转基因技术和生物安全省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

转基因技术转基因技术及安全及安全控制控制第第1页页主要内容主要内容一、什么是转基因技术？一、什么是转基因技术？二、转基因的特点二、转基因的特点三、转基因种类及对人类的贡献三、转基因种类及对人类的贡献四、转基因技术及原理四、转基因技术及原理五、转基因的风险与安全控制五、转基因的风险与安全控制第第2页页一、什么是转基因？一、什么是转基因？第第3页页基因（基因（genegene）化学遗传学基因决定性状基因决定性状 物种特征特征是由基因决定，是能够遗传。物种特征特征是由基因决定，是能够遗传。种瓜得瓜，种豆得豆。种瓜得瓜，种豆得豆。含有特定遗传信息脱氧核糖核酸（DNA）分子片段。控制生物性状基本遗传单位第第4页页基因研究历史基因研究历史1859年，达尔文（英国）“物种起源”；1865年，米歇尔（瑞士）发觉核酸；1866年，孟德尔（奥地利）发表豌豆遗传试验结果；1879年，弗莱明（德国）发觉细胞核内染色体；19，萨顿（美国）提出染色体遗传学说；19，摩尔根（美国）创建当代遗传学基因学说；1944年，艾弗里（美国）证实DNA是遗传信息载体；1953年，沃森（美国）和克里克（英国）提出DNA双螺旋结构；1966年，密码子破译完成；197273年，DNA重组技术建立；1980年，得到转基因小鼠；1983年，得到转基因植物（烟草）第第5页页细胞：生命活动基本单元细胞：生命活动基本单元 基因是怎样控制性状？基因是怎样控制性状？一个一个DNADNA分子含有多个基因分子含有多个基因 开启子开启子 -编编 码码 区区 -终止子终止子 基因编码蛋白质基因编码蛋白质蛋白质决定性状蛋白质决定性状 第第6页页转基因技术转基因技术第第7页页二、转基因生物（GMO）特点 转转基基因因生生物物：经经转转基基因因技技术术修修饰饰生生物物体体被被称称为为“遗遗传传修修饰饰过过生生物物体体”（Genetically modified organism，简简称称GMOGMO），或或转转基基因因生生物物（transgenic organism ），包包含含转转基基因因微生物微生物、转基因植物转基因植物及及转基因动物转基因动物。第第8页页转基因生物特点转基因生物特点作为产品：保持受体生物优点，改进受体生物得一些缺点或增加特定功效（如：抗除草剂、耐盐碱、耐高温、品质改良、产量等）作为生产工具：提升生产效率，生物反应器转基因最大特点就是转基因最大特点就是能够跨物种进行基因能够跨物种进行基因转移转移第第9页页利用当代生物技术，将人们期望目标基因，经过人工分离、重组后，导入并整合到生物体基因组中，从而改进生物原有性状或赋予其新优良性状。转基因技术转基因技术 转基因作物新品种培育主要过程转基因作物新品种培育主要过程 转化体筛选分析转化体筛选分析回交转育回交转育 遗传转化遗传转化 基因分离基因分离基因克隆基因克隆重组重组DNADNA第第10页页 转基因技术与传统育种技术比较转基因技术与传统育种技术比较 目都是目都是通过改通过改变变 基因获基因获得优良得优良性状性状基因起源：近缘种基因起源：近缘种操作对象：基因组操作对象：基因组基因起源：广泛基因起源：广泛 操作对象：基因操作对象：基因 自然驯化自然驯化人工选育人工选育诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种分子标识分子标识 转基因育种转基因育种传统育种技术传统育种技术 第第11页页 传统杂交育种传统杂交育种优良基因=X杂交优良基因 基因工程育种基因工程育种重组优良基因=供体生物供体生物 受体生物受体生物 新种质新种质 目基因目基因 受体事物受体事物 新种质新种质转基因育种与常规育种技术之比较转基因育种与常规育种技术之比较优良基因第第12页页转基因育种程序转基因育种程序基因分离基因分离体外重组体外重组转化转化转化体转化体安全性评价安全性评价结合常规育种结合常规育种转基因品种转基因品种遗传稳定性遗传稳定性评价评价市场开发市场开发载体构建载体构建农杆菌介导农杆菌介导基因枪轰击基因枪轰击筛选筛选第第13页页转基因技术优转基因技术优势势第第14页页三、转基因生物及对人类贡献三、转基因生物及对人类贡献转基因植物基因植物抗虫、抗病、抗逆、抗虫、抗病、抗逆、观赏、功能食品、功能食品医学医学应用（生用（生产疫苗）疫苗）转基因基因动物物医用（生医用（生产人体器官、人体器官、生生产药用蛋白）用蛋白）畜牧畜牧应用（提高畜禽用（提高畜禽抗病力、改良生抗病力、改良生产形形状）状）转基因微生物基因微生物基因工程菌（生基因工程菌（生产疫疫苗、提高生苗、提高生产率）率）工工业应用（用（纤维素、素、酿酒）酒）环保（保（污染物降解）染物降解）第第15页页转基因抗虫棉（含转基因抗虫棉（含转基因抗虫棉（含转基因抗虫棉（含BtBtBtBt蛋白）蛋白）蛋白）蛋白）第第16页页第第17页页转抗除草剂转抗除草剂转抗除草剂转抗除草剂基因大豆基因大豆基因大豆基因大豆第第18页页转基因大米转基因大米转胡萝卜素基因转胡萝卜素基因(University