簡介
轉基因菸草轉基因菸草就是利用轉基因技術套用到菸草植物的種植中。是把吞噬毒素的生物基因嫁接到了菸草植物身上。這些轉基因植物，也稱為基因改良植物，因為它們含有兩種不同的組織，在實驗室炸藥的溶液中，這種植物增長很快。這些植物分解毒素比普通的植物要快。
轉基因菸草在吸收TNT污染的功能方面與清除RDX（鏇風炸藥）方面略有不同。菸草植物清除TNT基本上是把TNT的分子結構轉換成無毒形式，而對於RDX，植物主要是把RDX逐漸分解，分離出其中的氮元素，然後又把氮當作成長的肥料。
轉基因菸草，商業上有三種主要的轉基因菸草種植：一是中國式的農藝：防病毒和抗蟲性。其次是，維克托菸草在美國和其他國家生產的轉基因菸草，具有低尼古丁的特點，再次就是用於提煉藥物和菸草的替代產品。
轉基因菸草的種植和使用類型決定了所面臨的風險因素是不同的。在許多國家裡，如保加利亞、加拿大、法國和印度，菸草仍是用做轉基因研究的。
背景
轉基因技術的引進、目前轉基因作物在世界農業中的地位、歐盟對轉基因有爭議而且消費者反對這項技術，以及菸農和製造商對轉基因菸草的預期如何。
轉基因菸草 對於轉基因技術，有人提出“我們不應擾亂自然，轉基因技術改變了食品的屬性，要小心地使用轉基因技術。轉基因技術將破壞食物中的營養價值，同時新技術的套用將提高產品的價格，但這是不必要的。
新技術的引進就是利用細菌或其他轉基因技術把不同生物的DNA組織引入植物中。在菸草中使用轉基因技術僅是20年前的事情，當時一小部分的細菌基因被融合到菸草中，隨後下一代的菸草都繼承了這些屬性，並在某種類型的菸草中進行了許多小規模的嘗試。
全球的轉基因作物的面積從1995年開始逐漸增長，到2002年，大約有550到600萬菸農種植轉基因菸草。種植商業轉基因作物的國家有美國、阿根廷、加拿大、中國、印度、德國等國家，其中美國的轉基因菸草份額達到了全球的67%，阿根廷為23%，加拿大為6%，中國為4%。其中轉基因比例最高的是大豆。種植生物技術的優勢有環境優勢、農業潛在作物生產、消費者的益處、加工者的利潤和第三大世界農業。在美國40個州種植的轉基因作物的產量、淨利潤和降低害蟲方面都取得了顯著的成效。
歷史
自1996-1997年起，中國的許多省份都出現了轉基因菸草：主要是用於國內的菸草作物，也進入了國際貿易。這些轉基因菸草的主要特點是：菸草植入了病菌和黃瓜的抗病菌性，在控制這些疾病方面非常有效。中國菸草專賣局對轉基因菸草的立場非常嚴肅，是想通過合作來解決這些問題：制定加強種子分配和綠色菸草移動的新規則。與測試實驗室之間保持著良好的關係，還加入了CORESTA探測轉基因菸草的工作小組中。
農民對種植轉基因菸草的信息了解的非常少。抗病毒的技術使轉基因菸草可能被農民所接受。在美國和加拿大，一些菸農可能在農場內種植有轉基因大豆或小麥，因此毫無疑問，他們可能想在菸草作物上使用轉基因技術。
市場
培育轉基因菸草的溫室對轉基因菸草來說沒有廣泛的市場，因為根據目前的數據，特別是在歐洲，菸農和菸草種植者協會在採用轉基因技術方面的看法不同。所有的轉基因菸草必須完全與傳統菸草作物分開：否則就會導致無意中混淆了種子和綠色菸草。如果在產品中發現了轉基因菸草，那么這個國家的出口將受到威脅。
