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转植酸酶基因玉米
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第一部分 转基因小常识

1. 什么是基因?
        基因似乎是一个奥秘莫测的名词,实际上早在国外的民谚中就储藏着有关基因的内涵科学根据。我国民间传播的谚语“种瓜得瓜,种豆得豆”,就是借用自然界的某些类似征象来暗喻遗传学上子代和亲代的遗传纪律。人有胖瘦高矮,花有红白黄紫……,这也都是遗传基因在起着很大的感化。1865年孟德尔经由过程碗豆杂交尝试等系列研讨,以为生物体之所以可以传代是由于有一种叫做“基因”的物资存在,但其时对基因的构造、特性等都一窍不通。直到1953年,科学家沃森和格雷克发现了脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋构造,才创始了份子遗传学和分子生物学的新纪元。如今人们已能精确地答复“什么是基因?”这一成绩:基因就是DNA大分子中的各个功用片断,基因是遗传信息的携带者,经由过程DNA复制使遗传信息在传代中保留下来。(见图1)
 



 图1 DNA 双螺旋构造

2. 基因在哪里?
        生物体的各类构造及器官都是由细胞构成的,基因存在于细胞中。而细胞中又含有细胞核、细胞质及各类细胞器,那基因的具体位置到底在哪里呢?
经大量的研讨肯定,基因次要存在于细胞核内的染色体上,染色体是生物体的遗传物质,次要由蛋白质和脱氧核糖核酸(DNA)构成,而基因就是具有遗传效应的DNA片断。(如图1)
基因大多其实不相连,而是像珠链上的珍珠那样有间隔的线性布列在DNA上。DNA也其实不是狼藉的散布在细胞核的各个角落,而是颠末有纪律的环绕纠缠和严密包装,构成一种称为染色体的物资。染色体曾经大到能够用显微镜察看,呈丝状或棒状,由核酸和蛋白质构成,在细胞发作有丝分裂期间简单被碱性染料着色,因而而得名。
另外,在很多细胞器中也存在着基因,如叶绿体基因组和线粒体基因组等。
延长小常识:人体共有23对染色体,此中22对各人都有,称为常染色体;剩下1对男女有别,也称性染色体。男性的性染色体由一个X性染色体和一个Y染色体构成,而女性则有两个X性染色体。23对染色体中一半来自父方,一半来自母方。每个染色体含有一个DNA份子,每一个DNA份子含有许多个基因。

3.    什么是转基因?

        转基因的观点能够分为广义和狭义两种。
        如今各人提到的转基因次要是狭义上的,指的是经由过程当代先辈的基因工程手腕,把某个基因从生物中别离出来,然后转入到我们的目的生物的基因组中,从而使该生物具有我们想要的性状。比方,北极鱼体内的某个基因有防冻感化,科学家将它抽出,植入西红柿里,因而就制造出新种类的耐寒西红柿。转基因手艺实际上是传统育种的延长,其素质与通例杂交育种不异。传统的通例育种一次转移的是不计其数个差别动物种类以至差别动物品种的基因;而基因工程只是转移一个或数个基因,且更加精确、更具预见性和高效率。(转基因流程如图2)
 

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        广义的转基因实在不断在我们身旁存在:在人类开展的历史上,物种驯化和经由过程杂交等手艺停止的作物种类的选育不断伴随着人类的开展而存在,这些作物曾经从原始的野生型经由过程天然杂交,野生驯化等路子,被遗传改进了。因而,自然界中物种之间的自然选择及自然杂交,以及厥后的野生杂交育种以及诱变育种等手腕,都能够算是转基因的范围,只是因为这些办法基本上是报酬帮助的天然杂交历程,以是人们对通例遗传育种方法没有提出贰言。

4.     转基因的开展过程
      1983年世界上首例转基因烟草问世
        1986转基因作物开端田间试验
        1994年,首例转基因动物产物——耐储存番茄进入市场,
        1996年后转基因动物的产业化迅速发展,势不可挡。
        1996至2008年在全球25个国度转基因作物累计栽种面积已达8亿公顷,1996年至2008年十三年间全球转基因作物栽种面积增加近74倍,相当于我国耕地面积的6.7倍。
        今朝,大面积推行使用的转基因动物次要是抗虫、抗除草剂的种类,为了满意人们糊口质量提高的需求,科学家正在培养抗旱耐盐、改进品格、增长营养、医疗保健及生物能源用的第二代、第三代转基因动物,不只可使消费者间接得益,还将为处理与广阔消费者日常生活严密相干的全球性水资源欠缺和能源危机作出严重奉献。

