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基因工程与未来生活

中华园林网  2012-01-14   浏览次数:    我要去评论 

    基因技术是一项能够用于造福人类、造福我们这个蓝色星球的新技术。为了让大家了解这些技术将为人类的物质文明和精神文明提供什么益处,又将为我们的未来生活带来怎样的美好前景,本刊特摘编有关内容以飨读者。
  奇妙的转基因食品
  随着人们生活水平的提高,人们对饮食的要求也越来越高。于是,人们开始利用转基因技术改善食品的品质,包括外观品质、食用品质(如营养成分、口感)、加工品质和贮藏品质等等.
  由美国培育的西红柿品种“FlavrSavr”是最早投入市场的转基因植物产品,它是通过转基因技术被延熟的西红柿。过去,农民要趁西红柿还没有成熟,果实还是绿色的时候就采摘,被运送到商店后,工作人员再用乙烯将它们催熟,这种人工催熟的西红柿没有自然成熟的西红柿好吃。
  那么,能不能让成熟的西红柿好储藏呢?科学家发现西红柿的皮变软是因为有一种叫做“多聚半乳糖醛酸酶”的酶把细胞壁中的胶质分解了。科学家们把这种酶的基因分离出来,测定了它的序列,并根据这个序列设计了一个新的基因,把这个新基因转入到西红柿细胞中,阻断它合成“多聚半乳糖醛酸酶”。这样西红柿成熟之后也不会变软,我们就可以等到它自然成熟了再采摘,不用担心运输过程中的破损.
  金色大米这是一种富含茁-胡萝卜素的转基因水稻,因其成熟后的稻米呈黄色,故称为金色水稻。这种稻米中富含的茁-胡萝卜素可在人体内转化成维生素A。为什么要食用这种富含茁-胡萝卜素的稻米呢?联合国教科文组织估计:在欧洲和亚洲,每年有100多万儿童因缺乏维生素A而死亡。据世界卫生组织统计,处于临床和亚临床维生素A缺乏危险的儿童有二亿三千万之多。人们期盼金色水稻可以满足全世界亿万儿童每年对维生素A的需要,这将是一件功德无量的事。
  此外,大米中还含有一种叫做“肌醇六磷酸”的小分子物质,它能与铁紧紧地结合,使小肠难以吸收食物中的铁。有人估计,在中国这个以稻米为主要粮食的国家中,至少有5千万名儿童缺铁,40%-6  0%的两岁以下中国儿童有因缺铁而造成智力发育不良的危险。为了解决缺铁引起的贫血,科学家们在金色大米中又转入了有益基因,它产生的蛋白质能帮助人的肠道吸收铁。这样,金色大米要比吃普通大米更有益身体健康。
  咖啡是西方国家人民的一种传统饮品,它有着特殊的香味,饮用咖啡后还会给人们带来一种振奋的感觉。纯净的咖啡因就是人们常说的一种毒品。过量摄取咖啡因可导致上瘾、失眠或神经过敏,严重时有可能引发急性中毒。为了降低咖啡豆中的咖啡因含量,日本的研究小组对转基因咖啡树进行了约7年的研究,终于,他们发现了产生咖啡因的基因,于是利用“转基因干扰技术”来抑制这种基因。科学家预测,通过这种方法培育的咖啡豆中,咖啡因含量可以比普通咖啡豆低70%,但仍能保持原有的美味。
  有强大抵抗力的植物
  杂草是世界农业生产的大敌,它在田地里和作物争夺阳光、水分和养料。我国每年因为杂草为害,各种农产品的损失达13.5%,其中粮食达350亿斤。因此,在农业生产中要定期除掉田间的杂草。可是除草剂在除去杂草的同时,也往往会杀死农作物。为了能够有针对性地去除杂草,研究人员从植物中筛选出了耐除草剂的基因,并把这种基因转到农作物中,种植了能抗除草剂的转基因作物,农民只要施加少量的除草剂就能既去除杂草,又不损害农作物。而且,减少了除草剂的用量,也就降低了对土壤等生态环境的污染。现在已经实现商业化种植的抗除草剂转基因植物主要有大豆、玉米、小麦和棉花。
  大豆对人体健康非常有益。已经证明大豆可以降低胆固醇,预防心脏病、冠状动脉硬化,还可以预防癌症,包括乳腺癌、前列腺癌和结肠癌等,缓解更年期综合症,预防骨质疏松,因此有人认为大豆是21世纪的维生素。人们对大豆食品需求的增长促进了转基因大豆种植面积的增大。以美国为例,自2001年以来,转基因大豆种植面积以每年160万-200万公顷的幅度增加,与此同时,转基因大豆面积与大豆总面积的比例也从2001年的68%上升到2004年的90%。
  近年来,由于干旱、盐害、霜冻或寒潮及土地贫瘠等造成的农作物产量损失也日益严重。如果不能及时解决,可能会产生粮食危机。现在许多国家政府都投入了大量的人力和财力培育抗旱、抗寒、抗盐和耐贫瘠的转基因农作物,而且已经取得了不小的进展。尤其是抗旱、抗盐基因的应用,可能彻底改变干旱盐碱地的生态环境,使这些不毛之地变为良田。
  集众美之长的棉花
  动植物不仅是我们食品的来源,也是生产我们生活用品的重要原材料,如棉花、羊毛、蚕丝等。
  棉花是人们最重要的衣着原料,随着棉纺织技术的进步,棉花可以纺织成春、夏、秋、冬四季皆宜的各式服装布料。这种纯天然的纤维保暖性、透气性和穿着的舒适度等都很优良。在国际市场上,纯棉织品是最受欢迎的布料之一。棉花也是仅次于粮食的第二大农作物,是我国1亿多棉农的主要收入来源,是涉及农业和纺织工业两大产业的商品,所以,棉花是关系到国计民生的战略物资。   

