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21世纪的前30年 ，我国农业特别是种植业将面临增加产量和提高效益的双重挑战。2030年，中国粮食年总产6.4—6.9亿吨才能基本实现自给 。近几年
，我国的粮食产量稳定在4．9亿吨左右
。也就是说，在耕地面积不断减少的30年内 ，粮食产量必须提高30％～40％。同时
，随着全球经济一体化趋势的发展和我国加入世界贸易组织，农产品将面对国际竞争的市场环境 ，国内目前小麦、玉米等主要农产品的生产成本高于国际市场价格2-3成
，不具备国际竞争力 。因此，从保护农民利益和国家稳定的大局着想 ，降低粮食生产成本
，增加农民收入是和提高粮食产量同等重要的事情
。靠扩大种植面积和大幅度增加物质投入，实现增加产量和提高效益的双重目标 ，从国情和农业生产现状来看显然是不现实的
，而唯一可行的选择是依靠科技，增加农业科技投入 ，提高科技进步在农业增长中的份额。1997年，我国科技进步对农业的贡献率为42％
，而发达国家已达到80％，可见 ，我国在这方面农业生产的潜力还很大 。

“八五 ”和“九五
”期间
，国内农业科研工作得到了长足的发展，在杂交水稻
、杂交玉米、作物栽培 、薄膜覆盖
、细胞工程、基因工程等方面取得了巨大的成就 ，许多研究已走在了世界的前列
。目前
，我国在以生物技术为核心的一些农业科研领域已经或即将取得重大突破。基于对国内农业现状和未来的研究与分析，笔者认为 ，下列10项农业新技术
，将在未来10年内对我国农业特别是种植业实现高产高效产生重大影响 。

1 、转基因技术培育农作物新品种

80年代后期以来，由于可利用的种质资源有限 ，开展远缘杂交又经常遇到种间不亲和的障碍
，农作物品种改良的速度大大减慢
。利用转基因技术将外源基因导入农作物品种，更加直接有效地改良农作物的丰产性
、抗病性、抗虫性 、抗旱耐盐碱性等 ，已成为农作物新品种选育的一个新途径。90年代初，发达国家已在这一领域取得了巨大成就 。近几年
，我国的农业科学家在抗虫棉花
、抗虫玉米、抗旱抗盐碱玉米 、抗除草剂水稻
、抗稻飞虱水稻、抗蚜虫油菜 、抗衰老番茄、抗黄矮病小麦等诸多方面开展了研究，并取得了较好的进展。抗虫棉花
、抗虫玉米、抗除草剂水稻 、抗衰老番茄等已经或正在进入推广应用阶段
。这些品种的不断推广应用 ，可有效地减少化学农药的使用
，降低生产成本，减轻病虫害造成的损失 ，扩大农作物的种植范围
，促进农业高产高效和可持续发展的结合。

2
、农作物内生工程菌

这项技术是利用转基因技术重组农作物的内生微生物，使其产生诸如Bt毒蛋白、RYSV核壳蛋白等杀虫 、杀菌
、耐盐碱、抗旱的物质 ，并在植物体内传导
，以达到防治病虫害 、增强农作物抗逆能力的目的 。该技术使用农作物的内生微生物做载体，不改变农作物的遗传结构 ，在食物安全性和品种
、区域的适应性方面比使用转基因农作物品种有更大优势
。由于微生物生长繁殖速度快
，微生物转基因技术较高等植物简单，所以在外源基因特别是微生物基因的利用上比培育转基因农作物更加简便、快捷 ，成本也较为低廉。再者，在植保方面
，它和转基因农作物一样有效地克服了生物类农药有效期短 、使用要求严格
、受环境影响大的缺点，有着比生物类农药更好的防治效果 。目前 ，中国农业大学在此领域已取得了较大进展
，以改善作物体内微生态为目的的“益微”菌已进入推广阶段，以防治棉花害虫为目的的“棉花抗虫疫苗 ”也已进入中试阶段
。随着越来越多的不同功能的作物内生工程微生物的开发应用 ，一个对农业生产有重大影响的新兴农业生产资料产业将在中国迅速形成。

3、农作物抗性诱导

达尔文的“进化论
”和大量的科学实验证明
，植物体内存在一个对恶劣环境和外来侵袭的自我保护和抵抗系统，这一系统可以通过某些生化制剂的诱导而高效表达 。有研究表明 ，植物受坏死型病原物侵染后
，在未侵染部位将产生对随后病原物侵染的抗性
。这种抗性还可以通过一些生化制剂来诱发，如水杨酸（SA） 、2,6-二氯异烟酸（INA）、苯丙噻唑类制剂（BTH）等。诱发的抗性具有系统性（可以表现在植株的非诱导因子处理部位）
、持久性（抗性可以维持几周甚至几个月）、广谱性（同时对真菌 、细菌
、病毒所致病害产生抑制作用） 。中国农业大学的研究还表明 ，切断棉花的胚轴也可以诱导棉花产生抗性
。河北邢台地区农科所用常规方法选育的抗三虫（玉米螟、蚜虫 、棉铃虫）
、六病（大斑病、小斑病 、粗缩病
、青枯病、黑粉病 、矮花叶病毒病）
、抗旱、抗盐碱的邢抗2号玉米杂交种
，也从另一角度证明了植物抗性系统的存在。中国农业大学研制的“移栽灵”产品，在水稻旱育秧过程中使用 ，明显地增强了水稻的抗盐碱能力和对立枯病等病害的抗性，且不用调酸 。试验表明
，将“移栽灵 ”直接作用于立枯病病原菌，对其没有任何抑制作用。由此可以推论 ，“移栽灵
”是一种可以诱导植物产生系统抗性的物质
。国内许多单位都在致力于将抗性诱导物质作为农药的替代品用干农作物保护的研究。不久的将来
，抗性诱导物质—真正的植物疫苗将在中国种植业生产中发挥重要的作用 。

