中国来学通报2009,25(22)：67-70 Chinese Agricultural Science Bulletin 转基因生物的安全性 施巧婷，魏成斌，李建林，蔺萍，徐照学 (河南省农业科学院畜牧兽医研究所，郑州450002) 摘要：转基因技术出现以来一直备受争议，如何能够利用好这一技术？其安全性如何？科学家们已经 做了大量研究，但还存在许多不尽人意的方面。笔者就转基因生物安全做一阐述，主要包括转基因生物 安全性及安全性评价，详细讨论了转基因生物及对环境的安全性的影响，包括转基因对非靶标生物的影 响，外源转基因逃逸及其可能带来的生态后果，转基因植物对生物多样性的影响等。并展望了转基因生 物的发展前景，主要集中于抗性、营养和动物乳腺生物感应器三个热点研究。 关键词：转基因技术；生物安全；安全性评价 中图分类号：Q812 文献标识码：A 论文编号：2009-1320 The Safety of Transgenic Biology Shi Qiaoting,Wei Chengbin,Li Jianlin,Lin Ping,Xu Zhaoxue (Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Henan Academy ofAgricultural Sciences,Zhengzhou 450002) Abstract:The transgenic technology is disputed drastically since it appearance.This article reviewed the bio- safety and biosafety assessments of transgene.We discussed the impacts of transgenic technology on non-target organisms and biodiversity,transgenic escape and its related ecological consequences. Key words:transgenic technology,biosafety,biosafety assessments 0引言 1转基因安全性的争论 所谓转基因，是指利用分子生物学手段将人工分 转基因食品是从实验室中走出来的，是人工制造 离和修饰过的基因导入受体生物基因组中，以改善生 出来的。在讲究自然、生态、健康消费热潮的今天，转 物体的特定性状。目前，最常见的转基因技术就是给 基因食品被不少人视为“异类”，把它打入“冷宫”，可以 作物转入抗虫的Bt基因，这是一种源于土壤的苏云金 说，转基因食品的安全性倍受人们的质疑。 芽孢杆菌(Bacillus thuringiensi,简称Bt),它能让作物 美国是转基因技术发展最快的国家，转基因农作 产生容易降解的Bt毒蛋白，杀死鳞翅类昆虫：影响棉 物种类最多，种植面积也最广，目前60%以上的加工食 花、玉米和水稻的棉铃虫、玉米螟和稻螟虫都属于该 品都是以转基因农作物为原料。美国公众接受转基因 类。2005年发表在《科学》杂志上的一项研究表明，Bt 食品的程度也最高，而抗议和抵制转基因食品最强烈 毒蛋白要发挥作用，是因为鳞翅类昆虫的肠道细胞中 的是欧洲的消费者，大多数消费者对转基因食品的安 存在一种受体，可以让Bt毒蛋白附着，进而发挥作用， 全性持怀疑态度。从目前的情况看，转基因产品确实 而哺乳类动物则不存在这种受体，应该说科学研究已 有些方面还说不清楚。比如，食品安全方面有一些让 经表明，转基因的健康风险不会比常规食品更高。 人怀疑的地方。虽然美国第一批转基因西红柿上市以 蕃金项目：国家十一五科技支撑计划“优质肉牛新品种选育与产业化开发”(2008BADB2B03-03):国家863计划项目“牛分子细胞工程育种技术创新 与优势性状新品系培育”(2008AA101010)。 