农药学学报综述格式

我国的转基因农作物综述报告]转基因作物(Genetically Modified Organism Crops，以下简称GMO作物)是现代农业生物技术的产物，是指以分子生物学技术导入基因或基因嵌合体的作物。它克服了传统育种技术的不确定性，突破不同物种之间的生殖隔离，根据人们的需要，赋予农作物新的特性。 1983年首例GMO作物在美国问世。1994年，世界上第一种转基因食品——转基因晚熟西红柿正式投放美国市场，开创了GMO作物商业应用的先河。如今，转基因作物已经成为世界上许多国家研究和争议的热点议题。各国在加大研究力度的同时，又开展了广泛的争议。赞同者认为转基因作物在解决目前人类所面临的粮食安全问题上正发挥着巨大作用，是农业生产的一次新革命；而畏惧它的人则认为转基因作物的出现会带来难以预想的食品安全性和生态危机。但是，不可否认的是，转基因作物已成为普及应用速度最快的农作物改良手段。笔者将从转基因作物产业化现状、研究进展及存在问题等方面进行简单综述。1 转基因作物产业化现状 自1983年第一例转基因植株问世以来，植物转基因研究迅速发展，各国政府及跨国公司均投入巨额资金从事基因克隆、植物转基因和转基因产品开发研究工作。特别是近十多年来，国际上获得转基因植株的植物已有超过35个科120多个种，它们主要集中在七大类农作物上，即：大豆、玉米、棉花、油菜、马铃薯、南瓜、西葫芦和木瓜，2004年，转基因大豆种植面积量大，占总面积的60％。从改良作物的目的性状来看，第一代的转基因作物，主要集中在培育抗除草剂或抗虫作物；第二代的转基因作物，主要集中在培育多抗转基因作物、抗性及品质优良的综合型转基因作物，也即将有相关转基因作物上市。 据美国农业生物技术国际服务组织（ISAAA)提供的最新数据表明，从1996年转基因作物实现商业化种植以来，转基因作物种植面积连续8年保持两位数的百分增长率，转基因作物全球种植面积在1996年(170万hm2)--2004年(8100万hm2)的8年期间增加了47倍。主要种植转基因作物(>5万hm2)的国家数也逐年增加，现已从2003年的10个增加到2004年的14个。转基因种植面积占前五位的国家分别是：美国、阿根廷、加拿大、巴西，中国。值得注意的是，2004年有17个国家近825万的农民种植转基因作物，比2003年种植转基因作物的农民人数增加了近18％。他们多数是资源贫乏的发展中国家的农民，在这些国家中，种植转基因作物的面积占种植总面积的34％，转基因作物带来的巨大收益在很大程度上改善了他们的生活。从1996年到2004年，转基因作物种植面积累计达到38．5亿hm2，相当于美国或中国陆地耕地面积的40％或英国耕地面积的15倍，由此获得总价值240亿美元的转基因种子收益或其它附加值，保守估计，2005年转基因作物市场总收益将突破50亿美元大关，到2010年将有30个国家的1500万农民种植转基因作物，全球种植转基因作物的面积将达到1．5亿hm2。2 转基因农作物的研究现状1 抗除草剂转基因作物 抗除草剂转基因作物的研究和推广一直处于领先位置。2004年，抗除草剂转基因大豆、玉米、油菜(canola)和棉花的种植面积为5860万hm2，占转基因作物种植面积的72％。 培育抗除草剂作物的研究主要集中于美国各大农药公司或与有关的遗传单位合作研究开发。已商品化的有：抗草甘膦的大豆，玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜、水稻；抗咪唑啉酮的玉米、油菜、甜菜、水稻；抗磺酰腺类的大豆、棉花；抗溴苯腈的棉花、烟草等。