轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物

第三節(jié)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物一、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（一） 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物簡介轉(zhuǎn)基因動(dòng)物指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物（如鼠、兔、羊和豬）的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。1974年，Jaenish和Mintz應(yīng)用顯微注射法，在世界上首次成功地獲得了SV40DNA轉(zhuǎn)基因小鼠。1980年，Gordon等人首先育成帶有人胸苷激酶基因的轉(zhuǎn)基因小鼠。尤其是1982年P(guān)almiter等人將大鼠的生長激素基因?qū)胄∈笫芫训男墼酥?，獲得比普通小鼠生長速度快2~4倍，體形大一倍的轉(zhuǎn)基因“碩鼠”后，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)轟動(dòng)了整個(gè)生命科學(xué)界。隨后的十幾年里，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)飛速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因兔、轉(zhuǎn)基因豬、轉(zhuǎn)基因牛、轉(zhuǎn)基因雞、轉(zhuǎn)基因魚等陸續(xù)育成。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、畜牧學(xué)等研究領(lǐng)域，并取得了許多有價(jià)值的研究成果。（二） 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育的原理與方法轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育的基本原理是借助分子生物學(xué)和胚胎工程的技術(shù)，將外源目的基因在體外擴(kuò)增和加工，再導(dǎo)入動(dòng)物的早期胚胎細(xì)胞中，使其整合到染色體上，當(dāng)胚胎被移植到代孕動(dòng)物的輸卵管或子宮中后，發(fā)育成攜帶有外源基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的關(guān)鍵技術(shù)包括：外源目的基因的制備，外源目的基因的有效導(dǎo)入，胚胎培養(yǎng)與移植，外源目的基因表達(dá)的檢測等。根據(jù)目的基因?qū)氲姆椒ㄅc對(duì)象不同，培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的主要方法有基因顯微注射法、逆轉(zhuǎn)錄病毒感染法、胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法、精子載體導(dǎo)入法等（圖1-2）。母鼠注射PMS48h 結(jié)扎|公鼠'15d與菖器最配心與正?！敖慌洳杉痪岩灰灰浦惨籪假孕'母鼠f I顯微注射 21d目的基因(DNA) Founder轉(zhuǎn)基因小鼠雜交、蜂選圖1-3基因顯微注射法培育轉(zhuǎn)基因小鼠示意圖目的基因的制備與純化：目的基因可以來源于：通過限制性內(nèi)切酶預(yù)先分離的某一基因。逆轉(zhuǎn)錄法得到的cDNA。人工合成的DNA片段。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增的特定基因片段。目的基因的克隆可以通過載體方式進(jìn)行，通常選擇質(zhì)粒作為載體。將目的基因與質(zhì)粒結(jié)合形成重組因子，然后轉(zhuǎn)化至大腸桿菌，擴(kuò)增質(zhì)粒，再分離純化重組質(zhì)粒DNA，用適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切酶消化，制備成線狀基因片段備用。目的基因的克隆也可以通過PCR來實(shí)現(xiàn)。卵供體母鼠和假孕母鼠的準(zhǔn)備：定期準(zhǔn)備相當(dāng)數(shù)量的卵供體母鼠和假孕母鼠以及一批相對(duì)穩(wěn)定的正常公鼠與結(jié)扎公鼠。這些鼠的有關(guān)要求如表1-1。表1-1 培育轉(zhuǎn)基因鼠所用各類鼬要求鼠類鼠齡(周)體重(g)作用更翻率 伺養(yǎng)管理 備注供體母鼠"""w 受精卵供體a每籠匚6只~-公鼠>6 與供體母鼠交配6?8個(gè)月每幻只更體母鼠>6 >20受精卵受體每次 器普［噩菅產(chǎn)過仔更好超排卵與取卵：選擇4~6周齡母鼠，注射孕馬血清促性腺激素(PMSG)后，隔42?48h再注射人絨毛膜促性腺激素(hcg)，注射HCg后10?13餌剖腹取卵，用培養(yǎng)液保存:，置CO2培養(yǎng)箱備用。一~ ~ —基因顯微注射：用專門的持卵管和注射針，在顯微注射儀上操作，將純化的目的基因(DNA)注射到受精卵的雄性原核內(nèi)(雄性原核較雌性原核大)。受精卵移植：轉(zhuǎn)基因受精卵在單細(xì)胞至桑椹胚階段移植到受孕后0.5d的假孕母鼠的輸卵管，在囊胚期則移植到受孕后2.5d的假孕母鼠子宮。每只假孕母鼠移植20~30個(gè)轉(zhuǎn)基因卵為宜。（6） 目的基因的表達(dá)整合鑒定和檢測：從假孕母鼠產(chǎn)下的幼鼠尾尖提取DNA,用PCR、Southernbolt（DNA印跡）、FLSH（熒光原位雜交）等方法在染色體及基因水平上進(jìn)行整合鑒定，并通過Northernblot（RNA印跡）和Westernblot（蛋白質(zhì)印跡）等方法在轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行表達(dá)檢測。經(jīng)檢測獲得陽性Founder小鼠（首建鼠）。