5. 我国已获准商业化并大量栽种的转基因作物有哪些?
        目前我国当局曾经核准抗虫棉花、抗虫杨树、抗病毒木瓜等转基因作物停止商业化栽种消费。另外,转植酸酶基因玉米及抗病虫转基因水稻商业化消费所需求的各类安全评价法式和实验环节也曾经完成。

6. 人类吃了转基因食物,是否是也会被转入基因?
        转基因手艺中要胜利的转移基因,必需颠末一系列准确的基因操纵,这些历程都不可能在人的消化道中完成。另外,所有基因由核酸构成,人体对转基因食物消化历程与非转基因食物没有区分,基因在消化历程中城市被降解,是不会被转入基因的。不然,人天天吃的非转基因食品内里也有不计其数的基因,岂不是都有被转到人体的能够?

7. 转基因食品安全吗? 
        公家对转基因食物遍及存在的恐惧心理次要是因为对转基因食物的建造历程不敷理解形成的。转基因是一种专业知识,而一般苍生所理解的多数是一些转基因动物(食物)的负面动静,因而在心理上发生了压力。
就今朝而言,还没有发明转基因食物对人类有害。并且,中国政府曾经成立了高度科学的、严厉的农业转基因生物安全性评价与管理体系。经当局核准进口或商业化栽种的每个转基因动物种类或产物都是经由过程严厉的农业转基因生物的食物安全性与情况安全性评价的。
        另外,今朝农作物病虫害水平减轻,传统的作物在栽种的时分农人会利用农药来保证质量,而转基因作物无需喷洒农药,作为农药的替代品,庇护了情况,同时处理了食物中农药残留的成绩,反而更安全。

第二部门  转植酸酶基因玉米问答

1. 什么是植酸?

        植酸又称肌醇六磷酸(C6H18O24P6),普遍存在于动物果实及籽粒中(图1):份子中含有6个磷酸基团,磷的含量高达28.2%。

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        植酸中所含的磷称为植酸磷,植酸磷占动物总磷量的60-90%,是植物性饲料中磷的次要储存情势。植酸盐中的磷是不成被动物体有用操纵的,形成磷源华侈; 同时,大量未被消化吸收的植酸磷随植物粪便排挤体外,形成环境污染。
植酸仍是一种抗营养因子,它可以与钙、镁、锌、铜、锰、铁、钾等阳离子构成不溶性盐,低落畜禽对矿物质元素的吸取利用率;植酸还可与蛋白质、氨基酸、淀粉等分离,构成不溶复合物,低落植物日粮的营养价值。

2.     什么是植酸酶?
        植酸酶是催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸(或磷酸盐)的一类酶的总称,能水解植酸终极开释出能被动物体间接操纵的无机磷。自1907年Suxuki等初次发明具有植酸酶活性的磷酸酶以来,有关植酸酶的熟悉不竭深化。现阶段植酸酶及其产物在植物和人类营养方面曾经有了十分普遍的使用,这也是植酸酶的主要用途。
        植酸自己具有较高的营养价值,可是其水解吸取需求植酸酶的感化。动物(包罗玉米、水稻等谷物种子) 中约80%磷元素都以植酸磷的情势存在,而单胃植物体内缺少可以水解植酸的植酸酶,不只不能够消化操纵植酸中的磷,同时因为植酸的存在,给畜禽消费形成了一连串倒霉影响。
        因而,植酸酶今朝作为一种新型的单胃畜禽饲料添加剂,遭到了普遍的欢迎。它能有用降解饲料中的植酸盐,提高饲料中磷的利用率和各类营养成份的消化率,削减饲料中无机磷的增加量,低落饲料本钱。植酸酶还能作为一种新型的食品添加剂,可调高磷、锌等人体吸收率,提高食物营养价值。因为植酸酶所具有的安全、环保、高效、经济等特性以及很好的社会生态环境效益,因而,在欧洲大部分国度均已强迫在饲料中利用植酸酶,亚洲的日韩以及我国的台湾也在促进植酸酶的利用,我国也将在可预感的未来片面鞭策植酸酶在饲料中的使用。
        固然植酸酶在饲料行业的使用才仅仅十多年,可是据统计,全球饲料中15%以上的都增加了植酸酶,占饲料酶制剂市场的一半阁下,市场容量到达10亿美圆。英国鸡饲料中增加植酸酶的饲料比例到达95%以上。而我国从1994年开端,饲料行业开端使用植酸酶,植酸酶产业有了长足开展,出现出了像应战集团等手艺、立异才能一流的植酸酶消费企业。据咨询机构的统计和猜测在2009年我国植酸酶产能到达5万吨,实践产量到达2万吨。
        同时,植酸酶作为一种新型的食品添加剂,在低落食品中的植酸含量,提高磷、锌、钙和铁等的利用率,改进人体对矿物质的吸取,提高、改进食物的营养价值等方面具有很大潜伏使用远景。

