基因工程在環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用

1、基因工程在環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用基因工程的發(fā)展雖然只有短短的幾十年的時(shí)間，但已經(jīng)取得了許多令人鼓舞的成果，特別是在環(huán)境保護(hù)方面。1用昆蟲(chóng)毒素基因制殺蟲(chóng)劑取得成功美國(guó)猶他公司的基因工程研究人員從蜘蛛體內(nèi)發(fā)現(xiàn)并成功分離出了毒素基因。他們運(yùn)用轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)將毒素基因?qū)胍环N侵染毛蟲(chóng)的病毒中，獲得了表達(dá)。當(dāng)毛蟲(chóng)這種害蟲(chóng)吞下了這種轉(zhuǎn)基因病毒，該基因隨至侵染細(xì)胞，繼而殺死毛蟲(chóng)。檢測(cè)和進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，用該基因工程技術(shù)制成的殺蟲(chóng)劑，不僅殺蟲(chóng)效果明顯，而且具有高度的專一性，對(duì)植物及其他動(dòng)物無(wú)任何危害。在這項(xiàng)基因工程成功試驗(yàn)的啟迪下，阿森斯的佐治亞大學(xué)又成功地從螨蟲(chóng)中得到了生產(chǎn)毒素的基因；英國(guó)牛津自然環(huán)境調(diào)查研究理事會(huì)(

2、nerc)的病毒學(xué)和環(huán)境微生物學(xué)研究所與美國(guó)戴維斯的加利福尼亞大學(xué)使用的蝎子毒素基因，通過(guò)基因工程生產(chǎn)出的殺蟲(chóng)劑，具有極好的殺蟲(chóng)效果，特別是它不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。2轉(zhuǎn)基因作物抗蟲(chóng)效果明顯本項(xiàng)試驗(yàn)的開(kāi)發(fā)是在棉花中導(dǎo)入bt基因。bt是土壤中一種可殺滅害蟲(chóng)的細(xì)菌。將bt基因轉(zhuǎn)導(dǎo)入棉花中，可使棉花細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生一種自然毒素，這種毒素具有殺滅作物害蟲(chóng)的作用。該實(shí)驗(yàn)是在美國(guó)北卡羅來(lái)納州進(jìn)行的。該地棉花總種植面積為30萬(wàn)hm2，其中有5%的地種植了bt基因棉花。目前這種新型轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉正在美國(guó)及全世界銷(xiāo)售。棉農(nóng)們對(duì)這種棉花普遍持歡迎態(tài)度，因?yàn)樗麄兎N植這種基因工程棉大大減少了購(gòu)買(mǎi)殺蟲(chóng)劑的開(kāi)支，特別是由于不使用農(nóng)藥

3、，減少了環(huán)境污染，有利于維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡。我國(guó)科學(xué)家、江蘇省農(nóng)科院研究員黃駿麒主持研究的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，系將具有殺蟲(chóng)作用的特殊基因?qū)朊藁ㄖ仓?，并使之具有遺傳性。這種不同于美國(guó)北卡羅來(lái)納州的轉(zhuǎn)基因棉花經(jīng)實(shí)驗(yàn)室及田間抗蟲(chóng)性鑒定，殺蟲(chóng)效果高達(dá)80%100%，凡是吃了這種基因工程棉花枝葉的棉鈴蟲(chóng)等害蟲(chóng)，每100條中至少有80條當(dāng)即被毒殺，而棉花本身的生長(zhǎng)和品質(zhì)不受任何影響。專家們?cè)阼b定報(bào)告中指出，這種新型抗蟲(chóng)棉的培育成功，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，目前正在大面積推廣。我國(guó)科技工作者已在玉米、土豆等農(nóng)作物害蟲(chóng)防治中運(yùn)用了這一技術(shù)并取得成效。3基因工程作物可以不施肥或少施肥墨西哥科技工作者新近用轉(zhuǎn)基因