of Cambridge)药用大米药用大米（Kansas,America）第第19页页转转Bt-SCKBt-SCK基因水稻基因水稻第第20页页/10/10Copyright Jiangyong转抗环斑病转抗环斑病转抗环斑病转抗环斑病毒基因番木毒基因番木毒基因番木毒基因番木瓜瓜瓜瓜第第21页页地雷探测草地雷探测草 能预测地震拟南芥能预测地震拟南芥能预测地震拟南芥能预测地震拟南芥转基因荠菜能够减转基因荠菜能够减转基因荠菜能够减转基因荠菜能够减轻土壤污染轻土壤污染轻土壤污染轻土壤污染第第22页页GM corn Your mealGM potato第第23页页转基因动物在医药方面应用转基因动物在医药方面应用 1985年出世年出世Tracy，标价标价4600万美元，万美元，能够提供全球治疗囊肿能够提供全球治疗囊肿性纤维化（一个遗传疾性纤维化（一个遗传疾病）所需全部胰蛋白酶病）所需全部胰蛋白酶抑制剂抑制剂1 1、产产量高量高量高量高2 2、没有、没有、没有、没有污污染染染染3 3、成本低、成本低、成本低、成本低第第24页页动物动物多肽药品用途用途绵羊绵羊a1抗胰蛋白酶蛋白抗胰蛋白酶蛋白治疗气肿治疗气肿绵羊绵羊CFTR治疗治疗 囊肿性纤维化囊肿性纤维化绵羊绵羊组织型纤溶酶原活化因子组织型纤溶酶原活化因子治疗血栓治疗血栓绵羊绵羊凝血凝血VIII因子、因子、IX因子因子治疗血友病治疗血友病绵羊绵羊纤维蛋白原纤维蛋白原伤口愈合伤口愈合猪猪组织型纤溶酶原活化因子组织型纤溶酶原活化因子治疗血栓治疗血栓猪猪凝血凝血VIII因子、因子、IX因子因子治疗血友病治疗血友病山羊山羊人蛋白质人蛋白质 C治疗血栓治疗血栓山羊山羊抗血栓因子抗血栓因子 3治疗血栓治疗血栓山羊山羊谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶治疗治疗I型糖尿病型糖尿病山羊山羊Pro542治疗爱滋治疗爱滋 病病牛牛a-乳清白蛋白乳清白蛋白抗炎症抗炎症牛牛凝血凝血VIII因子因子治疗血友病治疗血友病牛牛纤维蛋白原纤维蛋白原伤口愈合伤口愈合牛牛胶原蛋白胶原蛋白 I,II组织修复组织修复,治疗风湿性关节炎治疗风湿性关节炎牛牛乳铁蛋白乳铁蛋白治疗肠道感染治疗肠道感染,感染性关节炎感染性关节炎牛牛人血清白蛋白人血清白蛋白维护血液体积维护血液体积鸡鸡,牛牛,山羊山羊单克隆抗体单克隆抗体用于疫苗生产用于疫苗生产第第25页页26转基因鲑鱼转基因鲑鱼野生鲑鱼野生鲑鱼表示红色荧光蛋白转基因鱼表示红色荧光蛋白转基因鱼第第26页页乳汁中分泌人凝血因子乳汁中分泌人凝血因子乳汁中分泌人凝血因子乳汁中分泌人凝血因子IXIXIXIX转基因山羊转基因山羊转基因山羊转基因山羊 培育出人耳小鼠培育出人耳小鼠培育出人耳小鼠培育出人耳小鼠第第27页页 1982 年美国年美国 EliLilly 企业企业推出基因工程制造人胰岛素，推出基因工程制造人胰岛素，商品名为商品名为(Humulin)。传统生。传统生产方法是从牛胰脏中提取。产方法是从牛胰脏中提取。每每 1000 磅牛胰脏，才能得磅牛胰脏，才能得到到 10 克胰岛素。经过基因克胰岛素。经过基因工程方法，把编码胰岛素基工程方法，把编码胰岛素基因送到大肠杆菌细胞中去，因送到大肠杆菌细胞中去，造出能生产胰岛素工程菌；造出能生产胰岛素工程菌；从从200升发酵液就可得到升发酵液就可得到10克胰岛素。克胰岛素。