3.     什么是转植酸酶基因玉米?
        简朴的讲,转植酸酶基因玉米就是经由过程生物技术手腕将植酸酶基因转入到玉米中,并在此中高效表达,从而使该玉米植株本身发生具有高活性的植酸酶。

4.     植酸酶的滥觞有哪些?生产工艺如何?
        植酸酶固然普遍存在于自然界中,按照滥觞可分为微生物植酸酶、植物性植酸酶和动物性植酸酶,可是这些自然存在于生物体内的植酸酶由于含量少、活性低、最适pH等等缘故原由不能满意实践使用。
        植酸酶最早是在动物中发明的,晚期的研讨也都集合在动物和植物器官中的植酸酶上。来源于动物的植酸酶最适pH在5.0~7.5,不适合在单胃植物的酸性胃中起作用,并且植酸酶在动物中含量极低。植物植酸酶存在于哺乳动物的小肠及脊椎动物的红血球和血浆原生质中。比起动物和微生物植酸酶,植物植酸酶方面的研讨十分少。一般而言,植物植酸酶含量较少且活性低。因此从使用角度动身,自上世纪60年月末植酸酶的研讨转向最适pH值为酸性,具有使用远景的酶含量较高的微生物滥觞的植酸酶,今朝商品植酸酶制剂普通也都是经由过程微生物发酵所制得的。尤其是跟着当代生物技术的开展,操纵基因工程手艺,对微生物停止改进和革新,培育高产量、高活性的植酸酶菌株,是植酸酶在实践消费傍边获得普遍使用的枢纽。
        今朝用于工业生产植酸酶的微生物次要是曲霉,如米曲霉、土曲霉、黑曲霉和无花果曲霉等,生产工艺有固体发酵(sSF)和液体发酵(sMF)两种。挑选某一特定生产工艺时应思索培育条件、菌株范例、底物特性以及营养素的利用率等身分,由于这些都是影响产量的关键因素,而这一生产过程能耗普通在生产成本的20%阁下。而作为后加工方法海内次要接纳有吸附枯燥、喷雾干燥、制粒、包衣、微丸等方法。
作为完整不同于微生物发酵的全新植酸酶生产方式——植酸酶第二代产物,转植酸酶玉米在07年的中国农业科学院得到认定——“操纵玉米种子生物反应器消费高活性植酸酶”项目经由过程农业部科技成果审定。经由过程和农科院的强强协作,北京奥瑞金公司得到并把握了这一手艺,并分离本身优势和资本,得到操纵玉米种子生物反应器消费高活性植酸酶的新一代系列产品——高活性转植酸酶玉米种类系列。

5.     利用转植酸酶基因玉米有哪些益处?
        转植酸酶基因玉米作为第二代植酸酶产物除了与传统生物发酵等办法消费的植酸酶一样:
        1. 能够降解饲料中大量含有的植酸磷,开释可被单胃植物操纵的无机磷,削减饲料中磷酸氢钙的增加量,低落豢养本钱,提高饲料操纵服从,提高肉、蛋产量和质量。
        2. 可削减植物粪、尿中磷的吸收,减轻环境污染,有利于环境保护;
        转植酸酶基因玉米还有一个最大特性:它能够操纵农业栽种方法替换原有产业发酵生产方式消费植酸酶,可削减厂房、装备、能源消耗等投入,具有节能、环保、低成本的优势。

