首页 > 期刊投稿知识库 > 基因编辑在农业上的应用

基因编辑在农业上的应用

发布时间:

基因编辑在农业上的应用

种子优良品种性状和适应性。改造农业芯片实质上是基因编辑技术在农业领域的应用,通过个性化设计和编辑植物基因,来改良种子的优良品种性状和适应性。从而创造更优质、更适合特定环境的新品种,实现提高产量、加快成长期、提高抗病能力、改善口感等目的。基因编辑技术可以在植物DNA中定位到具有特定作用的基因区域,通过人工定向敲除、插入、修改等方式,改变植物的基因组成,进而影响到植物的性状和表现。

基因编辑技术应用前景

基因编辑技术,可以用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状,对人来说当然是有益的,不过目前这个技术并不完善。如果人类真正的掌握了基因编辑技术,那么就相当于掌握了任何物种的生物源代码,可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。

什么是基因编辑技术?

举个非常简单的例子,夏天的蚊子非常惹人讨厌,赶也赶不走,杀也杀不尽,而且一咬一个包,奇痒无比。那么人类就可以通过基因编辑技术,对公蚊子进行基因编辑,比如让公蚊子不孕不育,这样就会减少文字的出生率。或者利用基因编辑技术制造一种病毒,只在蚊子之间传染,感染后蚊子便不吸食人血。

再比如说基因编辑技术运用于人类,在婴儿出生前就可以采用基因编辑技术对其性状进行改变,比如说改变它的毛发基因。想要什么颜色的头发?棕色还是黑色,或者改变其皮肤的基因,黑皮肤还是黄皮肤都可以随意进行改变。只不过这项技术有违伦理道德。而且目前基因编辑技术并不成熟,并不知道经过编辑之后该物种会不会产生突变或变异从而产生不可估量的后果,所以目前人类并不敢滥用基因编辑技术。

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

基因编辑技术,可以用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状,对人来说当然是有益的,不过目前这个技术并不完善。如果人类真正的掌握了基因编辑技术,那么就相当于掌握了任何物种的生物源代码,可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。

1、优点:由于基因技术在生物工程中的特殊作用,基因技术革命是继工业革命、信息革命之后对人类社会产生深远影响的一场革命。

它在基因制药、基因诊断、基因治疗等技术方面所取得的革命性成果,将极大地改变人类生命和生活的面貌。同时,基因技术所带来的商业价值无可估量。

从事此类技术研究和开发企业的发展前景无疑十分广阔。前期美国股市基因技术类股票的大幅上涨表明投资者对此类公司前途看好。我国的基因技术研究取得了不少成果,相关上市公司值得关注。

2、缺点:基因工程产品的技术含量非常高,从目的基因的取得到表达载体的构建都是十分烦琐而艰巨的工作,必须在实验室中进行大量的工作。

因此,基因工程产品的前期研究和开发投入(R&D)非常高,尤其是对细胞因子和重组药物的生产只要取得了具有高表达量的生产菌株,掌握分离和纯化技术,利用普通的发酵罐就能生产。

如大举介入生物医药领域的日本麒麟株式会社原来是啤酒生产企业,掌握了生产技术后,利用原有的发酵设备便很快在细胞因子的生产领域占有了一席之地。

扩展资料:

基因编辑已经开始应用于基础理论研究和生产应用中,这些研究和应用,有助于生命科学的许多领域,从研究植物和动物的基因功能到人类的基因治疗。下面主要介绍基因编辑在动植物上的应用。

基因编辑和牛体外胚胎培养等繁殖技术结合,允许使用合成的高度特异性的内切核酸酶直接在受精卵母细胞中进行基因组编辑。

CRISPR-Cas9进一步增加了基因编辑在动物基因靶向修饰的应用范围。CRISPR-Cas9允许通过细胞质直接注射(CDI)从而实现对哺乳动物受精卵多个靶标的一次性同时敲除(KO)。

参考资料来源:百度百科-基因技术

参考资料来源:百度百科-基因编辑

编辑基因罪

加州大学伯克利分校(University of California Berkeley)的分子生物学家Jennifer Doudna说,“这项技术还没有准备好。”Doudna是CRISPR-Cas9基因组编辑系统的先驱,“这并不令人意外,但令人非常失望和不安。”

