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论文摘要基因工程在植物花色改良中正发挥着越来越来重要的作用,综述了植物花色苷基因工程所采用的方法和策略,包括花色苷生物合成基因的分离克隆、基因的遗传转化和基因工程改良的基本策略。
利用基因工程改良花色是花卉分子育种的重要手段,不再受植物亲缘关系的限制,花色改良的效果通过目测和少量辅助手段即可判断[1]。花色苷是植物次生代谢过程中产生的黄酮类物质,它是花色素与糖以糖苷键结合而成的一类化合物,广泛存在于植物各组织细胞的细胞液中,使植物呈现从红、紫到蓝等的不同颜色[2]。花色苷的生物合成途径是被最为广泛而深入研究的植物次生代谢途径,特别在主要模式植物中,已经有了清楚的认识[3]。许多花色苷生物合成途径中的关键酶基因和调节基因均已经从不同植物中克隆到[3,4]。转基因花卉主要用于观赏,易被公众接受,具有传统育种手段难以比拟的优越性,必将给花色改良带来革命性的影响,已成为当前花卉育种研究的热点。
1花色苷生物合成基因的分离和克隆
植物花色苷基因工程改良遵循一般植物基因工程规律,了解特定色素生物合成途径、克隆关键酶的基因是植物花色基因工程改良理论依据和前提。首先是花色苷生物合成途径基因的克隆,第1个被分离的花色苷合成酶基因是CHS基因,它是从欧芹(Petroselinumcnispum)悬浮细胞用差异杂交分离到的[5];以后利用转座子标签、PCR扩增、异源杂交、差异cDNA克隆、电子克隆、蛋白质纯化与差异筛选等方法分离克隆到了多个花色苷生物合成相关基因。花色苷的生物合成是从莽草酸代谢途径合成苯丙氨酸和脂肪酸合成代谢合成丙二酰CoA开始,经苯丙烷类途径合成[6]。根据基因对花色苷生物合成的作用可分为结构基因和调节基因[7]。结构基因直接编码花色苷生物合成途径中的生物合成酶类,如PAL、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、F3′H、F3′5′H、ANS、3GT等基因;另一类是调节基因,它们调控花色苷生物合成基因的表达强度和模式,同时控制花色苷在时空上的变化,如AN1、AN2、JAFl3和AN11等[8]。
2基因遗传转化的方法
基因转化的主要方法有农杆菌介导法[9]、基因枪法[10]、花粉管导入法[11]、化学试剂诱导法[12]和电穿孔法[13]等。
农杆菌介导的基因转化方法是迄今最可靠、最有效的转化方法。现在的转基因再生植物中,80%以上是用这种方法获得的,主要有叶盘转化法、整株感染法和原生质体转化法[14]。
基因枪法又称微弹轰击法,是由康乃尔大学Sanford等[10]建立的基因导入方法,其基本原理是利用亚精胺、聚乙二醇的粘附作用将外源DNA包被在微小的金粒或钨粒表面,然后在高压的作用下微粒被高速射入受体细胞或组织。
花粉管通道法最早由周光宇提出[11],其基本原则是利用开花植物授粉后形成的花粉管通道使外源DNA沿着花粉管进入胚囊,转化尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞的方法。
化学诱导法[12]的主要原理就是聚乙二醇、多聚-L-鸟氨酸、磷酸钙在pH值较高的条件下诱导原生质体摄取外源DNA分子。
电穿孔法又称电激法,首先由Neumann提出[13],是在高压电脉冲作用下,在新鲜分离的原生质体的质膜上形成可逆性的瞬间通道,从而发生外源DNA的摄取。
此外,还有脂质体转化法、低能离子束法、病毒载体转化法、转座子介导法和浸泡法等。
3花色苷基因工程改良的基本策略
花色苷合成由多个代谢步骤、多基因决定,所以利用基因工程改造花色苷一个重要策略就是还原法,即欲修饰某个性状时,先要明确决定该性状的特异生化物质,然后对形成该生化物质的代谢途径进行基因工程操作。具体就是分析催化各反应步骤的酶、编码这些酶的基因及其表达调控[15]。多步骤的代谢途径有限速步骤,而限速步骤对整个代谢途径起着决定性作用,所以对限速步骤的遗传操作往往是还原法的重要突破口。增强某种关键酶的表达,往往可使花色苷合成途径朝生成其催化产物的方向进行;而抑制该酶的表达,则会使反应朝合成途径的另一分支进行,导致另一种产物的积累[16]。
3.1反义抑制法
利用基因工程技术进行花色苷修饰的常用方法是反义抑制法,首先明确决定花色苷的特异生化物质,然后分析该生化物质代谢途径中催化各反应步骤的酶,克隆编码这些酶的基因,反向转入到目的植株中,外源DNA转录产物与内源的互补mRNA结合,而抑制目的植株中这些生化物质的合成[17]。利用该技术已在矮牵牛[17,18]、[19-21]等几种观赏植物中进行成功了花色修饰。
3.2共抑制法
共抑制法,又称正义抑制法,即正向导入1个或几个内源基因的额外拷贝,反而抑制该内源基因转录产物mRNA的积累,进而抑制该内源基因的表达[22,23]。该技术在矮牵牛[24]、[19]、蓝猪耳[25]等花卉的花色修饰方面已取得成功。
3.3导入调节基因
如果植物已具色素合成结构基因,只是因为组织特异性或缺乏调节基因表达产物的激活而不表达时,导入调节基因并使之适当表达可活化特定的结构基因,改变花色。如Quattrocchio等[26]将系列花色苷合成的调节基因转入矮牵牛,获得红色的愈伤组织和粉红色花色的转化株。Kim[27]将玉米C1基因通过农杆菌介导转入烟草,使株花瓣变狭长,颜色显著变浅。
3.4导入新的外源基因
Meyer等[28]首次将源自玉米的编码DQR的A1基因导入矮牵牛白花突变体中,产生了开砖红色花的矮牵牛。1992年澳大利亚CalgenePacific公司与日本Sundory公司合作向蔷薇中导入F3′5′H基因获得成功,同年该公司在矮牵牛中导入该基因获得蓝色矮牵牛[29]。此外,在花色基因工程操作中,也可以导入调节基因以增强或减弱原有代谢产物表达,或导入其他与花成色作用有关的基因,如pH基因、辅助色素基因、细胞形状基因等,也可以同时导入与某种花色有关的多种基因。
4植物花色苷基因工程改良的安全性
植物花素属次生代谢产物,与植物防御系统相关。因此,基因工程改良花色可能妨碍植物的生存。同时,无法预测外源基因在转基因植株遗传背景中会产生的作用和后果[1],在环境安全性方面存在潜在的威胁,如转基因花卉杂草化、产生对人类有害的代谢物、因基因漂流而污染环境、给传统的传粉者带来困惑等。
5参考文献
