转基因植物这一技术是由哪国人发明的?

美国人

1973年，美国科学家、生物化学家斯坦利·科恩将蟾蜍基因植入细菌的DNA中，完成历史上首次转基因试验。

1982年，美国孟山都公司的科研人员第一次在人类历史上改变了植物细胞的基因。这意味着能在任何植物的细胞中添加修改过的基因。

1983年，第一例转基因植物——抗除草剂烟草在美国问世。

1986年，首批抗虫和抗除草剂棉花进入田间实验。

潜在危害

随着人类认识的发展，转基因植物的种种潜在危害也逐渐被认识。

1、具有高产、抗性强的转基因植物品种不断地被推广，势必导致品种的单一化和贫化。

2、转基因植物的目的基因发生逃逸，亦即通过异花授粉与野生近缘种杂交，可能产生新的杂草。

3、转基因植物由于抗性强，能适应各种恶劣环境，其中有些作物，它们的不少性状与它们的杂草化的祖先是共同的，因此，某些遗传的改变可能使作物本身成为杂草。如高度抗盐的转基因水稻品种就可能侵入到港湾中大量繁殖起来成为杂草。

4、转基因植物是自然界本身并不存在的植物，因此对于一个生态系统来说，转基因植物的进入就相当于外来种的侵入。

在一个典型的转基因植物生产过程中，这些步骤分别称为目的基因克隆、载体构建、转化、重组，以及筛选。

一、基因克隆

必须得有这个需要被转的基因。现在最广泛使用的BT蛋白基因和抗草甘膦基因，就来自于两种细菌。因此，细菌来源的基因，也可以在植物中起作用。通过序列比对和分析，并加上如今丰富的基因组数据库，我们可以很容易的找到和确定目标基因的序列。然后，利用最常用的PCR手段，就能将我们所需的基因片段，从原来的生物基因组中克隆出来。

二、载体构建

把这一段目的基因，通过酶连接到一个特定质粒分子上，构成一个插入目的片段的新的质粒分子。

三、转化

这一步需要用到农杆菌。农杆菌是一类土壤细菌。在它“从良”之前，它经常会侵染植物，让侵染部位细胞大量分裂，形成小疙瘩，我们称为“冠瘿”。利用生物工程手段改造了农杆菌这一区段DNA，保留了农杆菌将自身片段插入植物能力，但是去除了合成生长素和营养物质的基因，并且还加入了一些“装载位点”，方便我们“装货”。这段被改造的DNA，其实就是我们上面说到的特定的质粒分子。等目的基因被包装好之后，就会把它转入农杆菌体内，然后，携带有包装好目的片段的农杆菌，就可以去侵染植物了。由于植物具有厚厚的细胞壁，因此，人们一般选择较为幼嫩的部位来让农杆菌侵染，对于玉米，多使用花粉管来侵染，而对于大豆，则采用茎尖分生区来侵染。在侵染后，农杆菌这个勤劳的运输员，就将携带（但不止含有）目的基因的DNA片段转入植物体内，并整合到植物基因组上，来完成“运输”和“安装”过程。除了农杆菌转化外，还可以利用基因枪或电转化法进行转化。

