:存,使这些动物在即使仅有儿只的情况下依然有可能生存 和繁衔。另外,克隆技术还可以用于对动物生长发育过程 的研究,从而加深人类对生命本质的思考和探索。 但是,正如你已经从大众传媒所了解的那样,哺乳动 物克隆技术若用于人类,将对人类社会的伦理道德带来匡 大的冲击。可见,科学技术是一把双刃剑! 到社会_中去 1假如你现在是某家现代化农业技术公司的法律顾问。 经过多年的努力,公司的技术人員成功地培育出一种抗虫、高产、优质的葡萄品 种。为了开发这个新品种,公司的投入较大,因此,公司布望能在较长的一段时间内1 通过岀售这个品种的幼苜获得经济效益。但是,如果售出的幼苗被其他人进行“快速 繁殖”,就有可能使这种希望落空。寻求法律保护可能是一种比较理恕的途径。目前, 《中华人民共和国动植物新品种保护条例》等相关法规可能会为此提供保障。 请你去查找和关資料,为公司提出寻求法律保护的恶路。 思考与探究 1.日前,在奶牛养殖业的生产实践中,常常有“黄牛 生奶牛”的报道。如果你是一位斋牧研究工作者,你准备采 川什么技术实现“黄牛生奶牛”。如果你要得到遗传性状相 同的一群奶牛,你又准备采取什么技术? 2.多利于2003年2月死亡。多利之死在世界范围内引 起了关于克隆动物安全性的争论。请你谈谈多利短寿在遗 瓷逆 5传方而可能存在的原因。 黄牛生奶牛 40第2章生物科学与农业
第之节现代生物技术在育种上的应用 从社会中_来 农业上大量施用农药不仅会提高成本,还 会造成农产品和环境的污染。如果能培育出抗 虫害的农作物新类型,这一问題就会迎刃而 解。抗虫棉就是在这样的背景下产生的。 抗虫棉为什么能抗虫呢?它靠的是自身产 抗虫 生的苏云金芽孢杆茵毒蛋白(B!毒蛋白)。这种 !毒蛋白能碇坏蜂趔目昆虫的消化系统。抗虫棉 转基因抗虫棉和普通棉对照 之所以能够产生Bt毒蛋白,是由于转入了苏云企芽孢杆菌的Bt基因 为什么传统的杂交育种方法培育不出抗虫棉呢?转基因作物会危害人体健康吗? 转基因作物会不会影响生态系统的稳定性? 直至20世纪70年代,培育动植物新品种的方法仍然: 限制在“有性杂交”的范围内,基因只能在可以进行有性 交配的群体内流动,即主要为种内杂交。例如,不同品种 水稻之间的杂交、不同品种的豬之间的杂交。这种方法 有很大的局限性,例如育种周期很长,有时难以在同种生 物内找到所需要的性状,等等。上面提到的抗虫棉,就无 法通过不同品种棉的有性杂交来获得。 现代生物技术,特别是转基因技术和细胞杂交技术, 打破了种间生殖隔离的界限,不仅使基因能在相近的物种: 间流动,而且几乎能使基因在一切生物之间流动,从而翮 开了育种的新篇章 转基因技术育种 转甚因技术是指按照人们的意愿,把一种生物的某个 基因克隆出来,加以修饰和改造,再转移到另一种生物的 细胞里,从而定向地改造生物的遗传性状。 转基因技术主要涉及到两个方面的内容:目的基因的 制备和目的基因导入受体细胞的过程。 第2章生物科学与农业41
目的基因的制备是一个复杂的过程。首先需要对目 的基因的结构、在染色体上的位置和DNA序列有非常清 楚的认识。其次要通过分子生物学技术将目的基因提取 和分离出来,并且大量扩增。最后将获得的目的基因导 入到受精卵或其他细胞中(图2-8) 基因分离 农杆菌转化法 基因导人载体 载体 目的基因导入受体 选优 组织或细胞 受体植物 甚因枪转化法 移苗入士 转化组织或细胞 转基因植疽株转化与未转化植株 图2-8植物转基囚技术流程示意图 资料卡 转基因技术目前正朝着多元化的方向发展。随着人类 将目的基因导入 对基因的深入认识,可以进行转基因的资源也越来越多, 受体细胞的方法 获得的转基因动植物的种类也越来越广泛,许多食品、营 依据动植物不同的特点,在养品甚至药品都可以通过转基因动植物来生产 实际操作中将目的基因导入 Q 受体细胞的方式也不尽相 转甚因植物的实例 同.