4、工程技術(shù)進(jìn)行作物改良并取得了良好的成效。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是由墨西哥伊拉普托高級(jí)研究中心的植物學(xué)家路易海勒易切拉將一種產(chǎn)生檸檬酸的功能基因?qū)肷L(zhǎng)在堿性土壤中的煙草，然后進(jìn)行少施肥和不施肥的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果均有明顯的增產(chǎn)效果(分別增產(chǎn)30%和20%)。該課題組在研究報(bào)告中指出：運(yùn)用此基因工程后，作物只用普通作物的一半肥料就能取得最好的長(zhǎng)勢(shì)和增產(chǎn)效果。易切拉小組還為水稻和玉米進(jìn)行了轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)，初步結(jié)果表明其效果更為顯著。4轉(zhuǎn)基因水稻由實(shí)驗(yàn)室走向大田廣受世人關(guān)注的轉(zhuǎn)基因水稻研究正從實(shí)驗(yàn)室走向大田。中國(guó)水稻研究所承擔(dān)的這一項(xiàng)目已進(jìn)入大田釋放階段。這一在世界上首次研究出的能抗除草劑的轉(zhuǎn)基因雜交水稻，為解決長(zhǎng)期以來(lái)困擾

5、雜交稻制種純度的問(wèn)題提供了新方法。該成果名列由我國(guó)500位兩院院士評(píng)選出的1997年中國(guó)十大科技進(jìn)展榜首。之后，該課題組又成功地配制出抗除草劑轉(zhuǎn)基因直播水稻。這一新的基因工程稻的大田播種，不使用化學(xué)除草劑就可除凈雜草，有利于環(huán)境保護(hù)。該基因工程新稻種已在浙江的富陽(yáng)、臨安、麗水等地大面積種植。水稻是包括我國(guó)在內(nèi)的亞洲各國(guó)的最主要的糧食作物，其栽培范圍廣、面積大、產(chǎn)量多。我國(guó)是世界上第一個(gè)使用雜交稻的國(guó)家。設(shè)在杭州的中國(guó)水稻研究所是我國(guó)唯一的國(guó)家級(jí)水稻專業(yè)性研究所。經(jīng)過(guò)多年的研究，特別是近幾年來(lái)，我國(guó)在利用基因工程進(jìn)行遺傳育種和增產(chǎn)及環(huán)保栽培研究上取得的成就為世界所公認(rèn)。5抗病蟲(chóng)害基因重組黃瓜育成

6、日本農(nóng)業(yè)生物資源研究所最近用基因重組技術(shù)培育出了一種抗病蟲(chóng)害能力很強(qiáng)的黃瓜。這種運(yùn)用基因工程培育出的新型黃瓜是將從水稻中提取出的溶菌性殼質(zhì)酶導(dǎo)入黃瓜細(xì)胞里培育出來(lái)的，這種酶可以溶化造成黃瓜灰色霉病的線狀菌，進(jìn)而達(dá)到抑制這種病菌繼續(xù)繁育的目的。這項(xiàng)研究成果的推出及其明顯效果的展示，使研究人員聯(lián)想到也可使其他農(nóng)作物產(chǎn)生抗病能力，新的試驗(yàn)?zāi)壳斑€在進(jìn)行中。將基因工程或生物技術(shù)的成果用于環(huán)境保護(hù)是近十幾年來(lái)發(fā)展較快的領(lǐng)域，它也是預(yù)示21世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì)的一個(gè)例證。當(dāng)代該領(lǐng)域研究成果頗多，特別是運(yùn)用已經(jīng)掌握的轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不斷完善，尤其是隨著基因組測(cè)序及功能基因的新發(fā)現(xiàn)，為開(kāi)發(fā)抗病蟲(chóng)害農(nóng)作物及其減少施肥新作

