基因工程在環(huán)境保護中應(yīng)用

1、基因工程在環(huán)境保護中應(yīng)用基因工程的發(fā)展雖然只有短短的幾十年的時間，但已經(jīng)取得了許多令人鼓舞的成果，特別是在環(huán)境保護方面。1用昆蟲毒素基因制殺蟲劑取得成功美國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。他們運用轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)將毒素基因?qū)胍环N侵染毛蟲的病毒中，獲得了表達。當毛蟲這種害蟲吞下了這種轉(zhuǎn)基因病毒，該基因隨至侵染細胞，繼而殺死毛蟲。檢測和進一步實驗表明，用該基因工程技術(shù)制成的殺蟲劑，不僅殺蟲效果明顯，而且具有高度的專一性，對植物及其他動物無任何危害。在這項基因工程成功試驗的啟迪下，阿森斯的佐治亞大學又成功地從螨蟲中得到了生產(chǎn)毒素的基因；英國牛津自然環(huán)境調(diào)查研究理事會(

2、nerc)的病毒學和環(huán)境微生物學研究所與美國戴維斯的加利福尼亞大學使用的蝎子毒素基因，通過基因工程生產(chǎn)出的殺蟲劑，具有極好的殺蟲效果，特別是它不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。2轉(zhuǎn)基因作物抗蟲效果明顯本項試驗的開發(fā)是在棉花中導(dǎo)入bt基因。bt是土壤中一種可殺滅害蟲的細菌。將bt基因轉(zhuǎn)導(dǎo)入棉花中，可使棉花細胞內(nèi)產(chǎn)生一種自然毒素，這種毒素具有殺滅作物害蟲的作用。該實驗是在美國北卡羅來納州進行的。該地棉花總種植面積為30萬hm2，其中有5%的地種植了bt基因棉花。目前這種新型轉(zhuǎn)基因抗蟲棉正在美國及全世界銷售。棉農(nóng)們對這種棉花普遍持歡迎態(tài)度，因為他們種植這種基因工程棉大大減少了購買殺蟲劑的開支，特別是由于不使用農(nóng)藥

3、，減少了環(huán)境污染，有利于維護農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡。我國科學家、江蘇省農(nóng)科院研究員黃駿麒主持研究的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，系將具有殺蟲作用的特殊基因?qū)朊藁ㄖ仓辏⑹怪哂羞z傳性。這種不同于美國北卡羅來納州的轉(zhuǎn)基因棉花經(jīng)實驗室及田間抗蟲性鑒定，殺蟲效果高達80%100%，凡是吃了這種基因工程棉花枝葉的棉鈴蟲等害蟲，每100條中至少有80條當即被毒殺，而棉花本身的生長和品質(zhì)不受任何影響。專家們在鑒定報告中指出，這種新型抗蟲棉的培育成功，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，目前正在大面積推廣。我國科技工作者已在玉米、土豆等農(nóng)作物害蟲防治中運用了這一技術(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)進行作物改良并取得了良好的成效。這項實驗是由墨西哥伊拉普托高級研究中心的植物學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在堿性土壤中的煙草，然后進行少施肥和不施肥的實驗，結(jié)果均有明顯的增產(chǎn)效果(分別增產(chǎn)30%和20%)。該課題組在研究報告中指出：運用此基因工程后，作物只用普通作物的一半肥料就能取得最好的長勢和增產(chǎn)效果。易切拉小組還為水稻和玉米進行了轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?，初步結(jié)果表明其效果更為顯著。4轉(zhuǎn)基因水稻由實驗室走向大田廣受世人關(guān)注的轉(zhuǎn)基因水稻研究正從實驗室走向大田。中國水稻研究所承擔的這一項目已進入大田釋放階段。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，為解決長期以來困擾