（7） 建系：將陽性Founder小鼠與同一品系的正常小鼠交配，檢測F1代仔鼠的陽性率，當(dāng)繁殖到陽性率為50%左右時(shí)，即基本上可以判斷出外源目的基因?yàn)閱我晃稽c(diǎn)的整合。經(jīng)擴(kuò)大繁殖，從中選擇外源目的基因表達(dá)效果好、適應(yīng)性好的轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行近親繁殖。然后從子代中選擇理想的純合子個(gè)體進(jìn)行全同胞兄妹交配，建立遺傳基因小鼠近交系。2、 逆轉(zhuǎn)錄病毒感染法逆轉(zhuǎn)錄病毒具有有效感染和在宿主細(xì)胞DNA上高度整合的特性。因此，利用逆轉(zhuǎn)錄病毒作為目的基因載體，通過感染早期胚胎細(xì)胞實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生嵌合體動(dòng)物（chimericanimal），再經(jīng)過雜交、篩選即可獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。下面介紹其中幾項(xiàng)關(guān)鍵步驟。（1） 逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的構(gòu)建：常以禽類和鼠類的逆轉(zhuǎn)錄病毒為載體。其構(gòu)建步驟包括：提取病毒未整合的環(huán)狀DNA。將環(huán)狀DNA克隆到適當(dāng)?shù)妮d體中。選擇適當(dāng)?shù)拿笇⒉《窘Y(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)切除，如構(gòu)建可復(fù)制型載體，則切除其他部分非結(jié)構(gòu)蛋白基因，如致癌基因等。?將外源目的基因克隆到載體中。轉(zhuǎn)染細(xì)胞，測定外源基因的表達(dá)。（2） 包裝細(xì)胞：又稱輔助細(xì)胞，它能為逆轉(zhuǎn)錄病毒載體提供包裝蛋白，對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體功能的發(fā)揮起著重要的作用，決定著重組病毒效價(jià)及其宿主范圍。在哺乳動(dòng)物，最常用的包裝細(xì)胞是p-2細(xì)胞株，在其染色體內(nèi)整合的是除了p位點(diǎn)的Moloney小鼠白血病毒的缺陷型基因組。（3）重組逆轉(zhuǎn)錄病毒感染早期胚胎：載體轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞后，在載體中p序列的作用下，將載體DNA轉(zhuǎn)錄的RNA和包裝細(xì)胞表達(dá)的病毒蛋白包裝成具有感染性的重組顆粒。這時(shí)就可以收集病毒顆粒，用于轉(zhuǎn)染早期胚胎，或者將胚胎順直接加入輔助細(xì)胞培養(yǎng)物中共培養(yǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)染。經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體培育的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物主要是小鼠和家禽。小鼠的轉(zhuǎn)染方法如下：小鼠在交配后48h處死，取輸卵管，用胚胎培養(yǎng)液沖出8細(xì)胞胚胎。將胚胎置專門溶液中去除透明帶，再用胚胎培養(yǎng)液洗凈。用專門溶液沖洗已轉(zhuǎn)染重組病毒載體的輔助細(xì)胞，與無透明帶的胚胎共培養(yǎng)24h轉(zhuǎn)染目的基因。?將轉(zhuǎn)染目的基因的胚胎，經(jīng)手術(shù)移植到交配后2.5d假孕母鼠子宮內(nèi)。⑤產(chǎn)生的仔鼠經(jīng)篩選、雜交獲得轉(zhuǎn)基因小鼠。3、 胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell，ES）是從早期胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離出來的，能在體外培養(yǎng)一種高度未分化的多發(fā)育潛能的細(xì)胞。它與早期胚胎聚集，或被注射到胚胎后，能參與宿主胚胎的發(fā)育，形成包括生殖細(xì)胞在內(nèi)的所有組織；它也可以在體外進(jìn)行人工培養(yǎng)、擴(kuò)增，以克隆形式保存，因此，將外源目的基因?qū)隕S細(xì)胞，再移入胚泡期的宿主胚胎，最后將宿主胚胎移植到假孕母鼠子宮內(nèi)，便可獲得由胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。以小鼠為例，大致過程如下：分離培養(yǎng)ES細(xì)胞。從確認(rèn)受精后3.5d母鼠采取胚胎，胚胎培養(yǎng)4?6d后，分離出內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。然后經(jīng)胰蛋白酶處理，從中分離出ES細(xì)胞，并克隆ES細(xì)胞。ES細(xì)胞基因操作。首先構(gòu)建特定的外源目的基因載體，再通過電穿孔、顯微注射、磷酸鈣-DNA共沉淀、逆轉(zhuǎn)錄病毒感染等方法，將外源目的基因?qū)隕S細(xì)胞。獲取囊胚期胚胎，以作為ES細(xì)胞的移植受體。通過顯微操作將ES細(xì)胞注射到囊胚期胚胎的囊胚腔內(nèi)，形成嵌合體。將注射過ES細(xì)胞的胚胎，移植到交配后3d的假孕母鼠子宮內(nèi)，培育出轉(zhuǎn)基因小鼠。4、 精子載體導(dǎo)入法1989年，Arezzo發(fā)現(xiàn)同源性和異源性大分子能夠穿透活的海星精子，用吸附有pSRVCAT或pSV2CAT的精子受精后，pSRVCAT或pSV2CAT質(zhì)粒整合到卵內(nèi)，并發(fā)現(xiàn)CAT質(zhì)粒NDA基因在胚胎內(nèi)獲得表達(dá)。同年，Lavitrano等利用鼠附睪內(nèi)的精子進(jìn)行試驗(yàn)，觀察到相同的結(jié)果，并以30%的頻率得到轉(zhuǎn)基因鼠。從此發(fā)展了以精子為載體的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育技術(shù)。這一方法的獨(dú)特步驟包括：外源目的基因?qū)刖??？