第第28页页转人生长素基因工程菌转人生长素基因工程菌转基因转基因酵母菌酵母菌第第29页页高效光谱杀蚊工程菌高效光谱杀蚊工程菌高效光谱杀蚊工程菌高效光谱杀蚊工程菌废水处理基因工程菌废水处理基因工程菌废水处理基因工程菌废水处理基因工程菌第第30页页四、转基因技术及原理四、转基因技术及原理（一）转基因基本（一）转基因基本技术线路技术线路（二）转基因的（二）转基因的受体系统受体系统（三）外源基因导（三）外源基因导入的方法入的方法（四）转基因筛选（四）转基因筛选与检测与检测转基因转基因技术技术第第31页页转基因基本技术线路转基因基本技术线路1 1、获得、获得目的基因，目的基因，克隆到载克隆到载体上扩增体上扩增2 2、受体、受体细胞培养：细胞培养：如植物愈如植物愈伤组织等伤组织等3 3、目的、目的基因导入基因导入受体细胞受体细胞4 4、培养、培养转化细胞转化细胞5 5、筛选、筛选、培植、鉴培植、鉴定定第第32页页转基因植物技术流程转基因植物技术流程第第33页页苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因杀虫晶体蛋白基因表示载体表示载体花粉管通花粉管通道导入道导入第第34页页转基因动物技术流程转基因动物技术流程转人乳铁蛋白基因转人乳铁蛋白基因奶牛奶牛第第35页页转基因微生物技术流程转基因微生物技术流程转人胰岛转人胰岛素基因大素基因大肠杆菌肠杆菌第第36页页基因工程菌构建过程基因工程菌构建过程第第37页页（二）转基因受体系统（二）转基因受体系统组织受体系统组织受体系统（如：受（如：受伤的的细胞容易受到病毒或胞容易受到病毒或质粒的感粒的感染，并形成愈染，并形成愈伤组织，可，可诱导分化出完整植株）分化出完整植株）原生质体系统原生质体系统（便于体外（便于体外细胞和胞和遗传操作）操作）生殖细胞受体系统生殖细胞受体系统（1、单倍体培养倍体培养诱导愈愈伤组织、转化；化；2、利用花粉和卵、利用花粉和卵细胞的受精胞的受精过程程转化）化）叶绿体转化系统叶绿体转化系统（能直接表达原核基因）（能直接表达原核基因）第第38页页（三）外源基因导入植物受体方法（三）外源基因导入植物受体方法直接转化法直接转化法（略）（略）农杆菌介导转农杆菌介导转化法（化法（19741974年）年）基因枪法基因枪法（19871987年）年）植物病毒介植物病毒介导法导法细胞核移植细胞核移植第第39页页农杆菌介导基因转移：农杆菌介导基因转移：Tumor-inducing plasmid转移转移DNA(transfer DNA,T-DNA)Ti plasmid：双链共价闭合：双链共价闭合环状环状DNA分子，约分子，约150200Kb根瘤农杆菌根瘤农杆菌（Agrobactertium）tumef-aciens）菌株）菌株中含有中含有Ti质粒，其特质粒，其特定部位与植物核内定部位与植物核内DNA组合来表示信息，组合来表示信息，使植物细胞肿瘤化。使植物细胞肿瘤化。即此质粒现有在细菌即此质粒现有在细菌中表示基因，又有在中表示基因，又有在高等植物中表示基因。高等植物中表示基因。第第40页页发根农发根农杆菌杆菌（Ri plasmidRi plasmidRi plasmidRi plasmid）发根农杆菌（发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）：土壤细菌，能：土壤细菌，能侵染大多数双子叶植物和少数侵染大多数双子叶植物和少数单子叶植物单子叶植物 Ri质粒质粒(root-inducing plasmid)：T-DNA区、区、Vir区两个功效区区两个功效区T-DNA区插入到寄主植物基因组中，区插入到寄主植物基因组中，表示决定发根生长和冠瘿碱合成基表示决定发根生长和冠瘿碱合成基因，冠瘿碱检测是评价植物转化是因，冠瘿碱检测是评价植物转化是否成功证据之一否成功证据之一 Vir区不插入寄主植物基因组区不插入寄主植物基因组DNA中，但与中，但与T-DNA转移相关，其缺失转移相关，其缺失或突变不能使感染植物出现发根或突变不能使感染植物出现发根 LBRBviroriABGCDEopinecatabolismHairy root genesand opine synthaseT-DNARiRi质粒质粒第第41页页脓杆菌介导转基因过程脓杆菌介导转基因过程第第42页页TiTi质粒衍生克隆转化载体质粒衍生克隆转化载体TiTi质粒衍生克隆转化载体必须具备以下结构特点质粒衍生克隆转化载体必须具备以下结构特点1 1）含有选择标识基因）含有选择标识基因2 2）DNADNA复制起始位点复制起始位点3 3）T-DNAT-DNA右边缘序列右边缘序列4 4）单克隆位点）单克隆位点5 5）virvir区域，利用双元载体系统和共整合载体系区域，利用双元载体系统和共整合载体系统处理。统处理。