四、筛选

当DNA片段插入植物基因组后，这个基因能够产生一定的信号，告诉人们“货已到位”。这个基因就是报告基因。通常使用的报告基因是一个编码能够分解抗生素的基因。

当这个基因进入植物基因组后，植物组织就不再害怕培养基中添加的抗生素了，这样，能在培养基上存活的，就都是“货已到位”的植物组织了。这一方法十分便捷，因此在科研中很常用，第一代转基因作物也大多采取这一策略。不过，对抗抗生素毕竟会引起一些人对于抗生素抗性泛滥的担忧。虽然转基因植物对抗生素的抗性很难传播，但是为了打消人们的忧虑，科学家们还研发了“非抗生素筛选体系”。但是，事情还没有完全结束，这些“转基因植物”还需要通过一个十分重要，但也经常被外行人忽略的检测，那就是判断目的基因是否正常表达。由于目的基因的性质十分多样，因此，检测的手段也是多样的。例如，通过热不对称交错PCR，我们可以确定目标基因在植物基因组上插入的位置、通过Real-time PCR以及western杂交检测目标基因表达水平、甚至通过转录组和代谢组学技术分析植物基因组规模的表达以及产物变化的情况等等。但对于要生产目标是商业化种植的转基因植物来说，原则就是，目标基因所具有的性状一定要产生；同时，尽量不产生其他非目标的性状；如果出现非目标性状，那么也必须是无害的。通过以上检验最终获得的成品，才是一株真正意义上的转基因植物了。

转基因技术是指利用DNA重组、转化等技术将特定的外源目的基因转移到受体生物中，并使之产生可预期的、定向的遗传改变。转基因技术应用在人类社会各个领域 中，较为常见的包括了利用转基因技术生产的农作物，以及利用转基因技术生产疫苗等。含有转基因作物成分的食品被称之为转基因食品，其与非转基因食品具有同样的安全性。世界卫生组织以及联合国粮农组织认为：凡是通过安全评价上市的转基因食品，与传统食品一样安全，可以放心食用。[1][2]

一连串基因研究工作开启了人类改造生物的新纪元，这种按照工程设计原理，利用现代生物技术手段达到预期目标的技术体系被称为“基因工程”或“遗传工程”。通常将植物基因工程称为“转基因技术”，所获得的产品被称为转基因植物或转基因作物，有时也使用“遗传修饰生物”或“工程作物”等名称[3]。

中文名

转基因技术

外文名

transgenic technology

拼音

zhuǎn jī yīn jì shù

注音

ㄓㄨㄢˇ　ㄐㄧ　ㄧㄣ　ㄐㄧˋ　ㄕㄨˋ

领域

分子生物学

快速

导航

技术原理

技术分类

技术优势

部分争议

技术应用

技术安全性

相关法律和规定

发展过程

1953年，沃森（Watson JD）和克里克（Crick FHC）首次提出了DNA的双螺旋结构模型和半保留复制假说[3] 。

1966年，美国科学家尼伦伯格（Nirenberg MW）等破译了全部遗传密码，宣告了分子生物学的诞生。随着DNA限制性内切酶和DNA连接酶等工具酶的相继发现，为体外遗传操作提供了便利的工具[3] 。

1972年，美国科学家波义尔（Boyer HW）和博格（Berg P）等成功实现了将不同来源的两段DNA拼接在一起的工作，标志着DNA重组技术的诞生[3] 。

1974年，莫洛（Morrow JF）等率先在大肠杆菌中表达真核生物基因[3] 。

1978年，又实现了人脑激素和人胰岛素基因在大肠杆菌中的表达[3] 。

1983年，科学家首次完成了对植物（烟草）的遗传改造[3] 。

技术原理

转基因技术是利用现代生物技术，将人们期望的目标基因，经过人工分离、重组后，导入并整合到生物体的基因组中，从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。

除了转入新的外源基因外，还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性，获得人们希望得到的性状。这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。[4]

转基因能让油炸食品变得更健康、菠萝变成粉色还更美味，愿意吃？

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技术分类

植物转基因技术

植物转基因技术是采用克隆等方式，在受体细胞中置入外源DNA，代表性的使用方式如载体介导法、DNA直接摄取法。当前，应用最广泛，效果最理想的就是农杆菌介导法，该种方式是利用发根农杆菌等作为载体，在植物细胞中植入农杆菌，以实现细胞转化的目的。

动物转基因技术

显微注射法就是利用玻璃针将DNA注入到动物胚胎细胞核，再将DNA移植到动物体，使其正常发育，是早期常用的动物转基因技术。体细胞核移植法就是先在体外来培养细胞，筛选优质基因，再将其移植到卵细胞，再移植至母体之中。