赏ㄟ^DNA與精子共育法、電穿孔導(dǎo)入法、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法等方法實(shí)現(xiàn)。被導(dǎo)入外源目的基因的精子與卵子受精。方法有人工授精、壺腹部手術(shù)授精、體外授精等。5、 體細(xì)胞核移植法（1） 通過體細(xì)胞核移植技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，其技術(shù)要點(diǎn)是：外源目的基因通過脂質(zhì)體介導(dǎo)等方法轉(zhuǎn)染動(dòng)物體細(xì)胞。用DNA雜交等方法檢測，選擇整合有外源目的基因的體細(xì)胞作核供體。將供體核移植到去核卵母細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物克隆。1997年，英國PPL公司的Scknieke與Roslin研究所的Wilmut等聯(lián)手，首次建立這一技術(shù)，并獲得3只人凝血因子IX基因和新霉素抗性基因的轉(zhuǎn)基因克隆綿羊，取名為“波莉（Polly）”。（2） 通過將逆轉(zhuǎn)錄病毒載體注射MII期卵母細(xì)胞培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物其技術(shù)要點(diǎn)是：受精前用顯微注射方法將克隆有外源目的基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體注射入處于減數(shù)分裂中期（MII）的卵母細(xì)胞。這一方法由Anthony等首先報(bào)道。他們用此方法獲得了4頭乙型肝炎表面抗原基因的轉(zhuǎn)基因牛。（3） 通過精子頭與外源DNA合并注射卵母細(xì)胞培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物即首先將精子與外源目的基因共孵育，然后將精子頭部注射入MII期卵母細(xì)胞內(nèi)。經(jīng)人工破損精子膜效果更佳。（三）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在生物學(xué)基礎(chǔ)研究、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)及生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用，已取得有相當(dāng)值的成果。1、研究基因的結(jié)構(gòu)和功能及其表達(dá)與調(diào)控：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、基因剔除動(dòng)物和基因替換動(dòng)物，都是研究基因結(jié)構(gòu)與功能、基因表達(dá)與調(diào)控的常用模型。例如：利用定點(diǎn)整合（基因打靶）技術(shù)培育的基因剔除動(dòng)物，可以研究被剔除的基因在發(fā)育過程中的功能；利用具有不同長度或不同遺傳背景的側(cè)翼順序的外源目的基因構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，研究目的基因在宿主動(dòng)物表達(dá)的組織特異性，可以了解基因順式調(diào)控元件（cis-actingelement）在基因組織特異性表達(dá)中的作用；將不同外源基因轉(zhuǎn)入宿主動(dòng)物受精卵或早期胚胎干細(xì)胞，可以觀察研究目的基因在胚胎不同發(fā)育階段的特異表達(dá)、關(guān)閉及調(diào)控機(jī)制。2、 建立人類疾病動(dòng)物模型（略）3、 研究人類疾病基因治療：基因治療（genetherapy）是指將外源功能性目的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，通過調(diào)控目的基因表達(dá)，抑制、替代或補(bǔ)償缺陷基因，從而恢復(fù)受累細(xì)胞、組織或器官的生理功能，達(dá)到疾病治療目的的一種方法。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物為人類疾病基因治療提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)和模型。目前關(guān)于人類疾病基因治療的策略，一是生殖細(xì)胞基因治療，二是體細(xì)胞基因治療。Constantini等將小鼠或人的0-珠蛋白基因轉(zhuǎn)入純合突變體小鼠的受精卵，使小鼠的貧血得到了糾正。這一實(shí)驗(yàn)證明用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)對(duì)遺傳病進(jìn)行生殖細(xì)胞的基因治療是完全可行的。理論上講，生殖細(xì)胞的基因治療，可以根治遺傳疾病，但由于難度大、操作復(fù)雜以及受許多社會(huì)因素（如倫理道德等）的制約，目前只限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。在體細(xì)胞基因治療中，基因轉(zhuǎn)移的途徑有兩條：一條是基因直接注射法（invivo），即經(jīng)靜脈或肌肉直接將帶有外源DNA的病毒、脂質(zhì)體或裸露的DNA注入患者有關(guān)組織，使其進(jìn)入相應(yīng)的細(xì)胞并表達(dá)。另一條是體外基因轉(zhuǎn)移再回輸體內(nèi)的方法（exvivo），即將患者的體細(xì)胞（如T淋巴細(xì)胞）取出在體外培養(yǎng)并導(dǎo)入外源目的基因后重新輸回患者體內(nèi)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物為體細(xì)胞基因治療提供了良好的動(dòng)物模型。例如：肺囊性纖維化是由于肺囊性纖維化轉(zhuǎn)膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子（CFTR）基因突變而引起的致死性遺傳疾病。人為突變CFTR基因，可以建立該病動(dòng)物模型用于基因治療研究。