4 、农作物化控技术

使用特殊的化学物质调整改善植物的代谢活动，人为调控农作物的生长和生育进程 ，达到获得更高产量和优良品质的目的
。各类植物生长调节剂是化控技术的物化产品。20世纪80年代初
，“乙烯利”、“缩节胺 ”等产品在棉花上大量应用，有效地控制了棉花的徒长 ，减少了棉花后期的青桃
，成为大幅度提高棉花产量的重要配套技术 。近周年来，化控技术迅速发展 ，各种不同目的的植物生长调节剂广泛应用于果树
、蔬菜和小麦、水稻等大田作物
，如壮丰安 、喷施宝
、芸薹素等，解决了许多诸如小麦倒伏、苹果大小年等农业技术难题
。特别是壮丰安在控制小麦倒伏方面 ，发挥了极大的作用，仅此一项
，每年可挽回小麦损失5％～20％。1994-1998年，植物生长调节剂已累计使用1300万公顷 ，专家预测
，今后每年的需求将以10％的速度递增 。同时，植物生长调节剂的功能和应用范围也在不断扩大 ，如广泛应用于小麦杂交种选育的化学杀雄剂等
。

5 、转基因植物反应器

传统的种植业是以生产粮
、棉、油产品为目的的
，转基因技术使通过种植植物低成本生产药物 、疫苗和一些饲料添加剂成为现实，而这些产品传统上只能从非常昂贵的原料（如血液）中提取。这项技术的应用可以极大地提高种植业的效益 ，对调整中国种植业结构具有十分重大的意义 。中国农科院利用转基因马铃薯生产乙肝疫苗的技术已经成熟
，动物和临床试验证明，只须将转基因马铃薯制成胶囊口服 ，即可获得与注射传统乙肝疫苗同样的效果
。上海农科院利用转基因植物反应器生产植酸酶
、水蛭素、抗龋齿疫苗和畜禽联苗的技术已趋成熟。以植酸酶为例；据报道
，用此技术生产的产品成本仅为传统方法生产成本的1％ 。转基因植物反应器技术的广泛应用，将形成一个新的农业产业链条 ，在中国城郊农村得到快速发展。

6 、高浓度控释专用复合肥

化肥投入费用大是我国粮食生产成本高的最主要原因之一
。据调查，农民用于化肥的支出已占农业总支出的50％左右。我国是世界第一大化肥使用国和第二大化肥生产国 。由于农民素质较低
，不能掌握平衡施肥技术，加之肥料品种单一 ，导致了中国化肥使用效率低（肥粮比2.4）
、化肥利用率低（较世界一般水平低15个百分点）、环境污染严重等一系列问题
，使粮食生产成本居高不下，缺乏国际竞争力
。仅N肥利用率一项 ，如能达到世界一般水平
，就可节约价值近百亿元的尿素。因此，依靠高新技术解决我国的化肥问题 ，是实现降低粮食成本和农业可持续发展的有效途径 。我国的许多农业和涉农科研机构都在致力于研制一种包容平衡施肥理论 、其养分释放速度吻合农作物生长需求的新型肥料
。湖南农业大学。浙江农科院、郑州工业大学
、沈阳生态研究所等单位在这一领域都取得了一定进展
，但没有实现控制养分释放使之符合作物生育期需求的目标 。据了解，目前有几家科研单位已取得了突破性进展 ，有望在2～3年内将真正的高浓度控释肥投入市场
。这种肥料将有效解决化肥利用率、养分平衡 、生育期平衡等问题
，且作物全生育期只需一次使用。对提高化肥使用效率，降低农产品成本具有重大意义 。

7
、生物防治技术

利用生物防治技术控制病、虫 、草等对农作物的危害 ，是提高农作物品质
、减少环境污染、实现农业可持续发展的有效途径
。1992年世界环境与发展大会提出2000年生物农药要占总用药量的60％，而中国目前还不到1％。近几年
，众多的农业科技人员在进行生物类农药的研制开发，取得了极大的进展 ，一大批活菌制剂 、抗生素制剂
、毒蛋白晶体制剂将陆续投放市场 。同时
，还有一些单位在从事植物类农药的研究，筛选出了许多防病治虫的有效成分 ，将成为生物农药家族的新成员。另外以破坏害虫代谢、神经系统来杀灭害虫的无毒信息素类农药研究也已取得较大进展
。

8 、节水保水技术

我国是水资源匮乏的国家
，节水保水技术是农业持续发展过程中必须解决的问题。我国2／3的耕地在缺水的北方地区，尤其是西北 ，如能解决水的问题
，将建成我国的又一大粮仓 。根本解决农业用水问题，一方面要靠“南水北调”来进一步发展灌溉面积 ，另一方面要大大研究节水农业技术
，通过科学的灌溉方法和先进设施实现节约用水
。同时，我们要密切注意一项新的
、更简便、更少投入的农业节水措施 ，即使用土壤保水剂。它能帮助土壤有效的储存降水，在干旱时供农作物使用 。目前已有许多此类产品投放市场
，但普遍存在价高 、保水效果差的问题
。一般吸水能力为自身重量的300～500倍。用这种产品解决干旱半干旱地区农作物用水问题，成本太高 ，亩投资约须600元左右 。最近有报道说
，发现了一种微生物的代谢产物具有吸收自身重量3000借水分的能力，引起了科学家的浓厚兴趣
。这种产品一旦研制成功并大量在农田使用 ，将使我国众多的处在年降水200-500毫米地区的中低产田摆脱干旱困扰
，成为中高产田。原来的灌溉区使用高效保水剂后，也可以大幅度降低生产中的灌溉费用 ，使水稻种植区将大幅度北扩
，甚至用其改造年降水100毫米左右的沙漠化地区也将成为可能 。

