上海交通大学通识教育立项核心课程 ERST 课程名称：生物技术与人类课程编号：B1906 姓名：刘 科含 班级： F1203004学号： 5120309162专业：电气工程 课程小论文 题目编号 2 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 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： 刘 科含 班级： F1203004 学号： 5120309162 专业： 电气工程 课程小论文 题目编号 2 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
“黄金水稻”所引发的故事 刘科含 (上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程与自动化系，上海) 摘要：在现在的世界上，仍然有许多人被维生素A缺乏症困扰。而B-胡萝卜素 可以在人体内分解成维生素A,缓解维生素A缺乏症。然而通过传统方法提取、 合成B一胡萝卜素的成本较高，产量也较低。而通过转基因技术，将产生B-胡萝 卜素的基因导入稻类的使用部分胚乳，使得产出的大米含有B-胡萝卜素，可以 使B-胡萝卜素成本降低，便于其推广。然而黄金水稻因为关于转基因所固有的 争议，和最近在中国进行的转化性实验违反了实验对象对转基因实验的知情权等， 使得黄金水稻饱受争议。 关键词：黄金水稻；维生素A缺乏症；转基因 The Story Triggered by“Golden Rice” Liu Kehan (Department of Electrical Engineering,School of Electronic,Information and Electrical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai,China) Abstract:In today's world,there are still many people plagued by vitamin a deficiency.Beta carotene can be broken down in the body into vitamin a,alleviate vitamin a deficiency.However,synthesis of B-carotene is extracted through the traditional method costs more,lower yields.Using genetic engineering,will produce B-carotene uses parts of the class of genes into rice endosperm left output of rice contains beta-carotene,can reduce the cost of B-carotene to facilitate their promotion. Yet golden rice controversy about genetically engineered inherent,transformation experiments and more recently in China violates the right of subjects on transgenic experiments and so on,makes golden rice controversy. Key words:Golden Rice;Vitamin A deficiency;Transgenosis
“黄金水稻”所引发的故事 刘科含 （上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程与自动化系，上海） 摘 要：在现在的世界上，仍然有许多人被维生素 A 缺乏症困扰。而β-胡萝卜素 可以在人体内分解成维生素 A，缓解维生素 A 缺乏症。然而通过传统方法提取、 合成β-胡萝卜素的成本较高，产量也较低。而通过转基因技术，将产生β-胡萝 卜素的基因导入稻类的使用部分胚乳，使得产出的大米含有β-胡萝卜素，可以 使β-胡萝卜素成本降低，便于其推广。然而黄金水稻因为关于转基因所固有的 争议，和最近在中国进行的转化性实验违反了实验对象对转基因实验的知情权等， 使得黄金水稻饱受争议。 