基因工程技術(shù)的現(xiàn)狀和前景發(fā)展

王 嬌

(沈陽(yáng)師范大學(xué),遼寧,沈陽(yáng),110034)

基因工程技術(shù)的現(xiàn)狀和前景發(fā)展

王 嬌

(沈陽(yáng)師范大學(xué),遼寧,沈陽(yáng),110034)

從20世紀(jì) 70年代初發(fā)展起來的基因工程技術(shù),經(jīng)過 30多年來的進(jìn)步與發(fā)展,已成為生物技術(shù)的核心內(nèi)容。許多科學(xué)家預(yù)言,生物學(xué)將成為 21世紀(jì)最重要的學(xué)科,基因工程及相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)將成為 21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一?；蚬こ萄芯亢蛻?yīng)用范圍涉及農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、能源、環(huán)保等許多領(lǐng)域。

基因工程技術(shù);前景;現(xiàn)狀

1 基因工程應(yīng)用于植物方面

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。農(nóng)作物生物技術(shù)的目的是提高作物產(chǎn)量,改善品質(zhì),增強(qiáng)作物抗逆性、抗病蟲害的能力。基因工程在這些領(lǐng)域已取得了令人矚目的成就。由于植物病毒分子生物學(xué)的發(fā)展,植物抗病基因工程也也已全面展開。自從發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒(T MV)的外殼蛋白基因?qū)霟煵葜?在轉(zhuǎn)基因植株上明顯延遲發(fā)病時(shí)間或減輕病害的癥狀,通過導(dǎo)入植物病毒外殼蛋白來提高植物抗病毒的能力,已用多種植物病毒進(jìn)行了試驗(yàn)。在利用基因工程手段增強(qiáng)植物對(duì)細(xì)菌和真菌病的抗性方面,也已取得很大進(jìn)展。植物對(duì)逆境的抗性一直是植物生物學(xué)家關(guān)心的問題。由于植物生理學(xué)家、遺傳學(xué)家和分子生物學(xué)家協(xié)同作戰(zhàn),耐澇、耐鹽堿、耐旱和耐冷的轉(zhuǎn)基因作物新品種(系)也已獲得成功。植物的抗寒性對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育尤為重要?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)極地的魚體內(nèi)有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增長(zhǎng),從而免受低溫的凍害并正常地生活在寒冷的極地中。將這種抗凍蛋白基因從魚基因組中分離出來,導(dǎo)入植物體可獲得轉(zhuǎn)基因植物,目前這種基因已被轉(zhuǎn)入番茄和黃瓜中。

隨著生活水平的提高,人們?cè)絹碓疥P(guān)注口味、口感、營(yíng)養(yǎng)成分、欣賞價(jià)值等品質(zhì)性狀。實(shí)踐證明,利用基因工程可以有效地改善植物的品質(zhì),而且越來越多的基因工程植物進(jìn)入了商品化生產(chǎn)領(lǐng)域,近幾年利用基因工程改良作物品質(zhì)也取得了不少進(jìn)展,如美國(guó)國(guó)際植物研究所的科學(xué)家們從大豆中獲取蛋白質(zhì)合成基因,成功地導(dǎo)入到馬鈴薯中,培育出高蛋白馬鈴薯品種,其蛋白質(zhì)含量接近大豆,大大提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,得到了農(nóng)場(chǎng)主及消費(fèi)者的普遍歡迎。在花色、花香、花姿等性狀的改良上也作了大量的研究。

2 基因工程應(yīng)用于醫(yī)藥方面

目前,以基因工程藥物為主導(dǎo)的基因工程應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一,發(fā)展前景非常廣闊?；蚬こ趟幬镏饕?xì)胞因子、抗體、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。它們對(duì)預(yù)防人類的腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內(nèi)的各種傳染病、類風(fēng)濕疾病等有重要作用。在很多領(lǐng)域特別是疑難病癥上,基因工程工程藥物起到了傳統(tǒng)化學(xué)藥物難以達(dá)到的作用。我們最為熟悉的干擾素(IFN)就是一類利用基因工程技術(shù)研制成的多功能細(xì)胞因子,在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發(fā)性硬化癥和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等多種疾病。

目前,應(yīng)用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中試,并進(jìn)入臨床驗(yàn)證階段;專門用于治療腫瘤的“腫瘤基因?qū)棥币矊⒃诓痪猛瓿裳兄?它可有目的地尋找并殺死腫瘤,將使癌癥的治愈成為可能。由中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)三國(guó)科學(xué)家及中外六家研究機(jī)構(gòu)參與研制的專門用于治療乙肝、慢遷肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的體細(xì)胞基因生物注射劑,最終解決了從剪切、分離到吞食肝細(xì)胞內(nèi)肝炎病毒,修復(fù)、促進(jìn)肝細(xì)胞再生的全過程。經(jīng) 4年臨床試驗(yàn)已在全國(guó)面向肝炎患者。此項(xiàng)基因?qū)W研究成果在國(guó)際治肝領(lǐng)域中,是繼干擾素等藥物之后的一項(xiàng)具有革命性轉(zhuǎn)變的重大醫(yī)學(xué)成果。

