转基因技术：突破科技的生物改良

1.转基因技术的几个相关概念

在介绍转基因产品的发展概况之前，先对几个相关联的基本概念如杂交技术、转基因技术、基因工程、克隆技术做一个比较分析。

杂交指通过不同的基因型的个体之间的交配而取得某些双亲基因重新组合的个体的方法。一般情况下，把通过生殖细胞相互融合而产生后代的过程称为杂交；而把由体细胞相互融合达到这一结果的过程称为体细胞杂交。杂交产生的后代称为杂种。自然杂交一般发生在同一物种之间或亚种之间。

转基因技术是将人工分离和修饰过的基因（或核酸片段）通过适当的方法导入到生物体基因组中，使得该生物体的遗传背景发生改变，这一技术称之为转基因技术（Transgene technology）。经转基因技术修饰的生物体常被称为“遗传修饰过的生物体”（Genetically modified organism，简称GMO）。由于被导入的基因的蛋白表达或核酸片段的调节作用，常常引起生物体的性状发生可遗传的改变。

基因工程（gene engineering）是转基因技术的应用，也叫基因操作、遗传工程。它是一项将某一物种的基因转移到另一物种染色体中，改变了该物种的遗传信息，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。

克隆一词是英语词clone或cloning的音译。原意是指用幼苗或嫩枝插条，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。细菌、酵母等也可通过孢子生殖、出芽生殖等无性生殖方式繁衍后代，通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体，是为无性繁殖系，也叫克隆系。现代克隆的含义与原来不同，主要包含两个层面：体细胞克隆和基因克隆。体细胞克隆指原来只有有性生殖，即靠两性细胞结合才能繁殖后代的生物，通过人工提取该生物的体细胞，对其进行遗传改造（如核移殖），使该细胞有序分裂、分化，最终发育成个体的无性繁殖方式（如克隆羊，克隆牛等）；基因克隆意指利用基因重组操作技术，使特定的基因与载体结合，在细菌等宿主中进行增殖，有可能得到均匀的基因群，即基因（片段）的体外获得与繁殖（复制）。

转基因与杂交有本质上的不同。传统的杂交技术是将亲缘关系很近的两个亲本的遗传物质通过有性生殖组合在一起，实际上伴随着许多基因的转移。只有通过对后代的持续杂交和选择，才筛选出拥有某个基因性状的理想的株系。转基因技术是把单个或几个目的基因通过合适的载体，转运到受体细胞，并把目的基因插入到该细胞的染色体上去，再由该细胞通过分裂、分化，最后发育成个体。由于转基因过程主要依赖转化方法和载体，目的基因是“被动的”转移到受体的基因组上去的，而且组成基因的元件在生物界是相通的，因此，受体生物可以接受来自亲缘关系很远的基因，包括来自动物、人、细菌、真菌以及人工设计的基因。正是在这一点上，转基因技术极大地扩展了外源基因利用的范围，这是转基因技术的特点，也是转基因技术和传统杂交技术的重要区别。杂交多发生在同种之间，少数可发生在同属不同种间，如袁隆平的杂交稻最先是野生稻与水稻的杂交，就属于稻属不同种间的杂交。转基因可以发生在不同的类群之间（生物类群中的界有三大类：动物界、植物界、微生物界，界以下分别是门、纲、目、科、属、种），如将深海里的鱼的基因转到西红柿，微生物的基因转移到水稻里去。杂交在自然界可自然发生，不同界之间的杂交是零概率事件。当然，按照进化论观点，生命起源于一个细胞，但生命进化到今天，绝对不可能发生像现在这样动物与植物之间的基因交流，而转基因技术可以。

转基因技术在农业生产上的应用和发展，特别是近十年来转基因农作物（GMC，Genetically Modified Crops）在全世界的商业化推广种植，深刻地影响了传统农业的生产方式和经济效益，在解决环境恶化、资源匮乏、缓解粮食短缺压力等方面显示出巨大的作用。世界粮农组织（FAO）对转基因技术的评价很高，认为转基因技术是保持农、林、牧等产业可持续发展的有力手段。转基因技术定向改造作物，可以大大加速优良作物的筛选和培育过程，而且，转基因技术可以打破物种界线，充分利用生物的遗传资源。因此，使用转基因技术来增强作物抗性、提高产量和品质、增加营养含量，越来越受到各国政府和科学家的重视和关注。

2.转基因产品的产生

转基因产品是指可以直接应用的转基因生物，或者以转基因生物为原料加工生产的产品。人们通过转基因技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传特性，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。