5、雜交稻制種純度的問題提供了新方法。該成果名列由我國500位兩院院士評選出的1997年中國十大科技進展榜首。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，不使用化學除草劑就可除凈雜草，有利于環(huán)境保護。該基因工程新稻種已在浙江的富陽、臨安、麗水等地大面積種植。水稻是包括我國在內(nèi)的亞洲各國的最主要的糧食作物，其栽培范圍廣、面積大、產(chǎn)量多。我國是世界上第一個使用雜交稻的國家。設(shè)在杭州的中國水稻研究所是我國唯一的國家級水稻專業(yè)性研究所。經(jīng)過多年的研究，特別是近幾年來，我國在利用基因工程進行遺傳育種和增產(chǎn)及環(huán)保栽培研究上取得的成就為世界所公認。5抗病蟲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害能力很強的黃瓜。這種運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)入黃瓜細胞里培育出來的，這種酶可以溶化造成黃瓜灰色霉病的線狀菌，進而達到抑制這種病菌繼續(xù)繁育的目的。這項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?zāi)壳斑€在進行中。將基因工程或生物技術(shù)的成果用于環(huán)境保護是近十幾年來發(fā)展較快的領(lǐng)域，它也是預(yù)示21世紀是生物學世紀的一個例證。當代該領(lǐng)域研究成果頗多，特別是運用已經(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序及功能基因的新發(fā)現(xiàn)，為開發(fā)抗病蟲害農(nóng)作物及其減少施肥新作

7、物品種提供了強有力的手段，這一切對實施環(huán)境保護、維護農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡有著極其深遠的意義。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)被學者們稱為植物修復(fù)環(huán)境技術(shù)。日本科學工作者在對大約3 000種植物進行調(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)上他們對該植物進行轉(zhuǎn)基因處理，即把加速根部生長的功能基因?qū)腩嵡鸭毎?，培育出了生長速度快、根部發(fā)達的重組基因顛茄，從而大大提高了其吸收和分解污染物質(zhì)的能力。生產(chǎn)實踐表明，嚴重超標的工廠廢水能夠被它吸收80%。重組基因顛茄在環(huán)境保護中的特殊作用由日經(jīng)產(chǎn)業(yè)新聞公布后，引起了國際上的廣泛關(guān)注，很多國家積

8、極引進這一現(xiàn)代生物技術(shù)成果，已取得了很好的環(huán)保效果。7轉(zhuǎn)基因鵝掌楸樹能有效分解有毒物質(zhì)美國佐治亞大學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Z掌楸的樹木。這種功能基因來自細菌，它能消除環(huán)境中汞造成的污染。斯科特在研究報告中指出：檢測已經(jīng)證實，這種經(jīng)過基因重組的美國鵝掌楸在轉(zhuǎn)導(dǎo)這種基因后，獲得了表達，能夠有效地消除汞離子造成的環(huán)境污染。北亞利桑那大學的戴維索爾特教授在評審這項基因工程成果時說：這項研究成果增加了如下可能性，這就是轉(zhuǎn)基因鵝掌楸樹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。評審者稱這個過程為植物蒸發(fā)。8用基因剪切酶接培育成功抗

9、放射性核廢物細菌該項研究利用了一種耐放射性異常的土壤細菌。這種細胞已被確認為抗放射性能力最強的微生物。它的生理特性是夠修復(fù)自身的dna，從而使其機體在不斷遭受放射性物質(zhì)攻擊的情況下仍能生存下來。不僅如此，這種細菌還含有一種能分解化學物質(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、酶接到該細菌體內(nèi)，從而使這種基因工程微生物進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物質(zhì)和其他有毒化學物質(zhì)的功能。由美國能源部提供資助的這項研究報告稱：甲苯和三元低共溶氯化物是能源部放射性廢物處理場中最常見的有機污染物。該研究報告公布后，由于其強有力的防污染功效，引起了廣泛的關(guān)注，被譽為是現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域在實施環(huán)境保護方面取得的又一重大進展。9轉(zhuǎn)基因技術(shù)育出環(huán)保豬豬通常被認為是對環(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，使水域很快形成富營養(yǎng)化狀態(tài)，會造成河流、湖泊污染，并會使魚類缺氧而大量死亡。加拿大安大略省古爾弗大學的科學工作者新近宣布，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菌的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到豬的dna中培育成的。在國