转基因技术是生命科学前沿的重要领域之一。自从人类耕种作物以来 , 我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用 , 通过随机和自然的方式来积累优良基因。遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法 , 进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。因此 , 可以认为转基因技术是与传统技术一脉相承的 , 其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。但在基因转移的范围和效率上 , 转基因技术与传统育种技术有两点重要区别 , 第一 , 传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移 , 而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制 ; 第二 , 传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行 , 操作对象是整个基因组 , 所转移的是大量的基因 , 不可能准确地对某个基因进行操作和选择 , 对后代的表现预见性较差。而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因 , 功能清楚 , 后代表现可准确预期。因此 , 转基因技术是对传统技术的发展和补充。将两者紧密结合 , 可相得益彰 , 大大地提高动植物品种改良的效率。
科学家发明转基因技术的初衷是想利用该技术造福人类 , 既可加快农作物和家畜品种的改良速度 , 提高人类食物的品质 , 又可以生产珍贵的药用蛋白 , 为患病者带来福音。比如说 , 抗虫的转基因玉米不会被虫咬 , 可以让人们放心食用 ; 将能产生人体疫苗的基因转入植物食品 , 人们就可以在食用食物的同时增加自身对疾病的抵抗力。
但是 , 人类对自然界的干预是否会造成潜在的尚不可能预知的危险 ? 大量转基因生物会不会破坏生物多样性 ? 转基因产品会不会对人类健康造成危害 ? 一些科学家们开始担心对生物、植物生命进行的 “ 任意修改 ”, 创造出的新型遗传基因和生物可能会危害到人类。它们可能会对生态环境造成新的污染 , 即所谓的遗传基因污染 , 而这种新的污染源很难被消除。还有 , 转基因农作物和以此为原材料制造的转基因食品对人体的影响也尚未有定论。
目前 , 国内外学者对转基因技术的负面影响也作了大量研究 , 出现了许多相关报道 , 如英国的权威科学杂志《自然》刊登了美国康奈尔大学副教授约翰 · 罗西的一篇论文 , 引起世界震惊。论文指出 , 研究人员在实验室里把抗虫害转基因玉米 “BT 玉米 ” 的花粉撒在苦苣菜叶上 , 然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶。 4 天之后 , 有 44% 的幼虫死亡 , 活着的幼虫身体较小 , 并且没有精神。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶 , 就没有出现死亡率高或发育不良的现象。论文据此推断 , BT 转基因玉米花粉中含有毒素。另据报道 , 英国伦理和毒性中心的实验报告说 , 与一般大豆相比 , 耐除草剂的转基因大豆中 , 防癌的成分异黄酮减少了。与普通大豆相比 , 两种转基因大豆中的异黄酮成分减少了 12% ～ 14%, 还有巴西坚果事件等。
面对国际上出现的种种关于转基因作物的争议 , 许多科学家、学术团体纷纷以各种形式发表对转基因技术的支持态度。由美国 Tuskegee 大学 Prakash 教授 2000 年 1 月起草的题为 “ 科学家支持农业生物技术的声明 ”, 已征集到世界上 3 000 多位科学家的签名 , 其中包括 DNA 双螺旋结构的发现者、诺贝尔奖得主 James Watson, 绿色革命的创始人、诺贝尔奖得主 Norman Borlaug, 世界粮食奖获得者、国际水稻研究所首席育种家 Gurdev Khush 。该声明称 , “ 对植物负责任的遗传修饰既不新也不危险。如抗病虫等诸多性状已通过有性杂交和细胞培养的方法经常性地引入作物中。与传统的方法相比较 , 通过重组 DNA 技术引入新的或不同的基因并不一定会有新的或更大的风险 , 且商品化的产品的安全性则由于目前的安全管理规则而得到了更进一步的保障。遗传新技术为作物改进提供了更大的灵活性和精确性。 ” 和现代任何一项工业技术一样 , 转基因技术也具有两面性 , 有长亦有短在发展转基因技术等生物技术时 , 应该扬长避短、趋利避害、规范管理 , 使转基因技术能够健康发展。
植物保护专业本科毕业论文（设计）开题报告
紧张又充实的大学生活即将结束，大学生们马上就要开始最难熬的毕业设计阶段，而我们做毕业设计之前要先写好开题报告，快来参考开题报告是怎么写的吧！以下是我整理的植物保护专业本科毕业论文（设计）开题报告，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
毕业论文题目：
菌寄生真菌纤细齿梗孢蛋白酶基因的克隆与表达
姓名： xx 学号： xxxx
年级： xxx 专业： 植物保护
指导教师：姓名 xxx 职称 教授
学科 植物病理
山东农业大学教务处
20XX年x月x日
一、选题依据（拟开展研究项目的研究目的、意义）
菌寄生(Mycoparasitism)是发生在菌寄生真菌与寄主真菌之间的一种寄生方式，是自然界普遍存在的一种真菌与真菌之间的相互作用。一直以来，生物间相互作用及信号传导的分子机制，是当今生命科学研究的热门。利用菌寄生真菌与寄主真菌作为研究的模式系统来揭示生物相互之间的相互作用机制有重要理论和实践意义。李多川(Li,1996)先生发现纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)和串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)的菌寄生关系以来，我们实验室试图通过研究纤细齿梗孢和串珠镰刀菌，来建立菌寄生真菌与寄主真菌相互作用机制研究的模式系统，从而揭示菌寄生真菌与寄主真菌之间相互作用的分子机制。纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)是串珠镰刀菌的一种重寄生真菌，该菌是一种接触性活体重寄生菌，离体试验发现其分生孢子只有在串珠镰刀菌细胞壁提取物刺激下才能萌发。这说明两者之间的重寄生关系是建立在二者识别与互作的分子机制上的(Li,2004)。在纤细齿梗孢和串珠镰刀菌相互作用过程中，几丁质酶、蛋白酶等细胞壁裂解酶可能起到重要作用。其中，蛋白酶在木霉属菌寄生真菌中的功能已经得到初步证明，而纤细齿梗孢的蛋白酶的研究还未见报道。因此，克隆纤细齿梗孢蛋白酶编码基因对于从分子水平上研究重寄生真菌和寄主识别和互作机制有着重要的意义。
二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)
纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)是李多川教授分离得到的一种活体营养接触型菌寄生真菌[1~3]，其寄主包括Fusarium moniliformeAlternaria alternata等。近年来，我们实验室一直在努力以其为基础研究菌寄生真菌与寄主真菌之间的相互作用的分子机制。经过多年的研究，人们渐渐认识到真菌细胞壁蛋白在细胞与外界的相互作用过程中扮演着重要的角色。细胞壁蛋白研究已经成为生物间相互识别机制研究的热点。鉴于以上原因，我们实验室成功分离纯化了纤细齿梗孢的寄主之一Alternaria alternata菌丝细胞壁上的一种特异性糖蛋白——凝集素，并初步证明其在A.alternaria和O.tenellum孢子吸附过程中起到识别因子的作用[4]。近年来，菌寄生真菌细胞壁裂解蛋白酶在菌寄生过程中的作用被人们逐渐重视起来。克隆和表达菌寄生真菌的蛋白酶编码基因变得很有意义。本研究试图以菌寄生真菌纤细齿梗孢(Olpitrichumtenellum)作为研究材料克隆了其蛋白酶基因。根据氨基酸的保守序列设计兼并引物，然后采用RT-PCR和RACE是一个较为快速、简单和高效的方法。本实验根据同源保守序列设计兼并引物，通过RT-PCR及RACE-PCR的方法，克隆了O.tenellum蛋白酶的编码基因的全长cDNA序列，并对该基因进行了序列分析，为后续试验打下了基础。
由于Olpitrichum tenellum在离开寄主的人工培养基中很难生长，纯化其蛋白酶变得非常困难。因此，我们需要使用外源蛋白表达系统得到蛋白，进一步研究其性质，从而搞清楚其在重寄生过程中的作用。在过去的几十年间，随着DNA重组技术的不断发展，通过构建遗传工程菌株，人们可以较容易地使各种各样的天然酶的基因在微生物系统中高效表达，从而在很大程度上摆脱对天然酶源的依赖。
基因工程的表达系统有原核表达系统和真核表达系统两大类。在原核表达系统中，大肠杆菌表达系统是目前了解最深入，实际应用最为广泛的表达系统。与其他表达系统相比，大肠杆菌表达系统具有遗传背景清楚、目标基因表达水平高、培养周期短、抗污染能力强等特点。在基因表达技术中占有重要的地位，是分子生物学研究和生物技术产业化发展进程中的重要工具[5]。
Pichia pastoris基因表达系统经过十几年发展，已基本成为较完善的外源基因表达系统，具有易于高密度发酵，表达基因在宿主基因组中稳定整合，能使产物有效分泌并适当糖基化，培养方便经济等特点。利用强效可调控启动子AOX1，已高效表达了HBsAg、TNF、EGF、破伤风毒素C片段、基因工程抗体等多种外源基因[6]，证实该系统是高效、实用、简便，能提高表达量并保持产物生物学活性的外源基因表达系统。P.pastoris表达系统在生物工程领域将发挥越来越重要的作用，促进更多外源基因在该系统的高效表达，提供更为广泛的基因工程产品[7]。
我们已经分离到O.tenellum蛋白酶的编码基因，本研究中将该基因的去掉信号肽序列的正确阅读框融合于原核表达载体pET-22b(+)和毕赤酵母表达载体pPIC9K上，分别转化E.coli BL21及Pichia pastoris GSxx5，以期在这些菌株中有效表达该基因的编码产物，从而为以后功能研究打下基础。
1 李多川.1998.菌寄生真菌分子生物学研究进展.吉林农业大学学报,20：37~65.