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曹树青,2001年7月获南京农业大学博士学位。2001年8月至2003年7月在复旦大学生命科学学院从事博士后研究。2011年9月至12月在美国普渡大学从事访学研究。现任合肥工业大学生物与食品工程学院生物科学系主任、教授、博士生导师。先后主持包括国家自然科学基金面上项目、国家重大科技专项子课题等在内的国家级和省部级以及企业委托等课题20余项,指导国家大学生创新性实验计划项目2项和校级大学生创新项目7项,主持校级精品课程及研究生教改项目各1项,参与省部级教改项目3项。
作为课题组的负责人,曹树青在本领域研究较深。他先后在国内外权威和核心刊物上发表学术论文80余篇,其中在国际知名学术期刊New Phytologist、 Nature Communications、Planta、PLOS ONE、Molecular Genetics and Genomics、Pant and Soil、Plant Physiology and Biochemistry、Physiologia Plantarum等上发表SCI收录的论文30余篇。除了这些重要论文,曹树青还获授权或申请国家发明专利14项,参与撰写“973”专著1部。
土壤重金属污染是全球面临的重要环境问题之一,因为土壤污染的重金属可通过农作物而进入食物,严重影响食品安全和人类健康。为解决这一问题,科学家采取了很多措施,植物修复基因工程便是解决土壤重金属污染的重要途径之一。
其原理是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。研究表明,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用,可以净化土壤或水体中的污染物,达到净化环境的目的。而在其中,植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。因而,植物修复基因工程是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。
经过长年不懈的努力,合肥工业大学生物与食品工程学院生物科学系主任、曹树青教授,带领科研团队首次揭示了植物响应重金属镉胁迫信号转导的分子调控机制,为土壤重金属污染植物修复基因工程提供了新的技术途径和基因资源。2014年10月20日,这一成果在线发表在国际植物学知名学术期刊《新植物学家》上,并获得第十三届全国农业生物化学与分子生物学学术研讨会优秀论文奖。
从源头保障农产品安全
寻找和发掘耐受重金属毒害且调控重金属超量积累的关键基因并阐明其作用机理却不容易,但这却是植物修复基因工程获得成功并从源头上控制农产品食品安全的关键所在。
我国有近20%的耕地存在镉、砷、汞、铅、镍、铜等重金属超标,而土壤中重金属可通过农作物吸收进入食物链,严重影响食品安全并危及人类健康。曹树青介绍说,通过物理和化学手段治理土壤重金属污染非常困难,也容易造成二次污染。
曹树青课题组的此次研究正是瞄准于此,主要通过正向和反向遗传学途径,筛选和克隆涉及植物重金属超量积累(或降低重金属吸收)的关键基因,并阐明其作用机理。该研究不仅有助于揭示植物耐受重金属毒害的分子机理,而且可以为从源头上控制农产品安全提供新的技术途径。
在得到了转基因重大专项以及国家自然科学基金等项目资助下,曹树青课题组利用正向遗传学途径筛选和鉴定了一个拟南芥耐镉突变体xcd1-D,并克隆了其相应的基因MAN3,该基因编码一个1,4-糖苷水解酶。过量表达MAN3基因导致镉的耐受和积累,而MAN3基因功能缺失则该突变体表现出对镉敏感。镉胁迫诱导MAN3基因表达、增加甘露聚糖水解酶活性及甘露糖水平,从而激活谷胱甘肽依赖的植物螯合素合成途径上的相关基因协调表达,进而增加植物对镉积累和耐受。大量实验表明,过量表达MAN3基因的拟南芥植株,在重金属镉污染的土壤中仍然保持正常生长状态。
随着研究的不断深入,他们发现了MAN3及其介导的甘露糖的新功能,首次揭示了其在植物响应重金属镉胁迫过程中新的信号转导通路,这为土壤重金属污染植物修复基因工程提供了新的技术途径和基因资源。成果自从在线发表在国际植物学知名学术期刊《新植物学家》后,获得了业界广泛瞩目。
科研活动是一个连贯的对自然、社会规律的探索过程,因而一项科研需要坚持以保证其延续性。曹树青表示,下一步,他打算深入挖掘植物响应重金属镉信号转导的分子调控机制,对植物响应其他重金属包括砷及铅等的分子调控机制进一步研究,争取将已获得的研究成果产业化。
拓展科研的广度
创新路上,中国科技正不断向各种高度、深度和广度延伸。“精度”既是科技创新的目标,也是丈量科技创新质量的标尺,“广度”则涵盖了科学研究领域的方方面面。严格意义上,曹树青的视野在生物科学,除了从事植物修复基因工程、植物抗逆分子生物学及食品生物技术等方面研究,他的科研视野也落在利用正向和反向遗传学途径上,他筛选鉴定多个与非生物胁迫相关的功能基因,初步阐明这些基因参与非生物胁迫响应调节的可能机理。
为什么会选择这方面的研究?缘于他对粮食安全的担忧。粮食安全是国家安全的物资基础,始终是关系到国计民生和国家安危的重要问题。在他看来,如何增强作物品种的抗逆性,还依然是目前我国农业生产上亟待解决的关键问题之一。在解决这个问题方面,利用转基因育种提高作物的耐寒和抗旱能力无疑具有重要的理论与经济意义。这项工作的关键在于对植物抗逆分子机理的认识及关键基因的发掘。
通过长期的钻研,曹树青探索出了一条比较有效的科研方法。他以模式植物拟南芥为材料,通过正向和反向遗传学途径,利用现代分子生物学技术和基因工程手段,筛选和克隆抗逆关键基因,阐明其功能,并用于作物抗逆分子遗传改良。这一研究可获得具有自主知识产权的新基因,不仅可以为作物抗逆遗传改良提供新的基因资源,而且对于揭示植物抗逆分子机理具有重要的理论意义。
科研育人,并行不悖
曹树青是一个忙碌的人,平时除了做科研,还在合肥工业大学作为教授、博士生导师带学生。在他的指导下,先后培养硕士和博士生30余人,一些学生已先后在国内外知名大学从事博士后研究和攻读博士学位。他指导过的优秀学生和研究团队更是不计其数。
关键词:海洋生物;基因工程;课堂教学;实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)48-0196-03