全球製造商基本上把轉基因看作是一種危險。在世界的許多地方特別是在歐洲，消費者並不接受轉基因技術，但是日本、澳大利亞和紐西蘭也有同樣的憂慮。在許多國家裡，對轉基因菸草有法律規定。與轉基因食品和其他作物相關的問題非常複雜，需要解決。
對菸草業來說，轉基因菸草可能提供許多機會：是降低菸草產品潛在風險的主要工具?能夠使菸草作物發生改變，降低煙霧中的有害成分。不過，產生煙霧的物質主要是蛋白質和纖維素。對菸農來說，農業將在抗病毒和抗霜霉病方面受益。該技術不是解決菸草業所有問題的萬能藥，但是它能提供一些開發的機會。轉基因食品引起了許多爭議，許多問題必須在轉基因技術廣泛被接受之前就解決了。
研究
英國
坦尚尼亞實驗室種植轉基因菸草製品對於這種菸草植物來說，最好的地方是交戰地區，如要人工清理的話就會太危險了，而這種轉基因菸草能夠提供“持續的清理”。但是他說，在進行“有效的戶外培養”之前，還有許多研究工作要做。
俄國
俄國專家日前培育出了一種轉基因菸草，能夠合成與蛛絲蛋白類似的蛋白。 俄科學院瓦維洛夫普通遺傳學研究所專家不久前獲得了一種能夠編碼類似蛛絲蛋白的基因。在研究中，他們將這種基因植入在菸草中生存的一種細菌，並在營養條件下培養菸草細胞。隨著菸草細胞分裂，攜帶新基因的細菌DNA 片段會進入菸草細胞，研究人員利用這種菸草細胞培育出了轉基因菸草。
研究人員認為，由於菸草種植、收割、保存和加工都很方便，與使用細菌合成類似蛛絲蛋白相比，轉基因菸草合成蛋白的成本要小得多，並且不用擔心產生毒素和病毒，適合用來大量生產類似蛛絲蛋白，以製造各種強彈力材料。
德國
德國弗勞恩霍夫分子生物和生態套用研究所在這個專項中承擔了開發生產工藝的重要任務。研究人員首先將收穫後的轉基因菸草洗淨和切碎，然後用萃取的方法，並通過多級過濾和層析法獲得所要的藥物成分。為此，研究人員還開發出了有4道工序的生產試驗裝置。經過不斷的工藝完善，該研究所的這一中試生產裝置在今年8月獲得了GMP藥品生產質量資格證書，每周可生產1000公斤植物型抗愛滋病藥物。
中美
中美科學家經過3年合作努力，培育出世界上首次具有明顯食汞效果的轉基因菸草，這在人類治理汞污染的道路上邁出了重要一步。中美科學家選擇菸草治理汞污染，是因為菸草具有植株大、生長快、吸附性強、種植範圍廣、基因易轉移等特點。
具體套用
清理汞污染嚴重的土壤
來自轉基因菸草的愛滋病殺菌劑將有望出爐植物修復是一項新興的生物學技術，它是利用植物已污染的生態環境。用轉基因菸草“吃”汞，不僅效率高，而且本身不留殘毒。科學家先從微生物中分離出一種可將無機汞轉化為氣態汞的基因，經過序列改造，再將其轉入菸草，這種菸草即可大量“吞食”土壤和水中的汞，轉化為氣態汞後，再釋放到大氣中。
這種轉基因菸草食汞效果比常規菸草提高了5－8倍，一塊汞污染嚴重的土壤，在生長了三四茬轉基因菸草後，汞含量即可明顯降低。除了汞之外，這種轉基因菸草還可吸收金和銀，因此具有多種推廣價值。
清除軍隊殘留物
利用植物來清除軍隊殘留物並不是新生事物。以前就有過利用植物的先例。不過，從來沒有軍事基地利用轉基因植物來清除過基地，傳統的植物不能夠降解炸藥。它們只是吸收了這些炸藥，而一旦這些植物死亡後，這些有毒物質重新又回到了土壤中。轉基因菸草生長的這些軍事基地毒性很大，因此這些植物只能產生有利的影響。已經在溫室內進行了4－5年的試驗。
生產抗愛滋病病毒藥物