中国已获得的抗除草剂转基因作物有抗Basta水稻、小麦、烟草。油菜、芝麻；抗阿特拉津大豆：抗溴苯腈油菜、小麦及抗草甘膦小麦等。 bar基因是迄今为止用得最多的一个抗除草剂基因，已成功地用于小麦、水稻、玉米、大麦、油菜等作物的转。另外，作为选择标记基因，抗草甘膦的aroA基因、抗溴苯腈的bxn基因和抗绿磺隆的csrl基因等也成功地用于不同作物的遗传转化。中国曹光诚等、傅荣昭等将抗除草剂基因bxn或bar与雄性不育基因TA29-barnase串联在一起构建到植物表达载体上，导入作物，实现了作物转基因雄性不育材料的保持。黄大年等也成功地将bar基因导入三系杂交水稻或二系杂交水稻的恢复系，用于生产具备抗除草剂特性的杂交水稻种子。2．2 抗虫转基因作物 保护作物免受害虫危害是种植者和科学家所面临的一项恒久的挑战。转Bt基因作物是目前占比例最大的抗虫GMO作物，其研究和推广一直以来紧随抗除草剂转基因作物之后，2004年种植面积占转基因作物种植面积的19％，共计1560万hm2。 1981年，第一个Bt毒素蛋白基因被克隆，至今已有近180个不同的Bt毒素蛋白基因被克隆。1987年6月，比利时的Montagu实验室用全长的CryIA(b)和前端缺失的CrylA(b)基因转化烟草，获得了抗烟草天蛾的植株，并证明前端缺失、只具有编码毒性蛋白区域的基因更利于抗虫基因的表达。Perlak等对CrylA(b)基因进行了改造，选用了植物偏爱的密码子，然后将改造的基因转入番茄和烟草中，结果GMO作物的Bt毒素蛋白表达量增加了30100倍。 利用蛋白酶抑制剂(protein inhibitor,PI）基因进行抗虫转基因植物育种也是一种行之有效的方法。1987年Hilder等首次将豌豆蛋白酶抑制剂(Cowpea Trypsin Inhibitor,CpTI)基因转入烟草并获得抗虫植株。此后，有关利用PI基因获得抗虫GMO作物的研究取得了很大的进展，至少已有15种不同来来源的蛋白酶抑制剂的cDNA或基因被克隆，并转入不同的植物，其中大部分获得具有明显抗性的转基因植株。其中，转CpTI的杀虫效果最好，具有广谱抗虫性。 雪花莲凝集素(Galanthus Nivalis Agglutinin,GNA)是第一个被发现受植物生长调节的凝集素，研究表明它对稻飞虱、叶蝉、蚜虫等同翅目害虫及线虫均有很好的毒杀作用。Hilder(1995)等将GNA基因导入烟草，对桃蚜的平均抑制率达50％。此外，中国农业科学院已人工合成优化GNA基因，并与Bt构建成双价抗虫基因载体，获得了转双基因烟草和抗虫棉。

《农药学学报》是由中国农业大学主办、国内外公开发行的农药学综合性学术期刊，主要报道农药学各分支学科有创造性的最新研究成果与综合评述，是了解我国农药学研究动态的理想园地。

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农业科学是武大核心

【食品与营养科学】说了这么一句话：随着人民生活水平的提高，生活节奏的加快，食品消费结构的变化，促进了我国食品工业的快速发展，要求食品方便化，多样化，营养化，风味化和高级化，为了达到这些要求就离不开食品添加剂。论文这件事儿，是得你自己好好思考的~