7、物品種提供了強(qiáng)有力的手段，這一切對(duì)實(shí)施環(huán)境保護(hù)、維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡有著極其深遠(yuǎn)的意義。6轉(zhuǎn)基因顛茄能高效吸收和分解污染物用植物凈化被污染的水體和土壤等技術(shù)被學(xué)者們稱為植物修復(fù)環(huán)境技術(shù)。日本科學(xué)工作者在對(duì)大約3 000種植物進(jìn)行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，顛茄這種植物有吸收和分解污染源物質(zhì)多氯化聯(lián)苯的能力。在此基礎(chǔ)上他們對(duì)該植物進(jìn)行轉(zhuǎn)基因處理，即把加速根部生長(zhǎng)的功能基因?qū)腩嵡鸭?xì)胞中，培育出了生長(zhǎng)速度快、根部發(fā)達(dá)的重組基因顛茄，從而大大提高了其吸收和分解污染物質(zhì)的能力。生產(chǎn)實(shí)踐表明，嚴(yán)重超標(biāo)的工廠廢水能夠被它吸收80%。重組基因顛茄在環(huán)境保護(hù)中的特殊作用由日經(jīng)產(chǎn)業(yè)新聞公布后，引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注，很多國(guó)家積

8、極引進(jìn)這一現(xiàn)代生物技術(shù)成果，已取得了很好的環(huán)保效果。7轉(zhuǎn)基因鵝掌楸樹(shù)能有效分解有毒物質(zhì)美國(guó)佐治亞大學(xué)的斯科特梅克萊和他的課題成員把一種名為mera的功能基因?qū)朊绹?guó)鵝掌楸的樹(shù)木。這種功能基因來(lái)自細(xì)菌，它能消除環(huán)境中汞造成的污染。斯科特在研究報(bào)告中指出：檢測(cè)已經(jīng)證實(shí)，這種經(jīng)過(guò)基因重組的美國(guó)鵝掌楸在轉(zhuǎn)導(dǎo)這種基因后，獲得了表達(dá)，能夠有效地消除汞離子造成的環(huán)境污染。北亞利桑那大學(xué)的戴維索爾特教授在評(píng)審這項(xiàng)基因工程成果時(shí)說(shuō)：這項(xiàng)研究成果增加了如下可能性，這就是轉(zhuǎn)基因鵝掌楸樹(shù)具備把土壤中的汞等有害物散發(fā)到大氣中從而消除了其毒性，凈化了土壤，消除了污染。評(píng)審者稱這個(gè)過(guò)程為植物蒸發(fā)。8用基因剪切酶接培育成功抗

9、放射性核廢物細(xì)菌該項(xiàng)研究利用了一種耐放射性異常的土壤細(xì)菌。這種細(xì)胞已被確認(rèn)為抗放射性能力最強(qiáng)的微生物。它的生理特性是夠修復(fù)自身的dna，從而使其機(jī)體在不斷遭受放射性物質(zhì)攻擊的情況下仍能生存下來(lái)。不僅如此，這種細(xì)菌還含有一種能分解化學(xué)物質(zhì)的功能基因。在這一發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究者又將其他版本的功能基因剪切、酶接到該細(xì)菌體內(nèi)，從而使這種基因工程微生物進(jìn)一步具備了分解甲苯、氯苯、三元低共溶氯化物等放射性化學(xué)物質(zhì)和其他有毒化學(xué)物質(zhì)的功能。由美國(guó)能源部提供資助的這項(xiàng)研究報(bào)告稱：甲苯和三元低共溶氯化物是能源部放射性廢物處理場(chǎng)中最常見(jiàn)的有機(jī)污染物。該研究報(bào)告公布后，由于其強(qiáng)有力的防污染功效，引起了廣泛的關(guān)注，被譽(yù)為是現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域在實(shí)施環(huán)境保護(hù)方面取得的又一重大進(jìn)展。9轉(zhuǎn)基因技術(shù)育出環(huán)保豬豬通常被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境有危害的家畜。它排泄的糞便中含有磷元素，能促使藻類生長(zhǎng)，使水域很快形成富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，會(huì)造成河流、湖泊污染，并會(huì)使魚(yú)類缺氧而大量死亡。加拿大安大略省古爾弗大學(xué)的科學(xué)工作者新近宣布，他們利用基因工程技術(shù)培育出了一種豬，其糞便中的含磷量比普通豬少20%50%。這種基因工程豬是把老鼠和一些細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到豬的dna中培育成的。在國(guó)