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科普,什么是转基因生物育种


转基因育种是上世纪70年代末80年代初出现的一种新的育种方式,利用转基育种,我们甚至可以把动物或者细菌中对人类有利的基因转到植物里面,从而可以跨物种利用基因。

转基因技术在农业领域的应用最为广泛,目前主要是一些抗虫、抗病、抗除草剂的性状,直接获益者是农民,那么,什么是转基因育种呢?

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转基因育种与传统育种

其实转基因育种技术与传统育种技术都是一脉相承的,本质都是通过改变作物基因来获得我们需要的优良性状,区别只是让作物获得目的基因的方法不同罢了。


传统育种技术,依靠不同品种间的杂交来获得表达优良性状的基因,转移的是整个基因组,操作的是多个基因,对后代的表型预见性较差,选择效率低。比如杂交水稻要想获得高产,就需要在水稻大家庭中寻找具有高产优势的品种,想办法通过不同品种水稻之间“联姻”,将该优良性保留下来,具有更广泛的遗传信息的重组和交流。


传统育种过程的选育周期非常长,有的需要科研人员几年甚至十几年的不断努力才有可能培育出符合人们预期的新品种。但是杂交育种有局限性,如果人们需要的某种性状在该物种大家庭中根本不存在,传统育种方法就无能为力了。

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而转基因育种技术很好地解决了这一问题,通过转基因技术,科学家可以跨越物种隔阂“借”来特定的基因,使目标作物获得人们需要的性状,这样可以大幅度地缩短育种时间,拓宽育种的基因来源,实现精准改善品种性状的目的。从遗传信息内容分析,转基因育种更清楚、更明确、更具体。从技术上来说,传统育种途径一般只能在生物种内个体间通过有性生殖方式实现基因转移过程,而转基因育种途径所转化的目标基因则不受生物体之间亲缘关系的限制。比如我国种植的抗虫棉花,就是将原本存在于苏云金芽孢杆菌中的一种杀虫蛋白基因,转移到了棉花当中培育出的,这种抗虫棉花可以大大减少棉铃虫对棉花的危害,既减少了农药使用,又实现了稳产增产。

 

转基因棉花、转基因大豆这些转基因作物和食品都是通过转基因育种技术得到的,和其他育种技术相比,转基因育种技术有什么特点和优势吗?

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转基因育种优势

植物(包括农作物)有3万到十几万个基因,遗传学的规律就是基因决定性状,因此“种瓜得瓜、种豆得豆”,这是我们祖先几千年来总结出的规律。然而,基因的一个很小很简单的的改变,就可能产生我们肉眼看到的巨大变化。


转基因农作物品种能够显著提高农作物产量,改善农产品的品质,确保粮食安全;其次,培育转基因品种的目的之一,就是增强作物自身对病虫的抵抗性,从而使其在与病虫的竞争中处于优势,使得农民减少直至不使用农药。进行抗性的转基因育种还可以降低农药、化肥的施用量,确保农业的生态安全;第三,通过开发功能性和治疗性的食品,可以提高农产品的附加值,增加农民的收入;同时,通过对转基因技术的研究、创新,可以建立中国自己的生物技术研发体系,提高中国在这方面的国际竞争力。

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当然,改变基因有不同的方法,对应的就有不同的育种方式,随着科学技术的进步,人类通过改变基因来改造作物的方式也在不断改进。

 

在2013年,转基因育种方式出现了重大科学技术进步。通过推测某一个基因的作用后,就可以用基因编辑的方法精准调控,让这个基因的特定碱基发生改变,向着我们需要的性状的方向改变,这就叫基因编辑育种。这样的育种方式的改变是翻天覆地的,而且用起来更简单,比转基因育种用起来还简单一些,而且用完以后不留下任何痕迹,只是某个基因或者某一个碱基变了,没有任何别的东西在新的品种中留下来,是非常安全的。



以前我们的祖先只能采用传统的育种方式,只看到了改变的结果,不知道改变的原因。现在,我们知道改变控制性状的基因后,就有了许多新的育种技术,这些建立在现代生物技术之上的育种方法是一个大的趋势。科学技术进步所引导的作物育种的进步,将会给人类社会带来巨大变革。


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