化的功能则要容易得多。我们并无超人的案例，但我们却有无数普通人为佐证，他们可以充当范例，引导我们如何去修改一个系统，使之至少达到正常的功能。

我觉得，人们以为我们是平等的创造物，在法律面前人人平等，于是就认为我们大家都是一样的。其实不然。基因抽奖可能是非常非常残酷的。你去问问行动迟钝的人，或问问有这样那样基因疾病的人，他们是不会相信什么基因抽奖是多么美妙公平这种抽象言论的。他们就希望自己能更健康些，或者获得某些方面的能力。这些技术的广泛应用，就在许多方面创造了一个平等的竞技场，因为那些本来由于基因原因处于劣势的人也有了竞争的机会。

另一个问题是，这些技术就像其他技术一样，发展很快。在同代人之间，富人和穷人的应用差距不会很大，而在两代人之间的应用差距却会很大。如今，甚至比尔?盖茨也无法为他的孩子获得某种在25年后中产阶级也认为是很原始的基因增强技术。

所谓明智的一个重要因素，就是要懂得什么我们有权控制，什么无权控制。我们务必不要自欺欺人，以为我们有权对是否让这些技术进入我们的生活进行选择。它肯定会进入我们的生活。形势的发展必然要求我们去使用这些技术。

但在我们如何应用它们、它们会如何分裂我们的社会，以及它们对我们的价值观会产生什么影响等问题上，我们的确有某种选择余地。这些问题我们应该讨论。我本人对这些技术是满怀希望的。它们可能产生的好处会大大超过可能出现的问题，我想，未来的人类在回顾这些技术时，会觉得奇怪：我们在这么原始的时代是如何生活的，我们只活到75就死了，这么年轻，而且死得这么痛苦难过。

政府和决策者不应该对这些研究领域横加阻挠，因为由于误用或意外所造成的伤害，并不是仅有的风险。能够挽救许多人的技术因为延误而使他们继续遭受痛苦，也是一种风险。

当务之急是倾全力获得足够的安全性，防止意外的发生，而要做到这点，协调者看来要牺牲许多间受影响的人的安全。疫苗的例子就是这样。疫苗有许多年没有进展，因为引起诉讼的可能性很大。如果那个孩子受了伤害，会产生巨大的后果。然而很明显，对接受疫苗接种的全体人而言，是非常安全的。

我认为人们对于克隆也是同样的问题。它在近期可能会影响最多一小部份人。在我看来，拒绝会改变数以百万患者命运的非常有可能的医学进步，振振有词地宣称这是对人类生命的尊重，这是一种奇怪的逻辑。

失去人性还是控制人性?

另一种祁人之忧，认为任意篡改生物机制有可能使我们失去人性。但是，“人性”究竟是与某些非常狭隘的生物结构有关，还是与我们接触世界的整个过程、与我们之间的相互作用有关呢?例如，假如我们的寿命增加一倍，会不会使我们在某种意义上“失去人性”呢?寿命延长必然会改变我们的生活轨迹，改变我们的互动方式，改变我们的组织制度、家庭观和对教育的态度。但我们还是人类，我敢断言我们会迅速适应这些变化，并会对以往没有这些变化的生活觉得不解。

如果原始的狩猎者想象自己生活在纽约城，他们会说在那样的地方他们可能不再是人了，他们认为那不是人的生活方式。可是今天我们大多数人不仅把纽约的生活看作是人的生活，而且是大大优于狩猎生活。我想，我们改变生物机制所发生的变化也是如此。

目前人类还处在进化的早期阶段，至多是青少年期。几千年后，未来的人类来看我们这个时代，会认为是原始的、艰难的同时充满希望的时代。他们也会把我们这个时代看作是人类发展的特殊的光荣的时刻，因为我们为他们的生活打下了基础。我们很难想象即使一千年后的生活会是什么样子，但我猜想我们现在的生物重组会大大影响未来的人类。

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基因工程技术的现状和前景发展【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。基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；前景；现状一、基因工程应用于植物方面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，目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。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。二、基因工程应用于医药方面目前，以基因工程药物为主导的基因工程应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。三、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、萜烃、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、且表达成功。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。四、前景展望由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先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。【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，2002，27(2)：22 26. 这还有一篇

转基因食品的研究进展论文

质疑转基因的观点：请重点关注“绿色和平”组织的网站，还有反转斗士Jeffrey 的著作。赞同转基因的观点：请关注“孟山都”公司的网站，还有科普名人方舟子的博客。个人认为，支持转基因的公司或个人或多或少有商业利益在其中，而反对观点的科学性强一些。如果您有心作此方面研究，最好能调查一下，对于转基因食品（如大豆、玉米、玉米油等）1. 在我国鼓吹推广转基因最热心的专家看他们是否自己积极食用，2. 国家部委的子弟幼儿园是否积极食用，3. 看大型国际赛事和国际会议是否积极食用，也许，这才能够了解国家相关领导和专家对转基因食品的内心真实看法。