Hyde等人用CFTR的cDNA和魯氏肉瘤（RSV）啟動(dòng)子連接成融合基因，以脂質(zhì)體為載體將此基因轉(zhuǎn)入純合的缺CFTR基因小鼠的氣管和肺泡的內(nèi)皮細(xì)胞（用基因打靶技術(shù)產(chǎn)生缺CFTR小鼠），發(fā)現(xiàn)肺及氣管內(nèi)皮細(xì)胞的離子轉(zhuǎn)運(yùn)基本正常，為人類肺囊性纖維化的體細(xì)胞基因治療進(jìn)行了有意義的探討。4、 研制生物反應(yīng)器，生產(chǎn)天然活性藥物蛋白：將藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的受精卵或早期胚胎，培育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，使之在動(dòng)物體內(nèi)（如乳腺、血液等）高效表達(dá)，生產(chǎn)出天然活性藥物蛋白。目前已構(gòu)建成人尿激酶、Y-干擾素、人生長激素、a-抗胰蛋白酶、凝血因子IX、纖溶酶原激活物、抗凝血酶III等基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物十幾種。上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所曾溢濤等，構(gòu)建了人凝血因子IX的表達(dá)載體，將此載體通過顯微注射轉(zhuǎn)入山羊的受精卵的雄性原核，培育出轉(zhuǎn)基因山羊，在山羊分泌的乳汁中檢測到人凝血因子IX。另外，將人血紅蛋白基因轉(zhuǎn)入豬，定位表達(dá)于血液，使其豬血成為人血的代用品，可避免輸血時(shí)交叉感染。5、 擴(kuò)大移植供體來源：人類器官移植已拯救了成千上萬人的生命，但長期以來移植供體來源嚴(yán)重不足。豬的器官大小、解剖生理特點(diǎn)與人類相似，組織相容性抗原SLA與HLA具有較高的同源性。通過免疫排斥相關(guān)基因轉(zhuǎn)基因豬的建立，可以解決人類器官移植供體來源不足問題。英國劍橋Imutran生物技術(shù)公司將培育出人體免疫系統(tǒng)基因的轉(zhuǎn)基因豬的心臟移植于猴體內(nèi)，跳動(dòng)達(dá)60d之久。目前，該公司轉(zhuǎn)基因豬的器官已用于移植人體的臨床試驗(yàn)。6、 改良動(dòng)物品種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)為動(dòng)物品種改良提供了新途徑。目前已被成功地用于提高動(dòng)物生長速度、改良動(dòng)物肉質(zhì)和乳質(zhì)、增強(qiáng)動(dòng)物抗病能力等方面。BiotechnologyNews（1998）報(bào)道美國農(nóng)業(yè)部的研究者采用胰島素樣生長因子-1（IGF-1）基因，培育出脂肪減少、瘦肉增加的新豬種。法國國家衛(wèi)生及醫(yī)學(xué)研究學(xué)院的研究人員已生產(chǎn)出乳汁中乳糖成分減少50%?80%的轉(zhuǎn)基因鼠，并計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)用于牛以改造牛奶成分。環(huán)球基因藥物公司等正致力于用轉(zhuǎn)基因奶牛生產(chǎn)人乳鐵蛋白，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物生產(chǎn)人乳的愿望。一、轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物簡介植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指通過一定的方法將從動(dòng)物、植物或微生物中分離到的目的基因轉(zhuǎn)移到植物的基因組中，使之表達(dá)并穩(wěn)定遺傳，從而賦予植物新性狀的技術(shù)。目前植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要在以下方面達(dá)到應(yīng)用。第一、抗性基因工程，也被稱為第一代植物基因工程。是研究最早，技術(shù)最為成熟，而且應(yīng)用規(guī)模最大的植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)。主要包括抗蟲基因工程、抗病基因工程、抗除草劑基因工程以及抗逆(鹽堿、寒、凍、旱)基因工程。第二、植物品質(zhì)改良基因工程。是目前植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究熱點(diǎn)，主要包括植物蛋白品質(zhì)改良、碳水化合物(如淀粉、糖等)品質(zhì)改良；脂肪、維生素品質(zhì)改良以及后熟品質(zhì)改良等。第三、有特殊療效的保健食品、功能性食品以及治療性食品。其他方面的應(yīng)用還有雜種優(yōu)勢新品種的培育、生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物及工業(yè)原料等。轉(zhuǎn)基因植物是指利用重組DNA技術(shù)將克隆的優(yōu)良目的基因?qū)胫参锛?xì)胞或組織，并在其中進(jìn)行表達(dá)，從而獲得新性狀的植物。這一技術(shù)克服了植物有性雜交的限制，使基因交流的范圍無限擴(kuò)大，可將從細(xì)菌、病毒、動(dòng)物、遠(yuǎn)緣植物、人類甚至人工合成的基因?qū)胫参铮云鋺?yīng)用前景十分廣闊。從1983年，世界第一例轉(zhuǎn)基因植物(GeneticallyModifiedPlant，GMP)——煙草問世(1983年美國華盛頓大學(xué)宣布成功將卡那霉素抗性基因?qū)霟煵菁?xì)胞)以來，轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生至今僅20年時(shí)間，但其研究和應(yīng)用得到了非常迅猛的發(fā)展。1996?2005年，全世界轉(zhuǎn)基因植物在21個(gè)國家種植，面積從1996年的170萬公頃增加到2005年的9000萬公頃，增加了50倍之多。全世界轉(zhuǎn)基因作物僅種子銷售額到2005年已達(dá)52.5億美元，是1995年的63倍。