海洋占地球表面积的71%,蕴藏着丰富的、最具优势和特色的海洋生物资源,是人类社会可持续发展的宝贵财富。当前,随着陆地资源短缺、人口膨胀、环境恶化等问题的日益严峻,世界沿海国家纷纷把目光投向海洋。党的“十”报告中提出的建设海洋强国的战略使我国对海洋科技人才的需求大幅度提高。江苏省是我国的海洋大省,濒临黄海,辽阔的海域蕴藏着极为丰富的海洋生物资源。同时江苏占有全国近1/4的沿海滩涂资源,是名副其实的海洋资源大省。然而,江苏省的海洋经济总产值却很低。为满足国家对海洋科技人才的需求和适应江苏海洋经济发展的需要,扬州大学于2010年7月组建了海洋资源与环境科学系,并于2011年正式招收海洋生物资源与环境专业的本科生,目前已进入专业课学习阶段。
一、开设海洋生物基因工程课程的重要性
海洋生物资源的开发与利用已经成为各国竞争的焦点之一,其中基因资源更是重点。我国“十一五”期间就启动了海洋技术领域重点项目(863计划)“海洋生物功能基因工程产品关键技术研究”。海洋生物基因工程技术在海洋生物资源研究与开发方面前景广阔。比如海洋中具有嗜热、嗜盐、嗜压、嗜酸的极端微生物(或植物、动物),它们在这些特殊环境中能产生极端酶,利用海洋生物基因工程技术,可以从极端海洋生物中克隆表达特殊极端酶,进而生产出具有特殊功能的生物医药、生物材料等。这种方法可以实现产品的大规模生产,避免季节、资源等因素的限制。此外,利用基因工程技术可以进行水产养殖的改进,主要是从生理学和分子层次探索鱼类、贝类的疾病和免疫机理,然后通过基因工程培育新的抗病品种,提高海洋渔业的质量和产量。海洋生物基因工程技术在其他海洋生物资源的研究与开发方面也具有广泛的应用。由此可见,开设海洋生物基因工程课程不仅可以将现代生物学概念引入到海洋生物学科,还能通过生物技术推动海洋生物资源的进一步开发与利用,对于培养高素质和掌握高技能的海洋科技人才具有十分重要的意义。
二、海洋生物基因工程课程的课堂教学
海洋生物基因工程是通过人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质提取出来,目的基因经PCR扩增后用适当的工具酶进行切割,与载体DNA分子连接重组,再导入海洋生物受精卵、胚胎细胞或体细胞中,使其在受体细胞内复制、转录和翻译表达,定向改变海洋生物遗传性状的技术。到目前为止,国内还没有海洋生物基因工程的指导教材,教学活动实施难度较大。通过探索与总结,我们认为可以从以下几个方面着手来提高这门课程的课堂教学效果。
1.选好教材。根据海洋生物基因工程课程教学大纲的需要,本着强化基础,跟踪前沿,适合海洋生物人才培养的需要,同时有利于学生学习专业知识和培养实验技能的原则,我们选取了Benjamin Lewin主编的《Genes VIII》,吴乃虎编著的《基因工程原理》和徐晋林等编著的《基因工程原理》等作为教材。由于基因工程是一门新兴的前沿学科,发展速度极快,这就要求我们时刻关注国际前沿的进展和热点,除了认真讲授上述的教学内容之外,我们还要收集最新的科研成果,出现的新理论、新技术和新方法,把它们及时的介绍给学生,使教学内容更加丰富,让学生能够跟踪海洋生物基因工程研究领域的前沿问题和热点问题。这样不仅能够丰富学生的知识体系,也提高了学生的学习兴趣。
2.精选教学内容。海洋生物基因工程学是学生在学习了基础生物化学、微生物学、海洋微生物学和海洋分子生物学等多门专业基础课之后开设的综合性应用课程。虽然基因工程涵盖的内容非常广泛,但在结合我校海洋科学专业的特点和江苏省对海洋专业人才技能需求的基础上,本课程设定的主要教学内容包括:基因工程的基本原理和操作方法;海洋微生物基因工程;海洋动物(鱼类和贝类)基因工程和藻类基因工程等四个部分。在具体章节上,设置了绪论、基因工程基本概念、基因工程的基本原理、基因工程所需的基本条件、基因工程的操作过程、目的基因的克隆与基因文库的构建、外源基因表达产物的分离纯化、海洋微生物基因工程、海洋动物基因工程、海洋藻类基因工程等十个主要讲授章节。
3.双语教学。纵观基因工程学科的发展历程,很多优秀的科研成果均来自国外的大学和科研院所,同样国外海洋生物基因工程领域的研究基础比我们要强。因此开展海洋生物基因工程课程的双语教学,要求教师认真写好双语教案,要十分全面并且准确和详尽。此外,还需要教师阅读内容较新的外语参考专业书,并具备较为流利的英语口语水平。通过双语教学,让学生既可以掌握该研究领域的最新学术动态,又能够应用正确、规范的语言对专业理论知识进行描述。
4.多媒体课件授课。海洋生物基因工程的全部课程均采用多媒体授课。在多媒体制作的过程中,要避免使用大量的文字,尽可能多地使用图片、表格、动画等方式,将抽象、深奥的教学内容生动化、直观化。同时,教师要积极鼓励学生选择部分教学内容自己进行多媒体的制作,并鼓励学生在课堂上讲授自己的多媒体内容,其他学生针对多媒体的内容进行提问,教师进行相应的点评和总结。这样可以最大限度地活跃学习气氛,从而调动学生的学习积极性和主动性。通过让学生进行多媒体的制作和讲授,有助于加深学生对理论知识的理解,启发学生的独立思考能力,加强了学生的语言表达能力,达到教师教得相对轻松,学生学得愉快,教学相长的目的。
5.启发式教学。如何提高课堂教学效果一直是教学研究的重点课题。传统意义上的教学方式是教师在讲台上一直对着电脑,按着鼠标键,一页一页地讲,学生不停在记录。这样的方式,没有给学生思考的机会,是一种被动的学习方式,但学生可能喜欢这种方式,因为他们能够很轻松地接受到一些已成定论的理论知识。但问题是,学生很快会忘记这些理论知识,因为缺乏一个自己大脑思考的过程。启发式教学不同于传统意义上的教学,是一种积极的教学方法。教师在开始讲授课程之前,先是向学生提出问题,让学生进行思考,然后再旁敲侧击,让学生主动找到问题的答案。例如,在介绍质粒转化内容时,首先提问学生如何提高质粒转化的效率,然后让学生思考,教师再进行针对性的解释,最终引导学生主动找到正确答案。在启发式的教学过程中,教师提问应该贯穿海洋生物基因工程的课堂始终,从而使学生能够不断地主动思考,而不是被动的接受理论知识。
三、海洋生物基因工程课程的实验教学
海洋生物基因工程课程是一门实践性较强的课程。学生通过理论课的学习之后,还需要通过实验课的训练,才能更好的理解并掌握理论知识。我们除采用了我国海洋生物基因工程的开拓者国家海洋局第三海洋研究所徐洵教授编著了《海洋生物基因工程实验指南》外,还在以下方面进行了探索。
1.搭建实验教学平台。由于我校已将“海洋科学”学科列为校重点建设学科,因此在多个方面给予了支持。在建设过程中,我们将科学研究平台与教学平台进行了紧密结合,并通过结合学院实验中心及扬州大学多学科的优质资源,构建了海洋生物基因工程实验室,目前海洋专业已经拥有包括凝胶成像系统、PCR仪、制冰机、电泳仪、超纯水、冷冻超速离心机等,可完全满足海洋生物基因工程实验课的开设需求,为培养学生实验操作能力和创新思维创造了良好的条件。