基因工程的最新研究进展论文

生命科学最大的基础工程生物技术在过去的几十年风起云涌，70年代出现的重组DNA，使得人们有可能按照需求生产出基因工程的药物。到了80年代，转基因技术在农业方面的应用极大地提高了农作物、动物的产量和品质。90年代有代表性的进展就是克隆技术，使得重组生命成为可能，这是很伟大的进步。信息技术在很大程度上改变了社会，正如未来学家所说，信息技术使我们能够做的更多做得更快、更好。但是，生命科学、生物技术有可能改变人类自身，改变未来社会的发展，其影响更重大。从总体上看，生命科学无论从揭示未知领域的广度深度，从产业化的巨大前景，保证人类基本的物质生活的需求，强身健体的需要，还是推动整个人类的进步来说，都是非常重要的一个领域，因此说21世纪是生命科学的世纪是很有道理的。人类基因组研究是目前生命科学领域里的一项最大的基础工程。生命活动在相当大的程度上是受遗传因素影响的，要理解生命，战胜疾病，提高健康，就必须对控制生命的遗传信息有所了解，而且不是支离破碎的了解，是整体化的了解。所谓基因组是生命遗传信息的总合，它不是个体基因的概念，它是所有基因在一起，再加上那些调控基因的遗传信息。这个项目的驱动因素也是双重性的，一个是科学家的好奇心，求知欲望，像任何其他基础科学一样；另外一个巨大的驱动力就是人类健康的一种需求。生命科学要揭示的奥秘很多，整个框架搭起来的过程就是从具象到微象，从大到小，由表及里，但到达"里"以后发现，对个别的孤立的分子进行研究，恐怕不能揭示其中的规律，这样就从分析进入到综合。进入到人类基因组时代，生命科学全新形态，即大科学形态，系统科学形态，交叉科学形态。人类基因组揭示的信息量大概只有天文的数字可以与之相比。如果把生物的变异性考虑进去的话，这种海量信息的储存、分析、传输，收集，把信息从数据变成知识，这就要求信息技术、数学等加入进来，所以生物信息学产生了。要在同一时间研究所有的基因、所有的蛋白质的表达和相互作用，是一种系统科学的研究方法。为了进行这样的分析，新的平台就要发展，比如生物芯片，在一个指甲盖大小的面积上可以把人类的所有基因，将来可能发展到所有的蛋白，都放在这个小的平面上，用定型化来进行系统化的研究。当今的生命科学的大科学平台，为我们揭示生命的奥秘提供了可能。破译"天书"只为造福社会经过全球科学家包括中国科学家的努力，2000年6月人类基因组计划完成了框架测序，大概再过两三年，到2003年就可以把人类基因组的精细的序列完成。中国科学家承担的的1％的任务完成得还是非常优秀的，在6个国家中最早地完成了自己应该承担的区域的精细测序。也就是说，第一份人类的遗传"天书"已经展现在我们眼前，但是我们还不怎么读得懂。现在提出功能基因组计划，就是要理解这个"天书"里说的是什么内容，"天书"上的信息是怎么表达的，这种表达又是如何控制的，这种表达、控制和环境又是如何相互作用的，这种相互作用在人类的健康和疾病当中又是怎么样变化的。人的生老病死这些活动，实际上既有遗传因素，又有环境因素。人类基因组计划研究的意义最后还是体现在对人类的实际贡献上，尤其体现在对人类重大疾病的防治上来。这里又有一个医学基因组问题。基因组是有变异的，不是一成不变的，这就为遗传信息的变异奠定了基础。为什么在一些人群和家族中比较容易发生某些疾病，比如高血压、肥胖症等。据调查，目前中国人中有25％超重，少儿肥胖者达7-8％，而且增长速度很快。这里既有遗传因素又有其他因素，医学基因组学就是要搞清那些遗传疾病的原因及其防治办法。由于人的千差万别，对于疾病的易感性，对药物的反应性包括对疗效的反应性和对副作用的反应性，都跟遗传信息的变异有关，所以，不仅要"天书"读出来，而且要把人群、个体之间主要差异，就是把"天书"里的那些符号识别出来。基因技术提供无限商机基因技术对医药行业来说是提供了无限商机，一部分基因的蛋白质产物可以直接用来做药，大多数基因蛋白质的产物可以用来筛选药物。化学药物在身体里作用的靶点，主要是基因编码的蛋白质。以前是先有化合物，再来一点点识别这个化合物作用在哪些靶位上。现在反过来了，先知道那么多的靶点，再来筛选化合物，这样药物发现的速度就加快了。识别疾病基因就使疾病的诊断进入到基因诊断阶段，对异常的基因进行替代，就产生了基因治疗。人类基因组发展到今天，主要就是从整理天书到真正的生物学功能，然后应用于人类的治疗疾病、健康和医药上。人类基因组计划也推动了对其他生命基因组的研究，推而广之，还包括了对简单生命体的基因组，比如大肠杆菌一直到植物，比如水稻再到动物的研究。仅仅看到人类基因天书，很难理解为什么是人类，什么让我们区别于其他动物。把生命天书拿出来，从最简单的生命体到最复杂的人类生命进化过程中，不同阶段的生命体的遗传特性，拿出来进行比较，就可以发现在基因组水平进化的规律，了解基因组的结构和功能怎么样从简单到复杂，由低级到高级发展的。这个计划的带动对解析生命科学的最复杂问题如进化、发育、脑功能等，都有巨大作用。中国的生命科学研究过去几十年来走过了一条艰难曲折的道路。直到20世纪80年代末期，基因组科学在很落后的情况下，争取一个很快的发展。因为基因学科是带动学科，中国的科学发生了前所未有的整合、发展，促进了生命科学的发展。应该说，人类基因组的参与，开始是跟踪，后来是参与，后来是人类疾病的研究，如果说人类疾病组的研究我们还只是补充、跟踪、参与，那么，水稻基因组的研究，我们就是主角。目前，多个课题研究进展顺利，预计2002年这些成果都可能以长篇论文的方式，在国际上最著名的重要专业刊物上发表。基因工程是生命科学的重要组成部分，比如说，分子生物学跟基因组的工作就有千丝万缕的联系。在前沿学科，我们有了比较大的进展，从耳聋的基因到血压基因、指趾基因，从白血病、肝癌到肌体瘤、鼻咽癌等等。实际上，在肿瘤基因方面，中国是国际上最早涉及的国家之一。基因研究的成果，在医学科学上起子一个很大的带动作用。在前沿生物高科技领域，中国科学家能产生任何一种已知的生物药品。我们已经掌握了20多种生物克隆的核心技术，新近的克隆羊、克隆牛，已有成功的报道。转基因已走进生产领域，国内的基因棉花，可以和国外的转基因棉花一决雌雄。生物信息学平台已初步建立起来，而且形成一些自己的特色，在其它墓因组的研究中都已得到很好的发挥。把知识变成经济竞争力虽然中国的生物科学研究成果非常喜人，但离国家的要求差距还很大。加入WTO就暴露出我们的差距非常之大。在生命科学领域，我觉得有两个重要课题：一是如何提高农业的品质，另一个如何把国家的制药工业搞上去。中国农业的效率、效益不高，竞争力不够，农民富不起来，科学界有责任啊!如何让农产品不仅是数量上，而且是质量上提高，同时不要以牺牲环境、资源为代价，只能靠科学技术。农民正眼巴巴地等着科技人员去解决农业生产上许多问题。农民富不起来，中国的现代化也是一句空话。这是吃饭的问题。再看吃药的问题。现在中国虽然是药物生产大国，但是我们的技术创新能力很低，我们的研究能力、创新药物能力很低，90％以上都是仿制药物。我们在国际中药市场上只占3％的份额，严重落后于日本、韩国等国。当健康水平不断提高，医疗条件不断改善，总体上已经控制了大部分危性传染病，营养性(营养缺陷)的疾病也会逐步消失，将来退行性疾病会成为主要的危害。包括老年痴呆症、器官功能退化等。还有代谢性疾病，如心血管、脑血管疾病，脚颤，糖尿病等等。生老病死，由盛到衰，衰就是人体在衰老过程中的器官功能的减退，并由此引起的疾病。此外，还有外伤、器官损伤等等，进行组织和器官的再造，由此产生一个重大需求。面对这些疾病成为人类健康的障碍时，就提出了一种医学，叫"再生医学"，包括减缓衰老和替代人体衰老的器官。完全由非生命材料造成的人工器官，还存在很大的局限性，所以，器官再造就成为很引人注目的生物技术发展的新潮流。在这一过程中，干细胞技术、克隆技术提供了一个条件，带来了医学新的曙光。现在的一个重要问题是，如何把我们基础研究所积累起来的知识，要变成产品，变成市场，变成经济上的竞争力。这里首先需要科研人员转变观念，需要进行技术创新。参考资料：回答者：tianzhu345 - 门吏三级 6-12 19:38评价已经被关闭目前有 2 个人评价好100% （2）不好0% （0）