盡管與之相伴的轉(zhuǎn)基因植物安全性問題與公眾態(tài)度、貿(mào)易中的技術(shù)壁壘及倫理、宗教等復(fù)雜因素交織為一個(gè)科技含量很高的政治、經(jīng)濟(jì)問題，成為了國際、國內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)，但轉(zhuǎn)基因植物輝煌的發(fā)展前景是不容置疑的。轉(zhuǎn)基因植物培育的原理與方法轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生以來，各種基因遺傳轉(zhuǎn)化的方法也應(yīng)運(yùn)而生。迄今為止，已經(jīng)建立了多套植物基因轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，它們特點(diǎn)各異，分別使用于不同的受體植物。正確選擇轉(zhuǎn)化系統(tǒng)也便成了實(shí)現(xiàn)某一植物基因轉(zhuǎn)化成功的先決條件。目的基因的類型獲得有用的目的基因是基因工程的基本前提。近幾年來，應(yīng)用于植物的外源基因已包括抗病毒、抗蟲、抗除草劑、改變蛋白質(zhì)成分含量、雄性不育、改變花色和花形、延長保鮮期等，并將這些基因分別轉(zhuǎn)入煙草、馬鈴薯、棉花、番茄、大豆、玉米、油菜、苜蓿、矮牽牛等植物。迄今為止，全世界已分離出植物目的基因100余個(gè)，獲得轉(zhuǎn)基因植物近200種，已有近1000例轉(zhuǎn)基因植物被批準(zhǔn)進(jìn)入田問試驗(yàn)，涉及的植物物種有50余個(gè)，已批準(zhǔn)了48個(gè)轉(zhuǎn)基因植物品種進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)入的基因有以下幾大類型。1.1.1抗除草劑基因該類植物由于轉(zhuǎn)入了抗除草劑基因，表現(xiàn)出抗不同類型除草劑的性狀。目前已獲得了一些抗除草劑作物，如抗草丁膦(Glufosinate)轉(zhuǎn)基因作物冬油菜，抗草甘膦(農(nóng)達(dá))轉(zhuǎn)基因作物大豆、玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜，抗磺酰脲類除草劑轉(zhuǎn)基因作物大豆、棉花，抗漠苯月青轉(zhuǎn)基因作物油菜、小麥、棉花、煙草，抗阿特拉津(Atrazine)轉(zhuǎn)基因作物大豆、玉米n］，抗唑啉酮類除草劑轉(zhuǎn)基因作物玉米、油菜、甜菜、小麥、水稻以及脫鹵素酶轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物。此外，解漠苯青毒害的BXn基因和解2,4一D毒害的tfDA基因等也在抗除草劑作物選育中獲得成功的表達(dá)。1.1.2抗蟲基因比利時(shí)植物遺傳公司的科學(xué)家于1987年首次將蘇云金桿菌(Bacillusthunringiensis)毒蛋白基因?qū)霟煵葜械靡员磉_(dá)，表現(xiàn)出對(duì)一齡煙草夜蛾幼蟲的抗性。經(jīng)過10多年的發(fā)展，已取得較大的進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)了大面積的商業(yè)化應(yīng)用?？瓜x基因有兩類：一類是Bt殺蟲蛋白基因，來自蘇云金芽抱桿菌，殺蟲毒性為伴抱晶體蛋白，對(duì)鱗翅目(Lepidoptera)、雙翅目(Diptera)和鞘翅目(Coleoptera)昆蟲有毒，現(xiàn)已導(dǎo)入棉花、玉米、水稻、煙草、番茄、馬鈴薯、胡桃(Juglanssp.)、楊樹(Populussp.)、落葉松(Larixsp.)等；另一類是蛋白酶抑制劑基因，可抑制蛋白酶活性，干擾害蟲消化作用而導(dǎo)致其死亡，是植物對(duì)蟲害的自衛(wèi)反應(yīng)，主要有絲氨酸類、半胱氨酸類、含金屬類、天冬酷氨類，現(xiàn)已導(dǎo)入棉花、煙草、番茄、龍葵(Solanumnigrum)等。根據(jù)轉(zhuǎn)化所使用的基因類型，大體可以將抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的發(fā)展過程分為兩代：第1代即以轉(zhuǎn)入Bt殺蟲晶體蛋白基因?yàn)橹鳎洚a(chǎn)生的許多轉(zhuǎn)基因作物都已進(jìn)入商品化生產(chǎn)，如獲得Bt殺蟲晶體蛋白基因的煙草和番茄植株；第2代則轉(zhuǎn)入Bt殺蟲晶體蛋白基因之外的高效殺蟲蛋白基因，這一代轉(zhuǎn)基因作物大部分還處在實(shí)驗(yàn)室階段，少數(shù)進(jìn)入田間試驗(yàn)?？瓜x基因在棉花作物上得到了最成功的應(yīng)用，獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的Bt基因已見諸報(bào)道的有CrylA(b)，CrylA(c)，CryllA和CrylVA；涉及的國家有美國、中國、澳大利亞、埃及、法國、印度、原蘇聯(lián)、泰國等。目前已獲得轉(zhuǎn)化植株的蛋白酶抑制劑基因有：大豆胰蛋白酶抑制劑基因(SKTI)、豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI)、慈菇胰蛋白酶抑制劑基因(API)等幾類；其中獲得轉(zhuǎn)CpTI基因的植物種類最多，有蘋果、油菜、水稻、番茄、向日葵、甘薯、煙草、馬鈴薯等10余種。我國轉(zhuǎn)CpTI棉花的研究已開展多年，并先后獲得了轉(zhuǎn)CpTI基因和轉(zhuǎn)Bt+CpTI雙價(jià)基因棉花，并開始了商業(yè)化生產(chǎn)。另外，外源凝集素基因(GNA)也至少在油菜、西紅柿、水稻、甘薯、甘蔗、向日葵、煙草、馬鈴薯、大豆和葡萄等10種植物上獲得了表達(dá)，均表現(xiàn)出一定的抗蟲性。1.1.3抗病基因1986年，美國Beachy研究小組首次將煙草花葉病毒(TMV)外殼蛋白基因(CP)導(dǎo)入煙草，培育出抗TMV的煙草植株，開創(chuàng)了抗病毒育種的新途徑。通過導(dǎo)入植物病毒的外殼蛋白基因來提高植物的抗病毒能力的技術(shù)，已在多種植物病毒中進(jìn)行了試驗(yàn)，如梁小友等將抗病毒的CMV—f戶基因和抗蟲的B卜一toxin基因?qū)敕?，獲得了再生的番茄植株。