楊淙博

【摘 要】本文通過分析基因和基因工程，從動物、植物、保護生物多樣性等多個方面對基因工程應(yīng)用的價值展開研究，探討基因工程的發(fā)展前景，以供參考。

【關(guān)鍵詞】基因工程；基因技術(shù)；發(fā)展前景

早在2000年中旬HGP人類基因組計劃就對23對染色體堿基的排列順序進行了檢測并正式啟動該計劃，通過全球多個國家科學家的協(xié)作，3年后順利完成，于是開啟了對基因工程技術(shù)的正式研究里程。當前的科技飛速發(fā)展，越來越多人關(guān)注基因工程的發(fā)展現(xiàn)狀及前景，對相關(guān)課題進行討論研究具有重要的意義。

1.基因與基因工程

基因的定義最早由丹麥植物學家和遺傳學家約翰遜提出，用以指代在進行的豌豆實驗中發(fā)現(xiàn)的遺傳因子。隨后，美國遺傳學家和胚胎學家摩爾根又在進行果蠅研究中發(fā)現(xiàn)基因內(nèi)線狀排列的染色體，于是形成了遺傳染色體學說?；虻墓δ茉谟诰幋a蛋白質(zhì)，即對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，是核酸或核蛋白其中一個片段?；蜃钕扔谡婧松锢锇l(fā)現(xiàn)，真核生物染色體都在細胞核內(nèi)，因此基因也可作染色體基因或核基因的解讀，另外葉綠體、線粒體等都有編碼蛋白質(zhì)的遺傳因子。

基因工程也可以稱為遺傳工程，不同生物的DNA于體外經(jīng)酶切，形成重組DNA分子，再轉(zhuǎn)入受體細胞，外源基因在受體細胞中表達，比如質(zhì)粒、病毒、噬菌體等都是常用的轉(zhuǎn)移脫氧核糖核算載體。

2.基因工程的應(yīng)用價值

基因工程是當前走在時代最尖端的一種科學技術(shù)，具有非常廣泛的應(yīng)用范圍和重要的應(yīng)用價值，主要表現(xiàn)在植物育種、動物育種、醫(yī)學、保護生物多樣性、植物免疫等諸多方面。

2.1植物育種方面的應(yīng)用價值

當前，世界范圍內(nèi)的人口數(shù)量急劇增加，土地沙漠化嚴重，已經(jīng)威脅到人們的生存，于是越來越多科學家將研究的方向確定到更深入和高端的領(lǐng)域。從上世紀50年代起很多科學家關(guān)注到現(xiàn)代生物技術(shù)，認為其能改變當前人們遇到的這些問題，長期以來的實踐也證實，基因工程中的基因重組高新技術(shù)可以不斷更新當下各種農(nóng)作物的品種，提高農(nóng)作物的品質(zhì)，大幅度增產(chǎn)。比如德國生命學家就通過現(xiàn)代生物技術(shù)培育了土豆和西紅柿的雜種作物。生物工程發(fā)現(xiàn)的新種都是地下結(jié)塊莖，番茄則在地上生長。另外，還有美國的生物學家霍爾研究的課題也是運用現(xiàn)代生物技術(shù)轉(zhuǎn)移菜豆基因到向日葵細胞當中，形成向日葵豆新作物。還有很多成功的關(guān)于基因工程的例子都充分說明了科學技術(shù)被人類應(yīng)用在改造農(nóng)作物上所發(fā)揮的作用，大幅度改善了農(nóng)作物的品質(zhì)和增加了產(chǎn)量。

2.2動物育種方面的應(yīng)用價值

基因工程技術(shù)在動物育種方面的應(yīng)用可追溯到上世紀80年代，同樣也取得了非常豐碩的成果。比如有遺傳學家通過發(fā)揮轉(zhuǎn)基因技術(shù)的價值，在功能基因中獲取成果，導(dǎo)入大鼠生長素基因的外源基因到小鼠的卵細胞中，實現(xiàn)了成功表達，于是小鼠可長成巨鼠。于是，不少從事科研的工作者開始進行更廣范圍的實驗，比如將大象的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)在豬的身上，讓豬的個頭變大等等。由此可見，生物技術(shù)的不斷發(fā)展確保了基因轉(zhuǎn)達獲表達水平的提高，為人們造福的目標很快成為現(xiàn)實。

2.3醫(yī)學方面的應(yīng)用價值

基因工程技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學方面產(chǎn)生的價值有很多，比如生物工程技術(shù)成功開發(fā)干擾素、人血球蛋白以及乙肝疫苗等等，解決了臨床諸多的抗疾病問題。伴隨著人們掌握生物高新技術(shù)越來越深，當前研究的方向更多集中在病毒和抗癌特效藥上，諸多學者對基因工程發(fā)展的態(tài)勢進行了預(yù)測，在不久的未來，人們很有可能會征服癌癥等疾病，真正實現(xiàn)為挽救生命的巨大價值。