1982年，帕尔米特（Palmiter）等人成功地将人的生长激素基因，导入小鼠受精卵的“细胞核”中，并获得整合及表达这个外源DNA的超级转基因“硕鼠”后，相似的转基因兔、转基因绵羊被培育出来，1985年培育出转基因猪，1986年培育出转基因鱼，1991年培育出转基因山羊，1994年培育出转基因鸡[2]。在植物转基因产品研究方面，利用转基因技术获得的第一例转基因植物——转基因烟草，于1983年问世。1994年，经美国农业部（USDA）和美国食品与药物管理局（FDA）的批准，采用转基因技术培育的延熟保鲜番茄品种从实验室走向市场，成为世界第一例成功产业化的转基因植物食品。随后，转基因马铃薯、转基因油菜等植物食品相继问世，转基因产品研究和商品化生产得到了蓬勃发展[3]。(www.xing528.com)

世界卫生组织（WHO）在2005年时曾经对转基因产品进行了分类：（1）活的转基因动物，完整的转基因植物果实或种子（作为食品），如番茄、玉米等；（2）转基因植物经过加工作为食物中的一种成分或作为添加剂，如面粉、豆类和油脂等；（3）遗传改造的微生物所生产的物质作为食物或食物添加剂，如维生素、各种必需氨基酸；（4）用经过遗传改造的微生物所生产的酶制剂加工的食物，如重组葡萄糖异构酶水解玉米淀粉所得到的高果糖玉米浆[4]。我国有关转基因产品的规定，是卫生部在2002年4月8日颁布的《转基因产品卫生管理办法》中第二条规定：转基因产品，系指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品和食品添加剂，包括：（一）转基因动植物、微生物产品；（二）转基因动植物、微生物直接加工品；（三）以转基因动植物、微生物或者其直接加工品为原料生产的食品和食品添加剂。这是我国法律关于转基因产品的最早的规定。有学者依据2009年食品法典委员会在《预包装食品标识一般标准修订草案：定义》中的有关建议而主张：转基因食品，既包括作为食品的改性活生物体，也包括经过加工后的已经不再存活的改性生物体，还包括在食品成分中运用了转基因原材料的食品[5]。

根据来源，可以把转基因产品分为转基因植物产品、转基因动物产品和转基因微生物产品。

转基因植物产品，也称植物源转基因产品，涉及的食品或食品原料包括：转基因大豆、转基因玉米、转基因番茄、转基因油菜、转基因马铃薯、转基因木瓜等。此外还有转基因玫瑰（如蓝色妖姬）等花卉产品，以及转基因杨树等园林树种。现阶段的转基因产品主要是转基因植物产品。

转基因动物产品是以转基因动物及其产品为原料加工生产的产品。

转基因微生物产品是利用转基因技术改良曲霉、酵母等微生物品种，采用发酵的方式生产食品添加剂和加工助剂、酱油、奶制品等，达到提高产量或改善风味等目的。国内外将转基因微生物用于食品和药品的生产和加工已较为普遍，如用转基因酵母生产乙肝疫苗。澳大利亚已开始尝试批准用于制作超级面包的酶进入市场应用。

转基因产品已经成为我们日常食物的一部分。从最初的转基因番茄，到转基因大豆、转基因木瓜等，及其由它们衍生的一系列产品，转基因产品在我们生活中所占的比重也日趋增加。

3.转基因技术与传统技术的差别

第一，传统的技术只能使得基因在物种内部实现改良和转移，而转基因技术则不受限制，能够实现不同物种之间基因转移。如将高效表达的蛋白基因转入小麦以提高小麦中的蛋白质含量；将北极鱼的基因移植到西红柿中，西红柿就可以抗寒；将人类生物激素基因移植到鲤鱼中，鲤鱼就可以生长得更快更大；将土壤微生物的毒蛋白基因移植到水稻中，水稻就可以抗病虫害；还可以使小米里含有蝎子的基因，猪肉里含有人的基因等。

第二，传统常规杂交育种是将整套的基因组（染色体）转移，这是大量基因的转移，并不能准确的对特定的基因进行操作和定向改造。而转基因技术育种一般是将经过明确定义的一小段特定基因进行转移，人类对这个基因的功能了解得很清楚，可以很清楚地预测此基因后来的表现。可见，转基因比常规杂交具有更高的选择性和目的性。

转基因技术与传统的以及新近发展的亚种间杂交技术相比，在基本原则上并无实质差别。但是，生产转基因产品的转基因技术着眼于从分子水平上进行基因操作（即通过重组DNA技术进行基因的修饰和转移），因而它更加精细、严密和具有更高的可控制性[6]。