第一作者简介：施巧婷，女，1972年出生，博士，副研究员，主要从事动物胚胎工程及转基因生物技术研究。通信地址：450002河南郑州市农业路1号 河南省农科院畜牧兽医研究所。Tel:0371-65727015,E-mail:sqtsw@126.com。 通讯作者：徐照学，男，1961年出生，博士，研究员，研究方向家畜繁殖与动物遗传育种。通信地址：450002河南郑州市农业路1号河南省农科院畜牧 兽医研究所。Tel:0371-65727015,E-mail:xuzhaoxue11@163.com。 收稿日期：2009-06-26，修回日期：2009-07-08
中圈蓉 学c曼握 2009，25(22)：67—70 ChineseAgriculturalScienceBulletin 转基因生物的安全性 施巧婷 ，魏成斌，李建林 ，蔺 萍，徐照学 (河南省农业科学院畜牧兽医研 究所 ，郑州 450002) 摘 要 ：转基 因技术 出现以来一直备 受争议 ，如何能够利 用好这一技术?其安全性如何?科 学家们 已经 做 了大量研究，但还存在许 多不尽人意的方面。笔者就转基 因生物安全做一 阐述 ，主要 包括转基因生物 安全性及安全性评价，详细讨论 了转基 因生物及对环境的安全性的影响，包括转基 因对非靶标生物的影 响，外源转基因逃逸及其可能带来的生态后果，转基因植物对生物 多样性的影响等。并展望 了转基 因生 物的发展前景 ，主要集中于抗性、营养和动物乳腺 生物感应器三个热点研 究。 关键词 ：转基 因技 术 ；生物安 全 ；安 全性评 价 中图分 类号 ：Q812 文献标 识码 ：A 论 文编 号 ：2009．1320 TheSafetyofTransgenicBiology ShiQiaoting，WeiChengbin，LiJianlin，LinPing，XuZhaoxue (InstituteofAnimalHusbandryandVeterinaryMedwi~， ttenanAcademyofAgriculturalSciences，Zhengzhou450002) Abstract：Thetransgenictechnologyisdisputed drasticallysinceitappearance．Thisarticlereviewedthebio— safetyandbiosafetyassessmentsoftransgene．W ediscussedtheimpactsoftransgenictechnologyonnon—target organismsandbiodiversity，transgenicescapeanditsrelatedecologicalconsequences． Keywords：transgenictechnology，biosafety，biosafetyassessments 0 引言 所谓转基因，是指利用分子生物学手段将人工分 离和修饰过的基因导入受体生物基因组中，以改善生 物体 的特定性状 。目前，最常见的转基因技术就是给 作物转入抗虫的Bt基因，这是一种源于土壤的苏云金 芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis，简称 Bt)，它能让作物 产生容易降解的 Bt毒蛋 白，杀死鳞翅类 昆虫：影响棉 花、玉米和水稻 的棉铃虫、玉米螟和稻螟虫都属于该 类 。2005年发表在《科学》杂志上的一项研究表 明，Bt 毒蛋 白要发挥作用，是因为鳞翅类 昆虫的肠道细胞中 存在一种受体，可以让Bt毒蛋白附着，进而发挥作用 ， 而哺乳类动物则不存在这种受体，应该说科学研究 已 经表明，转基因的健康风险不会比常规食品更高u】。 