浅谈转基因技术的应用*

杨清华，袁凤杰

（浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所，杭州 310021）

1 转基因技术的定义

转基因技术是指利用DNA重组、遗传转化等分子生物技术，将目的基因导入受体生物的基因组中，并且目的基因能够在后代中稳定表达，使受体生物获得可预期的、定向的遗传改变，从而改良生物。

2 转基因技术的发展过程

转基因技术的发展是现代分子生物学的必然产物。1910年，美国科学家Morgan发现了染色体的遗传机制，建立了染色体遗传理论，成为基因学说的创始人。1953年，美国生物学家Watson和英国生物学家Crick首次提出了DNA的双螺旋结构模型和半保留复制假说，开启分子生物学的新时代。随着20世纪70年代初基因克隆技术的诞生，真核生物基因、人的胰岛素基因相继被导入到大肠杆菌中。1980年，科学家Gordon用显微注射法获得转基因小鼠。1983年，比利时、德国、美国的科学家们相继完成了烟草和牵牛花的遗传改造。1996年，转基因作物在全球开始大规模商业化种植。转基因技术完成从技术研究向应用转变。

3 转基因技术的应用

转基因技术经过多年的发展，目前技术流程已经非常成熟，在医药、工业、农业、环保、能源领域获得了广泛地应用。

3.1 医药领域

提到转基因，或许大多数人会关注其在粮食和食品方面的应用。其实，转基因技术最早的应用是在医药领域。目前，转基因在生物制药和疫苗开发方面的应用非常普遍。比如大家比较熟悉的治疗糖尿病最有效的药物胰岛素。传统的生产方法是从牛的胰脏中提取，价格昂贵，一般家庭承受不起。1982年，科学家们利用转基因技术，将胰岛素编码基因导入大肠杆菌细胞中，获得能够大量生产胰岛素的工程菌，从而大大降低了制药成本，使大多数糖尿病患者从中受益。同年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准转基因胰岛素商业化生产，是世界首例商业化应用的转基因产品。随着转基因技术的不断发展和利用，利用转基因技术生产的医疗药品层出不穷，如乙肝疫苗、抑生长素、干扰素、人生长激素等。目前已有50多种基因工程药物上市，广泛应用于治疗肿瘤、心脑血管病、免疫系统疾病和一些遗传病上，特别是疑难病症，其治疗效果远超传统化学药物，给众多疾病患者带来了福音。

3.2 农业领域

转基因技术广泛应用的第二个领域是农业领域，包括转基因动物和转基因植物的培育，其中转基因作物发展最快。品质改良、养分高效利用、抗旱耐盐碱转基因作物纷纷面世，具有抗虫、抗病、耐除草剂等性状的转基因作物已被大面积推广。历经20多年的商业化种植，转基因作物为全球农业的发展带来显著的经济和社会效益。2019年，国际农业生物技术应用服务组织报告显示，2018年转基因作物继续保持着高应用率，全球转基因作物的种植面积已高达1.917亿公顷。总计有70个国家或地区应用转基因作物，其中有26个国家或地区种植转基因作物，另外44个国家或地区进口转基因作物。除了转基因玉米、大豆、棉花和油菜之外，紫花苜蓿、甜菜、木瓜、南瓜、茄子、马铃薯和苹果等转基因作物均已上市销售，为全球消费者和食品生产商提供了更多选择[1]。目前，我国已批准进口转基因大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜5种转基因作物作为加工原料进入国内市场。

在转基因动物方面，1974年美国科学家Jaenisch等将病毒SV40的DNA导入到小鼠的囊胚中，培育出世界上首例转基因小鼠[2]，使人们看到了转基因动物的巨大潜力，此后转基因技术相继应用在兔、羊、猪、牛、鸡、鱼、猫等动物的研究方面[3]。2015年，FDA批准转生长激素基因的三文鱼正式上市，作为食物正常食用[4]，这是转基因动物向着产业化方向发展迈出的一大步，也将促进和推动其他转基因动物商业化的发展。到目前为止，已有上百种外源蛋白通过转基因技术在不同的动物体表达成功[5]。

3.3 工业领域

转基因技术在工业中的应用主要在食品工业方面。如发酵食品菌种改良，其中转基因面包酵母和啤酒酵母已获准商业化使用。食品生产中经常使用的食品添加剂和加工助剂目前都可以通过转基因技术进行菌种改良，如酶制剂、氨基酸、甜味剂和香料等，从而获得更符合要求的食品品质。除此之外，一些工业常用的糖类、脂肪和工业用酶可通过转基因植物生产[6]。转基因技术在食品工业方面的蓬勃发展，不但为食品品质问题找到了新的解决途径，而且为解决营养不良、饥饿等世界面临的粮食短缺问题带来了希望。

3.4 环保领域

转基因技术还广泛应用于环境保护，如原油泄漏造成的污染、重金属污染的微生物降解、生活污水的微生物处理等。原理是将高效降解不同垃圾的基因，转到宿主细菌中，培育出环境治理效果较强的“超级细菌”。这些“超级细菌”有的能够分解石油中的多种烃类化合物，有的还能吞食转化汞、镉等重金属，有的还可以分解DDT（Dichlorodiphenyltrichloroethane）等毒性物质[7]，从而达到改善环境的作用。

3.5 能源领域

目前在新能源领域，转基因技术在生物发酵燃料酒精方面得到了很好的应用。传统的乙醇生产以各种含糖、淀粉或纤维素的农产品、林产品等为原料，通过发酵的方法获得乙醇。该方法不足之处在于需要消耗过多的原材料。这些植物纤维原料的主要有效成分是木糖，充分利用木糖，能够使乙醇产量提高25%左右。酿酒酵母具有较高的乙醇耐受浓度，酿酒酵母菌自身不能利用木糖。目前，运用转基因技术，可以增强重组酿酒酵母菌对木糖的利用，并加快重组菌的生长，从而可以显著提高乙醇的产量。

转基因技术经历了30多年的发展，给全人类带来的经济效益和社会效益是有目共睹的。但仍面临诸多挑战，尤其是转基因的安全性方面。目前，国际上关于转基因的安全性已得出的结论是，通过安全评价、获得安全证书的转基因生物及其产品都是安全的[8]。转基因技术是把双刃剑，需要严格加强对转基因生物的安全评价和有效监管，引导其向造福人类的方向合理有效的发展；同时大力做好科普宣传，让更多的普通大众从专业的角度了解转基因。