上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程编号：B1906 姓名：黄之远 班级：F1207101 学号： 5111619042专业：数学系 课程小论文 题目编号 得分 序号 选题 1 “绿色革命”与农业基因工程 3 “黄金水稻”所引发的故事 U 美化环境的基因科学 4 世界首例艾滋病治愈前后观 5 从两性人说起性别的决定 6 DNA巧破悬案 7 从基因到药物的故事 8 耐药菌是如何生产的 9 化解能源危机的微生物 10 奥林匹克竞技场背后的基因高科技 11 姓氏背后的基因科学 12 基因间谍战 13 非典型战争一一生物战与基因武器 14 走进生物“芯”时代 15 人生预报一一透过基因看未来 16 基因的伦理 17 转基因是天使还是恶魔
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程编号： BI906 姓名： 黄之远 班级： F1207101 学号： 5111619042 专业： 数学系 课程小论文 题目编号 1 得分 序号 选题 1 “绿色革命”与农业基因工程 2 “黄金水稻”所引发的故事 3 美化环境的基因科学 4 世界首例艾滋病治愈前后观 5 从两性人说起性别的决定 6 DNA 巧破悬案 7 从基因到药物的故事 8 耐药菌是如何生产的 9 化解能源危机的微生物 10 奥林匹克竞技场背后的基因高科技 11 姓氏背后的基因科学 12 基因间谍战 13 非典型战争——生物战与基因武器 14 走进生物“芯”时代 15 人生预报——透过基因看未来 16 基因的伦理 17 转基因是天使还是恶魔
“绿色革命”与农业基因工程 摘要：基因工程技术是20世纪70年代出现的一项新型的现代生物 技术，它自身包含的内容广博，其应用范围也十分广泛。农业科学家 和生物科学家将其应用于农业生产中便有了今天的现代农业生产。由 于基因工程的应用，给现代农业带来了许多新的热点，这将给我国和 全球的农业生产和发展带来空前的机遇和挑战。 关键词：农业基因工程 绿色革命 Abstract:Gene engineering technology is a new type of modern biologicaltechnology in the nineteen seventies,it contains extensive content,its scope of application is also very extensive.Agricultural scientists and biological scientists applied to agricultural production had today's modern agricultural production.Because of the application of genetic engineering,has brought many new hot spot for the modern agriculture,which will bringunprecedented opportunities and challenges to agricultural production and the development of our country and the world. Key word: Genetic engineering in agriculture green revolution
“绿色革命”与农业基因工程 摘 要: 基因工程技术是20 世纪70 年代出现的一项新型的现代生物 技术, 它自身包含的内容广博, 其应用范围也十分广泛。农业科学家 和生物科学家将其应用于农业生产中便有了今天的现代农业生产。由 于基因工程的应用, 给现代农业带来了许多新的热点, 这将给我国和 全球的农业生产和发展带来空前的机遇和挑战。 关键词：农业基因工程 绿色革命 Abstract： Gene engineering technology is a new type of modern biologicaltechnology in the nineteen seventies, it contains extensive content, its scope of application is also very extensive. Agricultural scientists and biological scientists applied to agricultural production had today's modern agricultural production. Because of the application of genetic engineering, has brought many new hot spot for the modern agriculture, which will bringunprecedented opportunities and challenges to agricultural production and the development of our country and the world. Key word： Genetic engineering in agriculture green revolution