1转基因安全性的争论 转基 因食 品是从实验室 中走 出来 的，是人工制造 出来 的。在讲究 自然、生态 、健康消费热潮的今天 ，转 基因食品被不少人视为“异类”，把它打入“冷宫”，可以 说，转基因食品的安全性倍受人们的质疑 。 美国是转基因技术发展最快的国家 ，转基因农作 物种类最多，种植面积也最广 ，目前60％以上的加工食 品都是以转基因农作物为原料 。美 国公众接受转基因 食品的程度也最高 ，而抗议和抵制转基因食品最强烈 的是欧洲的消费者 ，大多数消费者对转基 因食 品的安 全性持怀疑态度 。从 目前的情况看，转基 因产 品确实 有些方面还说不清楚。比如，食品安全方面有一些让 人怀疑的地方。虽然美国第一批转基因西红柿上市以 基金项 目：国家十一五科技支撑计划“优质肉牛新品种选育与产业化 开发”(2008BADB2BO3．03)：国家 863计划项 目“牛分子细胞工程育种技术创新 与优势性状新品系培育”(2008AA101010)。 第一作者简介：施巧婷，女，1972年 出生 ，博士 。副研究员，主要从事 动物胚胎 工程及转基 因生物技术研究 。通信地址：450002河南郑州市农业 路 l号 河南省农科 院畜牧兽医研究所。Tel：0371．65727015，E-mail：sqtsw@126．t?,om。 通讯作者：徐照学，男，1961年出生，博士，研究员，研究方向家畜繁殖与动物遗传育种。通信地址：450002河南郑州市农业路 1号 河南省农科院畜牧 兽医研究所 。Tel：0371．65727015，E．mail：xuzhaoxue11@163．corn。 收稿 日期 ：2009-06．26，修 回日期 ：2009．07—08
·68 中国农学通报htp:/www.casb.org.cn 来，全球约有2亿多人食用过数千种转基因食品，多年 物对人畜无毒。如转Bt杀虫基因玉米除含有Bt杀虫 来尚未报道过一例食品安全事件：中国进口转基因大 蛋白外，与传统玉米在营养物质含量等方面具有实质 豆较多，据估计约有一半的大豆色拉油中含有转基因 等同性。要评价它作为饲料或食品的安全性，则应集 成分，也没有出现任何问题，但国外的有些报道仍然值 中研究Bt蛋白对人畜的安全性。目前已有大量的实 得关注。1998年英国媒体报道，用转基因马铃薯饲养 验数据证明Bt蛋白只对少数目标昆虫有毒，对人畜绝 大鼠，引起了大鼠器官的生长异常，体重减轻，免疫系 对安全。 统遭到破坏。虽然后来这件事情被英国皇家学会组织 (2)过敏源。在自然条件下存在着许多过敏源， 的专门评审中定调为共有6项缺陷，但仍然引起了人 许多传统食物也经常引起某些人群的过敏。在基因工 们对转基因食品的怀疑。其实，根据国际通行的生物 程中如果将控制过敏源形成的基因转入新的植物中， 安全评价办法，按照转基因生物对人类、动植物、傲生 则会对过敏人群造成不利的影响。所以，转入过敏源 态和生态环境的危害程度，农业转基因生物可分为4 基因的植物不能批准商品化。如美国有人将巴西坚果 个等级。即安全等级I(尚不存在危险)：安全等级Ⅱ 中的2S清蛋白基因转入大豆，虽然使大豆的含硫氨基 (具有低度危险)：安全等级Ⅲ（具有中度危险）安全等 酸增加，但也未获批准进入商品化生产。另外还要考 级V(具有高度危险)。可见，对转基因食品的安全措 虑营养物质和抗营养因子的含量等四。实际上，人们 施是有的，只是怎样做才能完全确保转基因食品的安 对诱发过敏反应的原因还知之甚少。 全。 2.2转基因生物的环境安全性 转基因食品的外表和天然食品没有多大差别，它 转基因生物的环境安全一直倍受全球广泛关注 的味道与天然食品相似，或许更好一些。由于转基因 和争议。自从《自然》杂志报道了抗虫转基因(B)玉 生物的产量高，它的成本其实很低。