第第43页页共整合载体共整合载体和农杆菌和农杆菌质粒重组过程质粒重组过程第第44页页共共整合整合载体载体（Cointegration vector）第第45页页双元载体双元载体 标记基因标记基因 启动子启动子 外外源目基因源目基因 终止序列终止序列第第46页页双元载体（双元载体（1 1）第第47页页双元载体（双元载体（2 2）第第48页页农杆菌共培养侵染农杆菌共培养侵染诱导愈伤组织诱导愈伤组织分化生芽分化生芽生根生根叶盘转化法叶盘转化法叶盘法叶盘法叶盘法叶盘法 双子叶植物较为惯用、简单有效方法。双子叶植物较为惯用、简单有效方法。双子叶植物较为惯用、简单有效方法。双子叶植物较为惯用、简单有效方法。第第49页页基因枪介导基因枪介导DNADNA转移法转移法 基因枪法（基因枪法（Gene Gene gunsguns）最早是由美国康奈尔）最早是由美国康奈尔大学大学SanfordSanford最先提出。它最先提出。它经过高速飞行金属颗粒将包经过高速飞行金属颗粒将包被其外目标基因直接导入到被其外目标基因直接导入到受体细胞内，从而实现基因受体细胞内，从而实现基因转化方法。转化方法。19921992年，世界首年，世界首例转基因小鼠就是经过该法例转基因小鼠就是经过该法取得。取得。第第50页页Gene Gun Gene guns and electric shocks transfer DNA into plant cells基因枪基因枪第第51页页第第52页页第第53页页决定基因枪使用成功原因决定基因枪使用成功原因第一原因是第一原因是动力系统动力系统。依据动力系统，基因枪分为三大类：依据动力系统，基因枪分为三大类：第一类是以火药爆炸力作为动力加速微弹；第一类是以火药爆炸力作为动力加速微弹；第二类是以电弧放电蒸发浪作为动力；第二类是以电弧放电蒸发浪作为动力；第三类是以高压气体作为动力。第三类是以高压气体作为动力。第二原因是第二原因是微弹制备过程微弹制备过程 。用微载体有两类：一是钨粉，另一个是金粉，直径用微载体有两类：一是钨粉，另一个是金粉，直径普通为普通为0.6-4m0.6-4m。惯用将惯用将DNADNA包被到微载体上所用沉淀试剂有亚精胺、包被到微载体上所用沉淀试剂有亚精胺、氯化钙、乙醇、聚乙二醇、异丙醇等。氯化钙、乙醇、聚乙二醇、异丙醇等。第三个原因是第三个原因是受体材料选择受体材料选择。第第54页页microinjectioncell-to-cell infection植物病毒介导法植物病毒介导法（Viruses can be used as vectors for whole plants）第第55页页转基因植物筛选与检测转基因植物筛选与检测 汇报基因汇报基因（如：抗生素抗性、抗除草剂、显（如：抗生素抗性、抗除草剂、显色或发光汇报基因等）色或发光汇报基因等）分子生物学方法分子生物学方法（ELISAELISA、PCRPCR、分子杂、分子杂交等）交等）第第56页页五、五、转基因风险转基因风险及安全控制及安全控制第第57页页转基因作物生产现实状况转基因作物生产现实状况 全球共有全球共有28个国家种植个国家种植转基因作物，种植面积到转基因作物，种植面积到达约达约1.7亿公顷。中国种植亿公顷。中国种植面积约面积约400万公顷，居世界万公顷，居世界第第6位，其中绝大部分是转位，其中绝大部分是转基因抗虫棉。基因抗虫棉。第第58页页 -世界主要国家转基因作物生产面积（百万公顷）中国排名第六第第59页页转基因作物同意情况转基因作物同意情况（1996199619961996年至今）年至今）年至今）年至今）国家国家国家国家事件（个）事件（个）事件（个）事件（个）美国196日本182加拿大131墨西哥122澳大利亚92韩国86新西兰81欧盟67菲律宾64台湾地域52南非49作物作物国家国家事件事件玉米23121棉花1948马铃薯 1031油菜1230大豆2422第第60页页主要品种主要品种品种名称品种名称同意国家同意国家特征特征玉米NK60322国+欧盟27国 耐除草剂大豆GTS40-3-2 22国+欧盟27国 耐除草剂玉米MON81022国+欧盟27国 抗虫玉米Bt1120国+欧盟27国 抗虫棉花MON53117国+欧盟27国 抗虫棉花MON1445 14国+欧盟27国 抗虫第第61页页美国已商业化主要美国已商业化主要转基因转基因作物作物 大规模商业化种植主要作物：大豆、玉米、油菜、棉花、南大规模商业化种植主要作物：大豆、玉米、油菜、棉花、南瓜、番木瓜、苜蓿等瓜、番木瓜、苜蓿等7 7种作物种作物 当前已同意种植或食用转基因作物当前已同意种植或食用转基因作物1818类，转化体超出类，转化体超出100100个，个，其中允许种植作物有其中允许种植作物有1414种，还未允许种植作物有剪股颖、甜瓜等。