基因编辑胚胎在全球引起巨大争议的一个原因是,如果允许婴儿出生,这些编辑过的基因就可以传递给后代——这是一种影响深远的干预,被称为改变生殖系。研究人员一致认为,这项技术有一天可能有助于消除镰状细胞贫血和囊性纤维化等遗传疾病,但在用于人类改造之前,还需要进行更多的实验。

而目前许多国家都禁止植入基因编辑胚胎。据《自然》报道,俄罗斯有一项法律,禁止在大多数情况下进行基因工程,但尚不清楚这些规则是否会在胚胎基因编辑方面得到实施,或者如何实施。2017年,一项针对多个国家的辅助生殖法规的分析显示,俄罗斯关于辅助生殖的法规并没有明确提到基因编辑。

在禁止以繁殖人为目的的生殖性克隆,并且明确注明这种行为是“反人类物种的罪行”。随着技术的发展,法国人还就医疗辅助生育、安乐死、修改基因等问题展开过长时间的讨论,目前,法国法律仍不允许修改受精卵治疗遗传病,法国专家认为,基因修改面临着疗效、安全性、后遗症等尚不可知的重大问题。

坚守科研伦理道德底线,坚决反对违规开展基因编辑婴儿,全面调查涉事机构并予以处罚。

我们知道米区分1原谷种子2杂交谷种子3转基因谷种子。1原谷种子种植产量低,亩产500斤谷子。2杂交谷种子种植产量高,亩产1200斤谷子。3转基因谷种子种植产量非常高,亩产1800斤谷种。原谷种子代代相传。杂交谷种子只能耕种一造,到了第二造活2代减少70% ,到了第三代基本没有谷子收。转基因谷种子只能活1代(一造)。我们人本身就是动物,有亚洲人和亚洲人结婚生出来的孩子后代,有亚洲人和欧洲人结婚生出来的孩子后代,人要是基因更改未尝不可,但是有不确定性(如:会不会短命?会不会发生异常?会不会只能活三代,到了孙子代,孙子会不会短命?等等不确定因素),好处是:治疗人类动物免疫缺陷、遗传病。转基因动物那就更可怕了!只如果能活一代,繁殖后代跟正常动物的寿命不一样话,那就拒绝呗!销毁了!除非有人测过,能正常代代相传。

基因编辑技术在棉花上的参考文献

β细胞是人体的胰岛素“工厂”。它们对升高的血糖作出反应,分泌出胰岛素,向肌肉细胞发出信号,以吸收并利用血液中的葡萄糖。

糖尿病患者的β细胞往往不能产生足够的胰岛素:对于2型糖尿病患者而言,是由于β细胞随着时间的推移而功能下降。对于1型糖尿病患者而言,是由于自身免疫系统发生故障,并攻击、损坏了β细胞。

在一些糖尿病患者中,β细胞衰竭是基因缺陷所导致的结果。在过去的十年里,研究人员发现基因代码中的少数几个地方,一旦发生微小的错误就会干扰身体感应或产生胰岛素的能力。其结果就是医学上所说的“单基因糖尿病”。

这种单基因突变导致的糖尿病远比人们所知的要多。美国纽约哥伦比亚大学Naomi Berrie糖尿病中心的干细胞生物学家Dieter Egli博士指出,大约1%到5%的糖尿病患者属于单基因糖尿病,在全球范围内这个数字以百万计,因此“单基因糖尿病”并不是一种罕见的疾病。

几十年来,替换失去功能的β细胞一直是治疗所有类型糖尿病的“圣杯”(注:代指具有神奇能力的事物)。研究人员已经尝试了从移植胰腺到植入β细胞的多种方法,但是,这些手术的成本很高,因为它们是外来器官、细胞,身体会排斥它们,控制这种免疫排斥反应需要借助强大的免疫抑制药物,或是用某种方法将所移植的β细胞“封装”起来,以瞒过自身免疫系统。

由于单基因糖尿病是单一基因缺陷或突变的结果,新的基因技术为单基因糖尿病患者提供了治愈的希望,甚至一些2型糖尿病患者也有望获得治愈。在美国糖尿病协会(American Diabetes Association,ADA)的资助下,Dieter Egli博士和他的科研团队正在进行单基因糖尿病的研究,特别是对于一些出生时或出生不久后身体就不能产生胰岛素的病例,他们制造出干细胞,借由干细胞再制造某些特定的人体组织,包括β细胞、神经组织等。