9、两系法杂交稻

该技术是利用光
、温敏不育系和普通水稻品种两系法杂交生产水稻杂交种的新方法
。用两系法培育水稻杂交种，不需要三系法中的保持系和特定的恢复系 ，使杂交种的亲本来源更加广泛
，有利于丰富杂交种的种质资源，更容易获得高产、优质 、抗逆性强的杂交组合。同时 ，两系法还能大幅度降低制种成本，有利于新品种的推广应用 。目前
，以培矮64S系列为主导的两系法杂交稻的推广应用面积已达1000万亩以上，一般比三系杂交种增产15％～20％ ，且品质也有较大的改善。两系法杂交稻的推广
，将在杂交稻占水稻面积50％的基础上，进一步扩大种植杂交稻的比例 ，使南方稻区的水稻产量和质量都有一个较大幅度的提高
，将对中国粮食生产产生深刻的影响
。

10
、小麦杂种优势利用

20世纪70年代以来，众多的中国农业科学家运用三系法进行小麦杂交种的选育 ，受种质资源的限制和其它因素的制约
，20多年一直没有重大突破。进入20世纪90年代，随着化学杀雄技术的发展和成熟 ，用两系法培育小麦杂交种成为现实
，一些强优势组合不断被选育出来，并进入生产示范 。据专家预测 ，到2005年，杂交小麦的种植面积将达到300-500万公顷
，按增产15％计算，每年将增产小麦20．25-33．75亿公斤
。目前 ，越来越多的科学家很重视小麦品质育种
，一大批优质高产的小麦杂交组合即将进入试验示范阶段，未来3-5年将进入生产领域 ，对中国广大麦区的农业生产将产生巨大的促进作用。

有关生物的先进技术！！！！！！！急！！！！！！！！

7月10日晚间
，山东上市公司登海种业公告承认涉嫌2590亩转基因玉米违规种植情况 。根据登海种业的公告，公司先是因为内部管理问题 ，将此前合规繁育的50公斤转基因种子当成了常规自交系原种
，进而扩繁出了约12吨亲本
。此后，这12吨亲本更是被其伊犁分公司误种到了巩留县的2590亩土地上。

在国内 ，近年来
，转基因玉米违规种植的事情屡屡被曝出 。

业内人士说，转基因玉米违规种植销售现象确实存在 ，但详细情况有待深入调查核实
。

目前我国准予生产种植的玉米都是非转基因品种。那么，为什么要违规种植转基因玉米？

转基因是农民的真爱

业内人士介绍
，最主要的原因是，农民喜欢 。

“近年由于玉米螟等害虫危害产量损失严重 ，更因受害玉米发生霉菌二次污染而致储运玉米品质严重下降
。农民已发现转基因抗虫玉米并没有任何环境和食品安全问题
，与常规品种相比，不但省工省药而且能增产10-30% ，又因减少霉变每斤玉米可多卖4—5分钱
，一亩地还能格外多收40—50元。
”国家973计划项目“农业微生物杀虫防病功能基因的发掘和分子机理研究”首席科学家、中国农业科学院生物技术研究所研究员黄大昉告诉科技日报记者 。

于是，农民对转基因玉米热情极高 ，一些经销商见有利可图便不惜违反现行管理法规铤而走险。

“然而
，我国目前还没有放开转基因玉米生产，违规种植销售便严重扰乱了市场 ，一些大中型种子企业合法生产经营的常规品种面积也不断被挤压和蚕食
，致使利润下滑，生存举步维艰
。 ”黄大昉说。

黄大昉认为 ，这一现象也深刻折射出先进科学技术的强大威力，安全有效的转基因产品走向应用已是大势所趋 。

转基因安全有定论

针对网络上很多关于违规种植是否会带来食品安全和环境安全的疑问
，曾任中国水稻所生物工程系第一任系主任 、洛克菲勒基金会中国水稻生物工程项目首任首席科学家王大元说，转基因是一项安全技术 ，经过评估的转基因产品安全性与非转基因同样安全
。

日前
，国际农业生物技术应用服务组织（ISAAA）在其网站发布最新的《全球生物技术／转基因作物商业化发展态势》年度报告。该报告指出：转基因作物商业化22年之后的2017年，24个国家种植了1.898亿公顷转基因作物 ，比2016年的1.851亿公顷增加了470万公顷(1160万英亩)
，除2015年以外，这是第21个增长年份 。

而在这21年间的转基因作物大规模种植中 ，并未发生一起转基因作物造成的食品安全和环境安全事件
。

王大元说
，今年年初，权威科学机构国际组织毒理学学会发布了一份转基因作物的食用和饲用安全的声明 ，确认了转基因作物的安全性
，并表示每一个新的转基因事件都经过了监管部门的评估。声明中还提到，在20年中 ，没有任何可证实的证据表明转基因作物有可能对健康产生不利影响 。

这是一个已被转基因安全评估权威机构公布
、相互印证的结论
。2016年5月，美国科学院、美国工程研究院和美国医学科学院三大科学院联合发布了一个607页的全面评估有关转基因作物和食品对安全性（人体健康
，环境安全等），对社会和经济影响 ，以及有关法规制定和未来发展的报告。报告结论是：转基因食品没有对人体健康有不安全的证据 。

推广种植是最有效办法

要想从根本上杜绝转基因玉米违规种植要怎么做呢？

在转基因作物和食品安全性已有定论的前提下
，转基因玉米应广泛种植的呼声愈加强烈，实际上 ，我国大规模种植转基因棉花已20多年
，大规模进口转基因大豆也有20余年
。

根据海关总署公布的2017年粮食进出口数据，2017年 ，我国大豆净进口9542万吨
，约为上年度我国大豆生产量的7.3倍。王大元说，我国进口大豆主要为转基因大豆 ，在世界范围内
，美国 、巴西
、阿根廷和巴拉圭共有超过7亿亩的土地正在为我国生产转基因大豆 。