2．3 抗病转基因作物 随着越来越多的抗病基因被克隆和遗传转化技术的不断完善，人们不但可以进行抗病基因工程操作，而且可以利用基因工程的方法进一步了解抗病基因的作用机制。Hain等人(1993)将外源植保素合成酶基因(PA)转化到烟草中，转基因植株对灰霉病菌(Binerea)的抗性增强；Lin Willie等人(1995)将几丁质酶基因转入水稻中，使水稻获得较高的抗叶鞘枯萎病的能力；Matteo lorito等将来源于木霉的抗真菌几丁质酶的基因转化烟草、番茄、马铃薯等，转化植株均获得了广谱的抗性；Jaynes(1993)利用从昆虫体内分离到的裂解酶或抗苗肽基因转化烟草、马铃薯等，提高它们抗青枯病的能力。这些成功的事例表明，利用抗病基因工程技术，为提高作物的抗病能力开辟了一条新的途径。2．4 品质改良型转基因作物 种子及其它贮藏器官(块茎、块根、鳞茎等)中蛋白质含量、氨基酸组成、淀粉组成、多糖化合物以及脂类物质的组成，直接关系到这些食物的营养价值或在工业上的用途。增加营养、健康物质，如不饱和脂肪酸，维生素、蛋白质、高赖氨酸、植酸等的含量成为第二代转基因作物主要攻克的课题。 基因工程技术已被成功地应用于食物中多种碳水化合物组分的修饰改造。例如，科学工作者已将果聚糖(一类有益于人类健康的可溶性碳水化合物)合成中的关键酶(1—SST)基因转移到甜菜等食物中，提高了食物中果聚糖的含量。利用基因工程技术已成功地开发出油酸含量由原来的25％增加到85％的转基因大豆新品系；硬脂酸含量由原来的2%提高到40％的转基因油菜种子以及含油量提高25％的“超油1号”、“超油2号”油菜品种；富含铁元素、锌元素和维生素A，能防止贫血病和预防维生素A缺乏的新品种水稻等一批特优品种。在改善植物性食品中蛋白质成分的研究方面，已经成功获得高蛋白质转基因甘薯。2．5 耐逆转基因作物 植物抵抗非生物胁迫(干旱、盐碱、低温、辐射等)的分子机制研究的不断深入和植物转基因技术的日趋完善，为培育高效抗旱、抗盐、耐寒作物新品种开创了一条崭新的途径。但是，目前真正实现商品化的耐逆转基因作物还少之又少，多数处于实验室研究阶段。 Tarczvnski等(1993)首次报道了抗旱转基因植物的研究，成功地将甘露醇-l-磷酰脱氢酶Mltd基因整合进烟草基因组中，并证实了转基因烟草中的甘露糖醇含量显著高于对照，从而增加渗透调节能力和抗旱能力。Kishor等(1995)将脯氨酸生物合成途径关键酶乌头叶豇豆中的△1-吡咯啉-5-羧基合成酶P5cs基因导入烟草中，发现转基因烟草中脯氨酸含量比对照高10-18倍。在干旱胁迫下，转基因烟草落叶少且迟，根比对照长40％，生物量比对照增加2倍。Rathinasabapathi等(1994)、Holmstrm等(1994，1996)和梁峥等(1997)分别将大肠杆菌和菠菜中的BADH基因(合成甜菜碱的关键酶)转入到烟草中获得转基因植株，结果发现这些转基因株系均具有一定的抗旱性。Pilon-Smits等(1995)成功地将枯草杆菌中的果聚糖蔗糖酶基因SacB导入烟草基因组中获得转基因植株，在干旱胁迫下，转基因烟草的果聚糖含量比对照高7倍，增强了植物吸收水分和抗旱的能力。Goddijn等(1997)成功地利用大肠杆菌海藻糖合成酶基因复合体OTSBA转化烟草和马铃薯，也证明了海藻糖在转基因植物中的积累有利于抗旱性的提高，但遗憾的是，发现转基因烟草植株的形态发生不同程度的改变。Ajay KGarg等(2002)利用一个受逆境胁迫诱导(ABA)的启动子与组织特异的rbcS启动于相结合，使TPSP（ostA+ostB)在转基因水稻中专一表达。结果表明这样表达的海藻糖对水稻的生长不但没有不利影响，在提高其对干旱、盐及低温具有耐受性的同时，还明显提高了产量。许德平等(1996)成功地将大麦的晚期胚胎发生丰富蛋白(1ate embryogenesis abundant proteins，Lea)基因HVA1导入水稻，在胁迫条件下，转基因水稻生长速率明显提高。3 转基因作物存在问题解决途径3．