有的转基因食品 米花粉对美国的“国蝶”君王斑蝶(monarch butterfly)幼 中添加了提高蛋白质、维生素含量的基因，还能给人体 虫的有害作用研究以来，转基因作物的环境安全问 补充适量的营养。可以这样说，转基因食品并不可怕， 题更引起了全球的广泛争论，美国等许多国家都投人 人们早就享受了杂交水稻煮出的饭香，而杂交水稻就 了大量的资金来研究和评价转基因作物的环境安全问 是一次性转移了无数个基因，也可以算是转基因植物， 题。目前，全球对转基因植物商品化种植比较有共识 而转基因食品中含有的抗虫、抗病基因对人体并没有 的环境生物安全问题主要包含：(1)转基因的非靶标效 杀伤力四。 应，(2)转基因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及 转基因作物可以提高传统作物的抗虫、抗病、抗 其可以带来的生态后果5，；(3)转基因作物对生物多样 除草剂等性能，从而减少了农药和杀虫剂的使用，对环 性和农业生态系统的影响o:(4)抗生物胁迫基因的 境也是一种保护。尽管目前还没有表达高产基因的转 长期使用及其带来的靶标生物对转基因抗性类型的产 基因作物投入产业化，但是提高抗虫性能的同时，也意 生2：(5)转基因作物长期种植和使用对土壤微生物 味着人们能“虫口夺食”。黄季焜以多年的量化研究表 群落的影响4等。上述的环境生物安全问题均反映 明，大田试验中的抗虫转基因水稻由于大大减轻虫害， 了转基因作物的大规模释放和商品化生产以后可能出 比对照组产量提高6%~9%。 现的问题。 2转基因生物与食品的安全性评价 中国农科院吴孔明团队对历时10年的转基因棉 21转基因食品安全性 田数据进行对比分析研究，结果表明：Bt转基因棉不 食品安全性是转基因植物安全性评价的一个重 仅可抵制棉花中棉铃虫的侵害，而且也使邻近作物免 要方面。经合组织1993年提出了食品安全性评价的 受这种病虫侵害，转基因利弊之辩的钟摆似乎向受 实质等同性原则。如果转基因植物生产的产品与传统 益一方倾斜。转基因植物释放到环境中，是否会对农 产品具有实质等同性，则可以认为是安全的。如转病 田生态系统造成不良影响，包括对非靶标生物的直接 毒外壳蛋白基因的抗病毒植物及其产品与田间感染病 毒害和对无脊椎动物群落更复杂的影响”，是否会引 毒的植物生产的产品都带有外壳蛋白，这类产品应该 发其他生态问题，对于这些疑问尚未有明确答案。 认为是安全的。若转基因植物生产的产品与传统产品 关于转基因生物的环境安全性要考虑以下方面。 不存在实质等同性，则应进行严格的安全性评价。在 (1)转基因植物演变成农田杂草的可能性：植物 进行实质等同性评价时，一般需要考虑以下主要方面。 在获得新的基因后会不会增加其生存竞争性，在生长 (1)有毒物质。必须确保转入外源基因或基因产 势、越冬性、种子产量和生活力等方面是否比非转基因
· 68 · 中 圄农 学 c亟报 http：／／www．casb．org．cn 来，全球约有2亿多人食用过数千种转基 因食品，多年 来尚未报道过一例食品安全事件 ；中国进 口转基 因大 豆较多，据估计约有一半的大豆色拉油 中含有转基因 成分，也没有出现任何问题，但国外的有些报道仍然值 得关注 。1998年英国媒体报道 ，用转基 因马铃薯饲养 大鼠，引起了大 鼠器 官的生长异常，体重减轻 ，免疫系 统遭到破坏 。虽然后来这件事情被英国皇家学会组织 的专 门评审中定调为共有 6项缺 陷，但 仍然 引起 了人 们对转基 因食品的怀疑 。其实，根据 国际通行 的生物 安全评价办法，按照转基因生物对人类 、动植物、微生 态和生态环境的危害程度 ，农业转基 因生物可分为 4 个等级。即安全等级 I(尚不存在危险)；安全等级 II (具有低度危险)；安全等级III(具有 中度危 险)安全等 级Ⅳ(具有高度危险)。可见 ，对转基因食 品的安全措 施是有的，只是怎样做才能完全确保转基 因食品的安 全 。 