关键词：黄金水稻；维生素 A 缺乏症；转基因 The Story Triggered by “Golden Rice” Liu Kehan (Department of Electrical Engineering, School of Electronic，Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China) Abstract: In today's world, there are still many people plagued by vitamin a deficiency. Beta carotene can be broken down in the body into vitamin a, alleviate vitamin a deficiency. However, synthesis of β-carotene is extracted through the traditional method costs more, lower yields. Using genetic engineering, will produce β-carotene uses parts of the class of genes into rice endosperm left output of rice contains beta-carotene, can reduce the cost of β-carotene to facilitate their promotion. Yet golden rice controversy about genetically engineered inherent, transformation experiments and more recently in China violates the right of subjects on transgenic experiments and so on, makes golden rice controversy. Key words: Golden Rice; Vitamin A deficiency; Transgenosis
0引言 黄金大米（英语：Golden Rice)是一种转基因稻米品种，通过基因工程使得稻 米的食用部分胚乳含有维生素A的前体一一B-胡萝卜素，B-胡萝卜素在人体内 会转化成维生素A,可以缓解人体维生素A缺乏。胡萝卜素使大米呈现金黄色， 因而得名“黄金大米”。此项研究的目的在于改善许多贫困地区人群维生素A 缺乏的状况。据统计，维生素A缺乏每年导致67万名五岁以下儿童死亡。回 1黄金大米概况 黄金大米，又名“金色大米”，是一种转基因大米，通过转基因技术将胡萝 卜素转化酶系统转入到大米胚乳中可获得外表为金黄色的转基因大米，被称为 “黄金大米”，英文为Golden Rice.。富含胡萝卜素，不含维生素A,由美国先 正达公司研发。其不同于正常大米的主要功能为帮助人体增加维生素A吸收。因 为色泽发黄，该大米品种被称为“黄金大米”。质疑者认为黄金大米可能会严重 威胁到环境和粮食安全，它也并不能解决造成维生素A缺乏症的根本原因一一贫 困和缺乏多样化的饮食。 1.1研发背景 黄金大米的研发始于科学家们不断地探索利用科学造福穷人的努力。它所要 解决的问题是如何以低成本、便捷的方式克服不同程度的维生素A缺乏症。 据世界卫生组织报告，全世界估计有1.9亿儿童和1900万孕妇患有不同 程度的维生素A缺乏症(VAD),每年发展中国家有35万儿童因VAD而失明，67 万儿童因VAD导致免疫力低下和继发感染而死亡。 人体缺乏维生素A后就没有足够的原料来制造视紫红质，这会使视网膜中杆 状细胞受损，最终可能导致全盲。而且，不同程度的维生素A缺乏症还会导致人 体免疫力下降，引起儿童呼吸道疾病和腹泻的增加，甚至增加了感染艾滋病的可 能。 动物性食品中富含维生素A,不少植物如包括胡萝卜在内的多种水果蔬菜中 都含能转化为维生素A的胡萝卜素，但目前许多贫困地区人们能吃饱肚子就不错 了，很难吃得上肉类和果蔬，也无法获得廉价的维生素A胶囊。几经探索，科学
0 引言 黄金大米（英语：Golden Rice）是一种转基因稻米品种，通过基因工程使得稻 米的食用部分胚乳含有维生素 A 的前体——β-胡萝卜素，β-胡萝卜素在人体内 会转化成维生素 A，可以缓解人体维生素 A 缺乏。胡萝卜素使大米呈现金黄色， 因而得名“黄金大米”。[1]此项研究的目的在于改善许多贫困地区人群维生素 A 缺乏的状况。据统计，维生素 A 缺乏每年导致 67 万名五岁以下儿童死亡。[2] 1 黄金大米概况 黄金大米，又名“金色大米”，是一种转基因大米，通过转基因技术将胡萝 卜素转化酶系统转入到大米胚乳中可获得外表为金黄色的转基因大米，被称为 “黄金大米”，英文为Golden Rice。富含胡萝卜素，不含维生素A ，由美国先 正达公司研发。其不同于正常大米的主要功能为帮助人体增加维生素A吸收。因 为色泽发黄，该大米品种被称为“黄金大米”。质疑者认为黄金大米可能会严重 威胁到环境和粮食安全，它也并不能解决造成维生素A缺乏症的根本原因——贫 困和缺乏多样化的饮食。 1.1 研发背景 黄金大米的研发始于科学家们不断地探索利用科学造福穷人的努力。它所要 解决的问题是如何以低成本、便捷的方式克服不同程度的维生素A缺乏症。 