20世纪后期,生物工程迅速发展,给人类生活带来了巨大的变化。有人说,生物工程给人类带来了更大的希望,也有人说,它也会相应给人类带来灾难。学者们众说纷纭,褒贬不一。其中,植物转基因工程更是如此。植物转基因工程就是指通过基因枪等基因工程手段,将一种或几种外源基因转移到原本不具有这些基因的植物体内,并使之有效表达,产生相应性状,这种具有相应性状的植物称之为转基因植物。1983年,第一例转基因植物———转基因烟草问世。从此,转基因植物的研究就以惊人的速度发展,人类看到了更大的希望。1986年,抗虫和抗除草剂的转基因棉花首次进入田间实验,此后转基因植物在全球范围内飞速发展,种植面积不断扩大,给人类带来了非常明显的经济效益。在这同时,人类也注意到了它可能潜在着的一系列危害,即可能对环境产生不利影响,影响到生物多样性的保护和持续利用,并且对人类健康也可能有潜在的危害。1转基因植物的利用植物转基因工程的目的旨在通过导入有用的外源基因,获得转基因植物,用于植物的改良和有效成分的生产。目前在抗除草剂、抗虫、抗病、控制果实成熟以及植物生物反应器等方面已获得了一系列令人鼓舞的成果。抗除草剂的转基因植物化学除草剂在现代农业中起着十分重要的作用,理想的除草剂必须具有高效、广谱的杀草能力,而对作物及人畜无害。但这样的除草剂成本越来越高,通过转基因技术,在作物中导入抗除草剂基因,获得抗除草剂作物,就能有效地解决这些问题,提高经济效益,使除草剂的应用更加方便。据报道,现已成功地获得了转aro A基因的番茄、油菜、大豆、杨树等,在田间试验中表现出对除草剂的良好抗性。抗虫的转基因植物虫害对农业生产的危害非常严重,如能在植物体内转入抗虫基因,使植物获得抗虫性,增加对虫害的抵抗力,将对农业生产具有重要意义。基于这个目的,人们现已成功地将苏云金芽孢杆菌(Bacillusthurigiensis)的毒蛋白基因转入了烟草、番茄、马铃薯、甘蓝、棉花、杨树等植物,使这些植物获得了抗虫性。抗病的转基因植物据报道,将烟草花叶病毒(TMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)、马铃薯X和Y病毒(PVX和PVY)、大豆花叶病毒(SMV)、苜蓿花叶病毒(AIMV)等病毒的外壳蛋白基因导入不同的植物体后,这些植物均获得了对相应病毒的抗性,这有望应用于农业生产。抗逆的转基因植物68小分子化合物(如脯氨酸、甜菜碱、葡萄糖等)与植物忍受环境渗透胁迫的能力有关,人们若能将与脯氨酸或甜菜碱等合成有关的酶的基因克隆后转入植物,有望提高植物对干旱和盐碱等逆境的抗性。有报道说,人们现已成功地将相关基因转入了烟草、苜蓿、马铃薯等植物,使它们获得了对不同逆境的抗性。植物生物反应器生产药物蛋白生物反应器(bioreactor)是指利用生物系统大规模生产有重要商业价值的外源蛋白质,用于医疗保健和科学研究。将不同的基因转入植物,可使转基因植物产生植物抗体、口服疫苗、植物药物和人类蛋白质等。据报道,到目前为止,人们已成功地获得了4种具有潜在医疗价值的植物抗体。2转基因植物存在的潜在风险转基因作物对生态环境的潜在风险在耕地上栽种那些实验室里培育出来的转基因植物可能会对生态环境造成许多负面影响,转基因植物对非目标生物可能造成危害,转基因植物通过基因漂变对其它物种也可能产生有害影响。对人类健康的潜在危害转基因食品里的新基因可能对消费者造成健康威胁,因为转基因植物是在传统植物接受了动物、植物、微生物的基因的基础上形成的,所以很可能对人类健康产生影响。人们正在关注这样一些问题:毒性问题、过敏反应问题、对抗生素的抵抗作用问题、营养问题等。3展望20世纪末生物技术取得了突飞猛进的发展,其涉及面之广、进展之快乃前所未有。从1986年美国批准第一个转基因作物进行大田试验,至1999年4月,已有4987个转基因作物被批准进行大田试验。自1994年至1999年五年间转基因农作物的种植面积增加了23倍多。美国的转基因抗虫棉花的种植面积已占其棉花总种植面积的13%。从发展趋势看,转基因植物将向多元化发展,例如品质改良、高产、抗逆(抗旱、抗寒、抗低光照、耐盐碱、耐瘠薄等)的基因工程发展。随着转基因技术的深入发展,人们也将把转基因植物应用到医药化工领域,建立基因工厂,从而利用转基因植物生产各种化工原料和药品,摆脱传统化工厂对日益短缺的化工原料的依赖和生产过程中对环境的严重污染。在21世纪,科学技术更加透明,更加公平,人们需要更多、更大的知情权,所以,国际社会对这个问题给予了极大关注,各国政府也高度重视。争论本身就是推动社会前进的动力。通过争论,弄清是非,避免破坏性后果的发生,这将推动科学技术沿着健康的道路发展前进。任何科学技术都不应该滥用,但也不能扼杀能给人类和社会创造巨大财富的技术成果。在应用植物转基因工程技术中,人类应该像对待其它科学技术一样,扬长避短,全面、理性地看问题,把握尺度,使植物转基因工程更加健康地发展,造福全人类。