2.实验教学内容选择与实施。根据海洋生物基因工程课程的教学大纲要求,海洋生物基因工程实验课内容主要包括了海洋微生物基因组DNA的提取,目的基因的扩增,质粒的构建和转化,目的蛋白的表达等基础性实验部分,此外还开设了海洋动物(鱼类和贝类)基因工程实验及海洋藻类基因工程实验等应用性实验部分。这些实验内容的开设,使学生能够更清楚地理解和掌握海洋生物基因工程的理论知识。除在实验教学的过程中要求学生明确实验的目的,熟悉实验内容与步骤,认真进行实验外,教师还要留给学生一些课后问题让学生去思考,以培养学生思考问题的能力。教师还要要求学生分析实验数据,通过对实验数据的总结和归纳,得出合理的、正确的实验结果和结论。对于实验结果不理想的实验,鼓励学生找出原因,从而培养学生的发现问题、解决问题的能力。在实验结果较为理想的基础上,教师鼓励学生撰写论文,以培养学生的写作能力。此外,教师还会给出实验题目,让学生自己去设计实验,进一步培养学生设计实验的能力。
海洋生物资源的开发与利用已成为世界各大海洋国竞争的焦点,但我国开发海洋生物资源所需的人才相对欠缺。海洋生物基因工程课程是培养海洋生物学人才的重要课程之一,如何使学生及时掌握最新的海洋生物工程学的理论知识、技术和方法,适应海洋人才培养的需要,已成为涉及海洋生物专业的高等院校、科研院所教学的迫切任务。在海洋生物基因工程课程的教学过程中,只有把理论知识的传授和实验操作能力的实践巧妙地结合起来,才能有效地提高该课程的教学效果和效率,使学生具备完整的、系统的知识理论体系和实验操作技能,进一步使他们成为海洋生物资源开发所需要的高质量、高技术的人才。
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关键词:地方性高校;分子生物学与基因工程;创新能力培养
作者简介:王忠华(1972-),男,浙江开化人,浙江万里学院生物与环境学院,教授;斯越秀(1979-),女,浙江诸暨人,浙江万里学院生物与环境学院,讲师。(浙江 宁波 315100)
基金项目:本文系浙江省精品课程项目、宁波市生物医药基地项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0127-02
随着分子生物学的迅猛发展,分子生物学与基因工程已广泛渗透到现代生命科学的各个分支领域,成为生物技术和生物工程等专业的核心课程。[1-3]“分子生物学与基因工程”的学习,使学生了解生物遗传物质的化学本质、遗传信息在生物体内的传递过程及其遗传操作的基本原理,知晓从自然界的生物中克隆所需目的基因的基本思路和策略。该课程启发学生的思维,让学生熟悉从最基础的核酸开始,到基因分离方法的确定、基因的克隆、鉴定、表达以及最终能获得目的基因的表达产物的整个过程;使学生对分子生物学与基因工程有一个全方位的、比较系统的认识。[4,5]
“分子生物学与基因工程”是在生物化学和遗传学两大学科的支撑下发展起来的。随着分子生物学的发展,新的内容和研究方法层出不穷,使该学科日益丰满和独立。[6-7]“分子生物学与基因工程”课程具有综合设计性和实践性强等特点,并且与农业、医药、环境、能源和食品等行业紧密结合,发展空间广阔。
长期以来,该课程教学活动都以教师为中心,教师在课堂上以描述性的讲解来传播知识,学生在教与学的过程中是一种被动地认知信息的接受者。这种教学方式往往忽视了学生获得知识的潜在性和理解知识的差异性,以及发展知识的创造性。这种传统的教与学的模式虽然在教学中统一了大纲,确定了标准,规范了教学制度,但同时也掩盖了学生个性发挥的能力,忽略了学生积极思维的创新意识,不利于面向21世纪的高素质应用型人才的培养。因此开展“分子生物学与基因工程”互动式教学方式的改革是极其必要的。
因此,该课程以培养学生的创新能力为最终改革目标,通过分子生物学与基因工程理论教学“大班上课、小班讨论”的形式开展合作性学习的教学内容与方法改革。该改革的实施可提高学生查阅文献、总结分析问题和表达能力等多方面的综合素质,同时也有利于学生自主学习能力和良好学习习惯的培养,对于实现高素质应用型人才的培养目标具有较大的现实意义。
一、确立了创新能力培养的教学目标
根据“分子生物学与基因工程”面向的行业特点和学生创新能力培养的需要,确立了综合技能、工程应用能力和学科研究能力三个层次的教学目标(见表1)。
二、教学方法改革
1.研讨小组规则
(1)以一个行政班为小组基本单位,每个小组组员人数控制在6~7人,在小组成员结构安排上要注意男女生比例及活跃分子与不活跃分子比例的适当搭配。
(2)每一研讨小组要选定一名有责任心的同学担任该研讨小组组长,主要负责“学习研讨”活动中的具体任务分解与分配;负责召集每次“学习研讨”活动的课后讨论会,确定课后讨论时间和讨论地点;负责收集每次“学习研讨”活动中小组成员所提交的书面材料。
(3)每次“学习研讨”活动时,小组主持人负责主持本次小组讨论会;小组发言人负责主持本次小组讨论分析报告的讲稿制作,并代表本小组就所讨论论题在课堂上发言。
(4)记录员负责小组讨论的记录工作;每份讨论记录中要包括时间、地点、主持人、参加人员、记录员、所讨论问题和各成员的发言记录及其在各自发言记录后的亲笔签名等。
2.小组研讨活动的基本规则
研讨活动应符合分子生物学专业的基本范畴,禁止任何形式的人身攻击或限制他人的发言自由;小组成员应就所讨论课题,从不同层面、不同角度展开全面深入的讨论;每位小组成员均应参与讨论,发表自己的意见,并在记录员的发言记录上签名。
3.小组学习研讨活动流程及相关要求
(1)研讨主题的确定。由主讲教师就所承担授课内容部分拟订若干备选研讨主题,再提交课程改革小组集体讨论确定;主题选择主要涉及授课内容中的一些重点、难点、热点与前沿问题,以及一些理论授课无法展开而又需要学生掌握的问题;指导教师在指导学习研讨过程中,可根据实际情况对备选主题做适当调整,并与主讲教师及时沟通。
(2)学习研讨任务的分配(课堂研讨2~3周前布置)。指导教师向各学习研讨小组分配任务,各小组组长进一步将本小组承担的研讨任务细分到每个小组成员,尽量做到每个组员负责承担一个研讨主题下子题目的研讨资料收集及研究报告的撰写工作。
(3)学习研讨资料的收集与学习(课堂研讨之前完成)。在指导教师指导下,各小组及其成员应就其承担的研讨主题开展资料收集工作;每一研讨主题应制作一份学习研讨资料清单,资料数量为5~10篇;每份清单中的资料类型可以是著作、期刊论文、学位论文、报纸文章、会议论文等;要求收集资料的组员在力所能及的范围内,尽量将所收集的资料复印或打印出来。