2 21.李多川.1998.菌寄生真菌分子生物学研究进展.微生物学通报，25：345~347.
3 .李多川，沈崇尧.1997.菌寄生菌物与寄主菌物相互作用的研究进展.西北农业学报，6：94~98.
4 张成省，李多川，孔凡玉.2005.Alternaria alternata菌丝细胞壁凝集素的纯化与特性研究.植物病理学报，35(2)：141~147.
5 .xx.何诚，朱运松.1998.甲醇营养型酵母表达系统的研究进展.生物工程进展,18：7~xx.
6 彭毅，杨希才，康良仪.2000.影响甲醇酵母外源蛋白表达的因素.生物技术通报，4：33~36.
7 韩雪清，刘湘涛，尹双.2003.毕赤酵母表达系统.微生物学杂志，3：35~40.
三、研究方案(主要研究内容、目标，研究方法、进度)：
1、研究内容：
本课题选择纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)做为研究对象，通过RT-PCR及RACE技术分离克隆了其丝氨酸蛋白酶基因，并进行原核及真核表达，并对其的性质进行了研究，为进一步的研究工作打下基础。
2、研究的目标：
克隆了纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)的丝氨酸蛋白酶基因，进行原核及真核表达，并对其的性质进行了研究。
3、研究方法：
将纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)接种到LB培养基上，培养14个小时后，收集菌丝，然后采用总Trizol法提取RNA。再从GenBank数据库中搜索到大量的蛋白酶氨基酸序列，并根据同源性进行分类，分别设计兼并引物。再通过RT-PCR、3’-RACE、5’-RACE获得全长cDNA、DNA克隆，并将其连接到载体上，然后采用电击法将将重组质粒转入到全长cDNA、DNA克隆中，通过透析纯化蛋白酶，最后研究其特性。
四、研究进度：
20xx年5月23日~20xx年5月29日 整理收集资料，并跟着研究生学习基本实验技术。
20xx年5月30日~20xx年6月18日 提取RNA，设计引物、全长cDNA、DNA克隆 。
20xx年6月19日~20xx年7月15日 转化大肠杆菌、毕赤酵母表达，获得纯纯产物，并研究其特性。
20xx年3月~20xx年6月 对实验结果不理想的实验重做，整理实验数据，完成毕业论文，并准备毕业答辩。
五、技术路线：
收集菌丝
总RNA提取
同源序列 设计引物
特性研究
RT-PCR、
3’-RACE、5’-RACE
纯化表达产物
全长cDNA、DNA克隆 转化大肠杆菌、毕赤酵母
四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度)
20xx年5月23日~20xx年5月29日 整理收集资料，并跟着研究生学习基本实验技术。完成实验的1%。
20xx年5月30日~20xx年6月18日 提取RNA，设计引物、全长cDNA、DNA克隆。完成实验的50%。
20xx年6月19日~20xx年7月15日 转化大肠杆菌、毕赤酵母表达，获得纯纯产物，并研究其特性。完成实验的95%。
20xx年3月~20xx年6月 对实验结果不理想的实验重做，整理实验数据，完成毕业论文，并准备毕业答辩。完成100%。
五、导师对文献综述的评语
签字：
20xx年xx月xx日
六、专业意见
专业主任签字：
20xx 年 月 日
七、学院意见
学院(章)： 负责人签字：
20xx年xx月xx日
摘要：
针对目前浙江农林大学植物保护研究法实验教学方法、内容及手段等方面存在的一系列问题，提出了相关改革对策：优化实验课程内容，整合实验模块，学生自行设计实验方案等教学方法和手段的改革，以及课程考核方式和时间安排的调整，旨在培养学生的科研兴趣及创新能力。
关键词：
植物保护论文
目前，国内外很多农业院校的植物保护专业均开设了昆虫研究法和植病研究法课程。为优化本科培养方案，浙江农林大学通过调整教学大纲，将植病研究法、昆虫研究法和农药研究法合并成一门植物保护研究法课程。植物保护研究法是植物保护专业重要的专业限选课程之一，是植物保护研究的重要组成部分，也是培养和提高学生专业实验技能和学习兴趣的重要课程，是一门专业性、实践性很强的实验学科。通过这门课程的教学，能使学生掌握植物保护研究的基本方法及基本原理，培养植物保护研究常规操作能力，以及查阅资料、设计实验方案和实际操作能力，提高学生的逻辑思维、整理资料、总结归纳和论文撰写的能力。笔者分析了浙江农林大学植物保护研究法实验教学中存在的问题，提出教学改革内容，并总结了改革成效。
1.实验教学存在的问题
1.1传统实验教学的弊端传统实验教学的主要特征是“灌输式”“填鸭式”，学生在2个小时的实验过程中就是简单地按照实验指导书和实验大纲中的实验方法和步骤依葫芦画瓢，实验完成后，又按照统一的模式填写实验报告。在整个实验过程中，学生无需独立思考和分析，更谈不上发挥创新能力了。因此，很难让学生对实验产生兴趣，培养学生的创造性思维就更无从谈起了。虽然这种传统实验模式简明、清晰，有利于学生对相关结论的认可、理解和记忆，也有利于教师对整个教学过程的控制，教师和学生很轻松愉快地就能完成实验教学任务。学生走上工作岗位后，传统实验教学的弊端立即显现。学生缺乏设计实验的能力，在实验过程中缺乏发现问题、分析问题和解决问题的能力，实验后缺乏正确分析实验结果的能力。因此，传统的实验教学模式急需改革。
1.2实验教学内容系统性不强植物保护研究法是植物保护专业本科学生的一门专业课程，其涉及的内容有昆虫研究法、植病研究法和农药研究法。在以往的实验课程中，只是简单地把这3门课的实验合在一起上，并没有把内容紧密联系在一起，如昆虫实验时，指导教师一般是教授昆虫学科的教师;而在进行植病实验时，则由讲授植病学科的教师指导。这样的实验模式难以使植物病虫害系统联系起来，学生学习专业知识不够系统和深入，容易造成理解上的片面性和孤立性，不利于掌握该专业的系统知识和技能。
1.3实验考核不科学以往实验课程成绩评定的主要依据是实验报告，而每次实验课结束后，学生递交的实验报告只是把实验大纲(包括实验口的、原理、仪器与试剂、内容及方法)原文不动地抄一遍，实验结果更是千篇一律，这样实验就变成了预演过程，学生在实验中缺乏思考，不利于培养发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，背离了实验课教学的初衷。同时，还会导致每位学生的实验成绩差异微乎其微，不具有良好的区分度。
2.教学改革内容