在歐盟資助的一個針對愛滋病的專項研究中，研究人員成功地從轉基因菸草中獲取了防愛滋病病毒抗體2G12，這種抗體與病毒表面的蛋白質結合後，可以阻止病毒進一步侵入人體的免疫細胞。
從轉基因菸草中提取抗體，可以極大地降低抗愛滋病藥物的成本，這個專項研究由歐盟國家的39個研究機構和企業共同參與。
主要作用
環境淨化方面
日本電力中央研究所主任研究員吉原利一等人通過轉基因技術，開發出一種轉基因菸草，它從土壤中吸納鎘的能力提高到普通菸草的2.5倍左右。如果在廢棄物和礦山廢水等受到污染的土地上種植這種轉基因菸草，則可在不使用人力的情況下清除污染，而且費用約為以往土壤淨化方法的十分之一。此課題組將進一步深入研究轉基因菸草的這種特性，從而使之能夠消除更多的有害金屬，或者能夠用來回收金等貴重金屬。
TNT炸藥污染普遍存在於二戰戰場，軍事訓練場和炸藥生產地，因其毒性成為一種危害人類健康的重要環境問題。研究人員證實特定的土壤細菌能夠代謝TNT並將其轉變為無毒的化合物，但是這類天然的細菌的數量太少而難以降解TNT。Hannink等(2001)將一種細菌編碼的轉化TNT的酶基因插入到菸草中，然後種植在TNT污染的土壤中，檢驗轉基因菸草的降解TNT效果。結果表明，轉基因菸草可顯著降低TNT污染土壤的毒性。
英國約克大學和愛丁堡大學的科學家將細菌基因dhlA和dhlB插入轉基因菸草的基因組中，開發出夠清除土壤和地下水中1,2-DCA污染的轉基因菸草。美國環保局已將1,2-DCA列為主要污染物質和可能致癌物質。
中美科學家經過三年的努力合作，首次培育出具有明顯食汞效果的轉基因菸草。菸草具有植株大、生長快、吸附性強、種植範圍廣等特點，科學家選擇菸草治理汞污染，不僅效率高，而且本身不留殘毒。
醫療方面
美國佛羅里達大學的Daniell等(2001)培育出能生產阿米巴病疫苗蛋白的轉基因菸草植株。阿米巴病嚴重影響著中南美洲、非洲和亞洲人民的健康。世界衛生組織估計阿米巴病每年導致5000萬人患病、10萬人死亡。該病是由一種稱作溶組織內阿米巴(EntamoebahistolyticaSchaudinn)的寄生蟲導致的。目前還沒有預防該病的疫苗獲得批准。這組科學家表示，這種轉基因方法的產量高、費用低，並且防止了轉入的基因傳播到其他作物中的可能。
費城托馬斯·傑夫森大學的Koprowski等（2003）領導的一組研究人員培養出經遺傳改良後，生產人類狂犬病毒抗體的菸草植物。從菸草中提取出抗體後，在感染狂犬病毒的細胞培養物中進行檢測，試驗結果表明，植物源抗體與人類抗體相比，抗幾個狂犬病毒株的效果一樣好甚至更好。
美國中佛羅里達大學研究人員在研究中先對菸草進行胰島素基因改造,然後從菸草中提取胰島素製成膠囊，讓患有糖尿病的實驗鼠服用。結果顯示，8個星期後，這些實驗鼠血和尿中的糖含量都恢復到正常，他們體內的胰腺β細胞能夠正常分泌足夠的胰島素。
科研方面
菸草作為模式植物，在科學研究中也有占據著十分重要的位置。在研究植物的光合作用中，日本近畿大學重岡教授在2001年套用轉基因技術把藍藻的光合作用基因導入菸草細胞中，培育出可大量吸收二氧化碳並且生長迅速的菸草新品種。重岡教授把其中的兩種光合作用基因取出來置入菸草的細胞中，經過栽培試驗，發現轉基因菸草的二氧化碳吸收能力比原有品種提高了24%，而且生長迅速，由光合作用形成的蔗糖和澱粉含量大幅度增加，當然菸草的生長量也有了提高。
