第十讲-转基因育种-吕红班

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1 第十讲 人有多大胆, 地就有多高产? ---- 杂交育种与转基因植物 1

2 五彩缤纷的可观可食蔬果 : 特色转基因育种 2

3 两种育种技术的比较 3

4 什么是转基因技术? 转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体的基因组中, 由于导入基因的表达, 引起生物体的性状的可遗传的修饰, 这一技术称之为转基因技术 人们常说的 " 遗传工程 " " 基因工程 " " 遗传转化 " 均为转基因的同义词 经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为 " 遗传修饰过的生物体 "(Genetically modified organism, 简称 GMO)

5 怎么做转基因? 基因是控制生物性状的基本遗传单位 所有生物包括动物 植物 微生物, 种类繁多, 形态各异, 生存环境和生长习性各不相同, 这都是由基因控制的 转基因技术是利用现代生物技术, 将人们期望的目标基因, 经过人工分离 重组后, 导入并整合到生物体的基因组中, 从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状, 为人类服务 5

6 植物转基因技术的类型 稳定表达 : 转化的目的基因和染色体整合到一起, 但整合并不一 定意味着表达, 只有整合到表达区的基因才会表达, 而且整合到不同的染色体区段的外源基因的表达的量也是不同的 瞬时表达 : 转化的目的基因不整合到染色体上, 结果是短暂的高 水平的表达, 可以在 小时内检测表达效果, 表达水平与位置无关, 不会受到周围染色体元件的影响

7 转基因作物进入了我们的生活 由于转基因作物的巨大优势, 推广非常快 在美国, 有近一半的大豆 棉花, 超过三分之一的玉米 油菜是转基因作物 在超市的食品中有 70% 以上含有转基因成分 美国是世界上最大的转基因大豆生产国 预计 年度国内消耗 4720 吨, 向国外出口 3730 吨, 约占总产量的 45% 7

8 第一个天然转基因作物 -- 红薯 Tina Kyndt et al., 2015,PNAS,112(18), 红薯中含有农杆菌的基因 这意味着, 第一个转基因作物至少在数千年前已经在自然条件下产生, 农杆菌基因侵染了野生红薯的基因组 红薯是天然的转基因作物 在科学家研究的 291 个样品中, 都发现了农杆菌 T-DNA 的序列 科学家认为在甘薯进化的过程中, 曾被农杆菌侵染, 而且被转入的农杆菌 T-DNA 在后续的自然选择中保留了下来 8

9 第一个上市的转基因番茄 品种改良 First biotech plant product Flav r Sav r tomato 转基因番茄 (1994) 多聚半乳糖醛酸酶 : 分解细胞 壁中的胶质, 西红柿的皮变软 9

10 升级版 -- 转基因抗肿瘤番茄 品质改良 白藜芦醇 10

11 各国对转基因植物的态度 保守派 : 奉行 预防原则, 预防它有害, 所以就必须证明它无害, 才能种植或上市 赞成派 : 奉行 实质等同原则, 只要与非转基因食品实质上等同, 那么它就是无害的, 就无须再证明它无害 重研究, 缓推广, 慎种植, 严监管法国是政府反对转基因 ; 德国是宪法反对转基因 ; 英国是民众反对转基因 ; 日本民众非常强烈的反对转基因食品的种植, 在日本的国土上, 没有种植转基因的种子 ; 奥地利 匈牙利 希腊 保加利亚和卢森堡, 对转基因食品的种植和销售都是禁止的 11

12 纽约转基因辩论会 (2014): 科学赢了 辩论主题 : 是否应该支持转基因食品 支持方孟山都 CTO: 罗伯特傅瑞磊 (Robert F) 加利福尼亚大学戴维斯分校动物系的艾莉森凡伊恩纳曼 (Alison VE) 反对方华盛顿州立大学可持续农业中心 : 查尔斯本布鲁克 (Charles B) 忧思科学家联盟 : 玛格丽特梅隆 (Margaret M) 辩论焦点 : 转基因食品是否安全? 其对环境的影响如何? 是否能够提高粮食 供应的安全程度? 这个世界是有转基因食物更好还是没有更好 12

13 辩论会投票结果纽约 : 科学赢了 结果支持转基因一方大胜 在观众中, 辩前 32% 支持转基因,30% 反对转基因, 38% 不确定 ; 辩后数据则为支持方 60%, 反对方 31%, 不确定的为 9% 13

14 支持方赞成的理由 Ø 转基因作物已在美国食品体系中安全生产 食用了近 20 年, 目前为止, 对人体健康没有任何已知的危害和风险 ; Ø 转基因作物对农民和环境均有利, 能够帮助增加产量 降低农药的使用以及减少对耕地的需求 ; Ø 转基因能帮助作物抵御病虫害 抗旱以及增加营养, 这些特性能够保证我们的粮食供应安全 14

15 反对方的不赞成的理由 Ø 目前的监管制度尚不能充分的证实转基因作物的安全性, 其对消费者长期的作用如何尚不得而知 ; Ø 转基因作物可能对环境造成威胁, 比如可能会污染非转基因作物, 危害非靶标生物以及降低生物多样性 ; Ø 目前全球的粮食产量已经足够, 但仍有人在忍饥挨饿, 这是政治原因导致的, 不是粮食产量决定的 过度关注基因工程, 希望藉此解决饥饿问题, 会让人们不再关注从公共政策角度来解决这一问题 15