2.1重视教学环节在以往的实验课程中，实验教学所需要的实验用具和材料大多数都是实验教辅人员提前准备，导致他们的工作量非常大。让学生参与实验材料的准备和管理，一方面提高了教辅人员的工作效率;另一方面可以让学生对实验过程有全面了解，获得整个科研实践过程的训练，从而养成好的实验习惯，在未来的科研工作中做到计划周密、有条不紊地安排和实施实验计划。同时，在实验教学过程中，必须教育学生认真操作、仔细观察、实事求是地记录实验结果，并对实验进行科学分析。一日_发现弄虚作假的学生，一定要严厉批评，同时帮助他们分析失败的原因，找出解决的方法，有条件的情况下，让其重新做实验，让学生充分意识到科学研究允许失败，但是不能有半l从虚假。2.2提高学生的实践能力实践教学是培养和训练学生实践操作能力，独立分析问题、解决问题能力的重要手段，尤其对于学生创新能力的培养，具有其独特的地位和作用。该项口分别以某种农作物病虫害为主轴展开一系列的实践性实验教学，要求学生自主设计实验和执行各项实验内容，指导教师负责答疑和提供技术帮助。学生通过自己分组、调查、取样、鉴定、查阅资料、讨论制订实验方案和动手实验等一系列步骤，不仅可以很好地将课堂上所学的理论知识与实践相结合，而且还有助于提高自学能力、实践能力和团队协作能力，进一步培养科学思维和创新能力。2.3优化实验教学内容结构将整个实验课程设置成一个综合性的大实验：分别以某个农作物上的病虫害发生规律及防治措施贯穿整个课程。将口前昆虫研究法的昆虫标本的采集与制作、昆虫人工饲养技术、昆虫生态学研究方法、昆虫生理生化研究方法、昆虫分子生物学研究方法和害虫综合治理研究方法5个实验和植病研究法的植物病害调查、植物病原菌分离与鉴定技术、植物病原菌分子生物学鉴定技术、植物病原真菌遗传转化技术和植物病害综合治理技术5个实验合并成1个综合性大实验，将植物病虫害研究以故事的形式紧密地整合在一起，让学生将课堂知识与田间实际应用有机地联系在一起，加深对理论知识的理解，提高学习兴趣。整个实验就是以具体的作物病虫害发生为时间轴，具有很强的连贯性和系统性，学生只有认真完成每一个实验，才能很好地保证后续实验的顺利进行，有助于增强学生的责任感和团队合作精神，同时也改变了学生实验报告千篇一律的`现象。2.4改革成绩评定方式实验课成绩一方面是对学生实验完成好坏的肯定，另一方面也对学生起到了一定的督促作用。为了做到对学生的全面评价，实验成绩除实验报告和考勤成绩外，应将实验过程中学生的学习主动性、动手操作能力、实验结果记录规范性量化纳入成绩考核。在实验过程中，教师应主动观察并记录每个学生的实际动手、操作能力，量化后按一定比例记入总成绩，对那些既有独立操作能力，又有创新意识的学生，适当给予创新学分。实验过程中，学生是否遵守实验室规则、是否具有团队合作精神，实验结束后，学生是否打扫卫生、是否清洗实验器材等，这些看似小问题，但也体现着一个人的品质和素养，做得好的学生也可以适当加分。
3.改革成效
3.1提高学生的专业技能及其对专业知识重要性的认识学生能在同一时间完成植病研究法、昆虫研究法和农药研究法3门实验课程，体现了实验课程很强的连贯性和系统性。学生在实践过程中将这3门课程的相关内容紧密、有机地联系起来，对植物病虫害防治有了更深入的认识，同时也提高了学生的专业技能及其对专业知识重要性的认识。在实验的过程中，强调把学生的动手能力放在首位，让学生更多地参与到实验中，切身体会到所学专业的意义。
3.2培养学生发现、提出、分析和解决问题的能力植物保护研究法实验教学模式具有系统化和整体化特点，同时涉及昆虫研究法、植病研究法、农药研究法等相关学科课程。在实验过程中，学生在对病虫害的认知及其防治等问题的处理上始终处于主体地位，在独立思考、查找资料、咨询专业教师、综合分析之后，拟定出具体的处理方案，能够融会贯通地掌握植物保护学科的理论知识和基本实践技能。
3.3提高指导教师的业务水平新的实验教学模式综合运用了3门相关课程的理论知识，加强了课程的综合实践环节，因此指导教师自身的知识面、操作技术、实践应用和协调能力都需要提升。所以，这种实验教学模式促使教师在教学过程中同学生一起不断学习，丰富专业理论知识，完善专业实践体系，提高发现、提出、分析和解决问题的能力，了解和掌握学科及相关学科的发展动态、研究的新进展、出现的新技术，从而提高了指导教师的业务水平。
4.结语
植物保护研究法在植物保护专业2013级和2014级本科生实验课程教学中进行了实践，通过问卷调查，95%的学生认为在实验过程中有较多的动手机会，激发了自己对实验的兴趣，提高了自己分析和解决问题的能力。因此，认为该教学方法可以发挥学生的主观能动性、拓展学生的科研思路、激发学生的创新创造力和提高学生的独立应用实践能力，具有良好的教学效果。
五、污水对生物的影响
调查你家附近河流的污染情况
1、水道气味、颜色、透明度、漂浮物情况等
2、对植物的影响（种子的发芽实验、植物的栽培实验哦）
3、对动物的影响（用污水放养金鱼、泥鳅、用污水浇有蚯蚓的泥土等，观察这些动物的生存情况）
4、污水对青蛙发育的影响
六、探究用不同贮存的蔬菜、水果中维生素C的含量
（课本P27实验方法，）
探究的内容：
1、不同温度下保存蔬菜、水果的维生素C的含量
2、保存不同种类的维生素C 的含量
七、调查小区立体绿化的情况
1、 选择比较熟悉的相隔比较近的住户
2、 调查其阳台或天台面积、绿化的面积（或植物垂直方向的阴影面积）、植物的种类、数量
3、 测量其尘埃粒子数（方法见P55）、温度、湿度、遮光情况、噪声情况，与没有进行立体绿化的住户进行比较
实验改进：测定某种食物中的能量
1、 说出需要改进的理由、工具（测量的不准、易拉罐难剪出需要的形状、保温性能不不好等）
2、 根据自己的经验及多次实验进行改进
3、 改进后测量的数据与改进前测量的数据进行比较
十、调查高血压的产生原因
调查血压的高低（课本P37）与人的遗传、饮食、生活习惯（如抽烟、喝酒、熬夜、体育锻炼、健康的饮食）、职业等之间的关系
十一、为家长设计一份营养食谱
1、 介绍家长的身体状况、职业特点
2、 查找资料，家长需要哪些营养？
3、 设计一份营养食谱，
亲手做出食物，本人与家长一起品尝，提出改进意见。
十二、酿酒实验过程
1、 准备过程
2、 材料的选择
3、 注意事项
4、 酿酒的过程
5、 体会
十四、调查报告
1、 调查中学生近视的成因
2、 调查中学生体质状况
3、 查本地区环境的问题（我们应该如何改善环境，迎接亚运会）
十五、通过指示植物调查大气污染
（苔藓植物、地衣、其他植物）
十六、制定保护当地生态的计划
十七、老鼠侵害的调查
十八、香烟焦油对人的危害
十九、酸雨对植物的影响
二十、探究用不同贮存的蔬菜、水果中维生素C的含量
回答者：受不了1107 - 试用期 一级 4-25 19:00
植物化感作用在农田杂草防除中的应用
时间: 2006-05-15 来源: 作者:刘迎 王金信 李浙江 董晓雯 隋标峰
农田杂草是农业生产中的重要问题之一，给农业生产造成巨大损失，长期使用除草剂不仅污染环境，而且杂草易产生抗药性。具有化感作用的植物可以通过向环境中释放化感物质并与杂草竞争生存环境，进而对杂草种子的萌发和生长产生抑制作用。利用化感作用控制杂草不会带来诸如农药残留等的环境问题，所以利用化感作用控制田间杂草是一种具有潜力的可持续发展农业的杂草控制措施。
一、化感作用的基本定义
植物化感作用（Allelopathy）的概念是Molisch在1937年首先提出，并定义为：所有类型植物（含微生物）之间生物化学物质的相互作用，这种相互作用包括有害和有益两个方面。除此之外，Molisch对植物化感作用研究的具体内容未能作进一步的阐明。20世纪70年代中期，Rice根据Molisch的原始定义和植物化感作用近40年的研究成果，将植物化感作用定义为：植物（含微生物）通过释放化学物质到环境中而产生对其他植物直接或间接的有害作用。这一定义首次阐明植物化感作用的本质是植物通过向体外释放化学物质而影响邻近植物。随后，植物化感作用的研究十分活跃，取得了许多成果。发现植物释放的化学物质对植物是有害的，但在许多情况下也是有益的。同时，在农林业生产实践和研究中，陆续发现许多作物的连作障碍和人工林的衰退是因为作物或林木释放的化学物质对自身毒害的结果，从而揭示了植物化感作用可在种间进行，也可以在种内进行。20世纪80年代中期，Rice将有益的作用和自毒作用补充到植物化感作用的定义中。从此，Rice关于植物化感作用的定义被普遍接受。
