GMO基因轉殖動植物資料講解

GMO基因轉殖動植物二生技四甲葉柏毅192H0023李昀192H0031梁雅茜192H0035林慧青192H0046游永莉192H0044GMO，是指基因轉殖生物（GeneticallyModifiedOrganism,GMO，或稱為基因改造生物），就是經(jīng)由基因改造過的農(nóng)作物，將這些基因改造的作物作為食品（GMFoods）時，這些基因改造過的產(chǎn)品將會直接進入人體。將甲生物某個基因用現(xiàn)代基因工程技術轉移殖入到乙生物，如此乙生物便成為GMO，它獲得了甲生物基因的遺傳特性。GMO包括動物、植物及微生物。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）所組成之食品標準委員會（Codex）及歐聯(lián)法規(guī)對GMO之定義基因遺傳物質被改變的生物，其基因改變的方式係透過基因技術，而不是以自然增殖及/或自然重組的方式產(chǎn)生。

一.何謂GMO基因改造食品:以現(xiàn)代基因工程技術從GMO製造出的食品，它在市面上呈現(xiàn)的方式有以下三大類：(一)食品本身含有新基因(二)加工食品成分含有新基因

(三)純化精製的食品

，有新基因。

1970年代末期，東亞地區(qū)的稻米都遭受一種名為「草狀矮化病毒」的威脅1977年，美國加州酪梨也發(fā)生了枯萎病在西元1960年代度時，發(fā)現(xiàn)可以使用游離輻射（如紫外線、gammaray等）的處理，增進突變的速率，再從突變株中挑選我們的性狀。至於基因轉殖植物最早在西元1980年代初期發(fā)表，美國食品藥物管理局（FDA）的資料顯示在1991年卡爾京(Calgene)公司申請基因改造的番茄1994年，該公司的「佳味」(FLAVRSAVR)蕃茄是世界上第一種獲準上市的基因改造食品。世界上種植量最大的GMO是大豆（soybean），其次是玉米、棉花、油菜（canola）等。預估2000年全球的GMP種植比1999增長了11%。主要種植的是耐殺草劑和抗蟲作物。二.基因改造食品的生產(chǎn)與銷售走向:

表ㄧ、世界各國2000年種植GMO的情形國家種植面積(百萬英畝)作物美國74.8大豆、玉米、棉花、油菜阿根廷24.7大豆、玉米、棉花加拿大7.4大豆、玉米、油菜中國大陸1.2棉花南非0.5玉米、棉花澳洲0.4棉花墨西哥少量棉花保加利亞少量玉米羅馬利亞少量大豆、馬鈴薯西班牙少量玉米德國少量玉米法國少量玉米烏拉圭少量大豆表二、全球1999年各GMO作物的生產(chǎn)面積作物種植面積(百萬英畝)大豆53.4玉米27.4棉花9.1油菜8.4馬鈴薯0.3瓜（squash）0.3木瓜0.3耐殺草劑69.4蘇力菌抗蟲22.0蘇力菌耐蟲7.2抗病毒0.3利益?zhèn)鹘y(tǒng)的育種方法是運用選種及交配，以獲取想要的生物體特質及減少或去除不想要的特質?？茖W利用現(xiàn)代基因工程技術，精確的挑選生物體某些優(yōu)良特性的基因，來轉殖到另外一個物種，使新的基因改造生物具有預期特定的特性。GMO利用基因的操作技術，可以有計劃地選擇所想要的特徵、優(yōu)點而改良農(nóng)作物的品質，提高產(chǎn)量，增加營養(yǎng)分，也可以使作物變得更耐旱、或不怕蟲害。例如把蘇力菌的基因帶進棉花、玉米、番薯，這種菌體的基因能產(chǎn)生一種蛋白質而能抵抗蟲害的侵犯，而不需要殺蟲劑的噴灑。另外如玉米缺乏人體必須胺基酸--離胺基酸；利用基因工程可以把能製造胺基酸的基因帶進玉米，玉米也就能含有離胺基酸。美國第一個基因改良產(chǎn)品－番茄，則是為了採收方便，以基因轉殖方式延緩番茄中的果膠軟化，以免番茄在採收遇程因碰撞而受損。