业内人士透露，我国科学家已成功育成多个拥有自主知识产权、能够确保安全 、技术达到国际先进水平的转基因抗虫
、耐除草剂玉米品系 ，平均杀虫效果科达96%，减少农药用量60%
，较非转基因对照玉米增产10%以上，并显著降低粮食饲料中黄曲霉素等毒素污染 ，可以满足绿色农业发展的重大需求。

“倘能不失时机推广应用转基因玉米
，可望受到广大农民、种子生产销售企业 、收储加工企业等整个产业链的欢迎
。积极推进转基因玉米产业化不但能用合法取代非法，净化国内玉米市场 ，也有利于争取国际贸易竞争的主动权
，更重要的是能突破当前国内生物技术育种发展瓶颈，促进种业转型升级和激发新一轮农业科技的重大创新。
”黄大昉说 。

来源：科技日报

1、人类基因组计划

(1)人类基因组计划的目标

人类基因组计划是一项国际性的研究计划
。它的目标是通过以美国为主的全球性的国际合作 ，在大约15年的时间里完成人类24条染色体的基因组作图和DNA全长序列分析
，进行基因的鉴定和功能分析。由美
、英、日 、德
、法、中六国参与的国际人类基因组计划是人类文明史上最伟大的科学创举之一 。其核心内容是测定人基因组的全部DNA序列，从而获得人类全面认识自我最重要的生物学信息
。我国于1999年9月1日正式加入该计划 ，承担了1 %人类基因组（约三千万个碱基）的测序任务。

(2)人类基因组的研究内容

A.建立遗传图谱

遗传图谱 (genetic map)
，又称连锁图(linkage map)，是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离 。遗传距离通常由基因或DNA片断在染色体交换过程中分离的频率厘摩(cM)来表示
。1厘摩表示每次减数分裂的重组频率为1%。厘摩值越高表明两点之间距离越远 ，厘摩值越低表示两点间距离越近 。

B.建立物理图谱

物理图谱 (physical map)是指DNA序列上两点的实际距离，通常由DNA的限制酶片段或克隆的DNA片段有序排列而成
。物理图谱反应的是DNA序列上两点之间的实际距离
，而遗传图谱则反应这两点之间的连锁关系。在DNA交换频繁的区域，两个物理位置相距很近的基因或DNA片段可能具有较大的遗传距离 ，而两个物理位置相距很远的基因或DNA片段则可能因该部位在遗传过程中很少发生交换而具有很近的遗传距离 。

C.DNA序列测定

人类基因组计划最终将测定出人类基因组的全部序列。这种序列测定不同于以往那种只对其一个特定的感兴趣的区域进行DNA序列分析的工作
。它要求一种更高效的规模测序
，并将测出的每一个DNA片段按其染色体位置进行准确的排列。从而得到人类基因组DNA序列碱基排列的全貌 。

D.基因的确定和分析

确定每一个基因，研究它的结构 、特性和功能是人类基因组计划的又一个重要内容
。通

过对人类基因组全部DNA序列的测定 ，可以利用计算机找出分布在DNA两条互补链上所有可能编码蛋白质的基因。

(3)中国的人类基因组研究

我国已建成了一批实力较强的国家级生命科学重点实验室
，组建了北京
、上海人类基因组研究中心 。有了研究人类基因组的条件和基础，并引进和建立了一批基因组研究中的新技术
。中国的HGP在多民族基因保存、基因组多样性的比较研究方面取得了令人满意的成果 ，同时在白血病 、食管癌
、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面也取得了较大进展。中国是世界上人口最多的国家
，有56个民族和极为丰富的病种资源，并且由于长期的社会封闭 ，在一些地区形成了极为难得的族群和遗传隔离群
，一些多世代 、多个体的大家系具有典型的遗传性状，这些都是克隆相关基因的宝贵材料 。但是 ，由于我国的HGP研究工作起步较晚
、底子薄、资金投入不足，缺乏一支稳定的 、高素质的青年生力军
，我国的HGP研究工作与国外近年来的惊人发展速度相比，差距还很大 ，并且有进一步加大的危险
。如果我们在这场基因争夺战中不能坚守住自己的阵地
，那么在21世纪的竞争中我们又将处于被动地位：我们不能自由地应用基因诊断和基因治疗的权力，我们不能自由地进行生物药物的生产和开发 ，我们也不能自由地推动其他基因相关产业的发展。

2、中国杂交水稻基因组计划简介

水稻是世界上最重要的粮食作物之一
，是半数世界人口赖以生存的主要食物，也是有7000年种植水稻历史的中国经济
、文化、传统和历史的一个重要组成部分 。年总产值达千亿人民币以上的大米是关系到我国国计民生的最主要的粮食
。袁隆平院士的杂交水稻在我国水稻育种和东南亚各国有着广泛的影响。"中国杂交水稻基因组计划" 这个项目着眼于中国粮食的主要物种籼稻和以籼稻为遗传背景的杂交水稻 ，它在农业上的意义可与人类基因组计划在人类健康中的意义相媲美 。

通过对水稻全基因组序列分析
，可以获得大量与水稻育性 、丰产
、优质、抗病 、耐逆
、成熟期等有关的遗传信息和功能基因；可以促进水稻的品种改良，培育更好的优质高产新品种；还有助于了解小麦、玉米等其它重要农作物基因组中的相关基因 ，从而带动整个粮食作物的基础与应用研究；还可以专利的方式
，将优良的种质资源转化为信息资源进行保护，以利于农业的可持续发展。

众所周知袁隆平院士是我国水稻雄性不育系的最主要的发明和奠基人 ，有水稻之父和绿色革命先驱的全球美誉
。选择这一水稻株作为切入点进行测序分析在政治 、科学和经济上都有着积极的意义。开展超级杂交稻基因组的研究，在产业上
，是密切联系生产实践的；在科学上，是对国际水稻基因组研究的补充与发展；在国家任务上 ，将促进和帮助我国正在进行的水稻四号染色体基因组序列图的完成 。