3 基因工程應(yīng)用于環(huán)保方面

工業(yè)發(fā)展以及其它人為因素造成的環(huán)境污染已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自然界微生物的凈化能力,已成為人們十分關(guān)注的問題。基因工程技術(shù)可提高微生物凈化環(huán)境的能力。美國(guó)利用DNA重組技術(shù)把降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴、脂肪烴的4種菌體基因鏈接,轉(zhuǎn)移到某一菌體中構(gòu)建出可同時(shí)降解 4種有機(jī)物的“超級(jí)細(xì)菌”,用之清除石油污染,在數(shù)小時(shí)內(nèi)可將水上浮油中的2/3烴類降解完,而天然菌株需 1年之久。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢桿菌、且表達(dá)成功。它能釘死蚊蟲與害蟲,而對(duì)人畜無(wú)害,不污染環(huán)境?，F(xiàn)已開發(fā)出的基因工程菌有凈化農(nóng)藥的DDT的細(xì)菌、降解水中的染料、環(huán)境中有機(jī)氯苯類和氯酚類、多氯聯(lián)苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸藥的工程菌及用于吸附無(wú)機(jī)有毒化合物 (鉛、汞、鎘等)的基因工程菌及植物等。90年代后期問世的DNA改組技術(shù)可以創(chuàng)新基因,并賦予表達(dá)產(chǎn)物以新的功能,創(chuàng)造出全新的微生物,如可將降解某一污染物的不同細(xì)菌的基因通過PCR技術(shù)全部克隆出來,再利用基因重組技術(shù)在體外加工重組,最后導(dǎo)入合適的載體,就有可能產(chǎn)生一種或幾種具有非凡降解能力的超級(jí)菌株,從而大大地提高降解效率。

4 前景展望

由于基因工程運(yùn)用 DNA分子重組技術(shù),能夠按照人們預(yù)先的設(shè)計(jì)創(chuàng)造出許多新的遺傳結(jié)合體,具有新奇遺傳性狀的新型產(chǎn)物,增強(qiáng)了人們改造動(dòng)植物的主觀能動(dòng)性、預(yù)見性。而且在人類疾病的診斷、治療等方面具有革命性的推動(dòng)作用,對(duì)人口素質(zhì)、環(huán)境保護(hù)等作出具大貢獻(xiàn)。所以,各國(guó)政府及一些大公司都十分重視基因工程技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用,搶奪這一高科技制高點(diǎn)。其應(yīng)用前景十分廣闊。我國(guó)基因工程技術(shù)尚落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,更應(yīng)當(dāng)加速發(fā)展,切不可坐失良機(jī)。

但是,任何科學(xué)技術(shù)都是一把“雙刃劍”,在給人類帶來利益的同時(shí),也會(huì)給人類帶來一定的災(zāi)難。比如基因藥物,它不僅能根治遺傳性疾病、惡性腫瘤、心腦血管疾病等,甚至人的智力、體魄、性格、外表等亦可隨意加以改造;還有,克隆技術(shù)如果不加限制,任其自由發(fā)展,最終有可能導(dǎo)致人類的毀滅。還有,盡管目前的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物還未發(fā)現(xiàn)對(duì)人類有什么危害,但不等于說轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物就是十分安全的,畢竟這些東西還是新生事物,需要實(shí)踐慢慢地檢驗(yàn)。轉(zhuǎn)基因生物和常規(guī)繁殖生長(zhǎng)的品種一樣,是在原有品種的基礎(chǔ)上對(duì)其部分性狀進(jìn)行修飾或增加新性狀,或消除原來的不利性狀,但常規(guī)育種是通過自然選擇,而且是近緣雜交,適者生存下來,不適者被淘汰掉。而轉(zhuǎn)基因生物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了近緣的范圍,人們對(duì)可能出現(xiàn)的新組合、新性狀會(huì)不會(huì)影響人類健康和環(huán)境,還缺乏知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),按目前的科學(xué)水平還不能完全精確地預(yù)測(cè)。所以,我們要在抓住機(jī)遇,大力發(fā)展基因工程技術(shù)的同時(shí),需要嚴(yán)格管理,充分重視轉(zhuǎn)基因生物的安全性。

[1]樓士林,楊盛昌,龍敏南,等.基因工程[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[2]李慶軍,董艷桐,施冰.植物抗蟲基因的研究進(jìn)展[J].林業(yè)科技,2002,27(2):22 26.

Q812

A

1003-3467(2010)04-0003-02