高中的生物书上也有，例如基因修复，培养转基因动植物等。

转基因作物的研究进展的综述论文

日前德国爆出迄今为止最大的转基因作物种植丑闻。一种被称作NK603的转基因玉米混染了正常的玉米种源，成为酿此灾祸的罪魁祸首。据国际绿色和平组织（Greenpeace）介绍，此次非法转基因玉米种植面积大，范围涉及9个联邦州，其中仅下萨克森，拜恩及巴登--符腾堡州总种植面积就已达3，000公顷。初步估计这一非法转基因玉米种植事件带来的损失可达数百万欧元。绿色和平组织研究中心指出，此次正常玉米种源被NK603转基因玉米混染程度达到0，1%，含量甚微，但将由此造成的对动物或人的健康造成的危害无法事先预料得到。据称，NK603转基因可以对抗除草剂，有助于增产。目前NK603是一种在整个欧洲被禁止种植的转基因玉米品种。下萨克森州此次种植被禁转基因玉米面积最大。绿色和平组织要求下萨克森州农业部，马上通知种植被禁玉米的农民毁掉所有种植物，立即公开种植区域面积。下萨克森州政府还必须解释清楚，发现非法转基因玉米种植已经两个月了，为什么今天才迟迟做出反应。此次非法转基因种植玉米丑闻再次引起人们对转基因产品领域极大的关注度。转基因技术给人们带来的是生机还是隐患，科学界一直争论不休; 对于转基因产品利与弊的争论，世界各国也反响不一。转基因技术于1983年产生于美国，它通过生物技术将某个基因从一种生物中分离出来，然后植入另一种生物体内，从而创造出一种新的人工物种。转基因是一种跨越物种间的再创造，比如，科学家可以把北极鱼的抗冻基因移植到西红柿中，培育出新品种的耐寒西红柿。目前转基因作物主要有4种：大豆，棉花，玉米和油菜籽，大部分转基因作物属于抗虫农作物和抗除草剂农作物；此外还有抗病毒农作物和营养增强型农作物。除农作物外，还有含有转基因技术的其它产品，如目前在中国大陆非常畅销的金龙鱼牌和福临门牌豆油，色拉油等，都是从转基因大豆中提取的，都属于转基因产品。世界上转基因作物真正大规模生产并商品化是从1996年开始。这种技术刚开始的时候，给我们带来一些好处，抗虫，抗除草剂，抗病毒还能增产。十多年过去了，一些当初非预期的后果暴露出来，人们发现农作物抗虫转基因后，将农田里的小害虫转成后来难以对付的大害虫；抗杂草转基因后农田里次要的小杂草被“转”成令农民束手无策的“超级杂草”。更始料未及的，不论何时何地，不管用的是什么转基因作物，也不管这个作物转了什么基因，科学家们发现了更多的死亡，不育，发育迟缓以及一系列的器官功能障碍。 1997年我国江苏省“棉花之乡”盐城大丰市推广转基因抗虫棉。在刚推广的头几年，对棉蛉虫确实有效果。但好景不长，进入第5个年头后，棉铃虫虽然被基本控制，而盲蝽蟓、烟粉虱、红蜘蛛、蚜虫等刺吸式“小害虫”集中大爆发，“小虫成大灾”，用药量反而猛增。转基因棉除了产量下降外，其质量也出现了严重下降，表现尚不如普通棉。《自然》2001年曾经发表文章，报道关于墨西哥玉米遭到转基因玉米污染的事件。墨西哥本身不种植转基因的玉米，而且有法规规定不允许种植，但是它进口美国的转基因玉米用做饲料。结果有些农民拿转基因玉米去种，种完之后就污染了当地的玉米。墨西哥是玉米的原产地，玉米是当地人的衣食父母，被当地土著亲切地称为“玉米妈妈”。但如今“玉米妈妈的圣洁被玷污了”。在阿根廷2002年，转基因大豆占据了阿根廷大豆种植面积的99%。转基因大豆的机器播种方式，使得害虫和杂草泛滥。为了除掉杂草，农民不得不使用效力更强的除草剂“抗农达”。“抗农达”不仅杀死了阿根廷的庄稼，还伤害了牲畜，造成动植物畸形。而且长期接触农药，人也频繁出现恶心、腹泻、呕吐，皮肤伤害。德国黑森州北部农民从1997年开始试种转基因Bt-176抗虫玉米，并用作奶牛的补充饲料，2000年当农民开始提高该玉米在饲料中的比例后，所有的牛都死了。2004年瑞士联邦技术研究院地球植物学研究所海尔比克教授发现，Bt-176中的用来毒杀玉米螟的毒素无法分解，最终毒死了奶牛。 2005 年11月16日，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）发表的一篇研究报告显示，一项持续4个星期的实验表明，被喂食了转基因豌豆的小白鼠的肺部产生了炎症，小白鼠发生过敏反应，并对其他过敏原更加敏感，澳洲政府因此而终止了历时10年、耗资300万美元的转基因项目。 2007年，法国科学家证实孟山都公司出产的一种转基因玉米对人体肝脏和肾脏具有毒性。2008年，美国科学家也证实了长时间喂食转基因玉米的小白鼠免疫系统会受到损害，该研究成果发表在同年《农业与食品化学》杂志上。奥地利政府于2008年11月11日发布的科学研究，首次证实转基因玉米会导致小白鼠繁殖能力下降。 ……转基因作物对生态环境造成的危害，对人类和动物的健康造成的危害，被越来越多的实验所证实，被农场的经验所证实，被农田的工人所证实。这种危害难以预控，难以弥补。转基因产品在全球的现状 2009年,全球共有25个国家种植转基因作物，种植面积最大的国家是美国, 其次是巴西，阿根廷，印度和加拿大，此5个国家集中了全球94%的转基因作物。一方面发展中国家迎来转基因作物种植热潮，另一方面欧美等国家种植转基因热情冷却。一项来自2009年美国农业部和绿色和平组织的统计显示：—全球90%以上的农田是非转基因农田,9,16% 农田种植转基因作物.—全球192个国家里，其中167个国家是“非转基因”国家，—全球99，5%的农民不种植或拒绝种植转基因作物。自1998年以来，欧盟便没有批准过任何一种新的转基因食品上市，从而形成了一种“事实上的禁令”。在转基因作物种植上，多数欧洲国家立法成为“非转基因”国家,即不但不扩展，且撤销原有的转基因农作物农田。欧洲人在太多的卫生危机——疯牛病、口蹄疫等危机中学会了把卫生健康问题提到前所未有的高度，他们不再相信政府的判断，而宁愿自己作出选择。对于转基因食品，据民意调查显示：在英国只有14%的人表示接受转基因食品，66%的法国人认为转基因食品对健康有害，一些农民把水果、蔬菜甚至牛粪倾倒在快餐店门前，以抗议他们出售的牛肉面包和土豆中含有转基因成分。严谨的德国人更是制定了基因技术法，在转基因作物的种植上严格加以限制。俄罗斯目前未批准任何转基因作物的商业化种植。日本只批准了转基因康乃馨的种植。印度2010年02月11日暂停引进转基因茄子，棉花是唯一在印度商业化种植的转基因作物。美国虽是转基因粮食生产大国，但是国内消费转基因食品却很少。小麦是美国的主粮，转基因小麦安全证书已经通过，但遭遇美国民众的强烈抵制，在美国至今没有转基因小麦种植。其所种植的转基因大豆、玉米在美国本土主要用于动物饲料和生产酒精燃料，再就是出口给发展中国家，包括中国。