处于世界领先地位的我国杂交水稻是我国粮食安全和农业可持续发展的重要资源之一
。袁隆平院士等人培育的超级杂交稻更是中国的骄傲和国宝。开展杂交稻的分子遗传机理研究是生产实践提出的问题
，也是使水稻高产高质的必由之路 。通过对超级杂交稻基因组的测序，解开其遗传秘密；以信息化带动水稻的应用研究和产业发展；申请相应的专利保护 ，为可持续发展打好基础
。并将我国这一学科推至国际前沿。

中国杂交水稻基因组计划就是以水稻基因组测序为基础
，以水稻比较基因组
、功能基因组等领域的研究为核心，重点开展具有我国自主知识产权的重要功能基因发掘和应用 。项目测定的是袁隆平院士培育的超级杂交稻两优培九的二个亲本培矮64S和9311的基因组全序列框架图
。培矮64S是光温敏核不育的品种 ，它的基因组兼具籼稻、粳稻和瓜畦稻的成分
，在杂交稻中作母本；9311是的典型籼稻品种，作父本。

水稻的基因组序列与人类基因组序列一样 ，是研究水稻的遗传变异 、发育与进化的基础 。特别是作为农作物
，是培育高产
、优质、美味的优良品种的基础
。它的意义是不言而喻的，正因为如此 ， 国际上已有三个"水稻基因组计划"：

①1992年开始，1997年正式形成的"国际水稻基因组协作组
，现已公布 200 Mb 的BAC 克隆的数据，及一条染色体的全序列；

②2000 年4月 ，孟山都 （Monsanto）公司公布水稻的"工作框架图"；

③2001年2月
，另一公司 Syngenta 也宣布完成水稻的"工作框架图"。

而我国的杂交水稻"工作框架图"将对全球的水稻研究与育种提供信息，并将推动水稻基因组及其他农作物基因组的研究 。开展杂交稻及其籼稻亲本基因组的研究 ，既能针对我国杂交稻生产的实际
，也能弥补国际水稻基因组计划的不足。

2001年9月我们完成了具有国际领先水平的中国杂交水稻（籼稻）基因组"工作框架图"和数据库，并将公布数据 ，供全球免费共享
。

根据组装和数据分析结果
，中国杂交水稻基因组"工作框架图"和数据库，具有国际领先地位 ，标志着我中心的科研从追随世界级课题（1%项目）到自主进行世界级大课题研究的跨越。

3 、体细胞克隆技术

克隆, 是英文CLone的音译, 意思是无性繁殖 。它是由一个细胞或一个分子经复制扩增而变成一群相同细胞或分子的生物学过程和特征
。个体水平的克隆在植物繁殖中司空见惯, 农业广泛应用的扦插嫁接产生的后裔都是无性系的, 利用植物细胞在细胞水平上克隆生产林木花卉,水果疏菜也很平常。但通过拼接基因, 使之复制和表达, 在分子水平上克隆, 就要复杂和困难得多 。

50年代曾有科学家用蝌蚪小肠上的皮细胞核, 移植到未去核的非洲爪蟾细胞上, 证明了已经分化了的体细胞核的全能性
。但在哺乳动物身上, 这项技术从未成功。

80年代,人们转而用胚胎细胞克隆哺乳动物, 它是先将一个早期胚胎细胞的卵裂球分离
，使之成为具有多个相同遗传基因的卵细胞，这样从一个品种繁殖出遗传基因一模一样的仔畜 。1986年 ，英国科学家利用胚胎细胞克隆出一只绵羊
。从80年代中期起，我国科学家用胚胎细胞相继克隆成功小鼠、山羊
、兔、猪和牛。就在英国的克隆羊旋风般搅动世界舆论之时, 美国科学家宣布去年成功地利用胚胎细胞克隆出两只人类的近亲：猴子 。

但这所有的辉煌都无法和英国科学家利用体细胞克隆出的这只绵羊相提并论
。

这只非凡的绵羊被它的创造者以人们喜爱的英国乡村歌手多莉命名。它的身世的确旷古未有 。它有三个母亲, 却没有一个父亲。它的胚胎发育和诞生的过程, 全部受到罗林研究所威尔莫特小组的操纵
。他们先用药物促使母羊A排卵, 然后将这只未受精卵的全部染色体吸空, 使之成为一个具有活性但无遗传物质的“卵空壳”, 接着他们从母羊B——一只6龄绵羊的乳腺中取出一个普通细胞, 通过电流刺激作用, 使乳腺细胞的细胞核与“卵空壳 ”结合成一个含有新的遗传物质的卵细胞, 这个卵细胞在试管中发育成胚胎后, 再将其植入母羊C的子宫。1996年7月, 多莉在科学们忐忑等待的心情中降临世间 。令人振奋的是, 迄今这个憨态可掬的“娇**
”一切正常
。三只母羊对它都有生养之恩, 但只有母羊B, 那只为它提供了细胞核的6龄绵羊, 才是她的真正“生母”。多莉继承了它的全部DNA遗传基因, 换句话说, 多莉是母羊B百分之百的复制品 。

多莉的诞生, 为生物工程技术在本世纪行将结束的时候, 打上了一个华丽的休止符, 也为21世纪众目瞩望 、一致看好的这项技术起了个嘹亮的高音
。克隆技术一旦成熟, 就意味着哺乳动物的任何一个体细胞,都可以是克隆的供体材料。据测算, 一个成年人体大约有400亿万个细胞 。以此为参照, 试想想, 一小块皮肉, 就包蕴多少细胞吧
。这简直取之不尽, 用之不竭。而克隆的最大优势在于能百分之百复制亲本的所有性状 。因此克隆技术为解决目前在基础医学
、医药和畜牧业生产等领域棘手的难题,为保护地球生物的多样性, 开辟了一条独特的路径
。

