基因科技論文范文2000字(2)
基因科技論文范文2000字篇二
植物基因工程在環(huán)境保護中的應(yīng)用
摘要：本文綜述了利用植物基因工程技術(shù)治理重金屬污染、持久性有機污染物新進展，同時對植物基因工程技術(shù)應(yīng)用的前景進行了展望。
關(guān)鍵詞：植物基因工程;重金屬;有機污染物
植物基因工程是在基因突變和有性雜交研究的基礎(chǔ)上拓寬植物可利用的基因庫，進行基因轉(zhuǎn)移，采用分子生物學(xué)工程技術(shù)將外源基因有目的、有計劃地插入、整合到事先準備好的受體植物基因組中，使其在后移植中得以遺傳和表達，從而使受體植物獲得新的性狀，培育出新的優(yōu)良品種。近20年植物基因工程研究成在污染物的凈化中國顯示出巨大的經(jīng)濟效益，并展示了植物基因工程在未來環(huán)境中的廣闊前景。
1、利用植物基因工程技術(shù)治理重金屬污染
重金屬污染物在土壤中可以穩(wěn)定存在并且不能被完全無毒化，所以大多數(shù)植物修復(fù)策略的最終目標是收獲積累了重金屬的地表植物組織，例如，莖干、葉片等。通常認為，重金屬離子濃度達到或超過植物干重的0.1%～1.0%是超積累，大部分有毒重金屬超富集的植物修復(fù)能替代代價極高的物理修復(fù)或化學(xué)修復(fù)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可使用基因工程手段來改進一些生長快、生物量大的植物使其對重金屬具有高的耐受性和富集能力，通過研究轉(zhuǎn)基因植物的修復(fù)能力，獲得可應(yīng)用于重金屬污染治理的超富集植物新品種。
目前植物修復(fù)去除Hg的方式是從能夠脫汞的細菌中得到基因，編碼到植物中，從而不僅能夠增加Hg的抗性，而且還可以增加其揮發(fā)能力。Heaton等研究者將細菌有機汞裂解酶(merB)和汞還原酶(merA)基因修飾到Arahidopsis和煙草植物中，從土壤中吸收Hg(Ⅱ)和甲基汞(MeHg)，最終以氣態(tài)Hg(0)形式從葉表進入到大氣中。轉(zhuǎn)基因植物擬南芥，表達merB基因，能夠顯著增加甲基汞的耐受性，并且將甲基汞轉(zhuǎn)化為離子汞，后者的毒性是前者的1/100。另外，當merA和merB轉(zhuǎn)基因植物生長在濃度為25μM的甲基汞溶液中時，每1μg新鮮生物量每天揮發(fā)14.4～85.0μg的Hg(0)。
釀酒酵母液泡轉(zhuǎn)運蛋白YCFl催化Cd2+(Cd-GS2)轉(zhuǎn)運到液泡中，同時也可催化As-GS3和Hg-GS2的轉(zhuǎn)運。過量表達YCFl能增強酵母對Cd22+和Pd2+的抗性。YCFl可以將Cd2+轉(zhuǎn)運并隔離到液泡中，對pd2+的抗性有相似的機制。最近的研究在擬南芥中成功地表達有功能活性的YCF1，在擬南芥中YCF1的過量表達明顯提高了植物對高濃度鉛、鎘的耐受性，轉(zhuǎn)基因有很高的抗性，液泡中鉛和鎘的含量增加。
2、利用植物基因工程技術(shù)治理持久性有機污染(POPS)
近年來許多學(xué)者紛紛開展了有機污染土壤的植物修復(fù)研究和實踐，并取得了一定進展。TEC((四氯乙烯)是土壤和地下水中分布最廣泛的有機污染物，生長在TEC污染區(qū)域的植物可以提取、有效轉(zhuǎn)移TEC，通過在植物根系施入有利于生物降解細生長的根系分泌物可以加速TEC的降解。精密的對比試驗和同位素標記試驗證實，在無菌條件下生長的雜交楊樹能夠有效提取TEC并將其降解為三氯乙烯、氯化醋酸鹽以及最終產(chǎn)物CO2。研究表明在無菌轉(zhuǎn)基因楊樹組織培養(yǎng)試驗中，10d之內(nèi)超過10%的TEC可以被降解為CO2。實驗室條件下和田間試驗條件下研究證實轉(zhuǎn)基因雜交楊樹都可以吸收和代謝TEC。在一些曾經(jīng)發(fā)生過戰(zhàn)爭的地區(qū)，殘留的炸藥污染著當?shù)氐拇笃恋睾秃恿髌渲幸环N最主要的污染物是三硝基甲苯(TNT)。TNT是一種高毒性污染物，F(xiàn)rench及其同事通過導(dǎo)入季戊四醇四硝酸脂還原酶成功培育了能夠降解硝酸脂和硝基苯環(huán)類化合物的轉(zhuǎn)基因植物，其可在含有0.05mmol·L-1的TNT的環(huán)境中正常生長，而0.025 mmol·L-1的TNT卻可使野生的煙草致死?；蚋牧嫉臒煵菽軌?qū)NT除氮，生成二硝基和一硝基芳香化合物。目前，英國的一些生物學(xué)家已經(jīng)培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因煙草，它們可以吸收土壤中的TNT，然后把TNT轉(zhuǎn)化成對其他植物無害的物質(zhì)，從而除去土壤中的污染。這些轉(zhuǎn)基因煙草植物的儲物基因來源于土壤中的一種細菌，這種細菌可以產(chǎn)生一種轉(zhuǎn)化TNT的酶。
3、展望
現(xiàn)階段人們對轉(zhuǎn)基因植物的爭議大多是關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物的大面積栽種以及大量的轉(zhuǎn)基因食品流入市場帶來的問題。某些轉(zhuǎn)基因植物能夠大量富集有機污染物，對這些轉(zhuǎn)基因植物的回收和處理將是環(huán)境修復(fù)的技術(shù)關(guān)鍵。我們還要考慮到，轉(zhuǎn)基因植物是否會與同種野生植物或其親緣種雜交，影響生物多樣性。國內(nèi)對污染土壤的轉(zhuǎn)基因植物修復(fù)研究剛剛起步，探索能有效修復(fù)重金屬和有機污染物的環(huán)境的植物是必要的，也是緊迫的。
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