胡慧宇

（1.新疆畜牧科学院生物技术研究所，乌鲁木齐 830000；2.新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830000）

现代生物技术被誉为人类最杰出的科技进步之一，而作为现代生物技术的典型代表——转基因技术，已在医药、工业、农业、环保、能源等领域得到广泛的应用。转基因技术是指利用现代生物技术手段将特定的外源基因转移到目的生物体，并使其产生可预期、定向遗传改变的一项新兴技术。作为一项新兴技术，转基因技术自诞生以来一直饱受争议，该技术会对人类生活产生怎样的影响？只有通过认识基因、了解转基因技术，才会科学、理性地对待转基因技术。

1 基因及转基因技术

基因是遗传信息的基本单元，是携带有遗传信息的DNA 或RNA 序列，是影响生物体性状的基本单位。生物体是一个由很多细胞组成的“王国”，基因则住在每个细胞里，像是生物体里的“代码”，规定了每种细胞做什么样的工作，支持着生命的基本构造和性能，储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。1958年，英国科学家弗朗西斯·克里克最早提出了“中心法则”，阐明了基因的表达是通过将DNA 上的遗传信息转录成mRNA，mRNA再经过翻译形成发挥不同功能的蛋白质。而蛋白质的功能决定了生物性状的表现。简单地说，基因是通过合成不同功能的蛋白质来决定生物体的性状特征。例如，人类的肤色，眼睛的单双眼皮；植物中玉米的甜糯，水稻的抗病性；家畜中绵羊尾部的大小，羊毛的粗细长短等这些性状都是由基因决定的。

转基因技术是指通过DNA 重组技术手段将人工分离和修饰过的基因转移到目的生物体基因组中，通过外源基因的稳定遗传和表达，使生物体产生可预期的、定向的遗传改变，以达到品种创新和遗传改良的目的。通俗的说，就是采用人工的方法将一种生物的已知功能基因转移到另一种生物体内“安家落户”，使该生物体获得人们所期望的新功能。此外，除了转入新的外源基因，利用转基因技术还可将生物体基因组中原有的某个基因进行过表达、删除或突变，以达到改变生物体遗传性状的目的。

2 转基因技术的产生及发展

转基因技术是现代生物技术的典型代表，是现代分子生物学的一大发展产物。当上世纪五十年代沃森和克里克揭示了DNA 双螺旋结构之后，人类便开启了分子生物学时代，开始真正从分子水平认识基因，同时也开始通过基因来改造生物的科学实践。首先，DNA 重组技术，如1973 年，美国科学家把浸染细菌的病毒—噬菌体λ 的DNA 片段插入浸染哺乳动物细胞的病毒—猿猴病毒SV40 的基因组中，并导入大肠杆菌中进行扩增，是人类首次开展的“遗传工程”实验。随后，“分子克隆”技术的产生促使人们开始利用细菌来生产需要的蛋白质，如1978 年，科学家把人源胰岛素基因转入大肠杆菌中，使大肠杆菌可以合成人胰岛素。

随着科学技术水平的不断发展，研究人员开始逐渐对动、植物进行转基因生物改造。1980 年科学家Gordon 通过运用显微注射法获得转基因小鼠[1]，由此标志着动物转基因技术的建立。随后的研究中，人们通过转基因技术也获得了转基因猪、牛、羊、兔等动物[2]。而转基因植物的首次成功获得是关于农杆菌侵染植物的机理研究。1983 年，通过农杆菌介导法将卡那霉素抗性基因导入烟草，将大豆基因转入向日葵，标志着植物转基因技术的开始。之后，花粉管通道法、基因枪法等技术的出现均被广泛应用于植物转基因研究中。目前，针对动、植物已发明了多种转基因技术方法，因而大大加快了转基因技术的应用步伐。