种，还未允许种植作物有剪股颖、甜瓜等。剪股颖（剪股颖（1个）个）甜菜（甜菜（3个）个）油菜（油菜（11个）个）番木瓜（番木瓜（2个）个）菊苣（菊苣（3个）个）甜瓜（甜瓜（2个）个）南瓜（南瓜（2 2个）个）大豆（大豆（1313个）个）棉花（棉花（1616个）个）亚麻（亚麻（1 1个）个）番茄（番茄（6 6个）个）苜蓿（苜蓿（1 1个）个）李树（李树（1 1个）个）马铃薯（马铃薯（2020个）个）小麦（小麦（1 1个）个）玉米（玉米（2424个）个）水稻（水稻（3 3个）个）烟草（烟草（1 1个）个）第第62页页6315%CONVENTIONAL CORN85%BIOTECHCORNU.S.Corn第第63页页649%CONVENTIONALSOYBEANS91%BIOTECH SOYBEANSU.S.Soybeans第第64页页加拿大主要加拿大主要转基因转基因作物作物 大规模商业化种植主要作物：大豆、玉米、油菜等大规模商业化种植主要作物：大豆、玉米、油菜等3 3种作物种作物 当前已同意种植或食用转基因作物当前已同意种植或食用转基因作物1515类，转化体超出类，转化体超出100100个，其中个，其中允许种植作物有允许种植作物有1010种，还未允许种植作物有南瓜、番木瓜、棉花、番茄、种，还未允许种植作物有南瓜、番木瓜、棉花、番茄、水稻等水稻等5 5个（个（以下红色字体以下红色字体）。）。小扁豆（小扁豆（1 1个）个）甜菜（甜菜（2 2个）个）油菜（油菜（2121个个）番木瓜（番木瓜（2 2个）个）亚麻（亚麻（1 1个）个）南瓜（南瓜（2 2个）个）大豆（大豆（9 9个）个）棉花（棉花（1313个）个）向日葵（向日葵（1 1个）个）番茄（番茄（6 6个）个）苜蓿（苜蓿（2 2个）个）马铃薯（马铃薯（2020个）个）小麦（小麦（7 7个）个）玉米（玉米（2525个）个）水稻（水稻（8 8个）个）第第65页页澳大利亚主要澳大利亚主要转基因转基因作物作物 大规模商业化种植主要作物：棉花。大规模商业化种植主要作物：棉花。当前已同意种植或食用转基因作物当前已同意种植或食用转基因作物8 8类，转化体超出类，转化体超出6464个，个，其中允许种植作物有油菜、康乃馨和棉花其中允许种植作物有油菜、康乃馨和棉花3 3种。种。康乃馨（康乃馨（5个）个）甜菜（甜菜（2个）个）油菜（油菜（7个）个）大豆（大豆（7个）个）棉花（棉花（13个）个）苜蓿（苜蓿（2个）个）马铃薯（马铃薯（13个）个）玉米（玉米（15个）个）第第66页页印度印度主要主要转基因转基因作物作物 大规模商业化种植主要作物：棉花。大规模商业化种植主要作物：棉花。当前已同意种植或食用转基因作物只当前已同意种植或食用转基因作物只有棉花一个作物，有四个转化体有棉花一个作物，有四个转化体1598515985、MON531MON531、MON757MON757和和10761076。第第67页页中国中国主要转基因作物主要转基因作物 大规模商业化种植主要作物：棉花。大规模商业化种植主要作物：棉花。当前已同意种植或食用转基因作物当前已同意种植或食用转基因作物9种，包种，包含大豆、玉米、油菜、棉花、水稻、番茄、辣含大豆、玉米、油菜、棉花、水稻、番茄、辣椒、番木瓜、牵牛花。其中，椒、番木瓜、牵牛花。其中，允许种植转基因允许种植转基因植物有植物有5 5个，包含棉花、番茄、辣椒、番木瓜、个，包含棉花、番茄、辣椒、番木瓜、牵牛花牵牛花。第第68页页欧盟欧盟主要主要转基因作物商业化转基因作物商业化 大规模商业化种植主要作物：棉花。大规模商业化种植主要作物：棉花。当前已同意种植或食用转基因作物当前已同意种植或食用转基因作物8 8种，种，有有3 3种作物（种作物（康乃馨、菊苣和玉米康乃馨、菊苣和玉米）允许种植。）允许种植。菊苣（菊苣（1个）个）甜菜（甜菜（1个）个）油菜（油菜（6个）个）大豆（大豆（1个）个）棉花（棉花（8个）个）康乃馨（康乃馨（11个）个）玉米（玉米（15个）个）烟草（烟草（1个）个）第第69页页转基因大基因大豆豆复合性状复合性状玉米玉米转基因抗基因抗虫棉虫棉第第70页页研研研研发发发发主主主主要要要要以以以以市市市市场场场场需需需需求求求求为为为为导导导导向向向向抗抗虫虫基基因因抗抗除除草草剂剂100多个转化体23种植物商业化种植13类目标性状107个品种在51个国家获准进口第第71页页转基因作物研究转基因作物研究抗病抗病抗虫抗虫第一第一第一第一阶阶段段段段品品质营养养第二第二第二第二阶阶段段段段治治疗功能功能第三第三第三第三阶阶段段段段当前当前第第72页页全球最主要四种转基因作物（）第第73页页 截止，转基截止，转基因大豆种植面因大豆种植面积占种植总面积占种植总面积积81%。