植物化感作用的媒体是化学物质，被称为“化感物质”（Allelochemical）。孔垂华提到的Allelochemical是指植物所产生的影响其他生物生长、行为和种群生物学的化学物质，不仅包括植物间的化学作用物质，也包括植物和动物间的化学作用物质，而且这些化学物质并没有被要求必须进入环境，也可以在体内进行。现已发现，许多化感物质不仅对植物，而且对微生物、动物特别是昆虫都有作用。
二、化感物质向自然界释放的途径
植物化感物质必须有适合的途径进入环境，在自然状况下，主要有4种途径。
1. 根系分泌物
代谢产生的根系分泌物可为初生代谢和次生代谢产物。次生代谢产物的根系分泌物中很大一部分是化感物质。如黑胡桃树（UIansnigra）能分泌具有毒性的胡桃醌（Juglone），当胡桃醌的浓度为20μg/ml时就能抑制其他植物种子的发芽。
2. 植物体内由茎叶等部位产生的挥发性化学物质
如柠檬桉（Eucalyptus citriodor Hook）树叶中挥发出蒎烯等化感物质，能强烈抑制萝卜（Raphanus sativus）种子的发芽。
3. 植物地上部受雨、雾和露水淋洗的化学物质
如桉树（Eucalyptus)叶中被水冲洗下来的化感物质主要是酚类，它们对亚麻（Linum spp.）的生长有明显的抑制作用。
4. 微生物分解植物残体并释放到土壤里的化学物质
如蕨类（Pteridium aquilinum)植物的化感物质就是由枯死的枝叶释放出的。
三、利用化感作用控制杂草的方法
1. 利用残株覆盖
具有化感作用植物的残体覆盖大田后能有效地防治杂草。利用植物残株覆盖后，覆盖残株通过与杂草争光、争养分、争水分和残体释放的化感物质来影响杂草种子的萌发。据报道，截至2000年美国约有20%的耕地使用秸秆还田的方式，这就意味着收获后的秸秆将残留在表土层。研究发现收获后的大麦、燕麦、小麦的残体对第二年杂草的生长都有抑制作用。Putnam等研究发现，10月份在蔬菜田和果园种植黑麦，春天利用草甘膦将黑麦杀死，黑麦覆盖物可以有效地控制杂草的生长，并且证实起化感作用的是一种叫做香草酸（hydroxamic acids)的化感物质。Putnam等研究发现高粱残株具有显著的控制杂草的能力。Alsaadawi等进行沙培试验发现，高粱的根系分泌物可以显著抑制藜的种子萌发和幼苗生长。另有试验表明，水稻残茬与秸秆混合物的5%~10%浓度水提取物能抑制杂草发芽和苗期生长，抑制效果不同可能是因植物不同部位酚类物质浓度不同所致。水提取液对杂草茎伸长和干物质量的影响相似，但对根伸长的抑制效果大于对干物质量的影响，对禾本科杂草的抑制效果大于对阔草杂草的抑制效果。
2. 轮作
利用轮作控制杂草是最有效的栽培方法之一，可在尽可能少施用除草剂的情况下对杂草达到最有效的控制。运用轮作的方法抑制杂草，是通过合理安排种植作物的顺序来达到营养竞争、化感物质的释放、土壤翻动、机械损伤的种植模式来阻碍杂草的发芽和生长。轮作作物如黑麦、小麦、荞麦、黑芥、高梁和苏丹草的杂交种等均能有效降低杂草种群，并与杂草竞争资源，且通过活体或作物降解产生的化感物质对杂草生长产生抑制。具有化感作用的不同植物所产生的化感物质不同，各有其特定的抑制对象。向日葵能有效地抑制马齿苋、蔓陀罗、黎和牵牛花等杂草的生长，燕麦的一些品种则能抑制芥属杂草的顶端生长，受抑制的杂草高度只有对照的1/3。Leather于1983年用向日葵和燕麦进行轮作的结果证明，轮作区的杂草密度显著小于各自单作区，说明两个作物各自发挥了不同的除草功能，相对提高了除草效果。冬小麦释放的化感作用物能抑制白茅生长，在白茅生长多的农田用冬小麦和其他作物轮作可抑制或防治白茅的危害。世界上有些国家（如日本、韩国、泰国、埃及等）研究通过轮作来抑制杂草，既能减少化学除草剂的使用，又能提高作物的产量。
3. 利用伴生植物
有些植物有选择性化感作用，能抑制某些杂草的生长，而对农作物生长无害。墨西哥万寿菊对根部含淀粉的杂草有很强的毒害作用，如直立接骨木的根随着褐变而变成空壳，形似被酸腐蚀，甚至在距万寿菊较远的地方也能看到这种现象。在水葫芦危害较重的水田中放入水车前，能很快使水葫芦出现褪绿、叶腐烂、根变黑等症状，最后死亡。这种伴生植物能和作物共存于某一特定区域，并发挥除草作用，有必要进行深入研究。
4. 提取化感物质，合成新型除草剂
通过对化感作用物质的提取、分离和鉴定，模拟其结构，可开发出拟天然选择性除草剂，可以减少化学农药的使用量。由于生物途径合成的天然除草剂具有低毒高效、易于吸收和降解且作用对象专一等特点，因此可减轻农业生产对环境的压力，降低农作物中化学农药残留量，有助于发展生态农业，实现农业可持续发展战略。这方面已有成功合成生物农药范例，如由振国以沙漠植物产生的化感物质1，8-桉树脑为前导体，研制成功新型内吸性除草剂仙治（Cin-methlin），已应用于水稻、花生、大豆、棉花等作物；藤井义晴等根据棉花根系分泌物独脚金萌素合成的独脚金酚已应用于防除大豆、花生、玉米、甘蔗田的寄生性杂草独脚金。
5. 转基因育种
通过育种把某种化感性状结合进作物品种，使作物增强竞争优势以抑制某些主要杂草。采用常规杂交技术，或原生质体融合等生物技术手段，把化感基因引入栽培品种中，为特定地区培育出能抵抗某些杂草的农作物品种是有可能的。在明确控制作物化感作用的遗传行为和机制后，可利用生物技术和基因工程手段，将控制化感性状的基因导入丰产优质作物品种基因组中，培育出既能实现高产优质高效，又能在田间条件下自动抑制杂草的优良作物品种。目前培育抗杂草作物品种的研究工作尚处于起步阶段,Dilday通过研究推测，水稻基因组中控制作物产量和其他一些优良性状的基因与控制化感作用的基因之间连锁关系较弱，这为培育高产优质强化感作用的水稻品种创造了条件。据报道，高化感能力存在于作物的野生类型中，由于育种中强调高产等性状而使该性状丢失。通过与野生种进行杂交，可将植物对昆虫和病害的抗性整合到作物品种中去。但化感育种方面目前仅水稻中获得了具有高化感能力的对杂草有抑制作用的品种。另外，Haan等将矮种油菜与结球白菜杂交获得了一个具有抑草效果的杂交种，且矮化的芸薹属品系在玉米和大豆行间发芽良好，并能抑制杂草28~42d而对作物无任何影响。 Panchuk等发现一种冰草属植物和小麦的杂交种，可显示冰草的特性和较高的抑制活性，这无疑是一个良好的开端。如果将来能够成功地开发出小麦、水稻等一些主要作物的抑草新品种，不但可以减少除草剂的使用，而且可望进一步提高产量。
四、化感作用在杂草防除中的应用前景
利用化感作用控制杂草是一个前景广阔的新途径。由于这种控制措施是利用植物在生态系统中的自身防御系统或抗逆能力，没有向系统中引入难降解的化学物质，不会带来诸如农药残留等的环境问题，故利用化感作用控制田间杂草是一种具有潜力的可持续发展农业的杂草控制措施。利用植物的化感物质防治有害生物，无疑是植物保护的发展方向之一。化感物质是生态系统中各生物长期以来相互竞争和自然选择的结果，是为生态系统所适应的，所以我们应当恰到好处地应用此生态机制，尽量避免化感作用的有害影响，而尽可能地利用其正面效应，达到经济效益、社会效益、生态效益三者统一，实现农业可持续发展。据美国农业部（USDA）估计，化感作用新技术的应用将给美国农业带来20亿美元的经济效益。因此化感作用的应用前景是相当可观的。1999年8月在加拿大召开的世界第二次化感作用大会中，有大量的论文报告涉及到化感物质作为杀虫剂、杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂在农业发展中的应用前景，从而为更有效地控制病虫草害，保护生态环境，提高经济效益，提供了一个崭新的发展空间。