然后,他们使用了一种名为“CRISPR-Cas9”的尖端技术,来修复那些阻止β细胞正常工作的基因错误 [1] 。在过去的一年里,这项研究取得了可喜的成果,他们已经能够纠正干细胞的突变,使β细胞重新产生胰岛素。

下一步预期,可将经过修正的 β细胞 重新植入患者体内。因为它们来源于患者自身的细胞,所以可以被身体接受而不需要应用免疫抑制药物,植入后预计能像正常β细胞那样对血糖水平做出反应,并且产生胰岛素。

然而,基因编辑所依托的科学技术太前沿了,以至于还没有被美国食药监局(FDA)批准用于人体试验。为了观察新的β细胞是否能起作用,Dieter Egli博士将修正后的人类β细胞植入β细胞受损的实验动物体内。人们欣喜地看到,通过将β细胞移植到小鼠体内,可以保护缺乏 β细胞 的小鼠免于罹患糖尿病。

Dieter Egli博士说,如果能将修正后的β细胞安全地植入患有单基因糖尿病的人体内,那就相当于治愈了糖尿病。

在基因编辑技术应用于人类之前,还有很多工作要做。一些研究者担心,用于编辑基因突变的技术可能会在其他地方引起意想不到的“偏离目标”的影响。Egli博士表示,“利用老鼠模型是一个很好的开始,但是只有在人类身上进行尝试,我们才能最终得到答案。”

即使Egli博士和其他领域的研究人员能够证明这种基因治疗是安全的,与试纸、血糖仪和胰岛素注射相比,要获得好的成本-效益比,可能还需要一些时间。虽然到那时,患者不再需要支付胰岛素、口服降糖药和其他血糖管理用品的费用,但预计个性化干细胞治疗也可能会花费每位患者数万美元,甚至更多。

据了解,目前在国内也有一些学者在进行相关研究 [2] 。因此,笔者愿意乐观地相信,随着研究的深入、技术的成熟和普及,这种可能会治愈糖尿病的新疗法将会有走出实验室、走近你我身边的那一天。让我们一同拭目以待,继续关注来自这一领域的好消息吧!

参考文献:

[1] Hasegawa Y, Hoshino Y, Ibrahim AE, et al. Generation of CRISPR/Cas9-mediated bicistronic knock-in Ins1-cre driver mice[J]. Exp Anim, 2016,65(3):319-327.

[2] 曹曦,宋丽妮,张怡尘,等. 应用CRISPR/Cas9技术制备MrgD基因敲除小鼠模型[J]. 首都医科大学学报,2018,39(4):517-521.

[3] 赵艳,于彦春,钱前,等.无载体主干序列的bar和cecropin B基因表达框共转化水稻[J]. 遗传学报,2003,30(2):135-141. [4] 安韩冰,朱祯,李慧芬,等.基因枪法转化水稻(Oryza sativa L.)获得可育的转抗虫基因水稻再生植株[J]. 高技术通讯,2001,2:12-17. [5] CHU Qi-ren, CAO Hua-xin, FAN Hui-qin, et al.. Preliminary report on transienexpression of gus gene in transgene rice protoplast-derived calli via PEG-mediated DNA transformation[J]. shanghai nongye xue bao,1995,11(3):63-68. [6] 赵凌,王才林,宗寿余,等. 花粉管介导的转bar基因水稻植株的获得及其遗传[J]. 中国生物工程杂志,2003,23(8):92-95. [7] LI L C, QU R D, KOCHKO A,et al.. An improved transformation of embryogenic grape cell suspensions[J]. Plant Cell Report,1993,12:250-255. [8] 范钦,许新萍,黄小乐,等. 早籼稻培矮64S愈伤组织形成及植株再生[J]. 西北植物学报,2002,22(6):1 469-1 473. [9] 易自力,曹守云,王力,等. 提高农杆菌转化水稻频率的研究[J]. 遗传学报,2001,28(4):352-358. [10] 郑宏红,何锶洁,戴顺洪,等. 提高水稻基因枪转化效率的研究[J]. 生物工程学报,1996,(增):111-115. [11] 田文忠,IAN RANCE,ELUNIALAI,等. 提高籼稻愈伤组织再生频率的研究[J]. 遗传学报,1994,21(3):215-221. [12] 叶松青,储成才,曹守云,等. 提高水稻转化率几个因素的研究[J]. 遗传学报,2001,28(10):933-938. [13] 刁现民,陈振玲,段胜军,等. 影响谷子愈伤组织基因枪转化的因素[J]. 华北农学报,1999,14(3):31-36. [14] 易自力,王力,曹守云,等. 提高籼稻基因枪转化频率的研究[J]. 高技术通讯,2000,10(11):12-15. [15] 薛锐,曹守云,杨炜,等. 基因枪法转化籼稻有关因素的评价[J]. 中国水稻科学,1998,12(1):21-26. [16] LI L C, TIAN W Z, YANG M, et al.. Establishment of an efficient transformation system for rice(Oryza Sativa L.) [A].农业的未来-转基因技术研究[C]. 长沙,湖南科学技术出版社,2002. [17] 马炳田,朱祯,李平,等. 水稻遗传转化选择系统优化初探[J]. 西南农业学报,2003,16(1):28-31. [18] 唐祚舜,王象坤,李良才,等. 基因枪法转基因水稻中HPT基因稳定遗传[J]. 遗传学报,2000,27(1):26-33. [19] 陶利珍,凌定厚,张世平,等. 基因枪介导的籼稻遗传转化及外源基因在受体中的遗传研究[J]. 武汉植物学研究,1999,17(4):289-296. [20] CHENG Zai-quan,HUANG Xing-qi,RAY Wu,et al..Comparison of biolistic and agrobacterium-mediated transformation methods on transgene copy number and rearrangement frequency in rice[J]. Acta Botanica Sinica, 2001,43(8):826-833.