三.基因改造食品所獲得的利益與風險:

反對者相信目前的基因技術，可能會因為外來基因會影響到原主本身的表現(xiàn)，可能會產(chǎn)生一些未知的有毒或者會引起過敏的物質?；蛘呤遣迦胫畷r傷害到原主的本身基因，例如插入到一串有效的基因中間時。早年的案例如tryptophan事件便是，這是一種人類所必需的氨基酸，使用改造的方法讓細菌大量生產(chǎn)，不過在大量累積tryptophan後，會衍生出一些毒性物質，使得37人死亡，和一千五百人殘障，稱為：eosonophilmyalgiasyndrome（EMS）。過敏原是基因改造食品安全評估的重要審核項目之一。

風險四.基因改造食品之安全評估聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）對基因改造食品之安全性安全評估原則：

一、「實質等同」（substantialequivalence）在1990年FAO/WHO的諮詢會中曾針對生物科技食品之安全評估進行討論。該諮詢會建議：安全評估政策應建構於食品的分子性、生物性、及化學行特性上。該諮詢會最後報告中建立了基因改良食品與某一可被接受的食品安全標準相互比較的觀念。

在「實質等同」之認定評估過程中，基因改良食品必須具有與傳統(tǒng)食品相同且相當?shù)奶匦?。這特性相當程度變異度之判定是取抉於下列特性：

（一）遺傳表現(xiàn)型特性：在植物方面包括：形態(tài)、生長、產(chǎn)量及疾病抗性等；微生物方面，包括：分類學特性、傳染性、抗生素抗性型式等；在動物方面，包括：形態(tài)、生長、生理機能、繁殖、產(chǎn)量等。

（二）組成分比較：食品中的重要組成分之比較主要是依關鍵營養(yǎng)素及毒物之認定，關鍵營養(yǎng)素為脂肪、蛋白質、碳水化合物、礦物質及維生素。大部分食品過敏原幾乎均為蛋白質。然而農(nóng)作物成分中含有上萬種不同蛋白質中，僅有極少數(shù)蛋白質具過敏性在對現(xiàn)代生物科技改造出來的食品進行安全評估時，過敏誘發(fā)性即是個相當重要的考量因子。潛在性過敏可經(jīng)測試下列各因素而得知：(1)轉殖基因物質的來源；(2)新獲得蛋白質的分子量；(3)與已知過敏原的氨基酸序列相同性；(4)食品的加熱和加工安定性；(5)pH值及胃酸的安定性。二、過敏原標識基因有許多種類，包括：除草劑抗性標識基因及抗生素抗性標識基因。另外標識基因是否殘留亦是安全評估之重點。為了減少殘留的可能性，必須改造載體以降低其轉移性，對臨床上有用抗生素會產(chǎn)生抗性的標識基因應被禁止使用。三、標識基因四、微生物之病原性

利用基因改造技術生產(chǎn)或製造食品時，所使用之微生物必須不具病原性?；蚋脑炜萍嫉膬?yōu)點1.對農(nóng)民而言，基改生物可能簡化噴施除草劑的程序、減少差蟲劑的使用、提高作物的生產(chǎn)力、市場競爭力升高2.

對消費者而言，若基改生物發(fā)揮效果，降低農(nóng)民的生產(chǎn)成本，抗蟲基改作物若果真減少農(nóng)藥的使用，則可能買更農(nóng)藥殘毒更少的蔬果。3.對生技公司而言，製藥用的基改生物可以比以前產(chǎn)生更便宜的疫苗或者其他醫(yī)療用化合物，增加公司利潤。4.