1 转基因作物存在的技术问题 虽然国内外转基因作物研究与产业化已取得突破性进展，为农业生产带来了巨大的效益，但是也应看到，由于受到技术发展的限制，目前转基因作物还集中在部分主要作物，如2004年转基因大豆种植面积占60％，转基因玉米种植面积占23％，而其它转基因作物所占比例很少。而且改良的目的性状也集中在抗除草剂和抗虫方面，如2004年抗除草剂转基因作物的种植面积占72％，转Bt抗虫作物种植面积占19％，而抗病、抗逆、品质改良等转基因作物种植总面积也不过9%。为什么造成目前这种局面呢?首先，主要是转基因技术方面的限制。很多作物至今还没有建立成熟的规模化转基因体系，而且，转基因作物研究过程中，经常遇到基因沉默现象，因此，还有特于加强转基因技术体系和分子机理方面的研究，如为了解决基因沉默的问题。目前通常采取降低目的基因与受体作物基因组的同源性、用5-氮胞嘧啶处理植株抑制甲基化和脱甲基化，在转基因侧翼接上核基质结合序列（MAR）提高基因整合能力等来减少基因沉默现象的发生。第二，优异功能基因资源的限制。尽管很多有关抗病、抗逆和品质改良的基因已被报道，但是目前应用最成功的基因还集中在抗除草剂基因(bar)和抗虫基因(Bt)，因此，还有待于加强基因组学和功能基因组学研究，有针对性的挖掘更多高效、低毒的功能基因用于转基因作物改良。3．2 转基因作物食品安全性和环境安全性 转基因作物的推广为人类的生存开辟了新的途径，但是人们难以预测外源基因进入新的遗传背景中将产生怎样的作用，随着基因工程不断深入，人们的疑虑越多。第一，毒性问题，尽管到目前为止没有研究报告证明这些改良品种有毒，但也有学者认为，在达到人们预期效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。第二，转基因技术会打破自然界的性状平衡，所以基因工程生物安全性的评价成为人们关注另一焦点。目前对转基因作物的安全性评价主要有两个方面，即环境与生态安全性和食品安全性。环境与生态安全性评价的核心问题是转基因作物释放到田间后，是否会将转入植物的目的基因“漂移”到野生植物中，是否会破坏自然生态环境。如转基因作物演变成农田杂草的可能性；基因漂流到近缘野生种的可能性；对其它生物类群的影响。食品安全性评价是根据实质等同性原则(Substantial，equivalence)，如果由转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的，反之，则应进行严格的安全性评价。实质等同性评价有两个主要方面，即有毒物质和过敏源。有毒物质就是必须确保转入的外源基因或基因产物对人畜无害；在自然条件下存在着许多过敏源，在基因工程中避免将控制过敏源形成的基因转入目标植物。目前世界各国都制定了对转基因生物的管理法规，对其安全性进行评价和监控。中国已经相继制定了一系列管理办法，包括《农业转基因生物安全管理条例》、《农业转基因生物安全评价管理办法》，《农业转基因生物标识管理办法》、《转基因食品卫生管理办法》等。4 结语 当今世界人口快速增长，使粮食供应成为关键问题，世界更需要无污染、可持续发展的农业，分子生物学和基因工程使得这个曾经遥不可及的目标在技术上成为可能，转基因作物的研究与产业化已被证明是一个极大的成功。目前已达到分子水平的现代农业科技无疑从技术上保证未来世界粮食供应，并有望降低污染。但要达到真正意义的世界“粮食安全”，还需要加强和促进科学界和社会的相互理解。 21世纪的中国农业只有实现传统农业向现代农业的转变，才能胜任养活16亿人口的重任。可以预计，加强转基因作物研究及其产业化进程将是实现中国传统农业向现代农业转变的最重要手段之一，也必将推动全球农业现代化的早日实现。