1983年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，短短十余年间，植物基因工程的研究和发展十分迅速。国际上获得转基因植株的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等粮食作物；棉、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物；番茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物；苜蓿、白三叶草等牧草；苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓等瓜果；矮牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉以及杨树等树种。应该说转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性进展。在我国，谷物和豆科作物在农业生产中占有重要地位，现在以水稻和大豆为例，介绍一下植物基因工程的新进展。

美国转基因技术在我国的影响 1.前言 20世纪80年代以来，以信息技术、生物技术、新材料新能源技术为代表的科技进步日新月异，其中以植物基因工程为核心的农业生物技术的应用是对传统农业的重大技术革命。 1983年美国华盛顿大学宣布成功将卡那霉素抗性基因导入烟草细胞，以及同年4月美国威斯康星大学宣布成功将大豆基因转入向日葵共同标志着植物转基因技术的诞生。随后，转基因技术开始迅猛发展，大量转基因植物陆续研制开发成功。1985年，第一批抗病毒、抗虫害和抗细菌病的转基因植物进入田间试验，同年，美国专利局宣布转基因植物受专利保护。1986年，美国环保署允许世界第一例转基因作物——抗除草剂烟草进行种植。1994年，美国的转基因延熟保鲜番茄——“FlavrSavr”获得美国食品药品管理局的批准进入市场销售，成为世界上第一个获许进行销售的转基因食品。 1996 年，美国的转基因作物开始大量商业化种植。此后，随着大量具有各种优良特性的转基因作物不断研制开发成功并获批投放市场，美国转基因作物的商业化种植面积和经济效益迅速扩大。在这场席卷全球的农业生物技术领域的革命中，美国不但始终占据主导地位，而且也始终是这场革命的最大受益者。 2.美国转基因技术概况（1）转基因技术对美国种子公司的影响美国农作物新产品的研发及推广大部分是由种子公司来承担。植物转基因技术诞生后，种子公司好似看到了新的经济增长点，认为转基因技术能够给他们带来更为丰厚的利润，加之美国农业部在《植物品种保护法》（PVP）中规定，他人可以出于研究目的使用受专利保护的新品种的优良特性，这更加大了投资者的兴趣，因此大量的私有资金频繁投入到转基因作物的研发当中，农作物新品种的研发开始从政府研究机构转向私人种子公司，这使得私人种子公司成为美国转基因作物研发的主要力量。美国农业部对1996—2000年的统计结果显示，全美在农业生物技术领域的新技术专利共4200个，其中75％是来自于私人种子公司。但随着转基因技术的快速发展，种子公司发现转基因技术不但不能给他们带来高额利润，而且越来越高的研发投入已经给企业带来了生存的负担，因此，小的种子公司承受不住巨大的经济压力纷纷倒闭破产，大的种子公司也纷纷开始合并或被其他企业并购。到1997年，美国的3大种子公司就占据了种子的研发培育及生产销售的很大部分，其主要种子产品包括占全美种子市场 84％的棉花、56％的玉米及38％的大豆等。（2）转基因作物的研发及产业化孟山都公司及杜邦先锋公司公布的资料显示：转基因作物新品种的研发及推广从最初的研发计划、功能基因发掘到最终形成转基因产品，整个过程大体分为五个阶段：探索阶段；验证阶段；早期产品开发阶段；深度开反阶段以及商品化准备阶段。在早期产品开发阶段，转基因新品种开始进入田间试验。据美国农业部统计，从1987—2005年4月，美国种子生产公司及有关研究机构向美国农业部动植物卫生检疫局（APHIS）共提交了11600份转基因植物新品种的田间试验申请，其中10700多份申请得到批准，占申请总数的92％。2002年批准数量达到高峰，全年共有1190份申请获得批准。到商品化准备阶段，转基因新品种经过广泛的田间试验确认不会对农业或环境造成危害之后，便可以向APHIS提出解除对该品种管制的申请。（3）种子公司的研发推广方向转基因作物根据转基因的特性分为三代。第一代称为“InPuttraits”，意思是转基因作物的特性主要集中在输入特性方面，其主要目的是降低耕种成本，增加作物产量以及减少化学农药的使用等。抗除草剂作物、抗虫作物、抗病毒作物、抗恶劣环境作物（如抗旱作物）等均属于第一代转基因作物。第一代转基因作物虽然没有给消费者带来直接利益，但却给农户带来巨大的实惠，同时，也在一定程度上减少了化学农药给环境带来的污染。第二代称为 “Outputtraits”，意思是转基因作物的特性主要集中在输出特性方面，其主要目的是提高作物产品的品质，如改善食品的味道，增加食物的营养，减少食物中的反式脂肪酸，提高油料作物的含油量等。第二代转基因作物可以让消费者直接受益。第三代称为“Value－addedtraits”，意思是转基因作物的特性主要集中在作物传统功能以外的其他方面，主要是为了特定目的而使作物产生特殊的化学物质，这种转基因作物将用于与传统粮食及纤维制品完全不同的领域，如药用作物，生物燃料作物，含有生物降级物质的作物等。到目前为止，第一代转基因作物已发展的较为成熟，各大种子公司在深入开发第一代转基因产品的同时，也在把研发目标逐步转向第二代及第三代转基因产品。 3.美国转基因作物的种植情况美国是目前世界上转基因作物品种培育数量最多和商业化种植规模最大的国家。就种植规模看，自转基因作物开始商业化种植以来，美国每年转基因作物的种植面积都占全球转基因作物种植面积的一半以上。据美国农业部统计，自1996年以来，美国的转基因作物种植面积已增长近36倍。