目前被導(dǎo)入的抗病基因有：抗煙草花葉病毒蛋白基因(MP)、抗白葉枯病基因、抗棉花枯萎病基因、抗煙草花葉病毒(TMV)和黃瓜花葉病毒(CMV)基因、小麥抗赤霉病、紋枯病和根腐病基因，并進(jìn)行了抗水稻白葉枯病，花生、番茄青枯病，大白菜軟腐病，柑橘潰瘍病，桑樹、桉樹青枯病、根腫病等研究。獲得轉(zhuǎn)基因抗病性狀的植物有：煙草、番茄、棉花、大麥、燕麥草、小麥、馬鈴薯、水稻等。除了外殼蛋白基因這一有效途徑外，近年來國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室正在摸索多種抗病毒基因工程的新方法，包括衛(wèi)星RNA、復(fù)制酶基因以及病毒復(fù)制抑制因子、核糖體失活蛋白、致病相關(guān)蛋白、核酸酶等。細(xì)菌病和真菌病的抗病基因工程研究基本上還處于實(shí)驗(yàn)室階段。我國培育的轉(zhuǎn)基因抗黃瓜花葉病毒甜椒和番茄已實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。1.1.4抗逆境基因目前已分離出大量與抗逆代謝相關(guān)的基因，包括與抗(耐)寒有關(guān)的脯氨酸合成酶基因、魚抗凍蛋白(AFP)基因、擬南芥葉綠體3一磷酸甘油酰基轉(zhuǎn)移酶基因、與抗旱有關(guān)的繭蜜糖合成酶基因及一些植物去飽和酶基因等。我國在抗逆基因的分離、克隆和轉(zhuǎn)化等方面的研究已取得一定進(jìn)展，克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，通過遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐 1%NaCl的苜蓿(Medicagosativa)，耐O.8%NaCl的草莓，耐2%NaCl的煙草，抗逆基因工程作物已進(jìn)入田間試驗(yàn)階段。劉巖等獲得了耐鹽性明顯提高的轉(zhuǎn)基因玉米植株。張荃等獲得了耐鹽性提高的轉(zhuǎn)基因番茄。新疆石河子大學(xué)生物工程部用花粉管通道法將蘆葦和細(xì)菌的耐鹽堿基因?qū)胄←湥煽果}堿轉(zhuǎn)基因小麥253,282,221等新品系，耐鹽堿力明顯加強(qiáng)。Sakamoto等獲得了兩種耐鹽性和耐寒性均提高的水稻轉(zhuǎn)基因植株。Capell等利用CaMV35S啟動(dòng)子在水稻中過量表達(dá)Ade，在干旱脅迫下抑制了葉綠素的降解，提高了抗旱性。Steponkus等發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)入Corl5a的擬南芥的葉綠體和原生質(zhì)體耐寒性提高。Mekersie等將從煙草中克隆的Mn—SOD的eDNA置于35S啟動(dòng)子下轉(zhuǎn)入苜蓿，轉(zhuǎn)基因苜蓿經(jīng)兩個(gè)冬季的田問試驗(yàn)比較，越冬成活率大于未轉(zhuǎn)移植株，平均提高25%。美國用抗性基因工程技術(shù)，育成抗除草劑的大豆、抗凍的草莓等，已用于大田生產(chǎn)。美國斯坦福大學(xué)把仙人掌基因?qū)胄←湣⒋蠖沟茸魑?，育成抗旱、抗瘠新品種。1.1.5改良品質(zhì)基因品質(zhì)改良主要涉及蛋白質(zhì)的含量、氨基酸的組成、淀粉和其它多糖化合物以及脂類化合物的組成。富含蛋氨酸的轉(zhuǎn)基因煙草、直鏈淀粉含量降低的轉(zhuǎn)基因水稻、月桂酸含量高達(dá)40%的轉(zhuǎn)基因油菜都相繼成功，有的已進(jìn)入大田試驗(yàn)。另外，延熟轉(zhuǎn)基因番茄和改變花色轉(zhuǎn)基因玫瑰也已J商品化?！敖鹈椎墓适隆?將水仙花的兩個(gè)基因和一種細(xì)菌的一個(gè)基因一起植入一種名為T309的水稻中，獲得一種水稻新品種。這樣獲得的新水稻富含鐵元素、鋅元素和可轉(zhuǎn)化為維生素A的胡蘿卜素，能防止貧血和維生素A缺乏癥，大米又呈金黃色)告訴我們轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良大米品質(zhì)，解決人類營養(yǎng)不良已成為可能。而我國學(xué)者將玉米醇溶蛋白(Zein)基因?qū)笋R鈴薯后，田間轉(zhuǎn)基因植物的塊莖中必需氨基酸含量提高10%以上，而含硫氨基酸的增加尤為顯著乜“。此外，富含蛋氨酸的轉(zhuǎn)基因煙草、直鏈淀粉含量降低的轉(zhuǎn)基因油菜都相繼成功，有的已經(jīng)進(jìn)入大田試驗(yàn)，延熟轉(zhuǎn)基因番茄和改變花色轉(zhuǎn)基因玫瑰也已商品化。另外，采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)抑制乙烯合成或促進(jìn)細(xì)胞分裂素合成的抗早衰基因也已見諸報(bào)道。生物反應(yīng)器生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)基因可用于生產(chǎn)口服疫苗、工業(yè)用酶、脂肪酸、基因藥物等。其比較成功的例子就是利用轉(zhuǎn)基因油菜生產(chǎn)非食用性工業(yè)用油，其中包括制造肥皂等去垢劑的十二碳月桂酸，同時(shí)轉(zhuǎn)基因油菜還被用于生產(chǎn)潤滑油和尼龍的原料芥酸以及用于麥淇淋制作的6一十八碳烯酸。此外，轉(zhuǎn)基因植物還用于生產(chǎn)高分子材料如生物可以降解的聚羥丁酯塑料和天然棉花與聚酯的混合纖維等。在所有的目的基因中，諸如抗蟲、抗病、抗除草劑等這些為減少投入的性狀常被稱為第一代轉(zhuǎn)基因植物性狀；而第二代轉(zhuǎn)基因性狀是指增加產(chǎn)出性狀，如品質(zhì)改良、加工增值、專用產(chǎn)品、醫(yī)藥保健等，消費(fèi)者更易接受。目的基因的遺傳轉(zhuǎn)化是指將外源DNA通過載體、媒體或其他物理、化學(xué)方法導(dǎo)入植物細(xì)胞并得到整合和表達(dá)的過程。實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的途徑稱之為轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。外源DNA通過載體介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)稱之為基因載體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。