對環(huán)境而言，基改技術也可能對環(huán)境具有好處。若能減少農(nóng)藥的使用與肥料的施用，可以降低農(nóng)業(yè)對環(huán)境的污染。五.基因改造食品的優(yōu)缺點:一、食品安全一般而言，社會大眾對於食用基因改造食品對人體健康的關切以玉米星連（StarLink）事件，與馬鈴薯的溥采（Pusztai）事件最為有名。(1)

星連事件：星連玉米是某基改玉米的商品名，該品種轉殖了蘇力菌的抗蟲基因。(2)

溥采事件：蘇格蘭的溥采博士在一九九八年試驗發(fā)現(xiàn)用某基改馬鈴薯餵食老鼠，會使老鼠生長遲緩，免疫系統(tǒng)失調(diào)?；蚋脑炜萍嫉娜秉c二、生態(tài)環(huán)境安全(1)

危害非目標生物：廣泛的種植抗除草劑基改作物，會因除草劑的積極使用而降低野草多樣性，導致有益昆蟲所要吃的植物不見，無法覓食而死亡。昆蟲種類、數(shù)目減少，更可能影響到整個生態(tài)系。(2)

轉殖生物的強勢化：抗旱基改作物本身若野草化，或許也可能成為新的耐旱型雜草，而危害到其他植物族群。(3)

產(chǎn)生新的有害生物：基改作物花粉傳到同類屬的雜草型植株上，可能使得該雜草成為強勢雜草，而危害到其他植物族群。(4)

農(nóng)產(chǎn)品受到混雜：基改作物在生長期間花粉可能傳授到鄰近一般品種身上，而將轉殖基因帶入一般品種。

我國民對新科技的發(fā)展了解不多，根據(jù)衛(wèi)生署設計的問卷調(diào)查，以及2000年9月委託蓋洛普公司完成的一項民意調(diào)查，其結果顯示，國內(nèi)的多數(shù)民眾：

（一）對基因改造食品的生產(chǎn)原理缺乏瞭解；

（二）並不強烈反對基因改造食品；

（三）購買食品時希望有選擇的權利，即要求食品具有標示說明。

對基因改造食品的認知及消費行為調(diào)查摘要：

基因改造食品的認知度有六成八；但是，對於基因改造食品有什麼好處或壞處的問題，有半數(shù)以上的民眾並不清楚。六.基因改造食品的管理

由於生物科技是近年來才應用在食物生產(chǎn)方面，為了安全起見，所有基因改造食品均須接受嚴格的安全評估，才可在市面出售。以生產(chǎn)最多基因改造農(nóng)作物的美國為例，基因改造食品是由食品藥物管理署（FDA）、環(huán)境保護署（EPA）及農(nóng)業(yè)部（USDA）三個聯(lián)邦機構負責管理評估。我國則由國科會、農(nóng)委會和衛(wèi)生署分別在上、中、下游，就所管實驗室研究、田間試驗和食品衛(wèi)生等方面，做安全評估的層層把關?；蚋脑焓称讽毻耆嫌嘘P的安全評估，方可在市面出售。依食品衛(wèi)生管理法第十四條，經(jīng)中央主管機關公告指定之食品(譬如基因改造食品)應經(jīng)中央主管機關查驗登記並發(fā)給許可證始得製造或輸入。衛(wèi)生署邀請學者專家組成委員會，依據(jù)公告之「基因改造食品之安全評估方法」對基因改造食品的製程及產(chǎn)品本身均分別進行安全性評估，其評估之重點包括產(chǎn)品的毒性、過敏誘發(fā)性、營養(yǎng)成分及抗生素標識基因等相關資料。世界各國正致力訂定一套基因改造食品標示制度。（一）美國：認為如果基因改造的食品在組成份與營養(yǎng)等與原來的食品實質上不等同，就必須標示，若實質等同可以自願標示，惟須遵守2001年1月17日公告之規(guī)範。（二）歐洲：歐盟自1998年起即規(guī)定所有基因改造食品均須加以標示。其後，歐盟又補充規(guī)定自2000年4月起，食品內(nèi)含超過1%基因改造成分的加工食品需加以標示。（三）澳洲及紐西蘭：2000年12月7日公告強制標示規(guī)範，一年後實施，採取1%的容許量。（四）日本：規(guī)定自2001年4月1日起，採取5%的容許量，30類指定的食品中若含有基因改造成分，就須標示。不過，對於檢驗科技無法檢測出新基因或蛋白質成分的精製加工食品（油及醬油），則不在管制之列。（五）南韓：農(nóng)林部也宣布自2001年3月起，基因改造的玉米、大豆及豆芽均須加以標示。