当前，。当前，已经同意商业已经同意商业化生产转基因化生产转基因大豆品种主要大豆品种主要有有:转基因大豆转基因品种转基因品种研制企业同意年份抗草甘膦Monsanto1994高十八烯酸DuPont1997抗草丁膦AgrEvo1998第第74页页转基因棉花1996年美国、澳大利亚、年美国、澳大利亚、墨西哥墨西哥3国率先商业化种植国率先商业化种植转基因棉花。已经有转基因棉花。已经有13个个国家种植转基因棉花，种国家种植转基因棉花，种植面积达植面积达2100万万hm2，占，占全球棉花总面积全球棉花总面积64；年；年转基因棉花普及率更是高转基因棉花普及率更是高达达82，并首次超出大豆，并首次超出大豆成为转基因品种普及率最成为转基因品种普及率最高作物。高作物。我国于我国于1998年开始规模化年开始规模化种植转基因棉花，到年普种植转基因棉花，到年普及率仅及率仅715。普及较慢，。普及较慢，而且转基因棉花研究与美而且转基因棉花研究与美国也有很大差距。国也有很大差距。美国抗虫棉在全世界广泛美国抗虫棉在全世界广泛应用应用(1)拥有世界上第一个自主拥有世界上第一个自主知识产权抗虫基因；知识产权抗虫基因；(2)建立了高效规模化转基建立了高效规模化转基因技术体系因技术体系(年产转基因植年产转基因植株株20,000株株)，确保棉花育，确保棉花育种需求；种需求；(3)孟山都企业孟山都企业(基因高效基因高效转化技术转化技术)与岱字棉企业与岱字棉企业(育育种推广网络种推广网络)联手经营。联手经营。第第75页页第第76页页转基因玉米 从从1990到年，美国共接到年，美国共接收了收了5771项转基因玉米田项转基因玉米田间试验申请，同意了间试验申请，同意了5412项申请。项申请。到，经过管理机构同意到，经过管理机构同意进行商业化生产转基因玉进行商业化生产转基因玉米米34份；份；近年各种抗性聚合和提近年各种抗性聚合和提升品质申请有增多趋势。升品质申请有增多趋势。第第77页页转基因玉米研发趋势仍是主流仍是主流受到重视受到重视抗虫、抗除草剂抗虫、抗除草剂叠加性状叠加性状（两个或两个以上）（两个或两个以上）多抗和品质改良多抗和品质改良（抗虫、抗除草剂、抗旱）（抗虫、抗除草剂、抗旱）未来方向未来方向第第78页页 1995 1995年，加拿大年，加拿大利用抗除草剂转基利用抗除草剂转基因技术实现了油菜生产免耕制因技术实现了油菜生产免耕制，降低了，降低了生产成本，显著提升了油菜产品国际竞生产成本，显著提升了油菜产品国际竞争力。争力。转基因技术处理了雄性不育难题转基因技术处理了雄性不育难题，实现了油菜杂交化，单产提升了实现了油菜杂交化，单产提升了10%10%以以上。上。年止，美国、年止，美国、加拿大和欧盟共加拿大和欧盟共计进行转基因油计进行转基因油菜田间试验菜田间试验4000余次，居第二位。余次，居第二位。加拿大转基因油加拿大转基因油菜占菜占77%。转基因油菜转基因油菜第第79页页转基因油菜研发趋势转基因油菜研发趋势 1 1、提升品质和抗性为代表转基因油菜、提升品质和抗性为代表转基因油菜 产产量量、含含油油量量、蛋蛋白白质质、抗抗病病虫虫能能力力、维维生生素素E E、油油酸酸含含量量、抗抗盐盐碱碱、抗抗干干旱旱、抗抗高高温温和和冻冻害害、破破除除光光温敏感性等温敏感性等 2 2、医药保健品和工业原料用转基因油菜、医药保健品和工业原料用转基因油菜 脑脑啡啡呔呔、抗抗生生素素、油油体体蛋蛋白白、血血蛭蛭素素、木木聚聚糖糖酶酶、可降解塑料、高月桂酸、高棕榈酸、高芥酸等。可降解塑料、高月桂酸、高棕榈酸、高芥酸等。第第80页页抗虫、抗病抗虫、抗病性状性状经济效经济效益显著益显著第一代第一代医药、工业、医药、工业、环境保护等新性状环境保护等新性状技术基技术基本成熟本成熟第三代第三代品质改良、品质改良、多基因复合性状多基因复合性状第二代第二代已商业已商业化应用化应用农民农民农民、消费者、加工者农民、消费者、加工者转基因技术不停创新转基因技术不停创新新品种不停涌现新品种不停涌现第第81页页转基因生物安全争论转基因生物安全争论pGMO会不会变成病原物？