据世界卫生组织报告，全世界估计有 1.9 亿儿童和 1900 万孕妇患有不同 程度的维生素A缺乏症（VAD），每年发展中国家有 35 万儿童因 VAD 而失明，67 万儿童因 VAD 导致免疫力低下和继发感染而死亡。 人体缺乏维生素A后就没有足够的原料来制造视紫红质，这会使视网膜中杆 状细胞受损，最终可能导致全盲。而且，不同程度的维生素A缺乏症还会导致人 体免疫力下降，引起儿童呼吸道疾病和腹泻的增加，甚至增加了感染艾滋病的可 能。 动物性食品中富含维生素A，不少植物如包括胡萝卜在内的多种水果蔬菜中 都含能转化为维生素A的胡萝卜素，但目前许多贫困地区人们能吃饱肚子就不错 了，很难吃得上肉类和果蔬，也无法获得廉价的维生素A胶囊。几经探索，科学
家们想到了通过转基因的手段，培育出富含维生素A的作物来。 从2000年初开始，经过反复努力，科学家们将维生素A合成的前体一B- 胡萝卜素的基因导入了水稻，这些基因的产物能够在稻米主要食用部分胚乳中富 集，从而使大米带有胡萝卜素的金黄色，故被人们称作“黄金大米”。 1.2研发成果 黄金大米由瑞士苏黎世联邦理工学院的英戈波特里库斯与德国弗赖堡大学 的彼得·拜尔经过八年时间研制成功，2000年在《科学》杂志上首次刊载了其技 术细节。[1]但实际上第一代的胡萝卜素含量太少，对维生素A缺乏问题毫无帮助。 2005年，第二代金多大米(Golden Rice2)研制成功，与原先相比，其能够合 成的B-胡萝卜素提升了23倍，至少可以补充一半的需求。 2 关于黄金大米的争议 2012年8月美国临床营养学杂志刊登论文表示，塔夫茨大学的汤光文博士 与中国疾病预防控制中心营养与食品安全所研究员荫士安合作，获得美国卫生院 和美国农业部资金支持的研究共选取了68名6到8岁的健康中国儿童，受试儿 童全部是湖南省衡南县江口镇小学的学生。黄金大米的安全性试验已经在美国完 成，这次实验的目的在于研究黄金大米中的胡萝卜素在儿童体内的转化率。研究 者令其中25名儿童在21天的时间里每日午餐进食60克黄金大米，并对其体内 维生素A含量进行检测，杂志刊载得出的结论是黄金大米与维生素A胶囊效果 相当。但参与实验的儿童及其家长并未被明确告知食用的大米为转基因大米，因 此实验的过程是违反学术道德的。 这次事件的主要焦点在于由于实验者侵犯了实验对象及其监护人的知情权： 参与实验的儿童及其家长并未被明确告知食用的大米为转基因大米，因此实验的 过程是违反学术道德的。 然而，通过实验过程违反规定来推断黄金大米有害是没有依据的。黄金大米 研发的初衷是为了帮助不发达地区的人摆脱维生素A缺乏症的困扰。然而，这可 能导致对于转基因不甚了解的大众加剧对转基因的不信任感，减缓黄金大米的引
家们想到了通过转基因的手段，培育出富含维生素A的作物来。 从 2000 年初开始，经过反复努力，科学家们将维生素A合成的前体—β- 胡萝卜素的基因导入了水稻，这些基因的产物能够在稻米主要食用部分胚乳中富 集，从而使大米带有胡萝卜素的金黄色，故被人们称作“黄金大米”。 1.2 研发成果 黄金大米由瑞士苏黎世联邦理工学院的英戈·波特里库斯与德国弗赖堡大学 的彼得·拜尔经过八年时间研制成功，2000年在《科学》杂志上首次刊载了其技 术细节。[1]但实际上第一代的胡萝卜素含量太少，对维生素A缺乏问题毫无帮助。 2005年，第二代金多大米（Golden Rice 2）研制成功，与原先相比，其能够合 成的β-胡萝卜素提升了23倍，至少可以补充一半的需求。 2 关于黄金大米的争议 2012 年 8 月美国临床营养学杂志刊登论文表示，塔夫茨大学的汤光文博士 与中国疾病预防控制中心营养与食品安全所研究员荫士安合作，获得美国卫生院 和美国农业部资金支持的研究共选取了 68 名 6 到 8 岁的健康中国儿童，受试儿 童全部是湖南省衡南县江口镇小学的学生。黄金大米的安全性试验已经在美国完 成，这次实验的目的在于研究黄金大米中的胡萝卜素在儿童体内的转化率。研究 者令其中 25 名儿童在 21 天的时间里每日午餐进食 60 克黄金大米，并对其体内 维生素 A 含量进行检测，杂志刊载得出的结论是黄金大米与维生素 A 胶囊效果 相当。但参与实验的儿童及其家长并未被明确告知食用的大米为转基因大米，因 此实验的过程是违反学术道德的。 这次事件的主要焦点在于由于实验者侵犯了实验对象及其监护人的知情权： 参与实验的儿童及其家长并未被明确告知食用的大米为转基因大米，因此实验的 过程是违反学术道德的。 然而，通过实验过程违反规定来推断黄金大米有害是没有依据的。黄金大米 研发的初衷是为了帮助不发达地区的人摆脱维生素 A 缺乏症的困扰。然而，这可 能导致对于转基因不甚了解的大众加剧对转基因的不信任感，减缓黄金大米的引