正文： 1.基因工程简介 植物基因工程是近30年来随着DNA重组技术、基因遗传转化技术 及植物组织培养技术的发展而兴起的生物技术。20世纪70年代末80 年代初，人们发现土壤根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)侵 染植物细胞后能将其Ti质粒(Tumor-inducingplasmid,Ti-plasmid) 上的一段DNA(T-DNA)插入到被侵染细胞的基因组，并能稳定地遗传 给后代，植物的遗传转化技术随之得到发展，为植物基因工程的发展 创造了条件。植物的组织培养，如原生质体的培养和成株、细胞融合 等技术的迅速发展进一步促进了植物基因工程的发展，如今，植物基 因工程取得了重大成就。据1994年统计，获得第一株转基因植物到现 在，已有140多种植物，包括烟草、矮牵牛、胡萝卜、番茄、马铃薯、 向日葵、油菜、苜蓿、亚麻、甜菜、棉花、芹菜、荷花、黄瓜、拟南 芥、大白菜、大豆、水稻、玉米、莴苣、豇豆、稞麦、杨树等相继被 转化。内容涉及到植物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆和作物的高产 优质、果蔬贮藏、谷物和其他作物的固氮能力、药物生产及环境美化 等方面。以上成就均依赖于植物基因工作的全套技术。 2.绿色革命简介 绿色革命分为第一次绿色革命和第二次绿色革命。 第一次绿色革命：第一次绿色革命发生在上世纪50年代初，其 主要特征是把水稻的高秆变矮秆，另外辅助于农药和农业机械，从而
正文： 1.基因工程简介 植物基因工程是近30年来随着DNA重组技术、基因遗传转化技术 及植物组织培养技术的发展而兴起的生物技术。20 世纪70 年代末80 年代初, 人们发现土壤根癌农杆菌( Agrobacteriumtumefaciens ) 侵 染植物细胞后能将其Ti 质粒( Tumor- inducingplasmid, Ti- plasmid) 上的一段DNA( T- DNA) 插入到被侵染细胞的基因组, 并能稳定地遗传 给后代, 植物的遗传转化技术随之得到发展, 为植物基因工程的发展 创造了条件。植物的组织培养, 如原生质体的培养和成株、细胞融合 等技术的迅速发展进一步促进了植物基因工程的发展,如今, 植物基 因工程取得了重大成就。据1994 年统计, 获得第一株转基因植物到现 在, 已有140 多种植物, 包括烟草、矮牵牛、胡萝卜、番茄、马铃薯、 向日葵、油菜、苜蓿、亚麻、甜菜、棉花、芹菜、荷花、黄瓜、拟南 芥、大白菜、大豆、水稻、玉米、莴苣、豇豆、稞麦、杨树等相继被 转化。内容涉及到植物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆和作物的高产 优质、果蔬贮藏、谷物和其他作物的固氮能力、药物生产及环境美化 等方面。以上成就均依赖于植物基因工作的全套技术。 [1] 2.绿色革命简介 绿色革命分为第一次绿色革命和第二次绿色革命。 第一次绿色革命：第一次绿色革命发生在上世纪50年代初，其 主要特征是把水稻的高秆变矮秆，另外辅助于农药和农业机械，从而
解决了19个发展中国家粮食自给问题。世界上一些国家科技对农业增 长的贡献率一般都在70%以上，像以色列这样一个极度缺水的国家， 它的科技对农业的贡献率达到90%以上。其本质上是指新的高产品种 (H.Y.V.)、灌溉、机械化和大批量施用的化肥以及更重要的与之相关 知识的转移。远东地区系指位于欧亚大陆东南部及其周围的国家，除 包括从南部的印度、巴基斯坦到东部的朝鲜等大陆国家外，还包括延 伸于斯里兰卡和日本之间数千英里的、成弧状分布的一系列岛屿国家。 第二次绿色革命：第二次绿色革命(second green revolution) 是指通过国际社会共同努力，运用以基因工程为核心的现代生物技术， 培育既高产又富含营养的动植物新品种以及功能菌种，促使农业生产 方式发生革命性变化，在促进农业生产及食品增长的同时，确保环境 可持续发展。第二次绿色革命是相对于20世纪60年代绿色革命（为区 别起见，以下称“第一次绿色革命”)而言的。因为第一次绿色革命针对 的是农业，第二次绿色革命所针对的应当也是农业。虽然生命科学与 生物技术的发展，同时导致其他领域如工业、能源、环保等也在进行 不同层次的绿色革命。第二次绿色革命最早由世界粮食理事会第16次 部长会议于1990年首次提出，当时设想的主要目的在于：运用国际力 量，为发展中国家培育既高产又富含维生素和矿物质的作物新品种。☒ 3.基因工程在农业中的运用 (一)抗性育种 1、作物抗虫害。虫害严重影响农业生产，影响作物的产量和品 质，制约农业经济的稳定发展。自从将B.t毒蛋白基因导入烟草表达