很多吞噬人类健康的顽疾之所以久攻不克, 是因为它只露出一幅狰狞的面目, 而隐匿了神秘的身世。科学家们设想, 把体细胞中可能与疾病有关“嫌疑 ”基因, 导入实验动物基因中, 然后克隆出一批转基因的实验动物 。由于人与动物的疾病发生机理有很多相似之处, 如果导入的嫌疑基因在动物身上发病, 就证明那一基因是肇事元凶, 反之就嫌疑排除。这样人类就可以找到一把斩断病魔恶爪的利剑
。

若从血液中提取的蛋白药物, 成本高, 价格昂贵, 而且有些血液制品中可能隐匿有令人闻之色变爱滋病、乙肝等病毒, 这使人们在使用这些药物时疑虑重重, 甚至草木皆兵。如果大量克隆具有特殊药用价值的基因动物, 就可以利用这种动物的血液和乳汁, 生产具有特殊效用的蛋白药物 。“借花献佛
”, 既提高效率, 又可高枕无忧
。

若要培养一个优良畜种, 需要数代杂交选种, 而且变异和退化时常威胁品质的稳定, 致使研究人员数年辛劳前功尽弃, 付诸东流。利用体细胞克隆技术, 这一世纪难题就迎刃而解 。比如用一头高产奶牛作供体, 就可以克隆出十头 、百头
、千头、万头……同样高产的奶牛
。当然, 这得保证饲养条件与供体大致相同。“又要马儿好, 又要马儿不吃草”
，在那儿都是行不通的 。

还有每年，都有些物种成为我们这个星球永远的过客
。大熊猫 、金丝猴……濒危物种低沉的呜咽和孤单的身影,时时牵动了世界的神经。克隆技术无疑为珍稀动物儿孙绕膝, 子繁嗣盛带来了福音, 也为人类保护地球的生物多样性提供了技术的可能 。

克隆技术的诱人前景现今还只显露出峥嵘的一角
。目前同种动物的体细胞克隆的重复性实验还有待完善, 应用也非一朝一夕。今后不同种动物的克隆将是更大胆
、更重要的一个研究方向 。比如把羊的体细胞核与牛的卵细胞杂合, 再把这个重构胚胎植入马的子宫孕育。但这些都有大量悬而未决的理论和技术问题等待科学家们去探索
。

但同时我们可以看到：象许多科学技术一样, 克隆技术也是一把双刃剑。因为从理论上看, 既然哺乳类的绵羊可以克隆, 克隆人也不会大的障碍 。人们想象, 现在克隆羊已经姗姗走来, 克隆人离我们还会远么?

克隆人的出现可能将对人类社会的政治、宗教 、法律
、伦理道德提出挑战, 将给现在人类社会的生活方式、家庭结构 、婚恋方式带来不可预料的冲击, 因此世界各国都宣布克隆人为不受欢迎的人, 并为克隆人研究设置了一个个不得逾越的雷区
。

美国总统克林顿宣布, 联邦政府禁止用政府经费克隆人, 并下令组成一个专门小组, 审查克隆技术的突破给伦理带来的影响。

梵蒂冈的《罗马观察家》呼吁:“人类有权以人类的方式出生, 而不是在实验室 。任何一种反人类的方式都是令人难以接受的
。 ”

中国卫生部长陈敏章宣布 ，中国对克隆人研究不赞成、不参与
、不资助、也不接受外来科学家从事这方面研究。

法国卫生国务秘书表示:“克隆人不可取
”, 法国农业研究所声明:“坚决反对任何克隆人体的技术 。”

值得我们欣慰和骄傲的是, 面对克隆, 人类表现得比以往任何时候都富有成熟理性和远见
。如果克隆技术真是上帝放在人类面前的又一只潘多拉魔盒, 那么人类将满怀自信地伸出两手,一只手叫智慧或灵性, 它让克隆技术为我所用, 造福世界, 另一只手叫理性, 它将控制和防止克隆技术走向反面。

4 、基因治疗：

随着人类遗传学的发展
，研究人员认识到，人类最基本的遗传单位是染色体上的基因 ，基因是“制造 ”和“操纵”人类机体的蓝图
，它指挥着细胞合成人类生命的基础——蛋白质 。但是，当基因发生变化时 ，其编码的蛋白质不能履行自己正常的功能
，这种情况下可能会出现疾病
。近10多年来，作为纠正存在缺陷的基因的一种技术 ，基因疗法在许多国家特别是西方发达国家中成为研究和试验的热点。

经过多年的研究
，研究人员寻找到了多种纠正缺陷基因的方法，其中最普遍的方法是将正常的基因插入基因组非特定的位置以取代有缺陷（也称为失效或致病）的基因 。在这种方法中 ，研究人员通常会利用被称作传病媒介的载体将正常或治疗基因递送到病人的目标细胞中。目前，最常见的传病媒介是已被人为改变携带了人体正常DNA的病毒
。病毒在漫长的进化过程中
，形成了一套独特的方式将自己的基因递送到人体细胞中，致使人体发病。研究人员试图除去病毒基因组中导致人体患病的基因 ，并加入治疗基因
，然后利用病毒递送基因的特殊能力医治人类疾病 。

当病毒性传病媒介在抵达目标细胞（如肝或肺细胞）后，它便将携带的治疗人类基因的遗传物质“卸下
”留在目标细胞中
。在治疗基因给出的遗传指令下 ，细胞开始产生具有相应功能的蛋白质
，从而恢复目标细胞的正常功能。通常，用于基因疗法传病媒介的病毒类型包括：逆转录病毒
、腺病毒、腺相关病毒（AAV）和疱疹单式病毒 。不同的病毒在人体中攻击的目标各不相同 ，因此它们在作为传病媒介时
，携带的治疗基因和目标细胞也不尽相同
。