2.4保護生物多樣性方面的應(yīng)用價值

當前，人類生存的地球環(huán)境遭到持久性的嚴重破壞，不少動植物的種類都在減少，無所作為地持續(xù)下去那么地球上會有更多的生物種類瀕臨滅絕，這種發(fā)展對人們的生存非常不利。然而基因工程則能解決生物多樣性方面的問題，如上所述不但能創(chuàng)造出很多新的物種，還能將已滅絕的諸多物種重新被復(fù)制而存在。在長期的實踐探究中已有科學家預(yù)言：曾經(jīng)遭到滅絕的恐龍這一生物，是有可能在未來的某一天再現(xiàn)于世的，這個“復(fù)制”的過程則是采取恐龍完整的DNA進行培育復(fù)制。

2.5植物免疫與基因工程

植物的生長過程或多或少會受到外來的影響與傷害，其進化的工程要降低外來傷害程度，需要依靠植物本身的抗性基因，能夠有效識別特殊傳染病而進行預(yù)防。比如煙草就是一種能夠自身識別花葉病毒蛋白質(zhì)的植物，其內(nèi)部存在抗性基因，病毒蛋白質(zhì)一旦被識別出來，就能被臨近的細胞殺死或是失去食源，而在死亡區(qū)外部位置的一些細胞則能即刻產(chǎn)生聚合木素以及碳氫愈傷葡聚糖等化合物，將原有的細胞壁加厚，起到更好的防病毒作用，進一步預(yù)防健康的組織受到傷害。此外，病毒侵染位置周邊還會釋放大量抗生素，對病毒的生長有直接的抑制作用。當前諸多研究已證實，同一科植物具有的抗生素相似性非常明顯，這給基因工程的研究提供了線索與方向，即通過激活抗性基因化合物或是噴灑植物的方式幫助植物獲取免疫力。另外還有一種和阿司匹林較為接近的化合物是水楊酸，當前已經(jīng)被世界公認為具有激活植物抗性基因功能的物質(zhì)，將其噴灑在植物上，激活抗性基因，就能對病蟲害發(fā)揮抗性作用。

還有研究發(fā)現(xiàn)，植物受害蟲傷害以后能發(fā)出警報，將植物內(nèi)部的防御基因徹底激活，自身的抗性與免疫能力也由此提高，比如番茄這一植物在研究中的效果就非常明顯。一旦有害蟲損傷番茄葉子，葉子細胞就釋放激素因子，其利用細胞組織擴散到莖葉并快速積累，從而起到很好的預(yù)防害蟲再一次侵襲的效果。釋放的蛋白酶抑制劑還能對害蟲產(chǎn)生消化酶抑制作用，同樣抑制病毒產(chǎn)生的蛋白酶，但其中也存在一些不足，比如目前具有這種較強免疫力的植物并不多見。如果科學家利用基因工程技術(shù)，那么就可以實現(xiàn)更多植物具有此種免疫力的目標。早在1987年，英國有學者在煙草植物中導(dǎo)入豇豆胰蛋白酶抑制劑基因，其免疫能力顯著提高，而在1992年，美國有學者在煙草植物中導(dǎo)入了番茄蛋白酶抑制劑以及馬鈴薯蛋白酶，也取得非常顯著的成效，一旦有入侵的害蟲，則有去無回。

從目前的研究態(tài)勢來看，轉(zhuǎn)蛋白酶抑制劑研究領(lǐng)域非常活躍，各個國家中也有很多公司進行了研發(fā)。比如美國Biot-echnica公司就將豇豆胰蛋白酶抑制基因轉(zhuǎn)移到玉米上，應(yīng)付歐洲玉米螟，同時還應(yīng)用在了苜蓿、小麥和大豆上。完全可以預(yù)測，在不久的將來人蟲的冷戰(zhàn)期會到來。

3.基因工程研究展望

如今，基因工程自1973年第一次分子生物學會上提出人工重組后已經(jīng)成為了新興研究領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，從實驗室和臨床的基礎(chǔ)性研究，到更多的應(yīng)用研究上，都取得了非常多可喜的成果。對于基因工程的研究與應(yīng)用無疑促成了生命科學的進一步發(fā)展，這種發(fā)展已經(jīng)形成了不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，進入定向的快速改造生物性狀的新時代，受到當前國內(nèi)外研究人員，甚至興趣愛好者的密切關(guān)注。

我國開展基因工程的研究也有好幾十年，在逐漸的深化研究中建立了一定規(guī)模的體系，如今已經(jīng)適用在微生物以及動植物的轉(zhuǎn)基因載體受體當中，也克隆出了一些具有目的基因的物種，形成了較多的基因工程藥物，還有不少具有特殊性狀轉(zhuǎn)基因的動植物活體。而在后續(xù)的研究與探索中，這一領(lǐng)域還有著非常巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

從全球范圍來看，當前有一項重大的合作性基因組測序正在進行與實施當中，我國很早就成為了這個組織的成員國，也努力通過研究作出應(yīng)有的貢獻。伴隨著各種功能性基因的不斷開發(fā)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)和分離技術(shù)日趨嫻熟與完善，轉(zhuǎn)基因獲表達的效率無疑大大提高，其在未來的發(fā)展必當勢不可擋。

諸多參與其中的科學家有所言，基因工程，前景誘人。相信在不久的將來，基因工程的研究會取得更大的成就。

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