（生物武器）p基因漂移、基因污染（野生资源）p“超级杂草”可能性p对非靶标生物影响（生物多样性）p病毒重组与异源包装p食品安全性：毒性、过敏性（巴西坚果）第第82页页第第83页页转基因带来益处转基因带来益处Potential BenefitsPotential Benefits1、缩短育种周期，打破不良基因连锁2、扩大了有利基因利用范围，如细菌基因能够转到作物上去3、转基因作物能够降低农业成本，提升单产，改进品质，如抗病、抗虫、抗除草剂等4、有利于健康和抗疾病食品生产，如功效性瓜果等5、摆脱季节和气候影响，扩大适应性6、把生长素基因、多产基因、营养基因等聚合到畜牧动物中第第84页页转基因潜在风险Potential negative effectsPotential negative effects1、可能产生有毒物质和过敏源，会对健康不利，严重可致癌或遗传疾病2、有学者认为，外来基因以一个人们当前不了解方式破坏了食物中营养成份3、可能造成基因污染，影响到生物多样性保护和连续利用4、对非目标生物起作用第第85页页转基因产品研发转基因产品研发过程过程研究研究田间试验田间试验应用应用 同意商业化同意商业化转转基基因因植植物物隔离田间试验隔离田间试验时间时间田间试验许可田间试验许可第第86页页农业转基因生物安全管理条例颁布第第87页页在研发中安全控制是最主要在研发中安全控制是最主要产品产品概念概念基因基因发觉发觉遗传遗传转化转化转化体转化体筛选筛选品系品系培育培育种子种子生产生产市场市场销售销售基因和蛋白安全性基因和蛋白安全性初步评价初步评价 基因选择基因选择 基因起源基因起源 生态安全考虑生态安全考虑品种（系）测试品种（系）测试和选择和选择 实质等同分析实质等同分析 农艺性状分析农艺性状分析 转基因表示有效性分析转基因表示有效性分析深入安全性评价深入安全性评价 食用安全食用安全 饲用安全饲用安全 环境安全环境安全质量控制质量控制(QC)方案、审核和标准方案、审核和标准 质量质量 纯度纯度 表现表现生物技术追踪和监管生物技术追踪和监管 最好表示载体最好表示载体 转化效率转化效率 EAT评价评价 基因质量控制基因质量控制 环境标准环境标准 代谢分析代谢分析法规评价追踪和监管法规评价追踪和监管 法规申报标准操作程序法规申报标准操作程序 USDA田间试验执行计划田间试验执行计划 国家卫生研究所国家卫生研究所(NIH)试验室指南试验室指南 全球试验室实践（全球试验室实践（GLP）标准）标准 USDA/APHIS田间试验检验田间试验检验 EPA/FDA监管及检验监管及检验商业化追踪和监管商业化追踪和监管 健康和环境服务协会健康和环境服务协会 专门生物安全委员会专门生物安全委员会 生物技术服务工作组生物技术服务工作组 全球种子质量审查小组全球种子质量审查小组 应急处理小组应急处理小组第第88页页我国培育转基因水稻我国培育转基因水稻第第89页页我国培育转基因玉米我国培育转基因玉米第第90页页转基因安全评价转基因安全评价第第91页页转基因转基因安全评价结论安全评价结论第第92页页田间试验程序田间试验程序申请申请同意同意种植种植收获收获/终止终止完成完成监控检验监控检验生长季节生长季节收获后阶段收获后阶段第第93页页分子特征申请以下阶段需提供相关资料中间试验环境释放生产性试验安全证书表示载体目标基因与载体构建图目标基因表示载体其它主要元件外源插入片段整合PCR检测目标基因标识基因其它主要元件Southern杂交目标基因标识基因其它主要元件外源插入片段全长DNA序列插入位点两端边界序列外源插入片段表示RNA表示RT-PCR检测Northern杂交蛋白质表示ELISAWestern杂交应该提供项应该提供项绿黄选一绿黄选一绿黄选一绿黄选一第第94页页试验安全控制办法试验安全控制办法p试验室试验室p田间试验田间试验第第95页页试验室安全控制办法试验室安全控制办法设备设施设备设施：普通生物学试验室和温室要求普通生物学试验室和温室要求：在试验室和温室划定区域：在试验室和温室划定区域 超净工作台，消毒灭菌设备超净工作台，消毒灭菌设备、：隔离区内，警示标志，隔离区内，警示标志，灭菌设施，负压循环，污水处理灭菌设施，负压循环，污水处理 安全控制办法向安委会汇报，同意安全控制办法向安委会汇报，同意第第96页页试验操作试验操作：普通生物学试验室和温室要求普通生物学试验室和温室要求：工作服，放在试验区域内：工作服，放在试验区域内 预防试验无关生物进入试验室预防试验无关生物进入试验室、：进入试验室必须同意，：进入试验室必须同意，保护用具、工作服保护用具、工作服 