分离、提取和鉴定新的化感物质是化感作用研究的一个重要方向。但事实上，在人们已经确定的化感物质中，真正具有应用价值的仍然很少。因此，在以后的研究中，应当注重化感作用室内研究与大田应用的结合，鉴定新的化感物质并探索其除草的潜力，并在此基础上开发无污染的除草剂，将对农业的可持续发展产生巨大影响。此外，化感物质的产生、释放及作用机制的研究目前仍是一个薄弱环节，有待进一步探讨。随着我们对化感物质的选择机制、作用机理、生物合成的基因调控了解的增多，人们将有可能成功地利用现有的种质资源，提高这些化学物质的产量，调控正在生长或者残株的化感物质释放速度以进行季节性的除草。这一领域的技术虽然复杂，但是却为杂草的综合防治展示了新的前景。
化感作用是一个涉及多学科的研究领域，因此必须引入多学科的思想和方法，不同学科研究者共同参与和合作，使这一新兴的交叉学科日臻成熟，更好地发挥其潜在的应用价值，并提出具有生态安全性的合理措施，为我国的农业持续发展提供新的对策。
回答者：Linffy - 见习魔法师 二级 4-26 18:37
尼古丁的毒性及成瘾性
尼古丁是一种难闻、味苦、无色透明的油质液体，挥发性强，在空气中极易氧化成暗灰色，能迅速溶于水及酒精中，通过口鼻支气管粘膜很容易被机体吸收。粘在皮肤表面的尼古丁亦可被吸收渗入体内。一支香烟所含的尼古丁可毒死一只小白鼠，20支香烟中的尼古丁可毒死一头牛。人的致死量是50~70毫克，相当于20~25支香烟的尼古丁的含量。如果将一支雪茄烟或三支香烟的尼古丁注入人的静脉内3~5分钟即可死亡。烟草不但对高等动物有害，对低等动物也有害，因此也是农业杀虫剂的主要成份。所以说：“毒蛇不咬烟鬼，因为它们闻到吸烟所挥发出来的苦臭味，就避而高飞远走。同样道理被动吸烟者对烟臭味也有不适的感觉。
吸烟引起急性中毒死亡者，我国已早有发生，吸烟多了就醉倒在地，口吐黄水而死亡。为此崇祯皇帝曾下令禁烟。在国外也有报导：苏联有一名青年第一次吸烟，吸一支大雪茄烟后死去。英国一个长期吸烟的40岁的健康男子，因从事一项十分重要的工作；一夜吸了14支雪茄和40支香烟，早晨感到难受，经医生抢救无效死去。法国在一个俱乐部举行一次吸烟比赛，优胜者在他吸了60支纸烟，未来得及领奖即死去，其它参加比赛者都因生命垂危，到医院抢救。
那么为什么有些人吸烟量较大并不中毒呢？每日吸卷烟一盒（20支）以上的人很多，其中尼古丁含量大大超过人的致死量，但急性中毒死亡者却很少，原因是烟草中的部分尼古丁被烟雾中的毒物甲醛中和了，而且大多数不是连续吸烟，这些尼古丁是间断缓慢进入人体的。此外纸烟点燃后50%的尼古丁随烟雾扩散到空气中，5%随烟头被扔掉，25%被燃烧破坏，只有20%被机体吸收。而尼古丁在体内很快被解毒随尿排出。再加上长期吸烟者，体内对尼古丁产生耐受性，瘾癖性，而使人嗜烟如命。
吸烟何以成瘾
一提起成瘾物质，人们往往立即想到鸦片、海洛因、大麻等毒品，却忘了世界上使用最多、危害最广的烟草。其实，与海洛因相比，除了一个是合法消费品，另一个是违禁品外，在其他方面几乎没有质的不同，尤其是从物质依赖的角度看，二者更是如出一辙。
医学上判断某种物质是否有依赖性，主要依据有两条。第一，是看人们对这种物质是否有强制性地使用和觅求的特点；第二是在停止使用某种物质后，是否不断产生重新使用该物质的强烈欲望及与之相应的行为方式。
所谓强制性地使用及觅求，说的了就是已经成瘾，不用不行。这种非用不可的感觉是则成瘾物质的本质所决定的。也就是说，迫使瘾君子们欲罢不能的根本原因，在于长期使用成瘾物质所造成的躯体依赖和精神依赖，也就是人们常说的戒断反应，即指停止吸烟后数十分钟到数小时便开始想吸烟，并感到坐立不安、烦燥、心神不宁、手足无措，继而出现头痛、心慌、乏力、腹部不适、恶心、腹泻、精神萎靡、注意力难以集中、爱发脾气、困倦及睡眠障碍等症状。这种种症状使戒烟者对烟草的渴求更加强烈。这些症状一般在戒烟后的三四天内最为突出，尔后在1个月左右渐渐消失。但少数症状，如注意力难以集中、困倦等可持续很长时间。与海洛因等毒品非常相似的是，所有戒断症状，一经吸烟便可立即缓解，这也是所有成瘾物质的共同特点。
至于形成身体依赖和精神依赖的机理，国内外学者做了大量的研究。有学者让受试的吸烟者在实验室里随意吸烟，同时分别给他们静脉滴注不同剂量的尼古丁或生理盐水。结果发现，每小时滴注4毫克尼古丁的受试者的吸烟量，比滴注生理盐水的受试者少60%。表明吸烟的欲望和行为是通过人体血液的尼古丁含量来调节的。尼古丁的烟草中的含量为0.5%~8%，主要经呼吸道粘膜吸收。长期吸烟者体内的尼古丁维持在一个恒定水平，机体已适应了这种状态。因此，一旦停止吸烟，体内的尼古丁水平便会下降，吸烟者就会感到种种不适。就像高血压病人一旦血压突然降至正常时，反而会感到头晕目弦及各种不适一样。
此外，一个有趣的现象是，人们往往在紧张或劳累时便不自觉地想吸烟，以期得到休息或放松。但实际上吸烟会使从血压上升，呼吸兴奋，心率加快，之与人休息时的情况恰恰相反，但每个吸烟者的主观感觉确实是舒适与放松。原因何在呢？其实是尼古丁刺激了体内肾上腺素的分泌，而肾上腺素能明显增加人体的应激能力，从而使人适应外界刺激的能力提高，导致主观上的轻松感。
吸烟的危害
吸烟的危害，尽人皆知。全世界每年因吸烟死亡达250万人之多，烟是人类第一杀手。自觉养成不吸烟的个人卫生习惯，不仅有益于健康，而且也是一种高尚公共卫生道德的体现。在吸烟的房间里，尤其是冬天门窗紧闭的环境里，室内不仅充满了人体呼出的二氧化碳，还有吸烟者呼出的一氧化碳，会使人感到头痛、倦怠，工作效率下降，更为严重的是在吸烟者吐出来的冷烟雾中，烟焦油和烟碱的含量比吸烟者吸入的热烟含量多1倍，苯并芘多2倍，一氧化碳多4倍，氨多50倍。
....有资料表明，长期吸烟者的肺癌发病率比不吸烟者高10-20倍，喉癌发病率高6-10倍，冠心病发病率高2-3倍。循环系统发病率高3倍，气管炎发病率高2-8倍。有人调查了1000个家庭，发现吸烟家庭16岁以下的儿童患呼吸道疾病的比不吸烟家庭为多。5岁以下儿童，在不吸烟家庭，33.5%有呼吸道症状，而吸烟家庭却有44.5%有呼吸道症状。
....吸烟对女性有特殊危险，吸烟的妇女如果正使用口服避孕药，会增加心脏疾病发作和下肢静脉血栓形成的机会；吸烟孕妇的胎儿易发生早产和体重不足，婴幼儿期免疫功能降低，容易生病；据统计，孕妇被动吸烟的婴儿致畸率明显增高。
....吸烟害己害人，应该自觉养成不吸烟的良好卫生习惯。
吸烟有害，勿受诱惑
——写在2000世界无烟日
今年5月31日是第13个“世界无烟日”。今年无烟日的主题是“不要利用文体活动促销烟草”，口号是“吸烟有害，勿受诱惑”。
烟草在全球盛行了两百多年，直到20世纪，人类才开始认识到烟草对人类的危害。1987年11月联合国世界卫生组织建议将每年的4月7日定为世界无烟日，并于1988年开始执行。从1989年起世界无烟日改为每年的5月31日。 开展无烟日活动的目的在于提醒世人吸烟有害于健康，呼吁全世界吸烟者主动放弃吸烟，号召所有烟草生产者、销售者和整个国际社会一起行动，投身到反吸烟运动中去，为人类创造一个无烟草的环境。