  自90年代以来,由于棉铃虫灾害在我国大部分棉区持续性发生,给棉花生产带来了巨大的威胁,棉农谈“虫”色变,仅1992年一年因棉铃虫造成的直接经济损失就达60多亿元,间接损失超过100亿元,对整个国民经济发展造成了很大影响。同时由于棉铃虫的大爆发,防虫治虫使用的农药不仅增加了农民的种植成本,也杀死了其他有益昆虫,破坏了生态平衡,而且还屡屡造成人畜中毒的事故。
  在病虫害严重影响棉花生产及生态环境的情况下,各国政府都试图寻找防治棉铃虫及其他病虫害的有效办法。
  1990年,美国将Bt杀虫基因导入棉花获得抗虫转基因棉花,成为世界上第一个拥有转基因抗虫棉的国家。我国在1998年也育成了转Bt基因的抗虫棉,成为继美国之后,第二个拥有自主研制成功并种植抗虫棉的国家。抗虫棉是我国目前唯一大面积种植并初步实现产业化的转基因农作物。2003年,种植面积达45万公顷,增加效益22亿元。抗虫棉解决了棉花害虫给棉花生产带来的巨大损失,而且由于减少了化学农药的使用,有利于保护环境和生态平衡。
  除了转基因抗虫棉,研究人员还通过转基因方法,进一步改善棉花纤维的品质。如我国的科学家已将兔毛、羊毛中含有的角蛋白基因转入棉花内。以提高棉花纤维中的角蛋白含量。这种转基因棉纤维既保持了其原有的天然本质,又具有了兔毛、羊毛的弹性好、保暖性强、纤维更加细长、手感及光泽更好等特点。
  在改善棉花纤维品质方面,彩色棉也是转基因棉花中的一大亮点。你也许不相信,棉花居然还有天然彩色的,这实在是奇妙之至!
  有了基因工程技术,人们就能快速地将野生彩棉的有色基因转到优质的普通棉花品种中,培育出纤维品质优良的彩色棉。现在,已经培育出棕色、绿色等彩色棉品种,而转基因粉色棉、蓝色棉和黑色棉品种的培育也取得了很大的进展。目前,市场上彩色棉花是紧俏商品,其价格是一般白色棉的4-8倍,一件彩色棉服装售价在100美元以上。现在的彩棉产量还不到世界棉产量的1%,有人估计30年后,彩色棉将占棉花总产量的30%,达到400万至500万吨。
  征服沙漠不是奢望
  生命科学、基因科学也是解决地球污染的最佳途径。转基因技术在成功改良动植物本身的同时,也给环境带来了潜在的好处。
  木材是人们生活的重要建筑原料和造纸原料,全球每年森林砍伐的数量约3700万公顷。随着人口的增长,砍伐量还在逐年上升。然而,砍伐森林会对地球生态环境产生破坏作用。尽管许多国家和地区采取了相应的措施,如设置伐木配额,保护天然林,发展速生林等,但是由于林木成材周期相对较长,仍然不能满足市场需要。森林面积迅速减少,已经是一个全球性的严重生态问题。
  以色列和美国在研发转基因白杨的试验中,发现一种纤维素捆绑基因(CBD),将这个基因转入植物细胞后,植物的纤维素合成率、增长率得到大幅度提高,树木的生长速度也提高了50%。美国还与瑞典合作,将生命周期仅4-6周的拟南芥的叶状基因(LFY)转入欧洲山杨中,获得的转基因山杨生长更快,一年就能开花成小材,而在一般正常情况下这类树木成材需要10年或更长时间。
  同时将转基因抗病虫技术应用到速生树木的培育中,则可以使林木更健康地生长,进一步保证林木的成活。
  土地荒漠化是全球性的环境灾害。目前,全球荒漠化的面积占整个地球陆地面积的1/4,它已影响到世界六大洲的100多个国家和地区,全球约有1/6的人口生活在这些地区。全世界受荒漠化影响的国家有100多个,约9亿人受到荒漠化的影响和威胁。如沙特和埃及两国沙漠面积都占国土面积的90%以上,澳大利亚的沙漠和半沙漠面积占全国面积的35%。我国的荒漠化土地也占国土面积的27.46%。
  为了能让沙漠披上绿装,人们一直在寻找沙漠绿化树种。白杨树能在干旱和盐碱化土壤等恶劣条件下生存,因此一直在沙漠绿化中扮演着冲锋队的角色。人们根据白杨树的这一特性,不断研究,逐步揭开了植物抗旱的神秘面纱。以色列希伯莱大学的研究者在白杨树细胞内分离出能保证它在恶劣条件下生存的特殊蛋白质,研究人员通过转基因技术,进一步提高白杨树中这种蛋白质的含量,这样,可因地制宜地培育出抗逆性更强的沙漠绿化树种。我国研究人员也正在将适合沙漠生存的沙棘、红柳等植物的抗旱、抗寒基因转移到常规树种中,以培育适合西部气候环境的树种。转基因沙漠绿化树种的培育,无疑将为沙漠地带生态环境的综合改造找到一条新的途径。(记者 佚名)

[责任编辑:中华园林网]

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