4.自主学习小组课余研讨活动的开展(课堂研讨之前完成)
各小组组长在本小组资料收集工作结束后、课堂研讨活动开展之前,召集本小组成员就该小组所承担的各项研讨主题进行课余研讨;由小组长指定的本次学习研讨活动的主持人主持;就本小组所承担的各项主题逐一展开研讨活动;该课余学习研讨活动要由指定的记录员做好相应的小组学习研讨记录,并及时提交给小组发言人。
5.学习研究报告的撰写
(1)每一位小组成员应就其承担的研究主题撰写一份个人自主学习研究报告,并在规定时间内(须在课堂学习研讨活动开展前,并给小组发言人留有准备整个小组发言的时间)提交给本次学习研讨活动的小组发言人。
(2)本次学习研讨活动的小组发言人,须在综合小组课余研讨活动中的主要观点、参考小组学习研讨记录和每一组员的个人自主学习研究报告基础上,撰写一份小组“学习研讨”发言报告。该报告内容主要包括如下方面:该小组本次学习研讨活动的概况介绍;对该组分所承担的数个研讨主题予以逐一评析并提出相应结论;对该小组本次学习研讨活动进行整体评价,总结经验,分析不足,并提出相应改建建议。
6.自主学习小组课堂研讨活动的开展
首先,由指导教师根据本次学习研讨活动任务的具体情况确定学习小组发言人的发言顺序及发言时间要求。
其次,发言活动按下列流程进行:该发言人就《小组学习研讨发言报告》中的核心内容做简明扼要的小组发言;其他小组的同学以及指导老师就该发言人的发言以及该发言人所在小组承担的研究主题相关问题展开提问,发言人及其小组的其他成员予以做答;指导教师就上述发言、提问及应答情况予以现场评分,并做简短总结。
再次,小组发言人发言完毕后,指导教师应就本次学习研讨活动做一简短的整体评价。
7.自主学习小组学习研讨活动相关资料的汇集、整理与上交
(1)各小组本次学习研讨活动的发言人应于本次研讨活动结束后,在小组组长、记录员及其他组员的配合下,将本次活动中形成的各类书面资料与电子文稿按要求加以汇集整理,并制作本次《学习研讨活动书面材料汇编》的封面与目录,在规定时间内及时上交给指导老师。
(2)上述材料汇编包括:封面与目录;本次学习研讨任务及内部分工;每一研讨主题的具体研讨资料,包括资料清单、资料复印件、个人自主学习研究报告;小组学习研讨记录;小组学习研讨发言报告;学习研讨活动组员个人评分表;学习研讨活动小组整体评分表。
三、考核办法改革
为了保证合作性学习的公平性与可持续性,对教学考核方法也进行了相应的调整与改革。主要是实行了全过程评价与自主性评价的方法,具体如下:
小组每一组员的本次学习研讨活动的最终成绩(百分制)=个人成绩(占50%)+ 小组成绩(50%)。其中个人成绩(占50%)=资料清单成绩(15%)+ 个人自主学习研究报告成绩(35%),小组成绩(50%)= 小组学习研讨记录成绩(10%)+ 小组学习研讨发言报告成绩(15%)+ 小组发言的现场评分成绩(20%)+ 本次学习研讨活动书面材料汇编成绩(5%)。
各项目成绩评定的参考标准如下:
1.资料清单成绩评定的参考标准
资料数量丰富、质量高、格式规范,考核为优秀;资料数量较丰富、质量较高、格式规范,考核为良好;资料数量符合要求、质量尚好、格式较规范,考核为中等;资料数量较少、质量不太高、格式尚规范,考核为及格;资料数量少、质量差、格式不规范,考核为不及格。
2.个人自主学习研究报告成绩评定的参考标准
对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括全面到位、分析过程详实,最终结论明确、论证充分,格式规范,考核为优秀;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括较全面、分析过程详实,最终结论明确、论证较充分,格式规范,考核为良好;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括较全面、分析过程较详实,最终结论较明确、论证较充分,格式较规范,考核为中等;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括不甚全面、分析过程不够详实,最终结论不甚明确、论证不甚充分,格式尚规范,考核为及格;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括不全面、分析过程不详实,最终结论不明确、论证不充分,格式不规范,考核为不及格。
四、改革实施初步成效与物化成果
本改革从浙江万里学院生物与环境学院生物技术和生物工程专业2008级学生起,连续实施了三届,每年直接受益学生数为200人。课程改革能紧密围绕培养学生的综合能力,采用以学生为主体、教师主导的教学方法,教学内容实用且能紧跟专业前沿,较好地培养了学生的自学能力、动手能力、创新能力和团队合作精神。
近三年来,生物技术、生物工程专业学生参加课程组教师的相关科研项目有50多人次;完成相关校级创业创新基金项目或校科研基金项目近10项;获浙江省科技厅“新苗计划”资助项目2项;获浙江省“挑战杯”课外科技作品竞赛二等奖1项;获浙江省大学生生命科学竞赛优胜项目1项;学生在校期间公开发表与课程相关学术论文8篇。
通过对毕业生综合表现的跟踪调查发现,学生在所进行的毕业实习中,表现出较强的基因工程分析与设计能力,一定的创新精神和良好的合作精神,受到了用人单位的一致好评。考研学生在复试中,较强的基因工程实验技能受到浙江大学、厦门大学等老师的肯定。
五、展望
课程教学改革与推广是一项艰巨的任务,它需要教师着眼于现实建设、着眼于未来发展,不断更新内容,不断改进教学方法,使项目始终保持可持续的高水平的发展。
参考文献:
[1]王荣,刘勇,姜双林.高等师范院校分子生物学课程教学改革与实践[J].生物学杂志,2012,29(1):100-102.
[2]蔡春尔,沈伟荣,何培民.分子生物学教学改革实践与展望[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2008,(10):150-152.
[3]吴元锋,刘士旺,毛建卫.分子生物学教学的探索与实践[J].浙江科技学院学报,2007,19(4):326-328.
[4]袁俊.《分子生物学》教学改革探索[J].中国科技信息,2008,
(14):295-296.
[5]迟彦,季长清.分子生物学教学改革初探[J].中国科技信息,
2009,(17):207-208.
[6]蔡春尔,吴维宁,沈伟荣,等.分子生物学课程考核方式改革[J].医学教育探索,2008,7(10):1071-1072.