解决了19个发展中国家粮食自给问题。世界上一些国家科技对农业增 长的贡献率一般都在70％以上，像以色列这样一个极度缺水的国家， 它的科技对农业的贡献率达到90％以上。其本质上是指新的高产品种 （H.Y.V.）、灌溉、机械化和大批量施用的化肥以及更重要的与之相关 知识的转移。远东地区系指位于欧亚大陆东南部及其周围的国家，除 包括从南部的印度、巴基斯坦到东部的朝鲜等大陆国家外，还包括延 伸于斯里兰卡和日本之间数千英里的、成弧状分布的一系列岛屿国家。 第二次绿色革命：第二次绿色革命（second green revolution） 是指通过国际社会共同努力，运用以基因工程为核心的现代生物技术， 培育既高产又富含营养的动植物新品种以及功能菌种，促使农业生产 方式发生革命性变化，在促进农业生产及食品增长的同时，确保环境 可持续发展。第二次绿色革命是相对于20世纪60年代绿色革命（为区 别起见，以下称“第一次绿色革命”）而言的。因为第一次绿色革命针对 的是农业，第二次绿色革命所针对的应当也是农业。虽然生命科学与 生物技术的发展，同时导致其他领域如工业、能源、环保等也在进行 不同层次的绿色革命。第二次绿色革命最早由世界粮食理事会第16次 部长会议于1990年首次提出，当时设想的主要目的在于：运用国际力 量，为发展中国家培育既高产又富含维生素和矿物质的作物新品种。 [2] 3.基因工程在农业中的运用 （一）抗性育种 1、作物抗虫害。虫害严重影响农业生产，影响作物的产量和品 质，制约农业经济的稳定发展。自从将B.t 毒蛋白基因导入烟草表达
后表现出抗虫特性以来，国内外不少实验室在这方面开展了工作，并 已相继获得抗虫基因番茄、马铃薯、甘蓝、棉花、杨树等。目前，除 了将一些毒蛋白基因导入植物外，一些昆虫毒素基因也已被用于抗虫 基因工程，取得很大效果。我国科学家在1991年成功地将苏云金芽孢 杆菌(Bt)杀虫晶体蛋白基因导入棉花，获得了转基因植株。1993年将 Bt晶体蛋白基因导入我国棉花品种中，获得了高抗棉铃虫的抗虫棉。 中国农业科学院生物技术中心培育出10多个棉花转基因品种品系，据 试验对棉铃虫杀伤力达80%以上，并且具有丰产性和品质优良的特点。 到目前为止，我国已育成10多个杀虫效果显著、丰产性能好、纤维品 质优良，适用于不同生态条件种植的品种或品系。 2、作物抗病毒。日前主要采用的病毒的外壳蛋白(CP)基因导入 植物的方法，使番茄、黄瓜、南瓜、甜椒等植物具有抗病性。如1986 年美国华盛顿大学已将烟草花叶病毒(TW)的外壳蛋白基因转移到 烟草、番茄中，用于大田生产防效达90%。我国还将黄瓜花叶病毒(CMV) 卫星RNA基因转入烟草、番茄、黄瓜，马铃薯X病毒(PVX)的CP蛋 白基因转入马铃薯等，其中烟草抗TMW工程植株已进入大田试验。 3、作物抗除草剂。国外用抗草甘膦的沙门氏菌基因、溴苯腈水 解酶基因、单氧化酶基因转化短牵牛、棉花、烟草、番茄等作物，我国 用抗阿特拉津基因转化大豆、水稻相继获得成功，目前已获得抗除草 剂基因工程烟草、番茄、马铃薯、棉花、油菜、大豆、水稻等作物。 4、作物抗逆性。植物抗逆基因工程成功的例子不多，国内有山 东农科院将外源DNA导入花生获得抗旱品系的报道。Murata等通过向 烟草导入拟南芥叶绿体的甘油3磷酸乙酰转移酶基因，以调节叶绿体 膜脂的不饱和度，使获得的转基因烟草的抗寒性增加
后表现出抗虫特性以来，国内外不少实验室在这方面开展了工作，并 已相继获得抗虫基因番茄、马铃薯、甘蓝、棉花、杨树等。目前，除 了将一些毒蛋白基因导入植物外，一些昆虫毒素基因也已被用于抗虫 基因工程，取得很大效果。我国科学家在1991年成功地将苏云金芽孢 杆菌(Bt)杀虫晶体蛋白基因导入棉花，获得了转基因植株。1993年将 Bt晶体蛋白基因导入我国棉花品种中，获得了高抗棉铃虫的抗虫棉。 中国农业科学院生物技术中心培育出10多个棉花转基因品种品系，据 试验对棉铃虫杀伤力达80%以上，并且具有丰产性和品质优良的特点。 到目前为止，我国已育成10 多个杀虫效果显著、丰产性能好、纤维品 质优良，适用于不同生态条件种植的品种或品系。 2、作物抗病毒。目前主要采用的病毒的外壳蛋白(CP)基因导入 植物的方法，使番茄、黄瓜、南瓜、甜椒等植物具有抗病性。