3 常用的动植物转基因技术

常用的动物转基因技术有：（1）核显微注射法：是指在倒置显微镜微量注射台上，利用0.1～0.5 μm 的玻璃微量注射针直接将外源重组DNA 注射到受精卵原核中，使外源基因与宿主基因组发生融合，体外培养受精卵并将其移植到受体动物子宫内发育；（2）精子介导的基因转移法：是将成熟的精子与外源基因进行预培养之后，使精子携带外源基因。通过体外受精等方法，吸收含有外源基因的精子进入卵子，并使外源基因整合于基因组中[3]；（3）核移植转基因法：将外源基因转入体外培养的体细胞中，筛选获得带有转基因的细胞。随后，将其细胞核取出移入新的去核的卵母细胞中，培育重组胚胎并移植到母体中，从而产生转基因动物；（4）逆转录病毒法：利用逆转录病毒DNA的LTR区域具有转录启动子活性的特点，将外源基因重组到逆转录病毒载体上，制成高浓度的病毒颗粒直接感染受精卵或微注入囊胚腔中，通过病毒将外源基因插入整合到宿主基因组中。

常用的植物转基因技术有：（1）农杆菌介导法：农杆菌细胞中含有Ti 质粒或Ri 质粒，其上有一段T-DNA 经改造后可插入外源基因片段。当农杆菌侵染植物伤口时，可将包含外源目的基因的T-DNA转入到植物基因组中；（2）基因枪法：通过一种被称为基因枪的设备，利用火药引爆或高压气体加速，将带有外源基因的金属颗粒（金粒或钨粒）以一定速度打入植物细胞。外源目的基因会随机地插入到植物基因组中，从而实现转基因操作；（3）花粉管通道法：主要原理是在植物开花时，向植物花器的子房中注射含外源基因的DNA 溶液，使外源基因沿着植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道进入胚囊，并进一步整合到植物细胞基因组中，然后随着受精卵的发育而产生转基因新个体。

4 转基因技术与传统育种技术间的异同

转基因技术与传统育种技术一样，作为人类改良物种的方法，本质上都是以使动物或植物获得优良基因为目的来进行遗传改良的。但是，转基因技术又与传统育种技术明显不同。首先，转基因技术可以不受物种界限，使不同物种间的基因在人为技术手段下发生转移，实现对生物体的改造。而传统育种技术只能在同一物种内实现基因转移；其次，转基因技术可以针对基因组内特定的基因进行精准操作，预知转基因后代的性状。而传统育种技术一般是在生物个体的基因组水平上对目标物种进行选择，对于后代性状的预见性较差。因此，相比于传统育种技术，转基因技术效率更高，针对性更强，可以更加快速、高效地改变目标物种的性状特征，从而加快物种改良的速度、提高物种改良的效率。

5 转基因技术的应用

现如今，转基因技术已在医药、工业、农业、环保、能源等多个领域得到广泛的应用。在医药领域，可利用转基因技术生产胰岛素、干扰素、免疫球蛋白、重组疫苗、人表皮生长因子等珍稀药物；在农业领域，可利用转基因技术对动植物品种进行遗传改良。获得具有抗虫、抗病、耐除草剂等性状的转基因作物等[4]；在工业领域，可利用转基因工程菌生产食品用酶制剂、添加剂和洗涤酶制剂等；在环境保护和能源领域，可利用转基因生物降解污染物和发酵燃料酒精等。

6 展 望

在生命科学技术快速发展的时代，以转基因技术为代表的现代生物技术已取得了巨大的成果，在多个领域内影响着人类的生产生活，并且由于人们对转基因生物安全性的关注，一些注重转基因生物安全性的转基因方法也日益得到重视。与其他新兴技术一样，转基因技术需要在严格的安全评价和有效监管下，以理性科学的态度利用转基因技术，兴利除弊，做好信息公开以及标识管理工作，满足公众的知情权和选择权，最大限度的发挥其积极作用，使其对人类的生产生活产生推动作用。