大师作文网以Bt毒蛋白质基因作物为例分析转基因作物的利弊!
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：生物作业 时间：2024/11/10 01:23:28
以Bt毒蛋白质基因作物为例分析转基因作物的利弊!
请高手写个一篇大约在1500字以上的分析!
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10多年来,Bt毒蛋白编码基因在转基因抗虫植物中的应用卓有成效.1987年,比利时的Vacek研究小组以及美国孟山都公司的Fischhoff等人报道了首例有关转Bt基因烟草和番茄的研究结果.此后,Bt基因相继被转入到棉花、水稻、玉米等农作物中,以抗鳞翅目昆虫为主要目标.
该系统克服了常规育种的不足,具有如下优点：1)已发现的高水平Bt抗性基因都是隐性基因,在植物体内可稳定地遗传与表达；2)杀虫蛋白对昆虫的幼虫特别有效,可实现虫害的早期防治；3)可实现植物的整株保护,尤其是化学药剂喷施不到的部位的防治(如钻心出)；4)对人、畜及非目标动物群体无害,不会破坏生态平衡.由于毒蛋白存留在植物组织中,不会污染环境；5)抗性持久,不易被环境因素所破坏.
同植物中其它的导入基因相比,Cry基因的表达水平是很低的(一般低于叶部可溶性蛋白总量的0.001％).Cry基因富含A＋T核苷酸.据推测,它在植物体中远没有充分表达,其PolyA编码结构减少了转录的稳定性.目前,人工构建了其合成基因,对核苷酸序列作了修饰,同时又不改变它所表达的氨基酸序列.与细菌中的Cry基因相比,构建后的合成基因表达水平更高(占叶部可溶性蛋白总量的0.02％～1％).它们大多数高抗鳞翅目昆虫(CryⅠA(a),CryⅠA(b),CryⅠA(c),CryⅠC),另外一些合成基因高抗鞘翅目昆虫,如科罗拉多州甲虫(CryⅢA).Cry基因的编码子可以经过改造,从而适宜在双子叶植物及单子叶植物中表达.
在大多数情况下,Bt毒蛋白编码序列受组成型启动子(CaMV35S启动子或其衍生启动子)的调控.然而,某些情况下,组织特异型启动子(一种在玉米绿色组织中表达的PEPC启动子和玉米花粉特异型启动子)或者伤诱导型启动子(致病性PR-la基因或者A．tumefaciens甘露糖合成酶)也可以加以利用.天然的Bt毒蛋白基因通过同源重组导入到烟草的叶绿体基因组中,可以获得高水平的表达,毒素产量可占叶部可溶性蛋白的3％～5％.尽管如此,在烟草叶绿体中的转化效率还是远低于常规方法.
在1986年,进行了首例转基因烟草表达Bt毒蛋白的田间试验.随后,在美国和欧洲进行了小规模和大规模的田间试验.在1995年,美国批准了首例转基因植物面市,包括转基因玉米表达CryⅠA(b)毒素、转基因棉花表达CryⅠA(b)毒素以及转基因马铃薯表达CryⅢA毒素.1996年,在美国,转Bt毒蛋白基因的栽培面积超过120km2.此外,在阿根廷和澳大利亚等国家大多数转基因植物也已经商品化.但直到现在,在欧洲转基因作物的商品化仍未获批准.
虽然转Bt毒蛋白基因的抗虫育种已经取得了很大的进展,但总的说来,尚处于起步阶段,需要解决以下问题：1)有效性问题 既要提高杀虫基因在转基因植物中的表达水平,同时又要针对昆虫危害的部位和时期,解决其组织特异性及发育阶段特异性表达的问题；2)昆虫的抗药性问题 这是一个潜在的严重问题.昆虫在长期人工饲喂或田间取食后,其后代产生了抗药性,半致死剂量(LD50)大大提高,构建基因时可以采用组织特异型启动子或采用双价抗虫基因等措施加以解决；3)广谱抗性问题 自然界中害虫种类繁多,而目前发现的杀虫基因又多数具有专一的抗性,因此,要不断寻找新的毒蛋白基因,扩大其抗虫谱.
该系统克服了常规育种的不足,具有如下优点：1)已发现的高水平Bt抗性基因都是隐性基因,在植物体内可稳定地遗传与表达；2)杀虫蛋白对昆虫的幼虫特别有效,可实现虫害的早期防治；3)可实现植物的整株保护,尤其是化学药剂喷施不到的部位的防治(如钻心出)；4)对人、畜及非目标动物群体无害,不会破坏生态平衡.由于毒蛋白存留在植物组织中,不会污染环境；5)抗性持久,不易被环境因素所破坏.
同植物中其它的导入基因相比,Cry基因的表达水平是很低的(一般低于叶部可溶性蛋白总量的0.001％).Cry基因富含A＋T核苷酸.据推测,它在植物体中远没有充分表达,其PolyA编码结构减少了转录的稳定性.目前,人工构建了其合成基因,对核苷酸序列作了修饰,同时又不改变它所表达的氨基酸序列.与细菌中的Cry基因相比,构建后的合成基因表达水平更高(占叶部可溶性蛋白总量的0.02％～1％).它们大多数高抗鳞翅目昆虫(CryⅠA(a),CryⅠA(b),CryⅠA(c),CryⅠC),另外一些合成基因高抗鞘翅目昆虫,如科罗拉多州甲虫(CryⅢA).Cry基因的编码子可以经过改造,从而适宜在双子叶植物及单子叶植物中表达.
在大多数情况下,Bt毒蛋白编码序列受组成型启动子(CaMV35S启动子或其衍生启动子)的调控.然而,某些情况下,组织特异型启动子(一种在玉米绿色组织中表达的PEPC启动子和玉米花粉特异型启动子)或者伤诱导型启动子(致病性PR-la基因或者A．tumefaciens甘露糖合成酶)也可以加以利用.天然的Bt毒蛋白基因通过同源重组导入到烟草的叶绿体基因组中,可以获得高水平的表达,毒素产量可占叶部可溶性蛋白的3％～5％.尽管如此,在烟草叶绿体中的转化效率还是远低于常规方法.
在1986年,进行了首例转基因烟草表达Bt毒蛋白的田间试验.随后,在美国和欧洲进行了小规模和大规模的田间试验.在1995年,美国批准了首例转基因植物面市,包括转基因玉米表达CryⅠA(b)毒素、转基因棉花表达CryⅠA(b)毒素以及转基因马铃薯表达CryⅢA毒素.1996年,在美国,转Bt毒蛋白基因的栽培面积超过120km2.此外,在阿根廷和澳大利亚等国家大多数转基因植物也已经商品化.但直到现在,在欧洲转基因作物的商品化仍未获批准.
虽然转Bt毒蛋白基因的抗虫育种已经取得了很大的进展,但总的说来,尚处于起步阶段,需要解决以下问题：1)有效性问题 既要提高杀虫基因在转基因植物中的表达水平,同时又要针对昆虫危害的部位和时期,解决其组织特异性及发育阶段特异性表达的问题；2)昆虫的抗药性问题 这是一个潜在的严重问题.昆虫在长期人工饲喂或田间取食后,其后代产生了抗药性,半致死剂量(LD50)大大提高,构建基因时可以采用组织特异型启动子或采用双价抗虫基因等措施加以解决；3)广谱抗性问题 自然界中害虫种类繁多,而目前发现的杀虫基因又多数具有专一的抗性,因此,要不断寻找新的毒蛋白基因,扩大其抗虫谱.