如1986 年美国华盛顿大学已将烟草花叶病毒（TMV） 的外壳蛋白基因转移到 烟草、番茄中，用于大田生产防效达90%。我国还将黄瓜花叶病毒（CMV） 卫星RNA 基因转入烟草、番茄、黄瓜，马铃薯X 病毒（PVX）的CP 蛋 白基因转入马铃薯等，其中烟草抗TMV工程植株已进入大田试验。 3、作物抗除草剂。国外用抗草甘膦的沙门氏菌基因、溴苯腈水 解酶基因、单氧化酶基因转化短牵牛、棉花、烟草、番茄等作物,我国 用抗阿特拉津基因转化大豆、水稻相继获得成功，目前已获得抗除草 剂基因工程烟草、番茄、马铃薯、棉花、油菜、大豆、水稻等作物。 4、作物抗逆性。植物抗逆基因工程成功的例子不多，国内有山 东农科院将外源DNA 导入花生获得抗旱品系的报道。Murata等通过向 烟草导入拟南芥叶绿体的甘油3 磷酸乙酰转移酶基因，以调节叶绿体 膜脂的不饱和度，使获得的转基因烟草的抗寒性增加
(二)良种选育 植物基因工程育种研究。主要是提高光合效率、固氮效率、提 高和改良种子贮藏蛋白的含量及组成、增加植物次生代谢产物的产率 等4个方面。目前我国已用DNA及基因导入法获得了一些植物优良新 品种。如将野生大豆高蛋白基因导入栽培大豆提高了蛋白质含量2-3%， 野生稻导入栽培稻获得了穗大粒多抗逆性强的高产新糯稻品系，用荷 麻DNA导入海岛棉品系获铃大高产棉花新品系及抗枯萎纤维强度大新 棉株等。目前科学家己分离出小麦、玉米、大豆、菜豆等作物种子蛋 白基因，期望通过基因工程可使禾谷类蛋白含量提高，氨基酸组分改 善。而美国已将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，把玉米醇溶蛋白 基因转移到向日葵根部细胞。另外叶绿体高光效基因的转移及用蛋白 质工程改良提高光合作用关键酶的研究都取得了新的进展。 (三)反义RNA技术的应用 由于反义RNA对生物基因的表达有调控作用，人们已用它来抑 制生物中某些基因的表达，如苜蓿根中的谷氨酸酸胺合成酶能抑制固 氮酶的活性，用反义RNA移入其根中使根中合成酶活性下降80%，苜蓿 干重增加50%。用反义RNA技术来人为控制植物花色的调控可改变植物 花色，延长果蔬的贮藏期等。因此这方面的研究和应用会有广阔前景 和经济效益。 结语： 随着人口的爆炸式增长，农业的负担也越来越重，在这样的情 况下，才有了两次绿色革命，而未来则很可能会有第三，第四乃至更
（二）良种选育 植物基因工程育种研究。主要是提高光合效率、固氮效率、提 高和改良种子贮藏蛋白的含量及组成、增加植物次生代谢产物的产率 等4 个方面。目前我国已用DNA 及基因导入法获得了一些植物优良新 品种。如将野生大豆高蛋白基因导入栽培大豆提高了蛋白质含量2-3%， 野生稻导入栽培稻获得了穗大粒多抗逆性强的高产新糯稻品系，用荷 麻DNA 导入海岛棉品系获铃大高产棉花新品系及抗枯萎纤维强度大新 棉株等。目前科学家已分离出小麦、玉米、大豆、菜豆等作物种子蛋 白基因，期望通过基因工程可使禾谷类蛋白含量提高，氨基酸组分改 善。而美国已将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，把玉米醇溶蛋白 基因转移到向日葵根部细胞。另外叶绿体高光效基因的转移及用蛋白 质工程改良提高光合作用关键酶的研究都取得了新的进展。 （三）反义RNA 技术的应用 由于反义RNA 对生物基因的表达有调控作用，人们已用它来抑 制生物中某些基因的表达，如苜蓿根中的谷氨酸酸胺合成酶能抑制固 氮酶的活性，用反义RNA 移入其根中使根中合成酶活性下降80%，苜蓿 干重增加50%。用反义RNA技术来人为控制植物花色的调控可改变植物 花色，延长果蔬的贮藏期等。因此这方面的研究和应用会有广阔前景 和经济效益。 [3] 结语： 随着人口的爆炸式增长，农业的负担也越来越重，在这样的情 况下，才有了两次绿色革命，而未来则很可能会有第三，第四乃至更
多。绿色革命带来的好处是显而易见的，比如提高亩产量，减少农药 的使用，等等。因此我们需要绿色革命，但是我们也必须注意到随之 带来的风险，基因工程的副作用现在还是个未知数，所以我们必须提 高警惕。 参考文献： [1]基因工程与现代农业兰小中常恩龙《西藏科技》2005年10期 「2]迎接第二次绿色革命构建新型农业体系 邓心安王晓鹤高璐 [3]浅析基因工程技术在现代农业中的应用 赵小平
多。绿色革命带来的好处是显而易见的，比如提高亩产量，减少农药 的使用，等等。因此我们需要绿色革命，但是我们也必须注意到随之 带来的风险，基因工程的副作用现在还是个未知数，所以我们必须提 高警惕。 参考文献： [1] 基因工程与现代农业 兰小中 常恩龙 《西藏科技》2005年10期 [2] 迎接第二次绿色革命构建新型农业体系 邓心安 王晓鹤 高璐 [3] 浅析基因工程技术在现代农业中的应用 赵小平