淺談轉基因技術的應用*

楊清華，袁鳳杰

（浙江省農業科學院作物與核技術利用研究所，杭州 310021）

1 轉基因技術的定義

轉基因技術是指利用DNA重組、遺傳轉化等分子生物技術，將目的基因導入受體生物的基因組中，并且目的基因能夠在后代中穩定表達，使受體生物獲得可預期的、定向的遺傳改變，從而改良生物。

2 轉基因技術的發展過程

轉基因技術的發展是現代分子生物學的必然產物。1910年，美國科學家Morgan發現了染色體的遺傳機制，建立了染色體遺傳理論，成為基因學說的創始人。1953年，美國生物學家Watson和英國生物學家Crick首次提出了DNA的雙螺旋結構模型和半保留復制假說，開啟分子生物學的新時代。隨著20世紀70年代初基因克隆技術的誕生，真核生物基因、人的胰島素基因相繼被導入到大腸桿菌中。1980年，科學家Gordon用顯微注射法獲得轉基因小鼠。1983年，比利時、德國、美國的科學家們相繼完成了煙草和牽牛花的遺傳改造。1996年，轉基因作物在全球開始大規模商業化種植。轉基因技術完成從技術研究向應用轉變。

3 轉基因技術的應用

轉基因技術經過多年的發展，目前技術流程已經非常成熟，在醫藥、工業、農業、環保、能源領域獲得了廣泛地應用。

3.1 醫藥領域

提到轉基因，或許大多數人會關注其在糧食和食品方面的應用。其實，轉基因技術最早的應用是在醫藥領域。目前，轉基因在生物制藥和疫苗開發方面的應用非常普遍。比如大家比較熟悉的治療糖尿病最有效的藥物胰島素。傳統的生產方法是從牛的胰臟中提取，價格昂貴，一般家庭承受不起。1982年，科學家們利用轉基因技術，將胰島素編碼基因導入大腸桿菌細胞中，獲得能夠大量生產胰島素的工程菌，從而大大降低了制藥成本，使大多數糖尿病患者從中受益。同年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準轉基因胰島素商業化生產，是世界首例商業化應用的轉基因產品。隨著轉基因技術的不斷發展和利用，利用轉基因技術生產的醫療藥品層出不窮，如乙肝疫苗、抑生長素、干擾素、人生長激素等。目前已有50多種基因工程藥物上市，廣泛應用于治療腫瘤、心腦血管病、免疫系統疾病和一些遺傳病上，特別是疑難病癥，其治療效果遠超傳統化學藥物，給眾多疾病患者帶來了福音。

3.2 農業領域

轉基因技術廣泛應用的第二個領域是農業領域，包括轉基因動物和轉基因植物的培育，其中轉基因作物發展最快。品質改良、養分高效利用、抗旱耐鹽堿轉基因作物紛紛面世，具有抗蟲、抗病、耐除草劑等性狀的轉基因作物已被大面積推廣。歷經20多年的商業化種植，轉基因作物為全球農業的發展帶來顯著的經濟和社會效益。2019年，國際農業生物技術應用服務組織報告顯示，2018年轉基因作物繼續保持著高應用率，全球轉基因作物的種植面積已高達1.917億公頃?？傆嬘?0個國家或地區應用轉基因作物，其中有26個國家或地區種植轉基因作物，另外44個國家或地區進口轉基因作物。除了轉基因玉米、大豆、棉花和油菜之外，紫花苜蓿、甜菜、木瓜、南瓜、茄子、馬鈴薯和蘋果等轉基因作物均已上市銷售，為全球消費者和食品生產商提供了更多選擇[1]。目前，我國已批準進口轉基因大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜5種轉基因作物作為加工原料進入國內市場。

在轉基因動物方面，1974年美國科學家Jaenisch等將病毒SV40的DNA導入到小鼠的囊胚中，培育出世界上首例轉基因小鼠[2]，使人們看到了轉基因動物的巨大潛力，此后轉基因技術相繼應用在兔、羊、豬、牛、雞、魚、貓等動物的研究方面[3]。2015年，FDA批準轉生長激素基因的三文魚正式上市，作為食物正常食用[4]，這是轉基因動物向著產業化方向發展邁出的一大步，也將促進和推動其他轉基因動物商業化的發展。到目前為止，已有上百種外源蛋白通過轉基因技術在不同的動物體表達成功[5]。

3.3 工業領域

轉基因技術在工業中的應用主要在食品工業方面。如發酵食品菌種改良，其中轉基因面包酵母和啤酒酵母已獲準商業化使用。食品生產中經常使用的食品添加劑和加工助劑目前都可以通過轉基因技術進行菌種改良，如酶制劑、氨基酸、甜味劑和香料等，從而獲得更符合要求的食品品質。除此之外，一些工業常用的糖類、脂肪和工業用酶可通過轉基因植物生產[6]。轉基因技術在食品工業方面的蓬勃發展，不但為食品品質問題找到了新的解決途徑，而且為解決營養不良、饑餓等世界面臨的糧食短缺問題帶來了希望。

3.4 環保領域

轉基因技術還廣泛應用于環境保護，如原油泄漏造成的污染、重金屬污染的微生物降解、生活污水的微生物處理等。原理是將高效降解不同垃圾的基因，轉到宿主細菌中，培育出環境治理效果較強的“超級細菌”。這些“超級細菌”有的能夠分解石油中的多種烴類化合物，有的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，有的還可以分解DDT（Dichlorodiphenyltrichloroethane）等毒性物質[7]，從而達到改善環境的作用。

3.5 能源領域

目前在新能源領域，轉基因技術在生物發酵燃料酒精方面得到了很好的應用。傳統的乙醇生產以各種含糖、淀粉或纖維素的農產品、林產品等為原料，通過發酵的方法獲得乙醇。該方法不足之處在于需要消耗過多的原材料。這些植物纖維原料的主要有效成分是木糖，充分利用木糖，能夠使乙醇產量提高25%左右。釀酒酵母具有較高的乙醇耐受濃度，釀酒酵母菌自身不能利用木糖。目前，運用轉基因技術，可以增強重組釀酒酵母菌對木糖的利用，并加快重組菌的生長，從而可以顯著提高乙醇的產量。

轉基因技術經歷了30多年的發展，給全人類帶來的經濟效益和社會效益是有目共睹的。但仍面臨諸多挑戰，尤其是轉基因的安全性方面。目前，國際上關于轉基因的安全性已得出的結論是，通過安全評價、獲得安全證書的轉基因生物及其產品都是安全的[8]。轉基因技術是把雙刃劍，需要嚴格加強對轉基因生物的安全評價和有效監管，引導其向造福人類的方向合理有效的發展；同時大力做好科普宣傳，讓更多的普通大眾從專業的角度了解轉基因。