其中，以头几年种植面积增长速度最快，如1997年、 1998年和1999年分别比上年增长441％、153％和40％；近年来增速趋缓，如2001年、2002年和2003年增幅仅分别为18％、9％和 5．3％。虽然近年来增长百分比不大，但就种植面积来说，美国仍是增长速度迅猛的国家。2003年全国转基因作物种植面积达4280万公顷，2004年 4760万公顷，2005年4980万公顷，平均每年都以超过200万公顷的速度增长。2006年全美转基因作物种植面积达到5460万公顷，占全美主要农作物种植面积（12894万公顷）的％，占全球转基因作物种植面积（10200万公顷）的53．5％。2006年全美转基因作物种植面积较 2005年增长480万公顷，成为转基因作物种植面积增长速度最快的国家。就转基因作物的特性看，目前美国种植的转基因作物仍为第一代转基因作物，即输入特性基因作物。就种植转基因作物的品种看，目前，美国的大豆、玉米、棉花、油菜、南瓜、木瓜、苜蓿等均有转基因品种种植。转基因大豆一直是美国种植面积最大的转基因作物，2006年种植面积达到2699万公顷，占全球转基因大豆种植面积（5860万公顷）的46％，占美国全部转基因作物种植面积的50％。转基因玉米是美国第二大转基因作物，其种植面积从1996年的16万公顷，增加到2006年的1959万公顷，占全球转基因玉米种植面积（2500万公顷）的78％，占美国全部转基因作物种植面积的36％。转基因棉花是美国第三大转基因作物，转基因棉花有抗除草剂、抗虫及抗除草剂和抗虫混合型3种产品，自2002年开始，混合型转基因棉花的种植面积开始不断增大，到2004年已经成为转基因棉花种植面积最大的品种。2006年转基因棉花种植面积达到513万公顷，占全球转基因棉花种植面积（1340万公顷）的38％，其中抗虫棉花111万公顷、抗除草剂棉花161万公顷、抗除草剂及抗虫混合基因棉花241万公顷。 4.美国转基因技术的发展趋势 2007年是转基因作物商品化以来的第12个年头。在过去的11年中，无论是在转基因技术的研发、转基因作物的栽培，还是在转基因食品的推广等方面，美国一直引导着全球转基因技术的潮流。按当前的发展势头看，在未来的一段时间内，美国仍将是转基因技术领域的火车头，引导着转基因技术的发展方向。目前美国转基因技术的发展趋势主要有以下4个特点：（1）转基因作物种植面积将持续扩大，在农作物中的比重进一步增加（2）转基因作物所导入的外源性状由“单抗”逐渐向“双抗”或“多抗”发展（3）转基因作物将逐步向第二代以及第三代发展（4）转基因食品将有所增多由转基因作物加工的食品称之为转基因食品。目前在美国广泛销售的转基因食品是由转基因大豆加工的大豆油。但出于安全性考虑，美国对转基因食品的监控及审批非常严格，致使目前很多转基因作物仍作为饲料及纤维制品来使用。虽然目前对转基因食品还存在很大争议，但是转基因食品所具有的独特优势却始终吸引着广大消费者。以含有维生素A的转基因稻米为例，这种稻米有助于缓解维生素A缺乏症和因此导致的失明等情况。虽然有反对的声音存在，但更多的人认为推广此类稻米势在必行。在转基因技术迅猛发展的今天，随着转基因食品安全研究的不断深入，转基因食品逐步走向市场将是大势所趋。基因治疗的困难和前景一、追溯基因治疗 1943年美国学者艾弗瑞 (Avery)等人证明DNA是生命的遗传物质,开创了生命科学的新纪元,从此,生命科学的研究进入了一个崭新的领域,如今,基因治疗的发展又成为基因生物技术的重要里程碑。基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的的生物医学高技术。近十年来,世界上已有近400个基因治疗方案开始用于临床,其中美国占了一大半。“人类基因组计划”的实施以及所取得的成果,不仅使人类认识了自身,而且成为基因诊断和基因治疗研究、开发及产业化的源头。 2000年法国巴黎内克尔儿童医院利用基因治疗使数名有免疫缺陷的婴儿恢复了正常的免疫功能,取得了基因治疗开展近十年来最大的成功。目前每年用于基因治疗上的总投资约10亿美元左右,主要集中在美国,其次在欧洲。截止2001年9月,全世界已批准的基因治疗方案达到了596个,其中,癌症居基因治疗的首位,共376个方案,占总数的％。预计2004年,世界上第一个用于治疗癌症的基因治疗产品将进入市常在巨大的医疗需求和治愈重大疾病潜力的驱动下,基因治疗产品的销售额将达36亿美元,估计每年增长约1倍, 2006年达到99亿美元,2010年基因治疗的市场将达到450亿美元左右。一些大的跨国制药公司瞄准了那些中、小型专门的基因治疗公司,纷纷与之形成战略合作,以便争夺未来的新产业领域和医药市场份额。二、基因治疗在中国 1991年,我国科学家进行了世界上首例血友病B的基因治疗临床试验,目前已有4名血友病患者接受了基因治疗,治疗后体内IX因子浓度上升,出血症状减轻,取得了安全有效的治疗效果。随后,我国科学家利用胸腺激酶基因治疗恶性脑胶质瘤基因治疗方案获准进入1期临床试验,初步的观察表明,生存期超过1年以上者占55％,其中 1例已超过三年半,至今仍未见肿瘤复发。此外,采用血管内皮生长因子基因治疗外周梗塞性下肢血管病基因治疗方案也已获准进入临床试验。目前,我国已有6个基因治疗方案进入或即将进入临床试验。总的来看,我国基因治疗产业比美国落后了约4年,正处于成长阶段,绝大部分还处于实验室研究阶段,仅有大约5个项目通过审批进入特批临床试验或I、Ⅱ期临床试验。三、投资者关注基因项目 2001年是投资者投资行为较为理性的一年,企业的盈利能力、研究成果能否产业化已成为投资者进行价值判断的主要因素,高科技概念已不再为投资者热捧。由于多数公司所研究的技术还处于基础研究及探索阶段,前景不明朗,蕴含着较大的风险,同时,也由于多数公司只有研发能力,而无营销、产业化能力,生物技术公司2001年亏损面高达80％。不少公司转而谋求多种方式的经营,但限于资金、技术、管理、企业规模等因素的影响,公司的发展举步为艰,甚至债务加重。生物技术前一轮投资的经验教训,促使上市公司着眼于从产业源头投资、从项目孵化培育。基因是生物技术的产业源头,对基因组功能的研究,是生物技术公司发展的制高点,生物芯片与基因功能的研究相辅相成,既是基因研究的手段,又是基因研究成果产业化的应用。