16 转基因水稻 金大米 金大米 : 转入胡萝卜素合成相关基因提高大米中维生素 A 前体的含量, 以减少亚洲人普遍存在的维生素 A 缺乏症 解决铁吸收的问题, 往 金大米 中再转入三种基因 : Ø 一种是来自真菌的酶基因, 这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉 ; Ø 一种是来自菜豆的铁蛋白基因, 铁蛋白能够储存铁 ; Ø 一种是来自印度香米的基因, 它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁 视频 : 黄金水稻

17 黄金大米转入的基因有几个? 班门弄斧转基因 ( 演讲 ) 黄金大米的安全性评价? 黄金大米转入几个基因? 17

18 水稻能抗虫吗? 据有关部门统计, 螟虫 稻飞虱等害虫对水稻生产危害严重, 可导致水稻大幅 度减产 ; 我国每年用在水稻上的杀虫剂近 30 万吨, 金额 50 亿元以上, 不仅增加 了农民生产成本, 还威胁着人体健康和环境安全

19 虫都不吃的水稻人能吃吗? 视频 :Bt 毒蛋白 19

20 美国人为什么用飞机喷洒 草甘膦农药? 除草? 20

21 抗草甘膦基因 抗草甘膦基因为天然存在于某些特定物种中的拮抗除草剂草甘膦的基因, 该基因编码抗草甘膦酶 5- 烯醇式丙酮酰莽草酸 -3- 磷酸合成酶, 从而使草甘膦失去对菌类或植物的毒害作用 利用基因工程等手段, 将抗草甘膦的 EPSPS 基因转入植物体内培育抗草甘膦作物, 对于作物控制杂草有着非常重要的生产意义 21 视频 : 除草剂

22 转基因作物需安全证书 截至目前, 我国共批准发放 7 种转基因作物安全证书, 分别是耐储存番茄 抗虫棉花 改变花色矮牵牛 抗病辣椒 抗病番木瓜 转植酸酶玉米和抗虫水稻 但实现大规模商业化生产的只有抗虫棉和抗病毒木瓜, 抗病辣椒和耐储存番茄在生产上没被消费者接受, 故未实现商业化种植, 而抗虫水稻和植酸酶玉米没完成后续的品种审定, 未进行商业化种植 22

23 我国有 5 大类 17 种转基因生物在市场销售 我国用作加工原料的转基因作物有大豆 玉米 棉花 油菜和甜菜 5 种, 其中转基因大豆数量最多 2012 年, 我国进口大豆数量达到 5838 万吨, 大多为转基因大豆 这些大豆主要进入榨油厂作为食用油的加工原料 欧盟 日本均有转基因食品 : 欧盟 1998 年, 批准了转基因玉米在欧洲种植和上市, 获得授权的转基因玉米就有 23 种 油菜 3 种 土豆 1 种 大豆 3 种 甜菜 1 种 除了极少数是作饲料或工业用途, 绝大部分都是用于食品 2010 年共有 10 种转基因作物拿到了许可 ( 欧盟网站 ); 2012 年, 西班牙 葡萄牙 捷克 斯洛伐克 罗马尼亚 5 个国家批准种植转基因作物 (ISAAA) 日本连续多年都是全球最大的玉米进口国 第三大大豆进口国,2010 年日本进口了 万吨美国玉米 万吨美国大豆, 其中大部分是转基因品种 23

24 琳琅满目的食品, 怎么知道哪些是转基因食品? 主要看标识 Ø 为满足消费者的知情权和选择权, 我国实施与国外相比较为严格的按目录 定性 强制标识制度 Ø 美国是转基因食品生产和应用的大国, 市场上以转基因大豆 玉米 油菜 番茄和番木瓜等植物为来源的转基因食品超过 3000 个种类和品牌, 但美国对转基因产品实行自愿标识制度 在美国, 食品标注或不标注 转基因 由食品公司自愿决定, 但标识必须真实, 不能对消费者产生误导 Ø 欧盟则实施定量标识制度, 即规定食品中某一成分的转基因含量达到该成分 的 0.9% 时须标识, 在此阈值之下的可不标识 24

25 转基因食品的鉴别 玉米 水稻 木瓜 小麦 燕麦 荞麦 高粱 红薯 花生 25

26 转基因的标识 26

27 转基因生物的安全等级

28 我国转基因的安全保障体系

29 我国转基因的安全保障体系

30 我国转基因的安全保障体系

31 转基因的伦理问题 31

32 转基因的伦理问题 32

33 转基因的伦理问题 33

34 转基因的伦理问题 34

35 转基因的伦理问题 35

36 理性看待转基因植物 u 地球上生物同根同源, 人是众多物种中的一员 在动物 植 物 微生物的基因组间存在大量的同源基因

37 理性看待转基因植物 v 转基因事件自然界早就存在, 并不是人类发明的新鲜玩意儿

38 理性看待转基因植物 w 对转基因应趋利避害, 而不能因噎废食 积极完善相应的法令法 规, 利用法制手段确保转基因生物的安全性

39 从世界平均水平来看, 种子对单产提高的贡献度为 25%, 在发达国家能达到 40% 以上 生物育种领域, 转基因种 子将带来一场新的良种革命

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