基因操作材料、用具基因操作材料、用具 转移材料器皿转移材料器皿第第97页页预防转基因生物扩散管理制度预防转基因生物扩散管理制度建立转基因生物安全管理小组建立转基因生物安全管理小组制订安全管理制度：多层次制订安全管理制度：多层次单位单位课题组课题组 责任制度、责任制度、试验人员、试验材料、试验试验人员、试验材料、试验场所、试验操作场所、试验操作建立档案统计：建立档案统计：第第98页页田间控制田间控制主要农作物田间隔离距离（参考）主要农作物田间隔离距离（参考）作物名称作物名称隔离距离隔离距离(米米)备备 注注水稻水稻100100或花期隔离或花期隔离2020天以上天以上小小 麦麦100100或花期隔离或花期隔离2020天以上天以上大大 麦麦100100或花期隔离或花期隔离2020天以上天以上芸薹属芸薹属10001000棉棉 花花 150150玉米玉米300300或花期隔离或花期隔离2525天以上天以上大大 豆豆100100第第99页页品系或品品系或品种种地点和规模地点和规模（试验）年（试验）年限限中间中间试验试验202个省，个省，3个点个点/省省小于小于4亩亩12年年环境环境释放释放52个省，个省，7个点个点/省省430亩亩12年年生产性生产性试验试验12个省，个省，5个点个点/省省大于大于30亩亩12年年生物安生物安全证书全证书1一个省一个安全证书一个省一个安全证书（例外）（例外）不超出5年转基因植物试验规模要求转基因植物试验规模要求第第100页页试验材料处理试验材料处理l保留：保留：与其它常规材料分开放置与其它常规材料分开放置；全密封空全密封空间间 （如贮藏室，办公室，壁柜，冷藏室）（如贮藏室，办公室，壁柜，冷藏室）；当当贮藏多个转基因样本时贮藏多个转基因样本时，每一每一样本样本都应分别放都应分别放于密封有标签容器内于密封有标签容器内l销毁：销毁：焚烧，剁碎并翻耕，深埋或用除草剂焚烧，剁碎并翻耕，深埋或用除草剂等化学品处理等化学品处理第第101页页收获后试验地监控收获后试验地监控l目标目标目标目标:预防转基因植物存留定植预防转基因植物存留定植确保没有试验材料在未经授权机构许可情况下进入确保没有试验材料在未经授权机构许可情况下进入食物或饲料链中食物或饲料链中l办法办法办法办法：通常一年或多年通常一年或多年 -依作物而定依作物而定禁种植物花粉漂移可能造成在试验点内或周围产生禁种植物花粉漂移可能造成在试验点内或周围产生杂交后代杂交后代 在开花前销毁全部禁种植物（自生苗、近缘物种）在开花前销毁全部禁种植物（自生苗、近缘物种）发生花粉漂移或结果，监管部门可能延长采后期发生花粉漂移或结果，监管部门可能延长采后期第第102页页 试验室试验室试验室试验室 转基因转基因水稻专用试验室，水稻专用试验室，该试验室入口处设该试验室入口处设有进出登记制度，有进出登记制度，有专用进出门卡，有专用进出门卡，试验室设置电子眼试验室设置电子眼监控装置监控装置。103第第103页页 洗涤室洗涤室洗涤室洗涤室 专用转专用转基因研究洗涤室，基因研究洗涤室，并有专门管理制度并有专门管理制度和管理人员。进出和管理人员。进出转基因试验室器皿转基因试验室器皿和废弃物都需要进和废弃物都需要进行高压灭菌处理，行高压灭菌处理，以防治试验材料和以防治试验材料和物种逃逸。物种逃逸。第第104页页接种室接种室接种室接种室 转基因研究有转基因研究有专用接种室，专员专用接种室，专员负责管理，并制订负责管理，并制订了技术操作管理规了技术操作管理规程程。第第105页页 培养室培养室培养室培养室 转基因转基因材料培养室设置有材料培养室设置有专用门卡，只有被专用门卡，只有被授权教师、硕士才授权教师、硕士才能进入该室，室内能进入该室，室内固定分配每个人试固定分配每个人试验材料存置地点。验材料存置地点。第第106页页温室温室 转基因研究有独立温室，隔离条件很好，相关人员转基因研究有独立温室，隔离条件很好，相关人员须刷卡进入须刷卡进入。温室外景温室外景温室外景温室外景107第第107页页种子储备室种子储备室种子储备室种子储备室 选择安全保护办法很好地点贮藏转基因水稻种子，选择安全保护办法很好地点贮藏转基因水稻种子，并建立了转基因水稻种子贮藏室管理制度。储备室设置并建立了转基因水稻种子贮藏室管理制度。储备室设置两把锁，钥匙由不一样工作人员保留。两把锁，钥匙由不一样工作人员保留。两两两两把把把把锁锁锁锁第第108页页转基因试验种植田选择，应该选择自然隔离条件很好地段转基因试验种植田选择，应该选择自然隔离条件很好