进，虽然这可能帮助受维生素A缺乏症困扰的人群。 3展望 黄金大米有望解决世界欠发达国家维生素A缺乏现象。2005年，全球有122个国家 的1.9亿儿童和0.19亿孕妇缺乏维生素A。[3]每年导致导致1-2百万人死亡，五十 万例永久失明，和数百万干眼症[4]一些国家通过口服维生素A药剂来缓解这一问 题。[5]但有些国家没有这种营养补充项目，许多这些国家的儿童以稻米为主食 因此转基因稻米就成为一种方便链接的补充维生素A的手段，就像通过碘盐预防 碘缺乏症一样。 [参考文献] [1]Ye,X;Al-Babili,S;Kloti,A;Zhang,J;Lucca,P;Beyer,P;Potrykus,I. Engineering the provitamin A (beta-carotene)biosynthetic pathway into (carotenoid-free)rice endosperm.Science.2000,287(5451):303-5. [2]Black RE et al.,Maternal and child undernutrition:global and regional exposures and health consequences,The Lancet,2008,371(9608),p.253 [3]Paine,Jacqueline A;Shipton,Catherine A;Chaggar,Sunandha;Howells,Rhian M; Kennedy,Mike J;Vernon,Gareth;Wright,Susan Y;Hinchliffe,Edward et al. Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content.Nature Biotechnology.2005,23 (4):482-7.doi:10.1038/nbt1082.PMID 15793573. [4]Humphrey,J.H.;West,K.P.Jr;Sommer,A.Vitamin A deficiency and attributable mortality in under-5-year-olds (PDF).WHO Bulletin.1992,70:225-232. [5]Vitamin A Global Initiative.1997.A Strategy for Acceleration of Progress in Combating Vitamin A Deficiency
进，虽然这可能帮助受维生素 A 缺乏症困扰的人群。 3 展望 黄金大米有望解决世界欠发达国家维生素A缺乏现象。2005年，全球有122个国家 的1.9亿儿童和0.19亿孕妇缺乏维生素A。[3]每年导致导致1-2百万人死亡，五十 万例永久失明，和数百万干眼症[4]一些国家通过口服维生素A药剂来缓解这一问 题。[5]但有些国家没有这种营养补充项目，许多这些国家的儿童以稻米为主食 因此转基因稻米就成为一种方便链接的补充维生素A的手段，就像通过碘盐预防 碘缺乏症一样。 [参考文献] [1] Ye, X; Al-Babili, S; Klöti, A; Zhang, J; Lucca, P; Beyer, P; Potrykus, I. Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm. Science. 2000, 287 (5451): 303–5. [2] Black RE et al., Maternal and child undernutrition: global and regional exposures and health consequences, The Lancet, 2008, 371(9608), p. 253. [3] Paine, Jacqueline A; Shipton, Catherine A; Chaggar, Sunandha; Howells, Rhian M; Kennedy, Mike J; Vernon, Gareth; Wright, Susan Y; Hinchliffe, Edward et al. Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content. Nature Biotechnology. 2005, 23 (4): 482–7. doi:10.1038/nbt1082. PMID 15793573. [4] Humphrey, J.H.; West, K.P. Jr; Sommer, A. Vitamin A deficiency and attributable mortality in under-5-year-olds (PDF). WHO Bulletin. 1992, 70: 225–232. [5] Vitamin A Global Initiative. 1997. A Strategy for Acceleration of Progress in Combating Vitamin A Deficiency