当然，除利用传病媒介递送治疗基因治疗疾病的方法外 ，还有其他几种非病毒递送基因的方法供研究人员选择。其中最简单的方法是直接向目标细胞“注入”治疗性DNA
，然而这种方法应用范围十分有限，原因是它只适用于少数人体组织 ，却需要大量的DNA 。现在，研究人员在实验将一条人造染色体或者称第47条染色体注入目标细胞中
，这条人造染色体将与人体细胞中的23对（46条）染色体并存，不影响它们的工作或引起它们发生突变 ，同时也不会受人体免疫系统攻击
。研究人员希望能将人造染色体作为一个大的传病媒介
，携带大量的遗传密码。这种方法目前存在的问题是，将如此之大的分子递送到目标细胞的核内十分困难 。

尽管基因疗法从理论上讲具有很强的可行性 ，但在实践中却遇到了不少的困难
。美国首例基因疗法临床试验开始于1990年
，至今没有取得明显的效果。1999年，18岁的杰斯?格尔辛格接受试验性基因疗法治疗鸟氨酸转羧酶缺乏症时 ，在治疗的第4天由于多器官停止工作而去世 。据认为
，用作传病媒介的腺病毒引起人体免疫系统强烈反应是导致杰斯死亡的原因。

基因疗法研究遭受的最为严重的打击是今年1月份法国又一例以失败而告终的基因疗法试验
。一名患X染色体相关严重综合免疫缺乏疾病（X－SCID，俗称“泡泡婴儿综合症 ”）的男孩在接受基因疗法试验后 ，出现了同白血病类似的疾病。而在2002年8月
，就曾有一名患同样疾病的男孩在接受试验性基因疗法后出现了相同的情况 。在第二例试验失败后，为慎重起见 ，美国食品和药物管理局（FDA）立即采取措施，暂时中断了在美国所有利用逆转录病毒作为传病媒介在血液干细胞内进行基因治疗的试验
。

2003年2月底
，美国食品和药物管理局下属的BRMAC委员会召开会议，讨论是否能在有相应安全保障的前提下 ，允许对威胁人类生命的疾病进行一些逆转录病毒基因疗法试验
，但是食品和药物管理局尚没有对此给予答复。目前，美国基因疗法仍然处于试验阶段 ，食品和药物管理局没有批准任何人类基因疗法的产品上市 。

研究人员发现
，有不少因素影响了基因疗法治疗遗传疾病的效果，其中包括基因疗法自然生命短 、人体免疫系统反应强烈
、病毒传病媒介存在的问题和多基因疾病
。具体来说 ，治疗性DNA不易“融入
”基因组以及许多细胞的快速分裂这两方面的问题
，导致基因疗法无法取得长久的治疗效果，病人不得不多次接受治疗；人体免疫系统对“入侵者”的强烈反应影响了基因疗法的有效性 ，同时免疫系统产生的免疫反应导致病人重复接受基因疗法的难度加大；病毒传病媒介会给病人带来潜在的危害
，如毒性、免疫及炎症反应。此外，人们担心传病媒介在进入人体后也许会重新恢复致病的活力；对单基因变异引起的疾病来说 ，基因疗法是最有效的方法 。但是实际上，人体许多疾病是由多基因变异引起的
，因此单基因疗法难以奏效
。

虽然基因疗法离临床应用还有相当长的距离，但是基因疗法的研究最近在某些方面仍取得了令人倍受鼓舞的进展。今年3月20日《新科学家》杂志报道 ，美国加州大学的研究小组成功地利用“涂 ”有PEG（聚乙烯乙二醇）高分子层的微脂粒（或脂质体）
，将治疗基因递送到人体大脑中 。这是一项重大的突破和成就，因为过去的研究表明 ，病毒传病媒介“身体
”过大
，无法跨过“血－脑屏障”
。新的研究成果将有望治疗帕金森病。又如，《新科学家》在3月13日还报道 ，有研究人员表示
，由于细胞能利用双链核糖核酸短片（siRNA）致使特殊序列的RNA出现退化或降级，如果设计一个siRNA同有缺陷基因的RNA副本相匹配 ，那么有缺陷的基因将不能产生异常的蛋白质 。日前
，伦敦哈默史密斯医院的科学家在英国《自然医学》杂志的网络版上报告说，他们使用注射核糖核酸（RNA）的方法治疗患有杜氏肌营养不良症的实验鼠 ，获得初步成功，效果可持续3个月之久。

也许有一天
，研究人员坚定的信念和不懈的努力能够将基因疗法用于人类疾病的预防和治疗，让那些携带缺陷基因生活在随时出现病症阴影下的人们从痛苦中彻底解放出来
。

5 、转基因生物

（1）转基因作物

在美国首都华盛顿新会议中心召开的“生物技术工业组织 ”年会上 ，生物技术工业组织主席菲尔德鲍姆宣称：“截至2002年年底
，全世界已有16个国家种植了8.7亿亩生物技术作物。美国
、阿根廷、加拿大和中国是种植转基因作物最多的4个国家 。仅在美国就有55种生物技术作物获准商业化，目前最多的转基因作物是大豆（3个品种） 、棉花（6个品种）
、玉米（13个品种）和油菜籽（11个品种）
。
”

来自美国47个州及全世界50多个国家的1.5万名企业家和科学家参加了这届为期3天的年会。讨论的题目十分广泛 ，从生物科学及其管理到生物伦理学和国土安全 。分会场的内容包括生物防御、全球生物技术买卖 、药物发现和开发、资金筹集以及知识产权保护等
。

参加本届年会的人数大大超过往年
，这是因为美国最近生物技术股价直线上升，今年纳斯达克生物技术股指上升了近50％。生物技术研究也取得了很大的进展 ，美国食品与药物管理局还批准几种新药上市 。菲尔德鲍姆说：“人们已知生物技术和信息技术正发生重大结合
，但现在，已出现生物技术与其他技术 ，特别是同纳米技术相结合的趋势
，产生了新的
、高度计算机化的‘干实验室’
。”

所谓“干实验室 ”就是指在实验室中，不采用诸如溶剂、溶液等化学物质 ，而大量使用计算机和其它电子技术进行试验。这是生物实验室的一个重大变化，使人们能在实验室中比过去多进行几千次试验 。从会议的小组讨论中记者看到
，工业上使用生物技术已十分普遍，用生物技术可以制造塑料 、燃料
、纸张和洗涤剂 ，从而对环境产生较小的影响
。