[论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前,水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术,并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展,
水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛,由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响,水稻在漫长的进化过程中,形成了极其丰富的遗传多样性,染色体组型和数目复杂多样,成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。
植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建,并导入植物基因组中,通过外源基因的直接表达,或者通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻,进一步拓宽了水稻抗病基因源,为抗病育种提供了一条新途径。
一、国内外的转基因技术
转基因技术自20世纪70年代诞生以来,已经取得迅速的发展。到目前为止,中国已经是全球第4大转基因技术应用国。
转基因生物技术的应用,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉(高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病)。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因,由安徽省种子公司,安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻,育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物,获得发光作物,驱赶害虫。
至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究,亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量,将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来,选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜,培育成抗除草剂油菜新品种;比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统;法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜,充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性,实现了萝卜不育细胞质的三系配套,对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。
二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展
我国是农业超级国,因此,中国人吃饭问题的关键是水稻问题(高产和抗性问题),而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。
近年来,植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟,国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究,将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻,获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国,转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。
(一)转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果
王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”,获得转基因植株。抗性鉴定表明,转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性;通过对转基因植株后代PCR分析,证实bar基因已整合到受体植株的基因组中,遗传分析表明,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代,并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术,成功将抗除草剂bar基因转入水稻恢复系明恢86,并在此基础上育成了明恢63B、优68B、双七B等抗除草剂转bar基因恢复系30多个。同时利用明恢86B选配出了抗除草剂转bar基因杂交稻II优86B及特优86B等。大田结果表明:转入的bar基因能稳定遗传,并在不同生育期表达对除草剂的抗性,没有出现基因沉默现象,也未发现bar基因的漂移现象。
(二)转基因技术在提高水稻植株的抗盐能力的成果
孔瑾研究表明,OSZFP1(水稻锌指蛋白1)基因编码的蛋白含有3个推测的Cys2/Cys2一型锌指结构域,它的表达受盐胁迫负调控。其构建了以35S为启动子的OsZFP1基因的植物表达载体,并将其转入拟南芥植物和水稻愈伤组织中以过量表达OSZFP1基因。转基因的拟南芥植株和水稻愈伤组织对盐处理的敏感性都比野生型要高。这一结果表明OSZFP!基因可能编码一种负调控蛋白,它可能抑制某些盐诱导基因的表达。朱宝成等成功构建了一种被称为脯氨酸合成酶的基因,之后将这种基因导入水稻悬浮细胞,从而得到转基因水稻植株。同时,这种基因在一种启动子的作用下,不断积累脯氨酸合成酶,水稻依靠这种脯氨酸含量的增加提高其抗旱耐盐碱的能力。
(三)转基因技术在提高水稻植株抗病原菌入侵的能力的成果
黎军英等用PAL(苯丙氨酸解氨酶)基因正义和反义转化水稻,获得了70株转基因植株。选择正义转化植株(1s)和反义转化植株(4a)进行稻瘟病菌接种,针对病原物侵染,ls的PAL活性上升更快,幅度更大。观察水稻叶片超微结构发现,ls的细胞具有更强的抵抗病原菌入侵的能力,其过氧化物酶活性也比对照组和4a要高。程志强等对转豌豆铁蛋白基因水稻T。代的53个株系进行PCR检测,52个株系能扩增出阳性PCR产物。通过测定光合作用过程中最大光化学通量分析了由百草枯(除草剂)处理引起的2代水稻叶片的氧化损害。与未转基因水稻相比,转Fer基因水稻的叶片对氧化胁迫的耐受能力有不同程度的增强。
(四)转基因可提高水稻植株的抗稻瘟菌能力
彭昊等将具有广谱抗病作用的葡萄糖氧化酶(GO)基因插入具有潮霉素抗性选择标记的双元载体pCAMBIA1301,构建了水稻高效表达的新载体pCAG1301。将此质粒导入根癌农杆菌菌株LBA4404后,转化粳稻品种日本晴的幼胚,并由筛选出的潮霉素抗性愈伤组织分化再生植株。对所得潮霉素抗性水稻植株的Southernblot杂交分析表明,GO基因已整合到受体基因组。淀粉一碘化钾显色反应检测到了转基因植株产生的过氧化氢。这证实GO基因表达产生的葡萄糖氧化酶已经在水稻中发挥功能。
三、结语
综上所述,稻转基因研究已取得很大进展。但并不表示不存在问题。主要表现为:(1)转基因水稻的研究大部分还处在实验室阶段,能大规模应用于农业生产的转基因水稻品种还未见报道。(2)还未能定点、定量地将外源基因引入到水稻受体基因组中,从而未能获得稳定遗传高效表达的转基因植株。
随着科学技术的日新月异,基因技术也日趋完善,水稻转基因研究领域将会更加广泛。水稻转基因不仅能应用于农业研究,将来人们有可能对水稻基因组进行有目的的基因操作,加速转基因水稻在农业生产上的应用。
参考文献:
[1]王忠华、舒庆尧、贺华龙等.Bl转基因水稻对抗生素反应的初步研究[J]植物生理学通讯,2001,37(2):111-113.
摘 要:转基因食品的出现是科技发展的一个必然,它在给忍忍带来巨大的经济效益和社会效益的同时,它的安全问题也是有待验证的。从科技哲学的角度看,我们既不能过分夸大转基因技术和转基因食品的风险而忽视了它的潜在利益,也不能鼓吹它所带来的利益而视风险于不顾。转基因食品的伦理问题争议一直层出不穷,尽量在满足人类基本需求的基础上,争取实现人类的共同发展,达成科学界与人群消费的共识,是转基因食品的哲学问题探讨的目的所在。
关键词:转基因食品;社会效益;社会风险
自从基因工程技术在20世纪80年代诞生以来,这项新兴的生物基因技术浪潮席卷了整个世界。于是,各种各样转基因食品、药品和实用基因工程技术相继呈现在我们现在的社会中。在基因工程的产品中,引起关注最多的要数转基因食品。面对转基因技术和转基因食品可能带来的安全性、风险性问题的担忧,我们应该以科学的态度来对待,既不能过分夸大转基因技术和转基因食品的风险而忽视了它的潜在利益,也不能鼓吹它所带来的利益而视风险于不顾。进入21世纪,转基因食品得到了更快的发展,在人们的日常生活中转基因食品已经很普遍了,转基因食品也成为社会讨论的热点问题。