动物中主要采用显微注 利用转基因技术改良或创造生物类型在植物中最为成 射法,即通过机械手段将带功,影响也最大 有外源恭因的DNA片段注 自从1983年第一例转基因植物—转基因烟草问世以 入到爱体动物的受精卵内 来,全球转基因植物的种类已经超过200种,转基因作物 植物中主要采用农杆菌转化 的年种植面积已经突破了5×10hm2。到2002年,我国 法,或直接将外源基因片段 导入植物细胞中,如电击 已获准进行商品化生产的有转基因番茄、棉、甜椒和矮牵 法、基园枪法、花粉管通道牛四种植物。其中,仅抗虫棉就有12个品种,累计推广面 法等 积1.33×10°hm2,少用农药30%以上,在保护环境和人 畜健康的同时,增产皮棉1×10°kg,价值达50亿元人民 42第2章生物科学与农业
币。以下是其他几个实例 转基因对贮藏番茄乙烯是 种与水果、蔬菜和花卉成熟和后熟 有关的植物激。普通番茄在常温 下仅能贮藏2闆左右。转基因耐贮藏 番茄(图2-9)由于封闭了乙烯合成 途径中关键酶的基因,因此没有或 很少有乙烯合成,从而能在常温下图2-9转基因耐贮藏番茄(左)和普通番茄(右) 贮藏2-3个月。这样,就有利于番茄的运输和加工。转基 因耐贮藏番茄是世界上进入市场的第一种转基因植物 转基因抗虫作物目前,已经实现的转Bt基因的植物 除抗虫棉外,还有抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝等。此 外,转植物蛋白酶抑制剂基因、转外源凝集素基因的转基 因水稻、转基因棉,也表现出一定的抗虫性。 讨论 从上述实例中,任选一例说明基囚、蛋白质和 性状的关系 2.上述实例中,哪个是通过转基因使作物产生原 来不能产生的蛋白质的?嘟个是通过转基因来阻断特 定蛋白质的合成的? 3.为什么说关于细胞代谢的知识也是从事转基因 研究的理论基础之一 抗除草剂作物在施用除草剂时,往往不可避免地伤 害到作物。如果在作物中转入抗除草剂基因,作物就会产 生对除草剂的抗性,而未转基因的杂草则不具有抗性(图 2-10)。这样,在施用除草剂消除或控制杂草生长时,作 物就不受损害。1996年,抗除草剂玉米首先投入商品化生 产,随后有抗除草剂油菜、大豆、棉,以后又培育出抗除 草剂的水稻、小麦、大白菜、番茄和烟草等。抗除草剂作 物已经成为转基因作物中最庞大的队伍了。 图2-10施用除草剂。杂草被杀死, 转基因动物的实例 转基因抗除草剂的玉米不 1982年,美国科学家将大鼠的生长激素基因注射到小 受影响【右侧为未施用除 白鼠的受精卵中,获得了第一只转基因“超级小鼠”。以后, 草剂的对照) 第2章生物科学与农业43m
科学家们相缃获得了转入不同基因的兔、绵羊、山羊、猪 牛等动物 提高产仔数或产蛋数 动物转基因技 提高动物生长速率 术的应用举例 提高抗病能力 改善肉的品质 研制乳腺生物反应器 资料卡 动物乳腺生物反应器 让某些特定的外源基因在唯乳动物体内表达,使这些哺乳动物的乳汁中含有人类所雷要的物质 Q如激素、抗体和酶类,这就是乳原生物反应愿,通过这种方法获得的产昌与入工合成或工业发酵等 方法获取的产品相比,具有更好的活性,更容易 纯化和提取,成本也更低。1991年,英国某公司 生产的转入治疗肺气牌的抗胰蛋白酶基因的山羊 诞生,标志着动物乳腺生物反应器已经从设想变 ①成现实:据报道,在这头山的每升乳汁中可 。这一成 科研人员对动物乳腺生物反应器的研发力度。我 )国在这方面也有很大的投入与产出,从199 今,先后获得了多种具有乳腺生物反应器功能的 转基因山羊、绵羊和奶牛, 中国农业大学获得的转基因克隆奶牛 随着体细胞克隆技术的日臻完善和人类基因组计划的 进展,未来的转基因动物将有更广泛的应用 i 讨论 1.你还知道哪些转基因动物的实例? 2.同制药厂相比,利用动物乳腺生物反应器生产 药物还有哪些优点?它的发展前景如何? 3.育种工作中,除了通过转基因技术来打破种间 的生殖膈离外,还有没有其他方法? 44第2章生物科学与农业