产经透视转基因技术的研究综述及利弊关系张兆熙（华中师范大学附属第一中学摘要湖北武汉 430223）转基因技术作为生命科学的前沿技术之一，已经逐渐走入了人们的生活。转基因技术可以认为是在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、植物朝着对人类有利方向发展的技术。通过对转基因技术的介绍，阐述了该技术的利弊关系，指出只有通过正确的引导和规范管理，才能很好地利用该技术，使它为人类服务。关键词转基因技术发展历程利弊关系文献标识码中图分类号 Q78 B基因植株。与农杆菌转化相比，基因枪法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。（ 3 ）花粉管通道法。在授粉后向子房注射含目的基因的 DNA 溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源 1 前言转基因技术是生命科学前沿的重要领传转化” 均为转基因的同义词。 2．1 转基因植物技术转基因植物是指利用重组 DNA 技术域之一。自从人类耕种作物以来，我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法，进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。因此，可以认为转基因技术是与传统技术一脉相承的，其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。但在基因转移的范围和效率上，转基因技术与传统育种技术有两点重要区别，第一，传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移，而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制；第二，传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，所转移的是大量的基因，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，对后代的表现预见性较差。而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。因此，转基因技术是对传统技术的发展和补充。将两者紧密结合，可相得益彰，大大地提高动植物品种改良的效率。将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中，并使其得以表达，从而获得的具有新的遗传性状的植物。 1983 年世界第一例自转基因植物 —烟草问世以来仅 20 多年 —— 的时间，转基因植物的研究和应用就已经得到了迅猛的发展，已有近 1000 例转基因植物被批准进入田间试验，涉及的植物物种有 50 余个，已有 48 个转基因植物品种被批准进行商业化生产。常见的转基因植物技术有：农杆菌是普遍（ 1 ）农杆菌介导转化法。存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞中分别含有 Ti 质粒和 Ri 质粒，其上有一段 T－ DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将 T－ DNA 插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的 T－ DNA 区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中也得到了广泛应用。（ 2 ）基因枪介导转化法。利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），将包裹了带目的基因的 DNA 溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转 DNA 导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该方法于 20 世纪 80 年代初期由我国学者周光宇提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。 2．2 转基因动物技术转基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。 1974 年， Jaenisch 应用显微注射法，在世界上首次成功地获得了 SV40DNA 转基因小鼠。其后， Costantini 将兔－珠蛋白基因注入小鼠的受精卵，使受精卵发育成小鼠，表达出了兔卜珠蛋白； Palmiter 等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内，获得“ 超级” 小鼠； Church 获得了首例转基因牛。到目前为止，人们已经成功地获得了转基因鼠、、羊、、羊、鸡山猪绵牛、蛙以及多种转基因鱼。主要的转基因动物技术包括有：（ 1 ）原核显微注射法，又称 DNA 显微注射法，即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到 DNA 中，发育成转基因动物。其创始 2 转基因技术的介绍转基因技术是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术，可分为转基因动物与转基因植物两大分支。人们常说的 “ 遗传工程” “ 、基因工程” “ 、遗收稿日期： 2006－ 10－ 08 PIONEERING WITH SCIENCE ＆ TECHNOLOGY MONTHLY NO．11 2006 111 科技创业月刊 PIONEERING WITH SCIENCE ＆ TECHNOLOGY MONTHLY 人是 Jaenisch 和 Mintz 等。此方法目前应用较普遍，现在的转基因动物研究大都是在但是，人类对自然界的干预是否会造成潜在的尚不可能预知的危险？大量转基因生物会不会破坏生物多样性？转基因产品会不会对人类健康造成危害？一些科学家们开始担心对生物、植物生命进行的“ 任意修改” 创造出的新型遗传基因和生物可，能会危害到人类。