技术优势

转基因技术被称为“人类历史上应用最为迅速的重大技术之一”。转基因技术与传统育种技术有两点不同：第一，传统技术一般只能在生物种内个体上实现基因转移，而转基因技术不受生物体间亲缘关系的限制，可打破不同物种间天然杂交的屏障，扩大可利用基因的范围；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，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。[5]

由于转基因技术与传统技术的本质都是通过获得优良基因进行遗传改良，因此，将转基因技术与常规育种技术紧密结合，能培育多抗、优质、高产、高效新品种，大大提高品种改良效率，并可降低农药、肥料投入，在缓解资源约束、保障食物安全、保护生态环境、拓展农业功能等方面潜力巨大。

1）减轻病虫害危害，改善农业生态环境。全球转基因技术的研发与应用表明，抗虫和抗除草剂等转基因作物的种植不仅在提高农作物产量方面成效显著，而且在改善农业生态环境方面也显示出巨大优势。培育抗病虫、抗除草剂、抗旱、耐盐碱、养分高效利用等转基因新品种，将显著减少农药、化肥和水的使用，有利于缓解环境污染，改善生态环境。[5]

2）降低生产成本，增加农民收入。由于转基因新品种在高产、优质、低耗等方面的优势，已使全球转基因作物种植农户累计获得经济效益440亿美元，农民增收25%左右。抗除草剂转基因大豆的应用，实现了免耕密植，种植模式发生了革命性变化。我国棉农也因种植转基因棉花，每亩节本增收130元，农民累计增收250亿元。[5]

3）拓展产业形态，提高产品附加值。目前，功能性和治疗性转基因食品、转基因生物能源和环保产品相继研发成功，部分转基因药物上市销售，使转基因品种正在由简单性状改良向复杂性状改良、由农业领域向医药、加工、能源、环保领域拓展等方向发展。[5]

4）食品质量得到改善：转基因产品具有一定的抗逆性，部分生物属性得到加强，提高了食品的口感质量和营养价值，且某些具有抗虫性的植物不仅减少了农药的使用量，还可以保证食品表面无毒无公害，不会在人体内造成农药积累。世界上还没有出现因为食用转基因产品而引起疾病的案例，我国获批的转基因水稻在历时十余年的安全性评价中均完全符合食品安全标准，且某些转基因农作物的食品安全评价指标甚至高于国际标准。

5）具有不可估量的社会效益：在社会经济方面转基因技术可以提高物质生产率，成为拉动经济增长和质量提升的新动力。同时转基因技术在医药领域也具有一定的优势，以转基因技术为主导的健康产业将逐渐成为世界经济支柱性产业。在社会文化方面，转基因文化也是社会先进文化的重要组成部分，它在某种程度上也反映了一个国家的经济实力，反映了一个国家的国际地位。

部分争议

有观点认为作物基因的改变可能会引起非期望效应，新引入的蛋白可能具有毒性或者过敏性问题；转基因作物里面的抗生素标记基因可能会导致抗生素治疗失效；转基因产品在生态环境的可能存在包括基因漂移、破坏竞争性和平衡等影响，还可能对生物多样性不利，针对这些质疑，科学界进行了长期研究和跟踪，并得出了以下权威结论：

非期望效应

无论是杂交、诱变还是转基因，想得到我们预期的优良性状，都需要去改变作物的基因。杂交一次要“转入”成千上万个功能并不清楚的基因，会产生数量庞大到天文数字的基因组合；诱变则是通过物理、化学、辐射等特殊条件的诱导让作物基因发生不可预知的破坏和变化，既可能有我们需要的变化，也可能没有我们需要的变化，更可能有很多我们不需要的变化，转基因一次只“转入”一个或几个功能明确的基因。转基因技术相比较杂交等传统技术，在非预期性效应上概率更低，更加精准可控。[6] [7] [8]

过敏性

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