烟草随着燃烧温度的变化，可以产生4000多种物质，研究表明，其中许多物质对人体有害，仅目前查明的致癌物质就有40多种。吸烟是导致心、脑血管疾病恶化的主要原因。吸烟者还易患胃、十二指肠溃疡和神经衰弱等疾病。研究还发现，被动吸烟者受到的伤害甚至超过吸烟者本人。
烟草所致的急性危害包括：缺氧、心跳加快、气喘、阳痿、不孕症以及增加血清二氧化碳浓度。吸烟的长期危害，主要是引发疾病和死亡，包括心脏病发作、中风、肺癌和其他癌症（喉、口腔、咽、食道、胰腺、膀胱、子宫颈、白血病）及慢性阻塞性肺疾患。�
吸烟不仅危害吸烟者本人，而且还秧及其周围的人。研究表明，吸入他人吐出的香烟烟雾，可导致婴儿急性死亡，婴幼儿呼吸道疾病及中耳疾病，成人肺癌及心脏病。儿童的父母吸烟把儿童置于更危险的境地，因为这将增加他们未来吸烟的可能性。�
目前全世界约有11亿吸烟者，其中70％以上的烟民分布在发展中国家。全球约有47％的男性和12％的女性吸烟，每天还有8至10万年轻人成为长期烟民，到2025年，全球吸烟人数将达到16亿。现在每年有约400万人死于由烟草制品引起的疾病，在未来20年中全球由吸烟所导致的死亡将增加3倍。到2020年，被烟草杀死的人数将超过其他任何一种疾病，在世界范围内，死于与吸烟相关疾病的人数将超过艾滋病、结核、难产、车祸、自杀、凶杀所导致的死亡人数的总和。�
据实验研究表明，一支香烟的烟碱可使一只白鼠致死，20支香烟的烟碱可毒死一头牛，在法国举行的一次吸烟比赛中，有人连吸了60支烟就当场死亡了。吸烟不仅害己，而且还害他人，被动吸烟者所受毒害的程度也是惊人的，欧洲每年有将近14万被动吸烟者因此患癌症或心脏病而去世。被动吸烟对青少年的伤害更大，在吸烟者的环境中生活的孩子，患气喘病、支气管炎、肺炎和中耳炎的人数明显增加。青少年是发育时期，更不应该吸烟。平均来看，若吸烟者从青少年时便开始吸烟，并持续下去，就会有50％的机会死于与烟草相关的疾病。其中半数将死于中年，或70岁之前，损失大约22年的正常期望寿命。由于长期吸烟，从青年时期开始的任何年龄段的吸烟者都比不吸烟者的死亡率高约3倍。
吸烟导致的社会问题并不仅仅止于人类健康一项，由此引发的其它许多社会问题同样值得我们深思。吸烟造成的经济损失远远超过烟草业经济收入。有人指出，目前我国烟草的税收实际上是“愚人的金库“，吸烟造成的健康和经济损失与烟草利税之比大约为2∶1。此外，据世界银行估计，烟草每年给全世界造成约二千多亿美元的经济损失，其中一半损失由发展中国家负担，这包括对吸烟导致的疾病的治疗费用、因职工生病给企业造成的损失，以及因失火造成的损失等。
我国是世界上烟草生产和消费最大的国家，吸烟率在37％以上。有资料统计，世界上的吸烟人数正在下降，而与此同时，中国的烟民队伍却在不断扩大。据调查，我国现有烟民3．2亿，比美国的人口总数还多，如果这3．2亿“烟民”每人家里或办公室里有一位或两位“非烟民”，那么，被动吸烟的人数将是十分惊人的。这些数以亿计的“非烟民”，天天受到毒雾的熏染，天长日久，一部分“非烟民”，也会得肺癌等其它疾病，而成为“烟民”的牺牲品。由此可见，吸烟已成为一个严重影响我国广大群众健康的公共卫生问题。
为了您的个人健康，也为了全社会的公共利益，请您戒烟！
二手烟”害猛于虎
美国医学研究人员最近发表研究报告指出，被动吸烟即俗称的“吸二手烟”比原先外界所知道的还要危险，一些与吸烟者共同生活的女性，患肺癌的几率比常人多出6倍。被称为“GSTMI”的基因发生突变，或是缺少此基因的妇女，其患肺癌的几率为一般人的2.6倍至6倍。“GSTMI”基因目前已被认为会使烟草中致癌物失去活性。
关于肺癌的预防之道，远离香烟与烟雾是最为明智之举。同时，不但尽量不要吸烟，也不要让自己吸上“二手烟”，即使在公共场所也应设法避开那些吞云吐雾者，以避免受到“二手烟”的危害。
美国国家癌症研究所前不久发表的报告说，多吃一些含维生素E丰富的食物，可使吸烟者罹患肺癌的几率降低两成。研究发现，那些血液里维生素E含量最高的人，得肺癌的比例下降。而那些吸烟时间最短，血液里含维生素E高的人，预防效果最佳。但专家强调，具有预防肺癌功效的维生素E主要来自食物而并非维生素E补充剂。富含维生素E的食物包括全麦面包、硬果类、绿色蔬菜、豆类、谷类等。
<健康报>
烟雾对环境的污染
对人的生命来说，新鲜空气、食物、水是最重要的因素。从大气污染的角度看，在一般通见不良而吸烟者又较多的地方，那里每一亳升烟雾里含有50亿个烟尘颗料，它是平常空气中所含尘埃微粒的5万倍。那里一氧化碳的浓度超过工业允许阈值的840倍。大量的一氧化碳存在使人精神疲惫，劳动效率降低，血液中碳氧血红蛋白浓度可上升到中等中毒程度。
烟雾中含有许多致病物质，如烟碱、二氧化氮、氢氰酸、丙烯醛、砷、铅、汞等。据国外分析，烟雾中上述各种物质的浓度远远超过工业许可阈值（表1），而后者是先进工业国家规定工人接触有害气体的最高浓度。卷烟烟雾对人群的危害超过工业污染的化学气体。
表1 卷烟烟雾中某些气体与工业阈值的比较
化学成分 卷烟中浓度（PPM） 工业允许阈值（PPM） 卷烟浓度超过阈值倍数
一氧化碳 42000 50 840
甲 醛 30 5 6
乙 醛 3200 200 16
丙 烯 醛 150 0.1 1500
氧 化 氮 微量 5 -
氰 化 物 1600 10 160
这些有害气体对人身的危害，据北京铁路局中心防疫站报道，长期在火车站从事客运的职工，由于长期在烟雾污染的候车室内工作，不吸烟的职工工作24小时后，唾液溶菌酶、唾液硫氰酸盐和血液中碳氧血红蛋白都明显增高。同时调查21名职工在烟雾污染环境下的20项主观感觉反应，如果90. 5%的职工感到不适，66.7%的职工出现呼吸道刺激症状，并有强烈和迫切改善环境的愿望。通过调查认为：北京站候车室空气污浊的重要污染源，是影响健康的重要因素。有人研究了自然条件下被动吸烟者烟碱和一氧化
产经透视 转基因技术的研究综述及利弊关系张 兆 熙（ 华中师范大学附属第一中学摘 要 湖北 武汉 430223） 转基因技术作为生命科学的前沿技术之一， 已经逐渐走入了人们的生活。转基因 技术可以认为是 在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、 植物朝着对人类有利方向发展的技术。 通过对转基因技术的介绍 ， 阐述了该技术的利弊关系， 指出只有通过正确的引导和规范管理， 才能很好地利用该技术， 使它为人类服务。 关键词 转基因技术 发展历程 利弊关系 文献标识码 中图分类号 Q78 B基因植株。 与农杆菌转化相比， 基因枪法转 化的一个主要优点是不受受体植物范围的 限制。 而且其载体质粒的构建也相对简单 ， 因此也是目前转基因研究中应用较为广泛 的一种方法。 （ 3 ） 花粉管通道法。 在授粉后向子房注 射含目的基因的 DNA 溶液， 利用植物在开 花、 受精过程中形成的花粉管通道， 将外源 1 前言转基因技术是生命科学前沿的重要领 传转化” 均为转基因的同义词。 2．1 转基因植物技术 转 基 因 植 物 是 指 利 用 重 组 DNA 技 术 域之一。 自从人类耕种作物以来， 我们的祖 先就从未停止过作物的遗传改良。