1.转基因食品的定义与现状
1.1转基因食品的内涵
转基因食品又称基因改性食品。从狭义上说,是利用分子生物学技术,将某些生物(包括动物、植物及微生物)的一种或几种外源性基因转移到其他的生物物种中去,从而发行的遗传物质使其有效地表达相应的产物,并出现原物种不具有的性状或产物,以转基因生物为原料加工成的食品就是转基因食品。①这是所指外源性基因,通常是指在生物体中原来不存在的基因,在某些情况下也可指在生物体中存在的基因。因此,转移了外源基因的生物体会因产生原来不具备的多肽或蛋白质而出现新的生物学性质,一种生物体新表现型的产生,除可采用转基因技术外,也可对生物体本身的基因进行修饰而获得,在效果显著上等同于转基因,这便是广义上的转基因生物。
1.2转基因食品现状
1983年第一例转基因植物构建成功,1985年转基因鱼问世,从此揭开了转基因食品生产的序幕,并在短短的十几年取得了重大进展,各国已试种的转基因植物超过4500种,已批准商业化种植的近90种,目前常见的转基因食品有玉米、大豆、西红柿、油菜等。除转基因植物性食品外,还有转基因动物性食品,如乳制品、肉制品、海产品以及基因工程菌株等。据国际有关组织统计,全球转基因农作物的种植面积大幅度增长,1996年仅为170万公顷,2000年估计可达4420万公顷。2000年共有13个国家种植转基因作物,分布于六大洲,其中美国占68%,阿根廷占23%,加拿大占7%,中国占1%。发展中国家转基因作物主要种植国除阿根廷、中国外,还有巴西、埃及、印度和南非等,2000年转基因大豆占全球转基因作物种植面积的58%,其次是转基因玉米,转基因棉花居第三位。②
目前,国外大量的转基因农产品已被直接或间接地制成人类食品。在美国和加拿大,软饮料、啤酒、早餐麦片都有含有转基因成分。美国甚至有60%的零售食品中含有转基因成分。涉及到蔬菜、谷类和饮料。英国的报告显示,该国超过7000种的婴儿食品、面包、人造奶油、香肠、肉类产品和代肉食品等,可能含有经过基因改造的大豆副产品。我国从80年代末开始转基因食品的研究开发,近年来已取得突破性进展,如中国农业大学的耐贮转基因蕃茄;中国水稻研究所的转基因水稻;北京大学的抗病虫害蕃茄、甜椒等。据不完全统计,我国已有蕃茄、甜椒、抗虫棉等6个品种获准投入商业化生产。1999 年我国转基因作物种植面积为30万公顷,品种以蔬菜和棉花为主,其种植面积仅次于美国、加拿大和阿根廷,居世界第四位③。
2.转基因食品所产生的社会效益
2.1具有成本低、产量高的特点
转基因食品的成本只是传统食品的40%至60%,而产量至少增加20%或可增加几倍甚至几十倍,如大力发展,可大大缓解发展中国家食品短缺的矛盾;第二,转基因生物具有抗草、抗虫、抗逆境的特性+将抗草、抗虫、抗逆境的基因转入到特定农作物中,不仅可降低农作物的生产成本,还提高了产量,且减少了农药、化肥对人体伤害和及土壤性能的破坏,及其对环境的污染。④从这种意义上讲,转基因食品也是绿色食品;第三,转基因食品品质及营养价值较传统食品高。如转基因的谷物食品赖氨酸含量高,可提高营养价值。而且还可去除其某些不利的基因成分,如通过基因手段抑制或去除能导致洋葱具有刺激性的一种酶,就能消除洋葱的刺激性,而且不会影响其味道和营养成分;第四,保鲜性能增强。利用转基因技术增强食品的保鲜功能,主要利用反义技术抑制酶活动,延迟它的成熟和软化的反义DNA基因番茄,可延长储藏及保鲜时间。
2.2转基因食品的营养品质价值更显著
首先,基因工程技术的发展为种子蛋白质的改良,改变植物食品中氨基酸组成及含量提供了可能。shireen等用转基因和非转基因马铃薯蛋白粉饲喂雄性小鼠28天,膳食中控制酪蛋白的摄入,饲喂转基因马铃薯蛋白粉小鼠的蛋白质利用率显著高于饲喂非转基因马铃薯蛋白粉小鼠(P< 0.05);其次,通过基因工程对食品中酶的改变来实现对碳水化合物的改进,人们已经将内源和外源的淀粉合成酶翻译基因成功导入到马铃薯中,获得了支链淀粉含量很高或者完全不含直链淀粉的马铃薯。⑤对油脂的改良也可以通过基因工程来进行,国外一家公司通过反义抑制和共同抑制油酸酯脱氢酶,成功开发了高油酸含量的大豆油,这种新型油具有良好的氧化稳定性,很适合用作煎炸油和烹调油。
3.转基因食品潜在的社会风险
3.1转基因食品对人类身体健康的潜在风险
有一些例子表明转基因食品对人体健康有伤害的风险。在实验中,老鼠吃了转基因马铃薯导致器官生长异常,体重和器官重量变轻,免疫系统受损。虽然报道有些夸大, 但它反映了转基因食品对人类健康存在伤害的风险。因为转基因食品是把一些病毒、毒素的基因或抗性标识基因转入到目标生物体中,这些新转入的基因是否对人体健康带来危害,我们目前还没有足够的证据来证明。美国一个研究中心的实验报告表明,同一般大豆相比,在抗除草剂的转基因大豆中,防癌的成异黄酮减少了。由于转基因食品出现的时间不长,人们对它缺乏了解,转基因食品有许多不确定因素,现在得出转基因食品对人类健康没有危害的结论还为时过早,还存在许多潜在的健康风险。
3.2转基因食品对生态环境和生物多样性的影响
从目前对转基因作物和转基因食品对生态环境影响监控的情况来看,它对生态环境的负面影响或危害比对人体健康的负面影响或危害要明显得多,这一观点也得到一些转基因技术科学家的认同。英国的然和美国的《科学》杂志都发表了相关的科学研究论文,认为转基因作物减少生物多样性,破坏生态环境的可能性较大。美国加州大学伯克利分校环境系两位研究人员在英国《自然》杂志,认为墨西哥偏僻的瓦哈卡山区的野生玉米,受到转基因玉米的污染。⑥目前,转基因动物、转基因植物和转基因微生物发展迅速。在商业利益的驱动下,许多变异、重组和修饰的基因,堂而皇之地进入了自然界,进入了食物链,再进入生物链。这就意味着基因重组物走出了封闭的试管或实验室,有可能引起生物圈的基因污染。相对于以往任何种类的污染而言,基因污染最为特别也最为危险,因为它是一种可以自己迅速繁殖并且大面积扩散的污染。
3.3转基因食品的商业化导致利益分配不公
从当前的转基因技术和转基因食品的发展现状来看,基因工程的发展和转基因食品的商业化,不仅没有解决发展中国家的贫困和饥饿问题,没有缩小发展中国家和发达国家的贫富差距,反而进一步加大了两者之间的鸿沟。从长期来看,新的农业生物技术将会导致发展中国家农业生产的一个显著的转变,可能会使发展中国家在贸易上处于更加不利的地位、背负更多的债务和更加依赖发达国家,发达国家利用家属方面的优势不断掠夺发展中国家的基因资源进行研究开发,并在世界各国申请专利,发展中国家使用基因专利还要支付高额的专利费。在这次基因争夺战中,发展中国家与发达国家的两极分化的问题将更加严重,影响社会安全和社会稳定。
4.转基因食品的发展对策
4.1保障消费者的食品安全,提高消费者的知情权和选择权
目前,大多数人对转基因食品的了解还甚少,缺少对转基因食品的安全意识,因此对它的安全性存在怀疑。增加转基因食品的标识,包括:转基因产品或者含有转基因成分的产品,都应在产品的外88包装或产品说明书上进行标注,生产者和销售者及合同一方当事人都应履行告知的法定义务,各销售含转基因成分商品的经营者必须依法标注。让消费者通过产品上明确的标示区分转基因食品和非转基因食品。这起到了公众宣传和舆论导向的目的,让广大消费者能够明明白白的消费。消费者会慢慢了解这个东西,知识也就普及了,对转基因食品的认识度自然就高了。而如果不贴标签,就会变成欺骗和误导的行为,违反了公平和贸易的原则。这会使消费者凭他们自己的选择而购买商品。
4.2完善转基因食品的政策法规建设
虽然,我国有了《农业作物基因工程安全管理实施办法》,但这其中并未涉及进口农产品,海关也没有将转基因作为检疫标准。食品安全风险已经超越了国界,转基因食品的安全问题可能通过国际贸易迅速蔓延成为全球性的危机。⑦因此,我国应尽早立法,有一套相关的完整的法律法规,或将部门颁布的条例升级为国家法规,并且对其落实,这有利于有关部门对转基因食品进行严格的检测,真正确保消费者的利益。
4.3加强严格的规范化的监管流程和执法力度
各有关部门都应对其进行严格的评估和检测。首先要检测转了什么基因,这个基因的功能、来源、有无不良记录等。作为转基因食品,还要经受毒性、过敏性、营养成分等方面的评价,建立相关规范,标准应比任何食品都苛刻。还要接受严格的安全性评价,制定一套完整有效的长期监控机制,加强国际合作,从源头监管食品安全。充分保障转基因食品市场的公正、公开、公平。建立执法机构,确定检测机构,建立一套可以执行的国家或者行业标准。为了强化转基因食品的安全管理,确保法规的各项规章得以实施,农业部应在全国范围内开展转基因食品安全管理执法检察,食品卫生和安全监督主管部门启动对转基因食品的专项管理,制定相应的管理程序和方法。还应根据自查和督查的情况,对违法情节较严重的,公开在媒体上曝光,将公众的健康效益放在第一位,加强公众对他们的监督。做到各个部门相对独立,分工明确,责权清晰又相互协调统一。⑧
4.4抱有严谨的治学态度
在国家对转基因研究应有充足投入的基础上,积极培养人才,引进研究成果,拓宽国内外技术合作的渠道,提高相关的检测技术、检测手段。科学家对转基因食品要慎重对待,持谨慎态度,尽职尽责,了解本学科的最新发展动态,积极开展研究,不断丰富自己的专业知识并听取消费者的建议,做到对消费者负责。以科学的态度对待转基因食品的安全问题,积极引导转基因食品的健康发展。使其成为造福广大人民的“绿色技术”。(作者单位:西南交通大学公共管理学院)
注解
① 李山峰.浅析转基因食品[J].河北企业,2010,6.