基因编辑技术的定义

基因编辑又称基因组编辑或基因组工程是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。

两位女科学家获诺贝尔学奖化学奖,基因编辑其实是一种非常高超的技术了。对于我们现在随着时代的发展,这样的技术虽然是正在研发,但是目前已经算是一种新的研究技术。

什么是基因编辑

顾名思义,“基因编辑”就是指对基因进行修改,实现对特定DNA片段的敲除、插入的基因重组技术。

基因编辑可以追溯到上世纪70年代,CRISPR/Cas9是继“锌指核酸内切酶(ZFN)”、“类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)”之后出现的第三代“基因组定点编辑技术”。

与前两代技术相比,其成本低、制作简便、快捷高效的优点,让它迅速风靡于世界各地的实验室,成为科研、医疗等领域的有效工具。

CRISPR实际上就是一种基因编辑器,是细菌用以保护自身对抗病毒的一个系统,也是一种对付攻击者的基因武器。后来研究者发现,CRISPR可以用来删除、添加、激活或抑制其他生物体的目标基因,这些目标基因包括人、老鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母、线虫和农作物细胞内的基因,这也意味着基因编辑器是一种可以广泛使用的生物技术。

基因编辑的应用:

1. 在医学上用于治疗基因遗传病 CRISPR介导的“基因组编辑”技术为在细胞中实现更多的遗传应用打开了一扇大门,可促使科学家及医疗人员更好地了解人类疾病及其潜在疗法。基因编辑可治疗遗传病,尤其是单基因遗传病。

据估计,大概有上百个疾病由单基因突变引起,其中多数属于遗传病。要从根本上解决问题,有时只能通过基因编辑彻底求证治病基因。

目前,CRISPR技术已被应用于治疗血友病、地中海贫血等多种遗传性疾病的细胞研究或动物研究。

2在农业上培育出品质优良的动物植物品种 美国和日本相关机构目前的倾向是CRISPR改造的特定农产品不作为转基因食品进行监管。

3建立不同基因型的动物模型这从第一代基因编辑技术就开始做了。建立不同基因型的动物模型的意义在于,对遗传性疾病,这些基因和疾病之间的关系,这些模型可以给出一个比较确切的答案。

现在基因编辑距离应用于临床还有很长一段距离,比如基因编辑的准确定位,如何避免脱靶;会不会有免疫反应;系统毒性等多方面的问题。

所谓基因编辑技术,是指一种新兴的、能对生物体基因组特定的目标基因进行修饰的基因工程技术。它可以高效率地进行定点基因组编辑拼接,有效应用于生命科学的很多领域。

  • 索引序列
  • 基因编辑在农业上的应用
  • 基因编辑技术应用前景
  • 编辑基因罪
  • 基因编辑技术在棉花上的参考文献
  • 基因编辑技术的定义
  • 返回顶部