过去的 几千年里农作物改良的方式主要是对自然 突变产生的优良基因和重组体的选择和利 用， 通过随机和自然的方式来积累优良基 因。遗传学创立后近百年的动植物育种则 是采用人工杂交的方法 ， 进行优良基因的 重组和外源基因的导入而实现遗传改良。 因此， 可以认为转基因技术是与传统技术 一脉相承的， 其本质都是通过获得优良基 因进行遗传改良。但在基因转移的范围和 效率上， 转基因技术与传统育种技术有两 点重要区别， 第一， 传统技术一般只能在生 物种内个体间实现基因转移， 而转基因技 术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系 的限制； 第二， 传统的杂交和选择技术一般 是在生物个体水平上进行， 操作对象是整 个基因组， 所转移的是大量的基因， 不可能 准确地对某个基因进行操作和选择， 对后 代的表现预见性较差。而转基因技术所操 作和转移的一般是经过明确定义的基因， 功能清楚， 后代表现可准确预期。因此， 转 基因技术是对传统技术的发展和补充。将 两者紧密结合， 可相得 益彰， 大大地提高动 植物品种改良的效率。 将克隆的优良目的基因整合到植物的基因 组中， 并使其得以表达， 从而获得的具有新 的遗传性状的植物。 1983 年世界第一例 自 转 基 因 植 物 —烟 草 问 世 以 来 仅 20 多 年 —— 的时间， 转基因植物的研究和应用就已经 得到了迅猛的发展， 已有近 1000 例转基因 植物被批准进入田间试验， 涉及的植物物 种有 50 余个， 已 有 48 个转基因植物品种 被批准进行商业化生产。常见的转基因植 物技术有： 农杆菌是普遍 （ 1 ） 农杆菌介导转化法。 存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌， 它 能在自然条件下趋化性地感染大多数双子 叶植物的受伤部位， 并诱导产生冠瘿瘤或 发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞 中 分 别 含 有 Ti 质 粒 和 Ri 质 粒 ， 其 上 有 一 段 T－ DNA， 农 杆 菌 通 过 侵 染 植 物 伤 口 进 入 细 胞 后 ， 可 将 T－ DNA 插 入 到 植 物 基 因 组 中。 因此， 农杆菌是一种天然的植物遗传转 化体系。人们将目的基因插入到经过改造 的 T－ DNA 区， 借助农杆菌的感染实现外源 基因向植物细胞的转移与整合， 然后通过 细胞和组织培养技术， 再生出转基因植株。 农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物 中， 近年来， 农杆菌介导转化在一些单子叶 植物（ 尤其是水稻） 中也得到了广泛应用。 （ 2 ） 基因枪介导转化法。 利用火药爆炸 或高压气体加速 （ 这一加速设备被称为基 因枪） ， 将包裹了带目的基因的 DNA 溶液 的高速微弹直接送入完整的植物组织和细 胞中， 然后通过细胞和组织培养技术， 再生 出植株， 选出其中转基因阳性植株即为转 DNA 导 入 受 精 卵 细 胞 ， 并 进 一 步 地 被 整 合到受体细胞的基因组中， 随着受精卵的发 育而成为带转基因的新个体。该方法于 20 世纪 80 年代初期由我国学者周光宇提出， 我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就 是用花粉管通道法培育出来的。该法的最 大优点是不依赖组织培养人工再生植株， 技术简单， 不需要装备精良的实验室， 常规 育种工作者易于掌握。 2．2 转基因动物技术 转基因动物是指用实验导入的方法将 外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳 定表达的一类动物。 1974 年， Jaenisch 应用 显微注射法， 在世界上首次成功地获得了 SV40DNA 转基因小鼠。其后， Costantini 将兔 － 珠蛋白基因注入小鼠的受精卵， 使受精 卵发育成小鼠， 表达出了兔卜珠蛋白； Palmiter 等 把 大 鼠 的 生 长 激 素 基 因 导 人 小鼠受精卵内， 获得“ 超级” 小鼠； Church 获得 了首例转基因牛。 到目前为止， 人们已经成 功地获得了转基因鼠、 、 羊、 、 羊、 鸡 山 猪 绵 牛、 蛙以及多种转基因鱼。 主要的转基因动 物技术包括有： （ 1 ） 原 核 显 微 注 射 法 ， 又 称 DNA 显 微 注射法， 即通过显微操作仪将外源基因直 接用注射器注入受精卵， 利用外源基因整 合到 DNA 中， 发育成转基因动物。其创始 2 转基因技术的介绍转基因技术是指用人工分离和修饰过 的外源基因导入生物体的基因组中， 从而 使生物体的遗传性状发生改变的技术， 可 分为转基因动物与转基因植物两大分支。 人们常说的 “ 遗传工程” “ 、 基因工程” “ 、遗 收稿日期： 2006－ 10－ 08 PIONEERING WITH SCIENCE ＆ TECHNOLOGY MONTHLY NO．11 2006 111 科技创业 月 刊 PIONEERING WITH SCIENCE ＆ TECHNOLOGY MONTHLY 人是 Jaenisch 和 Mintz 等。 此方法目前应用 较普遍， 现在的转基因动物研究大都是在 但是， 人类对自然界的干预是否会造 成潜在的尚不可能预知的危险？ 大量转基 因生物会不会破坏生物多样性？ 转基因产 品会不会对人类健康造成危害？ 一些科学 家们开始担心对生物、 植物生命进行的“ 任 意修改” 创造出的新型遗传基因和生物可 ， 能会危害到人类。它们可能会对生态环境 造成新的污染， 即所谓的遗传基因污染， 而 这种新的污染源很难被消除。 还有， 转基因 农作物和以此为原材料制造的转基因食品 对人体的影响也尚未有定论。 目前， 国内外学者对转基因技术的负 面影响也作了大量研究， 出现了许多相关 报道， 如英国的权威科学杂志《 然》 登 自 刊 了 美 国 康 奈 尔 大 学 副 教 授 约 翰?罗 西 的 一 篇论文， 引起世界震惊。论文指出， 研究人 员在实验室里把抗虫害转基因 玉 米 “ 玉 BT 米” 的花粉撒在苦苣 菜叶上， 然后让蝴蝶幼 虫啃食这些菜叶。4 天之后， 有 44％的幼虫 死亡， 活着的幼虫身体较小， 并且没有精 神。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉 的菜叶， 就没有出现死亡率高或发育不良 的现象。论文据此推断， BT 转基 因 玉 米 花 粉中含有毒素。 另据报道， 英国伦理和毒性 中心的实验报告说， 与一般大豆相比， 耐除 草剂的转基因大豆中， 防癌的成分异黄酮 减少了。 与普通大豆相比， 两种转基因大豆 中的异黄酮成分减少了 12％～ 14％ ， 还有 巴 西坚果事件等。 面对国际上出现的种种关于转基因作 物的争议， 许多科学家、 学术团体纷纷以各 种形式发表对转基因技术的支持态度。由 美国 Tuskegee 大学 Prakash 教授 2000 年 1 月起草的题为 “ 科学家支持农业生物技术 的声明” 已征集到世界上 3 000 多位科学 ， 家的签名， 其中包括 DNA 双螺旋结构的发 现者、 诺贝尔奖得主 James Watson ， 绿色革 命 的 创 始 人 、 诺 贝 尔 奖 得 主 Norman Bor－ 国 laug， 世 界 粮 食 奖 获 得 者 、 际 水 稻 研 究 所 首席育种家 Gurdev Khush 。