目前已經(jīng)建立了十余種基因轉(zhuǎn)化方法，按轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的原理，可以分為三大轉(zhuǎn)化系統(tǒng)類型：以質(zhì)粒DNA等為載體的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，如農(nóng)桿菌法，迄今為止所獲得的轉(zhuǎn)基因植物中約80%是利用根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化而來的。不用任何載體，通過物理化學(xué)方法直接將外源基因?qū)耸荏w細(xì)胞的直接轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，如微針注射法、基因槍法。以植物自身的生殖系統(tǒng)種質(zhì)細(xì)胞，如花粉粒或其它細(xì)胞等為媒體的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，如花粉管通道法。(三)轉(zhuǎn)基因植物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用從全球范圍看，轉(zhuǎn)基因植物商業(yè)化的成功應(yīng)用集中在轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物上，其種植面積和銷售收入以倍數(shù)增長，發(fā)展迅猛。其概況如下：種植面積。1996年，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積為170萬公頃，之后，每年都有大幅度的增加。1997年為1100萬公頃，1998年2780萬公頃，1999年3990萬公頃，2000年4420萬公頃，2001年、2002年分別為5260萬公頃、5870萬公頃，至2005年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達(dá)9000萬公頃，較2004年的8110萬公頃增加了11%，是1996年的53倍。4種主要轉(zhuǎn)基因作物種植情況。2005年，種植面積最大的4種轉(zhuǎn)基因作物為:大豆(5440萬公頃，占同類作物面積的60%)、棉花(980萬公頃，占同類作物面積的28%)、油菜(460萬公頃，占同類作物面積的18%)、玉米(2120萬公頃，占同類作物面積的14%)。種植分布。到2005年，已有21個(gè)國家850萬農(nóng)戶種植轉(zhuǎn)基因作物。美國、阿根廷、巴西、加拿大和中國仍是全球主要的轉(zhuǎn)基因作物種植國。美國種植的4980萬公頃轉(zhuǎn)基因作物(占此類作物全球種植面積的55%)中，大約有20%為包含2種或3種基因的混合基因產(chǎn)品。2005年美國的第一種3基因產(chǎn)品為玉米?；旌匣虍a(chǎn)品是未來的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。美國、加拿大、澳大利亞、墨西哥和南非已開始種植此類作物，菲律賓政府也已批準(zhǔn)種植。2005年發(fā)展最為迅速的國家是巴西，初步預(yù)測的增加值為440萬公頃（2004年為500萬公頃，2005年為940萬公頃）；印度的年度增長比率是最快的，幾乎增長了3倍，從2004年的50萬公頃增長到2005年的130萬公頃。2005年，21個(gè)種植生物技術(shù)作物的國家包括11個(gè)發(fā)展中國家和10個(gè)工業(yè)化國家。按種植面積的大小順序排列，它們分別是美國、阿根廷、巴西、加拿大、中國、巴拉圭、印度、南非、烏拉圭、澳大利亞、墨西哥、羅馬尼亞、菲律賓、西班牙、哥倫比亞、伊朗、洪都拉斯、葡萄牙、德國、法國和捷克共和國。（4） 轉(zhuǎn)基因作物種子的銷售情況。1995年，全球轉(zhuǎn)基因作物種子的銷售頷包括一部分技術(shù)費(fèi)）為0.84億美元，1996到2003年依次為3.47億，11.13億，22.59億，29.31億，30.45億，42.50億，47.5億美元，到2005年增加到52.5億美元，銷售額10年增加了63倍，相當(dāng)于2005年全球作物保護(hù)市場（340.2億美元）的15%，以及全球商業(yè)種子市場（300億美元）的18%。價(jià)值52.5億美元的生物技術(shù)作物市場包括24.2億美元的Bt大豆（占生物技術(shù)作物全球市場的46%）、19.1億美元的Bt玉米（36%）、7.2億美元的Bt棉花（14%）以及2.1億美元的Bt油菜（4%）。根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用機(jī)構(gòu)（ISAAA）預(yù)測，2006年預(yù)計(jì)將超過55億美元，2010年，將達(dá)到200億美元。（5） 轉(zhuǎn)基因作物性狀。目前，轉(zhuǎn)基因作物性狀主要集中表現(xiàn)為抗除草劑、抗蟲等。從1996?E2005的第一個(gè)十年間，耐除草劑一直是最重要的特性，隨后是抗蟲性和混合基因。2005年，轉(zhuǎn)基因作物全球種植面積達(dá)9000萬公頃，其中耐除草劑的大豆、玉米和油菜占71%（6370萬公頃）；Bt作物占18%（1620萬公頃），混合基因作物占ll%（1010萬公頃）。混合基因作物是2004和2005年間發(fā)展最快的，增長率達(dá)49%，而耐除草劑的增長率為9%，抗蟲性的增長率為4%。我國轉(zhuǎn)基因植物研究始于20世紀(jì)80年代。1986年啟動(dòng)的863計(jì)劃起了關(guān)鍵性的導(dǎo)向、帶動(dòng)和輻射作用。自1997年至2003年12月，我國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)安全評(píng)價(jià)申請環(huán)境釋放243項(xiàng)，生產(chǎn)性試驗(yàn)108項(xiàng)，生產(chǎn)用安全證書79個(gè)。