首先，基因改造食品之原料須於上市前通過審核，目前依國內(nèi)民生大宗食品及國際間流通之品項，選定以大豆及玉米為優(yōu)先管理項目。

其次，產(chǎn)品之標示，係採取強制及自願標示並行之制度，凡超過5%非刻意混雜容許量之基因改造食品必須依照「基因改造食品標示辦法」予以明顯標示，惟以漸進方式施行，即自2001年起，依產(chǎn)品加工程度，分三階段2年到4年逐步實施。非基因改造食品不須標示，若自願標示，仍應遵行真實且不誤導之基本標示規(guī)範。衛(wèi)生署管理基因改造食品標示

在GMO的製作中使用到的因改造技術可包括：（1）載體系統(tǒng)重組核酸技術；（2）轉殖技術﹔（3）細胞融合或雜交技術而能克服自然生理學上、生殖上或重組上的障礙。七.基因改造食品的原理及技術:

（1）載體系統(tǒng)重組核酸技術

圖一中所示就是一個稱為載體（vector）的環(huán)形核酸，具有抗藥性基因，這樣當轉殖到大腸桿菌的時候，可以在培養(yǎng)基中加入這種抗生素，這樣細菌如果含有這個載體就會存活，其他沒有該載體的就會滅亡。另外一個基因ori，是該載體在細菌體內(nèi)複製時的起點，如果沒有這樣的基因，則載體不會複製，那麼會在細菌繁殖中失落。還有很重要的是一個外來轉殖基因的切入結合點，一般來說是一個可以偵測的基因（如lacZ便是乳糖分解基因），和幾個可供不同限制脢切開的切點，當外來的基因插入後，該可顯示的酵素基因因為阻斷的關係不能表達，這樣配合抗生素和這酵素表達的失效，可以在培養(yǎng)基上選出還有外來基因的核酸，我們稱為重組核酸（recombinantDNA）。

（2）轉殖技術

轉殖的技術就是將重組後的核酸，以各種人為的技巧轉至宿主（作物）的體內(nèi)，而穩(wěn)定地存在和表現(xiàn)。方法會隨不同的宿主而不同，例如細菌、植物、動物細胞等。對於細菌和植物的細胞因為有細胞壁，所以可以使用電擊讓細胞壁通透增加，基因槍可以將核酸打入細胞，整個過程簡單描述如圖二。對於動物細胞則藉由顯微注射法（micro-injection）、巨量注射法（macro-injection）及微膠囊法（micro-encapsulation）將生物體外製備之遺傳物質直接注入生物體內(nèi)的技術。在GMO的資料中，Agrobacteriumtumefaciens-mediatedplanttransformation就是利用這種可以侵入植物的細菌作為轉殖方法。

細胞融合或雜交的技術基本上不屬於重組基因的技術，例如將血緣接近或相同的生物的細胞融合，讓他再分裂，因而把兩個細胞的特性融合在一起，桃莉羊或者一般的複製技術都僅是融合不同的細胞而激起分裂而已。不過在融合前如果細胞經(jīng)過基因改造，則屬於遺傳工程（重組基因的技術）。（3）細胞融合或雜交技術八.基因改造產(chǎn)品有那些:年份公司產(chǎn)品改造原理加拿大改良油菜（Canola）1995MonsantoCo.耐GlyphosateCanola從細菌Agrobacteriumsp.轉殖Enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase基因CalgeneInc.月桂油菜LaurateCanola從加州月桂樹轉殖12:0acylcarrierproteinthiosesterase基因Agrevo,Inc.耐GlufosinateCanola從鏈黴菌Streptomycesviridochromogenes轉殖Phosphinothricinacetyltransferase基因玉米（Corn）1995Ciba-GeigyCorp.抗蟲玉米

從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

AgrevoInc.耐Glufosinate玉米

從鏈黴菌Streptomycesviridochromogenes轉殖Phosphinothricinacetyltransferase基因1996

PlantGeneticSystems雄性不育玉米從細菌Bacillusamyloliquefaciens轉殖barnase基因NorthrupKing抗蟲玉米從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

MonsatoCo抗蟲玉米/耐Glyphosate玉米

從細菌Agrobacteriumsp.轉殖Enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase基因，從Ochrobactrumanthropi耐受glyphoste品系中轉殖glyphosateoxidoreductase基因，從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