该声明称， “ 对 植物负责任的遗传修饰既不新也不危险。 如抗病虫等诸多性状已通过有性杂交和细 胞培养的方法经常性地引入作物中。与传 统的方法相比较 ， 通过重组 DNA 技术引入 新的或不同的基因并不一定会有新的或更 大的风险， 且商品化的产品的安全性则由 于目前的安全管理规则而得到了更进一步 的保障。遗传新技术为作物改进提供了更 大的灵活性和精确性。” 因此， 笔者认为和现代任何一项工业 技术一样， 转基因技术也具有两面性， 有长 亦有短。 在发展转基因技术等生物技术时， 应该扬长避短、 利避害、 范管理， 使转 趋 规 基因技术能够健康发展。 Palmiter 等 方 法 的 基 础 上 有 所 改 进 而 进 行 的。这种方法的特点是外源基因的导入整 合效率较高， 不需要载体， 直接转移目的基 它可以直 因， 目的基因的长度可达 100Kb 。 接获得纯系， 实验周期短。 但需要贵重精密 仪器， 技术操作较难， 并且外源基因的整合 位点和整合的拷贝数都无法控制， 易造成 宿主动物基因组的插入突变， 引起相应的 性状改变， 重则致死。 （ 2 ） 逆转录病毒载体法， 指将目的基因 重组到逆转录病毒载体上， 制成高浓度的 病毒颗粒， 人为感染着床前或着床后的胚 胎， 也可以直接将胚胎与能释放逆转录病 毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目 的， 通过病毒将外源目的基因插入整合到 这种逆转录病毒被 宿主基因组 DNA 中去。 用 重 组 DNA 技 术 修 饰 后 作 为 基 因 载 体 在 应用中优于微注射法之处为 ： 无需要重排， 可在整合点整合转移基因的单个拷贝； 将 胚胎置于高浓度病毒容器中， 或者与被感 染的细胞体外共同培养， 或微注射鸡胚盘 里 ， 整 合 有 逆 转 录 病 毒 的 DNA 的 胚 胎 率 高。 缺点是： 需要生产带有转基因的逆转录 病毒； 插入逆转录病毒的基因有一定的大 小限度； 所得转基因家畜的嵌合性很高， 而 需要广泛的杂交， 以建立转基因系； 转基因 的表达问题尚未解决。 （ 3 ） 胚胎干细胞介导法是将基因导入 胚胎于细胞； 然后将转基因的胚胎干细胞 注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构 成， 形成嵌合体， 直至达到种系嵌合。其优 点是： 在将胚胎干细胞植入胚胎前， 可以在 体 外 选 择 一 个 特 殊 的 基 因 型 ， 用 外 源 DNA 转染以后， 胚胎干细胞 可以被克隆， 继而可 以 筛 选 含 有 整 合 外 源 DNA 的 细 胞 用 于 细 胞融合， 由此可以得到很多遗 传上相同的 转基因动物。缺点就是许多嵌合体转基因 动物生殖细胞内不含有转基因。 目前， 胚胎 干细胞介导法在小鼠上应用比较成熟， 在 大动物上应用较晚。 4 转基因技术的发展展望当前条件下， 转基因技术还存在许多 不足， 还处于不断的发展与完善之中， 表现 在： 转基因表达水平低， 许多转基因的表达 强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的 影响， 往往出现异位表达和个体发育不适 宜阶段表达， 影响转基因表达能力或基因 表达的组织特异性， 从而使大部分转基因 表达水平极低， 极少部分基因表达水平过 高； 难以控制转基因在宿主基因组中的行 为， 转基因随机整合于动物的基因组中， 可 能会引起宿生细胞染色体的插入突变， 还 会造成插入位点的基因片段丢失， 插入位 点周围序列的倍增及基因的转移， 也可能 激活正常状态下处于关闭状态的基因； 不 了解哪些基因控制 多数生理过程， 不了解 基因表达的发育控制和组织特异性控制的 机制； 制作转基因动 物的效率低， 这是目前 几乎所有从事转基因动物研究的实验室都 面临的问题， 也是制 约着这项技术广泛应 用的关键； 对传统伦理是一种挑战， 对人类 的生存有一定的负面 作用等。但笔者相信 只要通过科学家的进一步研究和各国对转 基因技术的规范管理 ， 保证转基因技术的 研究和开发的健康而有序， 制定相关的法 律、 法规， 健全转基因生物 和转基因食品的 管理， 如对转基因作物进行监管， 对转基因 食品进行标识等， 应该更深 入的了解转基 因技术其中的奥秘， 只有更了解它才能利 用好它， 让我们的生活更加美 好和谐， 使公 众对转基因技术有一个较为科学的认识， 主动地接受转基因食品， 使转 基因技术贴 近民众， 造福于人类。 参考文献 1 2 3 陈吉美 ． 转 基 因 植 物 的 研 究 进 展 〔J〕． 德 州 学 院 学报， 2004 （ 2 ） 文 平 ， 王 仁 祥 ． 转 基 因 植 物 研 究 进 展 〔J〕． 生 物 学教学， 2005 （ 12 ） 郭黠， 谢辉， 何 承 伟 ． 转 基 因 动 物 研 究 进 展 〔J〕． 医学综述， 2006 （ 5 ） 3 转基因技术的利与弊科学家发明转基因技术的初衷是想利 （ 责任编辑 秋 实 林 洪） 用该技术造福人类， 既可加快农作物和家 畜品种的改良速度， 提高人类食物的品质， 又可以生产珍贵的药用蛋白， 为患病者带 来福音。 比如说， 抗虫的转基因玉米不会被 虫咬， 可以让人们放心食用； 将能产生人体 疫苗的基因转入植物食品， 人们就可以在 食用食物的同时增加自身对疾病的抵抗 力。
抗性基因工程育种与抗逆基因工程育种
抗性基因工程育种
基因工程的发展为培育抗病虫的作物提供了新的手段，从而开辟了植物抗病虫育种的新时代。抗病毒基因工程育种主要是将病毒外壳蛋白基因移植到农作物中，使农作物能抵抗病毒感染，培育出抗病毒番茄、抗病毒烟草、抗病毒黄瓜等作物新品种。
在抗真菌病害方面，中国农业科学院生物技术研究中心与作物科学研究所合作，将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦，育成双价抗病转基因小麦，抗赤霉病、纹枯病和根腐病等真菌性病害。抗植物虫害的基因有多种，目前经常使用的主要有3种：
① 从微生物苏云金杆菌分离出的苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因，简称B2基因。
② 从植物中分离出的昆虫蛋白酶抑制剂，其中应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(~T1)。
③ 植物凝集素基因(1ectingene)。这些转基因作物能减少杀虫剂和农药的用量，降低杀虫剂和农药及其残留物对食物链、水体造成的污染，从而有利于保护生态环境。
抗逆基因工程育种
基因工程在抗旱、抗盐碱育种上的应用为克服干旱提供了新思路。美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。我国在抗逆基因的分离、克隆和转化等方面的研究也取得了新进展，已克隆了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获得了耐盐烟草、水稻、番茄、草莓等。