6. 转基因植酸酶玉米对情况安全吗?
        在保存竞争能力方面,该转基因玉米与非转基因比较玉米比拟,在有性生殖特性和生殖率、花粉传布方法和传布才能、有性可交配品种和异交坚固率、花粉离体保存与传布才能、落粒性和落粒率、休眠性和越冬才能、生态适应性和生物量等方面,均未发明较着的差别,在杂草性和入侵性方面也未发明变革。
        在基因漂移对生态环境的影响方面,按照国内外文献和对该转基因玉米的察看,转基因玉米可以向其他种植玉米发作基因漂移,其基因漂移的可能性与根本纪律与非转基因比较种类是分歧的,没有发明植酸酶基因漂移对农田生态和自然环境有不良影响。
        在对动物病虫害和生物多样性影响方面,室内和田间试验阐发成果,该转基因玉米对玉米螟和棉铃虫等农田害虫的生长发育以及玉米病害的发作风险、对玉米田蜘蛛/草蛉/寄生蜂等天敌和无益虫豸没有发明倒霉的影响;对玉米田节肢动物多样性也没有发明不良的影响。
        综合思索,该转基因玉米对生态环境不存在已知风险。

7.     转基因植酸酶玉米对植物和人安全吗?
        起首,传统的微生物和转基因微生物发酵消费的植酸酶作为饲料添加剂已有多年安全使用的记载,而转基因植酸酶玉米中插入的外源基因与插入转基因微生物中的基因滥觞一样,发生的植酸酶具有一样的性子和感化。
        另外,在转基因植酸酶玉米研发历程中,别离从营养、毒性、过敏性等方面停止了严厉、标准的安全检测和评价,并为发明任何不良反应。并且,人类食用玉米会通过煮粥、煮玉米棒子的烹煮高温约莫95-100℃,持续时间约莫20-30分钟,这类条件下,植酸酶与玉米中的其他卵白一样受热会被降解。
        因而,能够以为转基因植酸酶玉米与一般玉米一样对人和植物都是安全的。

8. 为什么是转植酸酶基因玉米,而不是其他作物?
        我国玉米播种面积均在4亿亩以上,年总产量在1.5亿吨阁下。到今朝为止,世界各大洲均有玉米栽种,而且成为最主要的饲料作物。在世界范围内,虽然还有大麦、燕麦、高粱等饲料作物,但其产量与玉米比拟,其实是冰山之一角。我国玉米作为主要且最好的饲料原料,总需求量近80%作饲料,饲料顶用量达50%以上。
        因而,转植酸酶基因玉米可间接增加到饲料原料中,便可作为饲料又同时供给了丰硕的植酸酶,并且简化了今朝植酸酶的增加工序,因而,比选用其他作物为载体消费植酸酶有愈加较着的优势。

9. 富含植酸酶转基因玉米的研发单元及研发主持人是谁?
        富含植酸酶转基因玉米由中国农业科学院生物技术研究所研发。该所是我国唯一专门处置农业基因工程研讨的、国家级、非营利性的科研机构,次要环绕高产、优良、高效和可持续农业开展的需求,展开相干农作物和微生物前沿根底和使用根底的生物技术研究。
        研发富含植酸酶转基因玉米的科研团队主持人是,我国出名份子遗传学家、我国基因工程的奠定者和开拓者之一、农业生物工程的带头人范云六院士。她1930年5月16日生于湖南长沙市;1952年结业于国立武汉大学农化系;1956年在前苏联列宁格勒大学生物系读研究生,并于1961年得到生物系博士学位;1997年中选为中国工程院院士。
范云六院士现任教育部“长江学者方案”农业科学评审构成员、HarvestPlus-China项目主席、国外农学会和国外作物学会常务理事、农作物基因资本与基因改进国度严重科学工程学术委员会主任、中国农业科学院学术委员会及学位委员会委员、《中国农业科技导报》主编和国度生物财产开展专家咨询委员会副主任等职务。

10. 首个得到转植酸酶基因玉米商业化的企业是哪家?
        北京奥瑞金种业股份有限公司经由过程与农科院的协作,现已成为海内及全球首家停止转植酸酶基因玉米商业化的公司,而转植酸酶基因玉米也成为我国第一例获准在国内市场停止贸易贩卖的转基因玉米。
        作为国外种业的领头羊,北京奥瑞金种业股份有限公司于1997年在中关村海淀留学人员创业园建立,是一家交融当代生物技术及遗传育种等高科技手腕,停止农作物优秀新品种选育、消费、加工、贩卖及技术服务的农业生物技术企业,总部座落于中关村生命科学园。今朝,公司在全国各地设立了13个营销中心、8个消费中心、9个育种站、1个南繁基地、1个研发中心,及3000多个营销服务网络,并建有海内种业企业最具范围的生命科学研究中心,参近代三家“国外种业50强企业”。

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