已進(jìn)入環(huán)境釋放階段的轉(zhuǎn)基因植物有：水稻、玉米、小麥、馬鈴薯、河套密瓜、番木瓜、大豆、油菜、楊樹、煙草、高羊茅、黑麥草;已商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物有：棉花（46項(xiàng)）、線辣椒（1項(xiàng)）、甜椒（4項(xiàng)）、矮牽牛（1項(xiàng)）、番茄（6項(xiàng)），共計(jì)58項(xiàng)。同期，美國、加拿大和歐盟共計(jì)有14485個(gè)通過環(huán)境釋放、118個(gè)通過商品化許可，美國轉(zhuǎn)基因生物種類最多，為106個(gè)。在應(yīng)用方面，我國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的研究和開發(fā)得到迅猛發(fā)展，是繼美國之后具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二個(gè)國家，是國內(nèi)基因工程用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第一個(gè)成功范例。1998?2003年6年累計(jì)推廣種植超過800萬公頃，占國內(nèi)棉花總種植面積的比例逐年上升。2002年，Bt棉種植面積已達(dá)210萬公頃，占棉花總面積410萬公頃的51%，首次突破50%的比例。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植應(yīng)用可減少農(nóng)藥使用量40%?70%，大大減少農(nóng)藥中毒事故，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。同時(shí)帶動(dòng)了抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻、玉米、楊樹等生物技術(shù)產(chǎn)品的研究開發(fā)。我國轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)正在悄然形成。毋庸置疑，隨著植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的進(jìn)一步合理化和精確化，新一代轉(zhuǎn)基因植物將對(duì)人類更安全、對(duì)環(huán)境更友好，這將從根本上化解人們的擔(dān)憂和有關(guān)安全性的激烈爭論，為轉(zhuǎn)基因技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)建良好的社會(huì)環(huán)境，從而創(chuàng)造更美好的人類未來。轉(zhuǎn)基因植物安全性評(píng)價(jià)目前對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的安全性評(píng)價(jià)主要集中在兩個(gè)方面，一個(gè)是環(huán)境安全性，另一個(gè)是食品安全性。（一）轉(zhuǎn)基因植物的環(huán)境安全性環(huán)境安全性評(píng)價(jià)要回答的核心問題是轉(zhuǎn)基因植物釋放到田間去是否會(huì)將基因轉(zhuǎn)移到野生植物中，或是否會(huì)破壞自然生態(tài)環(huán)境，打破原有生物種群的動(dòng)態(tài)平衡。轉(zhuǎn)基因植物演變成農(nóng)田雜草的可能性：植物在獲得新的基因后會(huì)不會(huì)增加其生存競爭性，在生長勢、越冬性、種子產(chǎn)量和生活力等方面是否比非轉(zhuǎn)基因植株強(qiáng)。若轉(zhuǎn)基因植物可以在自然生態(tài)條件下生存，勢必會(huì)改變自然的生物種群，打破生態(tài)平衡。從目前在水稻、玉米、棉花、馬鈴薯、亞麻、蘆筍等轉(zhuǎn)基因植物的田間試驗(yàn)結(jié)果來看，轉(zhuǎn)基因植物在生長勢、越冬能力等方面并不比非轉(zhuǎn)基因植株強(qiáng)，也就是說大多數(shù)轉(zhuǎn)基因植物的生存競爭力并沒有增加，故一般不會(huì)演變?yōu)檗r(nóng)田雜草?；蚱鞯浇壱吧N的可能性：在自然生態(tài)條件下，有些栽培植物會(huì)和周圍生長的近緣野生種發(fā)生天然雜交。從而將栽培植物中的基因轉(zhuǎn)入野生種中。若在這些地區(qū)種植轉(zhuǎn)基因植物，則轉(zhuǎn)入基因可以漂流到野生種中，并在野生近緣種中傳播。在進(jìn)行轉(zhuǎn)基因植物安全性評(píng)價(jià)時(shí)，我們應(yīng)從兩個(gè)方面考慮這一問題。一個(gè)是轉(zhuǎn)基因植物釋放區(qū)是否存在與其可以雜交的近緣野生種。若沒有，則基因漂流就不會(huì)發(fā)生。如在加拿大種植轉(zhuǎn)基因棉花，因沒有近緣野生種存在則不可能發(fā)生基因轉(zhuǎn)移。同樣，在中國種植轉(zhuǎn)基因玉米，因沒有野生大芻草，所以也不會(huì)發(fā)生基因漂流。另一個(gè)可能是存在近緣野生種，基因可從栽培植物轉(zhuǎn)移到野生種中。這時(shí)就要分析考慮基因轉(zhuǎn)移后會(huì)有什么效果。如果是一個(gè)抗除草劑基因，發(fā)生基因漂流后會(huì)使野生雜草獲得抗性，從而增加雜草控制的難度。特別是若多個(gè)抗除草劑基因同時(shí)轉(zhuǎn)入一個(gè)野生種，則會(huì)帶來災(zāi)難。但若是品質(zhì)相關(guān)基因等轉(zhuǎn)入野生種，由于不能增加野生種的生存競爭力，所以影響也不大。對(duì)自然生物類群的影響：在植物基因工程中所用的許多基因是與抗蟲或抗病性有關(guān)的，其直接作用對(duì)象是生物。如轉(zhuǎn)入Bt殺蟲基因的抗蟲棉，其目標(biāo)昆蟲是棉鈴蟲和紅鈴蟲等植物害蟲，如大面積和長期使用，昆蟲有可能對(duì)抗蟲棉產(chǎn)生適應(yīng)性或抗性，這不僅會(huì)使抗蟲棉的應(yīng)用受到影響，而且會(huì)影響B(tài)t農(nóng)藥制劑的防蟲效果。為了解決這個(gè)問題，在抗蟲棉推廣時(shí)一般要求種植一定比例的非抗蟲棉，以延緩昆蟲產(chǎn)生抗性。除了目標(biāo)昆蟲外，我們還要考慮轉(zhuǎn)基因植物對(duì)非靶昆蟲的影響。如有人用Bt蛋白