它们可能会对生态环境造成新的污染，即所谓的遗传基因污染，而这种新的污染源很难被消除。还有，转基因农作物和以此为原材料制造的转基因食品对人体的影响也尚未有定论。目前，国内外学者对转基因技术的负面影响也作了大量研究，出现了许多相关报道，如英国的权威科学杂志《然》登自刊了美国康奈尔大学副教授约翰?罗西的一篇论文，引起世界震惊。论文指出，研究人员在实验室里把抗虫害转基因玉米 “ 玉 BT 米” 的花粉撒在苦苣菜叶上，然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶。4 天之后，有 44％的幼虫死亡，活着的幼虫身体较小，并且没有精神。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶，就没有出现死亡率高或发育不良的现象。论文据此推断， BT 转基因玉米花粉中含有毒素。另据报道，英国伦理和毒性中心的实验报告说，与一般大豆相比，耐除草剂的转基因大豆中，防癌的成分异黄酮减少了。与普通大豆相比，两种转基因大豆中的异黄酮成分减少了 12％～ 14％，还有巴西坚果事件等。面对国际上出现的种种关于转基因作物的争议，许多科学家、学术团体纷纷以各种形式发表对转基因技术的支持态度。由美国 Tuskegee 大学 Prakash 教授 2000 年 1 月起草的题为 “ 科学家支持农业生物技术的声明” 已征集到世界上 3 000 多位科学，家的签名，其中包括 DNA 双螺旋结构的发现者、诺贝尔奖得主 James Watson ，绿色革命的创始人、诺贝尔奖得主 Norman Bor－国 laug，世界粮食奖获得者、际水稻研究所首席育种家 Gurdev Khush 。该声明称， “ 对植物负责任的遗传修饰既不新也不危险。如抗病虫等诸多性状已通过有性杂交和细胞培养的方法经常性地引入作物中。与传统的方法相比较，通过重组 DNA 技术引入新的或不同的基因并不一定会有新的或更大的风险，且商品化的产品的安全性则由于目前的安全管理规则而得到了更进一步的保障。遗传新技术为作物改进提供了更大的灵活性和精确性。” 因此，笔者认为和现代任何一项工业技术一样，转基因技术也具有两面性，有长亦有短。在发展转基因技术等生物技术时，应该扬长避短、利避害、范管理，使转趋规基因技术能够健康发展。 Palmiter 等方法的基础上有所改进而进行的。这种方法的特点是外源基因的导入整合效率较高，不需要载体，直接转移目的基它可以直因，目的基因的长度可达 100Kb 。接获得纯系，实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。（ 2 ）逆转录病毒载体法，指将目的基因重组到逆转录病毒载体上，制成高浓度的病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的，通过病毒将外源目的基因插入整合到这种逆转录病毒被宿主基因组 DNA 中去。用重组 DNA 技术修饰后作为基因载体在应用中优于微注射法之处为：无需要重排，可在整合点整合转移基因的单个拷贝；将胚胎置于高浓度病毒容器中，或者与被感染的细胞体外共同培养，或微注射鸡胚盘里，整合有逆转录病毒的 DNA 的胚胎率高。缺点是：需要生产带有转基因的逆转录病毒；插入逆转录病毒的基因有一定的大小限度；所得转基因家畜的嵌合性很高，而需要广泛的杂交，以建立转基因系；转基因的表达问题尚未解决。（ 3 ）胚胎干细胞介导法是将基因导入胚胎于细胞；然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形成嵌合体，直至达到种系嵌合。其优点是：在将胚胎干细胞植入胚胎前，可以在体外选择一个特殊的基因型，用外源 DNA 转染以后，胚胎干细胞可以被克隆，继而可以筛选含有整合外源 DNA 的细胞用于细胞融合，由此可以得到很多遗传上相同的转基因动物。缺点就是许多嵌合体转基因动物生殖细胞内不含有转基因。目前，胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比较成熟，在大动物上应用较晚。 4 转基因技术的发展展望当前条件下，转基因技术还存在许多不足，还处于不断的发展与完善之中，表现在：转基因表达水平低，许多转基因的表达强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的影响，往往出现异位表达和个体发育不适宜阶段表达，影响转基因表达能力或基因表达的组织特异性，从而使大部分转基因表达水平极低，极少部分基因表达水平过高；难以控制转基因在宿主基因组中的行为，转基因随机整合于动物的基因组中，可能会引起宿生细胞染色体的插入突变，还会造成插入位点的基因片段丢失，插入位点周围序列的倍增及基因的转移，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因；不了解哪些基因控制多数生理过程，不了解基因表达的发育控制和组织特异性控制的机制；制作转基因动物的效率低，这是目前几乎所有从事转基因动物研究的实验室都面临的问题，也是制约着这项技术广泛应用的关键；对传统伦理是一种挑战，对人类的生存有一定的负面作用等。但笔者相信只要通过科学家的进一步研究和各国对转基因技术的规范管理，保证转基因技术的研究和开发的健康而有序，制定相关的法律、法规，健全转基因生物和转基因食品的管理，如对转基因作物进行监管，对转基因食品进行标识等，应该更深入的了解转基因技术其中的奥秘，只有更了解它才能利用好它，让我们的生活更加美好和谐，使公众对转基因技术有一个较为科学的认识，主动地接受转基因食品，使转基因技术贴近民众，造福于人类。参考文献 1 2 3 陈吉美．转基因植物的研究进展〔J〕．德州学院学报， 2004 （ 2 ）文平，王仁祥．转基因植物研究进展〔J〕．生物学教学， 2005 （ 12 ）郭黠，谢辉，何承伟．转基因动物研究进展〔J〕．医学综述， 2006 （ 5 ） 3 转基因技术的利与弊科学家发明转基因技术的初衷是想利（责任编辑秋实林洪）用该技术造福人类，既可加快农作物和家畜品种的改良速度，提高人类食物的品质，又可以生产珍贵的药用蛋白，为患病者带来福音。比如说，抗虫的转基因玉米不会被虫咬，可以让人们放心食用；将能产生人体疫苗的基因转入植物食品，人们就可以在食用食物的同时增加自身对疾病的抵抗力。