② 赵改梅.当今转基因食品的现状与发展[J].内蒙古科技与经济,2005,1.
③ 杨洋.国内外转基因食品现状及其安全管理[J].食品工业科技,2004,6
④ 游文丽.浅谈转基因食品的管理[J].百家论坛,2008,12.
⑤ 毛新志.转基因食品安全的伦理透视[J].武汉理工大学学报,2007,2.
⑥ 平静.转基因食品发展的伦理原则探讨[J].吉林工程技术师范学院学报,2011,3.
⑦ 孙莉.转基因食品的人文思考[J].法制与社会,2010,11.
⑧ 谢凤连.转基因食品的管理现状及政策建议[J].经济管理,2006,22.
参考文献
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[2] 游文丽.浅谈转基因食品的管理[J].百家论坛,2008,12.
[3] 毛新志.转基因食品安全的伦理透视[J].武汉理工大学学报,2007,2.
[4] 李山峰.浅析转基因食品[J].河北企业,2010,6.
[5] 赵改梅.当今转基因食品的现状与发展[J].内蒙古科技与经济,2005,1.
[6] 平静.转基因食品发展的伦理原则探讨[J].吉林工程技术师范学院学报,2011,3.
[7] 孙莉.转基因食品的人文思考[J].法制与社会,2010,11.
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【论文摘要】 目的 探讨患者手术前传染性指标检测的临床意义。方法 对我院1998年10月至2007年11月经初步资料回顾与统计,对受血患者手术前作HBsAg、抗-HCV抗体、抗HIV抗体、梅毒螺旋体抗体4项传染性指标的检测共4 692人次。结果 其中男2 964人次,女1 728人次,年龄最大82岁,最小2岁,平均41岁,术前发现HBsAg阳性92人次,抗-HCV抗体阳性3人次,抗HIV抗体阳性4人次,梅毒螺旋体抗体阳性0人次。结论 手术前传染性指标检测有效地防范和杜绝了输血纠纷的发生,为医疗安全、医护健康、患者早日康复做出重大的贡献。
抗-HIV抗体检测是采用双抗原夹心两步法检测人血清或血浆样本中的(HIV1/2)型抗体。抗-HCV抗体的检测所用包被抗原为合成多肽抗原和基因工程抗原(包括HCV病毒结构区核心抗原和非结构区抗原)。HBsAg采用夹击心法原理检测人血清原理检测人血清或血浆中的乙肝表面抗原。梅毒螺旋体抗体的检测一步双抗原夹心法原理(ELISA)检测人血清或血浆中的梅毒螺旋体抗体。
根据卫生部《临床输血技术规范》相关规定的要求,结合当前医疗管理标准,我院自1998年10月至2007年11月对临床手术科室明确提出,凡行手术患者,在手术前应作乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg),人类免疫缺陷病毒抗体(抗-HIV抗体),梅毒螺旋体抗体,丙型肝炎病毒抗体(抗-HCV抗体)4项传染性指标的检测,而有关供血者更是在输血前必须做以上4项指标检测,目的是保证患者用血安全和医务工作者的身体健康。
1、 资料与方法
我院1998年10月至2007年11月经初步资料回顾与统计,对受血患者手术前做HBsAg、抗-HCV抗体、抗HIV抗体、梅毒螺旋体抗体4项传染性指标的检测共4 692人次,其中男2 964人次,女1 728人次,年龄最大82岁,最小2岁,平均41岁,手术前发现HBsAg阳性92人次,抗-HCV抗体阳性3人次,抗HIV抗体阳性4人次,梅毒螺旋体抗体阳性0人次。
4项传染性指标检测应用仪器:洗板机,酶标仪、水浴箱、加样器、生物安全柜等检验必须硬件设施。
所用检测试剂分别是:潍坊三维生物工程集团有限公司生产的乙型肝炎病毒表面抗原诊断试剂盒(酶联免疫法),英科新创(厦门)科技有限公司生产的人类免疫缺陷病毒抗体诊断试剂盒(双抗原夹心酶联免疫法),上海科华生物技术有限公司生产的梅毒螺旋体抗体诊断试剂盒(双抗原夹心酶联免疫法),上海科华生物技术有限公司生产的丙型肝炎病毒抗体诊断试剂盒(酶联免疫法),在有效期限内使用,严格按操作说明书操作。所有操作一律按仪器说明书和项目检测规程,认真操作。对阳性检测结果进行复核并双人签字,向上级医师汇报,做备案登记。
2、 4项传染性指标检测方法原理
HBsAg检测是在微孔板条上预包被纯化乙肝表面抗体,配以酶标记抗体及TMB等其他试剂,采用夹击心法原理检测
人血清原理检测人血清或血浆中的乙肝表面抗原。
抗-HIV抗体检测是采用双抗原夹心两步法检测人血清或血浆样本中的(HIV1/2)型抗体。采用多种HIV-1 和 HIV-2的特异性抗原制作预包被板及酶结合物。当待检样本中存在HIV抗体时,在反应过程中形成“固相HIV抗原-HIV抗体-酶标记HIV抗原”的免疫复合物,加入底物后形成显色反应。
抗-HCV抗体的检测所用包被抗原为合成多肽抗原和基因工程抗原(包括HCV病毒结构区核心抗原和非结构区抗原)。待测样本加入已包被抗原的反应孔内孵育,若标本中含有抗-HCV抗体,则该抗体与微孔内抗原形成抗原抗体复合物,加入酶结合物,经孵育后,酶结合物连接至抗原抗体复合物上,在TMB底物参与反应的情况下,产生显色反应。 转贴于
梅毒螺旋体抗体的检测用梅毒螺旋体基因工程混合抗原(17 kDa、47 kDa)包被的微孔反应板和混合酶标记基因工程抗原(17 kDa、47 kDa)及其他他试剂制成,应用一步双抗原夹心法原理(ELISA)检测人血清或血浆中的梅毒螺旋体抗体。
3 、操作中注意事项
3.1 从冷藏环境中取出的所用试剂及待测样本均在室温平衡30 min再检测。
3.2 检测中样品加样均用经常校对准确性的微量加样。
3.3 洗涤时要充分,各孔均加满,防止孔口内游离酶不能洗净影响吸光值,出现假阳性和假阴性。
3.4 所用试剂盒、样本和废弃物均视为有传染性物质,严格按照传染病实验室检查规程处理。