在2003年6月22日中午举行的生物技术和发展中国家会议上
，组织者特地为记者提供了“生物技术午餐
”。从主菜到点心和水果，每种食品都是经过生物技术改造后的产品 。第一道开胃菜就是生物技术改造的西红柿和木瓜 ，记者品尝了这种**的西红柿后
，感到除了有点酸以外，与普通西红柿没什么两样。转基因木瓜能抗一种木瓜病 ，该病曾使美夏威夷州木瓜业损失了1700万美元
。主食是米饭烤虾
，外加洋李和花生米。转基因稻米富含铁元素和维生素A，经过生物技术改造的洋李可防洋李皮疹病毒 ，而虾和花生米食用后不会患虾过敏和花生过敏症
，因为科学家已利用生物技术将过敏源彻底消除了 。

（2）杨树和白桦开始变脸 俄研制出转基因树木

俄罗斯科学院西伯利亚植物生理学和生物化学研究所利用基因工程的方法成功地研制出转基因杨树
。而沃罗涅日森林遗传和育种科研所则克隆出优质的卡累利白桦树。研究人员通过试验发现，转基因树和克隆树在保障木材质量的情况下 ，还具有生长速度快、抗虫害等优点 。

20世纪基因工程在医药 、食品和农业生产中已得到广泛运用，但利用基因工程改善树木和森林质量的研究起步较晚
。最近几年来
，科学家开始关注转基因树和克隆树的研究。

俄西伯利亚植物生理学和生物化学研究所的科研人员发现，玉米基因ugt能控制植物生长素酶的合成 ，若能提高树木中植物生长素的含量
，树木的生长速度将加快 。科研人员将ugt基因植入山杨
、白杨和雪松中，获得了转基因的山杨、白杨和雪松
。经多年试验证明 ，含ugt玉米基因的山杨 、白杨和雪松的生长速度已大大增加。

沃罗涅日森林遗传和育种科研所的科研人员选择了最有价值的卡累利白桦树进行克隆研究 。他们从最漂亮的花纹木质白桦树的茎中提取细胞和愈伤组织
，再从愈伤组织中培育白桦树，成功地获得了克隆白桦树
。试验证明 ，克隆白桦树的生长速度更快：3年到4年树干内就出现花纹木质的标志———节或者棱
，5年到8年树干内全部变成漂亮的花纹。而用传统的方法种植的卡累利白桦树，出现花纹木质标志通常需要10年到12年 。

对此 ，也有一些俄科学家认为
，和其他转基因产品一样，目前还缺乏对转基因树木结构和性能的完整认识。快速生长的树木能使土壤提前衰竭 ，转基因树木的花粉可能引起森林种群自然结构的改变，从而破坏森林生态系统
。因此
，对转基因树木的研究还需要长期观察。

（3）美培育的烟草“长出”狂犬病病毒抗体

美国科学家首次培育出一种转基因烟草作物，它能含有针对狂犬病病毒的抗体 。新成果表明 ，转基因作物有望成为狂犬病病毒抗体的廉价“生产车间 ”
。

托马斯·杰斐逊大学的研究人员说
，他们在新型转基因烟草作物中插入了编码人类狂犬病病毒抗体的基因，目前 ，900英亩的转基因烟草至少能收获1000克狂犬病病毒抗体
，大约可生产10万份医疗制剂。研究人员称，经改进后 ，作物“生产车间”的生产率还能进一步提高 。细胞培养实验显示
，用转基因烟草获取的抗体能抑制狂犬病病毒，功效与人体天然产生的狂犬病病毒抗体差不多 ，甚至更强
。活体动物实验还表明
，转基因烟草产出的抗体能保护仓鼠免受狂犬病病毒感染。

全球每年平均有5万多人死于狂犬病，狂犬病药物和疫苗的市场空间相当大 。传统上主要从人和马身上提取狂犬病病毒抗体 ，但前者成本过高，而从马体内获取的抗体会使人产生严重过敏等副作用
。目前
，世界范围内狂犬病病毒抗体非常短缺。新型转基因烟草作物研究负责人
、托马斯·杰斐逊大学科普罗夫斯基博士认为，与其他方法相比 ，从转基因作物中获取狂犬病病毒抗体
，好处在于更安全、生产成本更低 。

（4）反响：

20世纪70年代初，当科学家第一次利用重组基因技术把大肠杆菌的大噬菌体病毒和猿猴的SV40病毒构建成重组基因分子时 ，人们产生了一种恐惧
，用这种方法会不会制造出人类无法控制的超级生物，给人类和自然造成毁灭性的破坏?于是科学家开始关注现代生物技术的安全性问题 ，即生物安全
。

专家们认为
，现代生物技术存在着广泛性 、潜在性
、长期性的危险，可能会出现影响环境中非目标性生物生态结构 ，改变物种的竞争关系
，出现转基因植物杂草化和部分产品的毒性、致病性和过敏性等一系列问题。

如何看待这些潜在的危险呢?中国农业大学教授王国英认为，生物技术的潜在危险应当引起重视 ，采取预防手段是必要的，但不要夸大生物技术的危害 。一些可预见到的潜在危险通过生物安全手段是可以避免的@并不像人们想象得那么可怕。例如
，转基因植物的杂草化问题，现有的大多数栽培作物经人工驯化后 ，在自然条件下已失去适应性和自然竞争力
，其退化为杂草的可能性是微乎其微的
。

涉及生物安全检查的另一方面就是基因漂移。转基因作物会不会发生基因漂移，改变非目标生物的生态结构和物种的竞争关系?王国英解释说 ，基因漂移只能在亲缘关系较近的种属之间进行
，

关于“新技术对未来农业产生什么重大影响
”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了 ，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！