MonsatoCo抗蟲玉米從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

DekalbGeneticsCorp耐Glufosinate玉米

從鏈黴菌Streptomyceshygroscopicus轉殖Phosphinothricinacetyltransferase基因1997DekalbGeneticsCorp.抗蟲玉米從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

1998MonsantoCo.耐Glyphosate玉米

從細菌Agrobacteriumsp.轉殖Enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase基因AgrevoInc.耐Glufosinate玉米

從鏈黴菌Streptomycesviridochromogenes轉殖Phosphinothricinacetyltransferase基因棉花（Cotton）1996CalegeneInc.耐Bromoxynil棉花

從Klebsiellaozaenae細菌轉殖nitrilase基因MonsantoCo.抗蟲棉花從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

1996MonsantoCo.耐Glyphosate棉花

從細菌Agrobacteriumsp.轉殖Enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase基因Dupont耐Sulfonylurea棉花從菸草轉殖Acetolactatesynthase基因1998CalgeneCo.抗蟲/耐Bromoxynil棉花從Klebsiellapneumoniae細菌轉殖Nitrilase基因，從蘇力菌Bacillusthuringiensiskurstaki轉殖cryIA基因

亞麻（Flax）1998

UniversityofSaskatchewan耐Sulfonylurea亞麻從Arabidopsis轉殖Acetolactatesynthase基因木瓜（Papaya）1997UniversityofHawaii和CornellUniversity抗病毒木瓜將木瓜輪班病毒ringspotvirus的外套蛋白基因轉殖至木瓜馬鈴薯（Potato）1994

MonsantoCo.抗蟲馬鈴薯從蘇力菌Bacillusthuringiensis轉殖cryIIIA基因1996

MonsantoCo.抗蟲馬鈴薯從蘇力菌Bacillusthuringiensis轉殖cryIIIA基因1998

MonsantoCo.抗蟲馬鈴薯從蘇力菌Bacillusthuringiensis轉殖cryIIIA基因/轉殖馬鈴薯捲葉病毒的replicase基因紅萵苣（RadicchioRosso）1997BejoZadenBV雄性不育從細菌Bacillusamyloliquefaciens轉殖barnase基因油菜（Rapeseed）1997PlantGeneticSystems雄性不育/生育恢復品種從細菌Bacillusamyloliquefaciens轉殖barnase基因/生育恢復品種轉殖Bacillusamyloliquefaciens的barstar基因大豆（Soybean）1994MonsantoCo.耐Glyphosate大豆

從細菌Agrobacteriumsp.轉殖Enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase基因1997Dupont高OleicAcid大豆壓抑GmFad2-1gene的表現(xiàn)，該基因產(chǎn)生

delta-12desaturase酵素瓜類（Squash）1994AsgrowSeedCo.抗病毒瓜含西瓜鑲堪病毒和zucchini黃鑲堪病毒的外套蛋白基因1997SeminisVegetableSeeds抗病毒瓜含西瓜鑲堪病毒、zucchini黃鑲堪病毒和胡瓜鑲堪病毒的外套蛋白基因番茄（Tomato）1994ZenecaPlantScience延遲軟化番茄含有部份番茄的polygalacturonase基因MonsantoCo.改良成熟番茄從細菌Pseudomonaschloraphis轉殖Aminocyclopropanecarboxylicaciddeaminase基因DNAPlantTechnology改良成熟番茄從番茄轉殖Aminocyclopropanecarboxylicaciddeaminase基因CalgeneInc.

FLAVRSAVRTomato轉殖番茄的Antisensepolygalacturonase基因，可延遲軟化1996AgritopeInc.改良成熟番茄從大腸桿菌噬菌體轉殖Eadenosylmethioninehydrolase基因1998CalgeneCo.抗蟲番茄從蘇力菌Bacillusthuringiensis轉殖cryIIIA基因康乃馨（Carnation）1998FlorigenePtyLtd.延長保存期/抗殺草劑轉殖截切aminocyclopropanecyclase(ACC)synthase基因，降低ethylene累積;耐受殺草劑Sulfonylureaherbicidetolerance,特別是triasulfuronandmetsulfuron-met