在研究植物的抗逆境和抗蟲等方面，加利福尼亞大學戴維斯分校的科學家說，他們向普通菸草作物中插入了一種名為IPT的基因，這種基因可延緩菸草作物葉片衰老脫落。在作物成熟或環境乾旱引發葉片脫落的情況下，ipt基因會被激發表達，刺激葉片生長，因此插入這種基因的菸草作物抗旱能力大大增強。科學家在種植實驗中發現，正常情況下，轉基因菸草作物和普通菸草作物生長狀況類似。但如果連續15天不澆水，普通菸草作物立即枯萎，之後即便再繼續澆水也活不過來。而轉基因菸草作物在平安度過無水期後，能夠接受澆水而繼續生長。實驗還發現，在生長季節，即便灌溉水量只有正常灌溉水量的三分之一，轉基因菸草作物也能正常生長。
比利時根特大學的科學家開發出一系列對甜菜夜蛾和菸草蚜蟲等幾種昆蟲具有抗性的轉基因菸草品系。通過插入接骨木(Sambucusnigra)2型核糖體失活蛋白編碼基因，該基因編碼的核糖體失活蛋白(RIPs)是一組能使催化真核生物核糖體失活的植物蛋白，它們在蛋白質合成中不可缺少，同時對甜菜夜蛾和菸草蚜蟲等動物具有不同程度的毒性。
其他方面
南非科學家正在研究一種轉基因菸草，它在地雷附近會變紅——這為清除雷區提供了一種可能的廉價手段，而且使用這種方法可以方便地檢查整片雷區。非洲很多從前爆發過衝突的地方都埋設了大量地雷。常規排雷方法既昂貴又危險，菸草在世界的絕大多數地區都可以很容易的生長，容易辨認，依靠它可以對小片區域進行隨機檢查。這些研究有的還不成熟，不完善，但是，它是一個有益的信號，啟發我們的思維，指引我們去探索未知的世界，這些可能也是今後轉基因生物研發的方向之一。
評價
開展這項合作研究的是中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所和美國南卡羅來納州大學的科學家。英國權威的《植物生物學時評》雜誌最近對這項研究進行了評介，認為在環境污染問題日益突出的今天，這一成果展示了轉基因植物在土壤汞污染物解毒方面的潛在價值。
繼續改造基因序列，預計這種轉基因菸草的食汞功能還會增強。這種轉基因菸草主要通過根部吸收和轉化汞，科學家正探索將其轉化“器官”從根轉移到葉片上來。同時，這一成果近期可望在中國內陸一些重要的礦區種植和推廣，以進一步檢驗其實際效果。 中美科學家還計畫將食汞基因導入楊樹等樹木，以使植物修復汞污染髮揮出更大的生態效益。
愛滋病是傳播很廣和危害極大，迄今還沒有完全被攻克的疾病，目前的抗愛滋病藥物價格昂貴，許多開發中國家的愛滋病患者都承受不起。植物型抗愛滋病藥物的成功開發，對治療愛滋病藥物的普及具有重要意義。
檢測
隨著菸草國際貿易的發展，轉基因菸草產品的檢測成為菸草貿易關注的熱點。目前對於轉基因菸草產品的檢測方法主要有兩種，一種是以DNA為基礎的PCR法，另一種是以蛋白質為基礎的ELISA法。
相關知識
汞，俗稱水銀，是一種劇毒物質。汞污染是汞、鎘、鉛、錫等重金屬污染的一種，由於汞很難溶於水，所以一旦進入生物體，不易排出。人如果較多地食用了被汞污染的動植物，汞就會在人體內大量富集，導致小兒麻痹、軟骨病等一系列疾病。
作為全球最大的生產國和消費國，中國目前每年生產含汞電池138億隻，螢光燈管8億支，由於回收不夠，造成的汞等有毒有害重金屬污染呈擴大之勢。何玉科認為，運用生物手段治理汞污染，前景非常廣闊。
