备课素材：防止基因污染的技术-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3.docxVIP

防止基因污染的技术

2020版高中生物学选择性必修三提到“转基因研究工作中，科学家会采取很多方法防止基因污染”：

转基因生物的基因通过花粉传播或杂交等方式转移到非转基因作物或野生近缘种群体中，产生基因污染。基因污染(Geneticpollution)指对原生物种基因库非预期或不受控制的基因流动。外源基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分，在环境生物学中我们称为基因污染。基因污染主要是由基因重组引起的。

21世纪初，美国得克萨斯州一生产无公害即绿色食品玉米的农场，所生产的玉米因发现含有附近地区种植的基因工程Bt玉米的转基因成份，结果迫使这家农场将这批所谓“无公害”玉米全部销毁。研究表明，这是通过交叉授粉传播的。类似这种通过交叉授粉使基因工程玉米的Bt基因转移到传统玉米作物上，在欧洲和加拿大的许多送检样品中也发现过。美国大面积推广基因工程作物，使美国许多非转基因作物的种子中有0.01%～1%含有来自基因工程的转基因。这样的污染程度，连最挑剔的德国和日本粮食商也只好无奈地规定：进口北美传统作物的种子，其中转基因污染不超过0.1%就算合格。

由此看出，基因工程作物中的转基因能通过花粉风扬或虫媒所进行的有性生殖过程扩散到其他同类作物已是不争的事实。这是一种遗传学上称为“基因漂散”过程。其次，传统作物被转基因作物污染，从种植到成品，几乎每一个环节都有可能发生。在田间发生杂交是原始的污染，第二次污染则发生在没有清理干净的仓库和运输环节，致使传统作物的种子混杂有基因工程作物的种子。

转基因作物中含有从不相关的物种转入的外源基因，例如，美国孟山都公司的转基因大豆含有矮牵牛的抗除草剂基因。这些外源基因有可能通过花粉传授等途径扩散到其他物种，生物学家将这种过程称为“基因漂移”（geneflow）。环保主义者则喜欢使用“基因污染”（geneticcontamination）的概念：外源基因扩散到其他物种，造成了自然界基因库的混杂或污染。

基因污染可能在以下情况发生：附近生长的野生相关植物被转基因作物授粉；邻近农田的非转基因作物被转基因作物授粉；转基因作物在自然条件下存活并发育成为野生的、杂草化的转基因植物；土壤微生物或动物肠道微生物吸收转基因作物后获得外源基因。与其他形式的环境污染不同，植物和微生物的生长和繁殖可能使基因污染成为一种蔓延性的灾难，而更为可怕的是，基因污染是不可逆转的。基因漂移一旦发生，扩散范围和时间难以预测，需长期监测与治理，显著增加?环境管理成本?。

基因污染对生物多样性的危害主要体现在基因库的污染和生态平衡的破坏。首先，转基因生物的基因进入野生种群后，可能导致某些野生植物或动物获得新的性状，从而改变其生态位。例如，转基因作物中的抗虫基因可能通过基因漂移进入野生植物，使其获得抗虫能力，进而影响害虫的天敌，破坏原有的生态平衡。

1.引起基因漂移的安全性问题

（1）野生近缘种的遗传多样性破坏?

转基因作物（如抗虫或抗除草剂品种）的基因若漂移至野生近缘种，可能赋予后者更强的生存竞争力，使其成为?超级杂草?。例如，抗除草剂基因的传播可能导致野生植物难以被常规除草剂控制，威胁农田生态平衡，导致?遗传多样性丧失?，影响生态系统的稳定性。

（2）非转基因作物污染?

转基因作物与非转基因作物（尤其是同物种）间的基因漂移可能导致?非转基因作物种子混杂?，使其失去“非转基因”认证资格，影响国际贸易及消费者选择权。例如，转基因玉米花粉传播至邻近传统玉米田，可能污染后者的基因库，引发经济纠纷。

（3）生态链的潜在干扰?

转基因作物中表达的某些外源蛋白（如抗虫蛋白）可能通过基因漂移进入野生植物，进而影响?非靶标生物?（如益虫或传粉昆虫）的生存与行为模式。这种干扰可能打破原有食物链结构，引发?生态失衡?。

（4）耐药性病原体的产生?

若转基因作物携带抗生素标记基因，其漂移至土壤微生物或病原体基因组中，可能加速?耐药性菌株?的演化，威胁人类与动物健康。

基因漂移的主要安全风险集中于生态破坏、生物多样性威胁及经济影响。当前主要通过?物理隔离?（如设置隔离区）、?生物限制技术?（如花粉不育设计）及?严格监管措施?降低其发生概率。

为了防止基因污染，科研人员研发了距离和花期隔离、物理屏障等技术，如设置有效的隔离区及监控区，清除试验区附近可与转基因生物杂交的物种。阻止转基因生物开花或去除繁殖器官。采用花期不育等措施，以防止末代基因向相关生物的转移，但这并不能从根本上解决问题。

生物限制技术是转基因生物安全利用技术发展中较为重要的内容之一。生物限制技术可以通过两个环节来控制和降低转污染带来的环境风险，一是控制转基因产生漂移的频率，二是控制转基因漂移后可能带来的环境影响。

生物学限制措施包括叶绿体转化、雄性不育、