转 基 因食 品的 外表 和天 然 食 品没 有 多 大差 别 ，它 的味道与天然食品相似 ，或许更好一些 。由于转基 因 生物的产量高，它的成本其实很低 。有 的转基因食 品 中添加 了提高蛋 白质、维生素含量的基因，还能给人体 补充适量的营养 。可 以这样说，转基 因食 品并不可怕， 人们早就享受 了杂交水稻煮出的饭香 ，而 杂交水稻就 是一次性转移了无数个基因，也可以算是转基因植物， 而转基因食品中含有 的抗虫、抗病基因对人体并没有 杀伤力 。 转基因作物可 以提 高传统作物 的抗虫 、抗病、抗 除草剂等性能，从而减少 了农药和杀虫剂的使用 ，对环 境也是一种保护。尽管 目前还没有表达高产基因的转 基因作物投入产业化 ，但是提高抗虫性能的同时，也意 味着人们能“虫口夺食”。黄季煜以多年 的量化研究表 明，大田试验中的抗虫转基因水稻 由于大大减轻虫害， 比对照组产量提高6％～9％ 。 2转基因生物与食品的安全性评价 2．1转基 因食 品安全 性 食 品安全性是转基因植物安全性评价 的一个重 要方面 。经合组织 1993年提 出了食 品安全性评价 的 实质等 同性原则。如果转基 因植物生产的产品与传统 产 品具有 实质等同性 ，则可 以认为是安全 的。如转病 毒外壳蛋白基 因的抗病毒植物及其产 品与田间感染病 毒的植物生产的产 品都带有外壳蛋白，这类产品应该 认为是安全的。若转基因植物生产的产品与传统产品 不存在实质等 同性 ，则应进行严格 的安全性评价 。在 进行实质等同性评价时，一般需要考虑 以下主要方面 。 (1)有毒物质 。必须确保转入外源基 因或基因产 物对人畜无毒。如转 Bt杀虫基 因玉米除含有 Bt杀虫 蛋 白外 ，与传统玉米在营养物质含量等方面具有实质 等 同性 。要评价它作为饲料或食 品的安全性，则应集 中研 究Bt蛋 白对人畜的安全性。 目前 已有大量的实 验数据证明Bt蛋白只对少数 目标 昆虫有毒，对人畜绝 对 安 全 。 (2)过敏源 。在 自然条件下存在着许多过敏源 ， 许多传统食物也经常引起某些人群的过敏 。在基 因工 程 中如果将控制过敏源形成的基 因转入新 的植物 中， 则会对过敏人群造成不利的影响。所 以，转入过敏源 基 因的植物不能批准商 品化 。如美国有人将巴西坚果 中的2S清蛋 白基因转入大豆，虽然使大豆的含硫氨基 酸增加 ，但也未获批准进入商品化生产 。另外还要考 虑营养 物质和抗营养 因子的含量等嘲。实际上 ，人们 对诱发过敏反应的原因还知之甚少。 2．2 转 基 因 生物 的 环境安 全性 转基 因生物 的环境安全一直倍受全球广泛关注 和争 议 。 自从 《自然 》杂 志报 道 了抗 虫 转基 因(Bt)玉 米花粉对美 国的“国蝶”君王斑蝶(gpbonarchbutterfly)幼 虫的有害作用研究 以来 1，转基 因作物 的环境安全 问 题更引起 了全球 的广泛争论 ，美国等许多国家都投人 了大量的资金来研究和评价转基因作物的环境安全 问 题 。目前，全球对转基因植物商品化种植比较有共识 的环境生物安全 问题主要包含：(1)转基因的非靶标效 应 1；(2)转基 因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及 其可以带来 的生态后果 I9】1．(3)转基因作物对生物多样 性和农业生态系统的影响[10-111；(4)抗生物胁迫基因的 长期使用及其带来的靶标生物对转基因抗性类型的产 生[12-l1；(5)转基 因作物长期种植和使用对土壤微生物 群落的影响n 等 。上述 的环境生物安全 问题均反映 了转基 因作物的大规模释放和商品化生产 以后可能出 现 的问题 。 中国农科 院吴孔 明团队对历 时 l0年的转基因棉 田数据进 行对 比分析研究 ，结果表明 ：Bt转基因棉 不 仅可抵制棉花 中棉铃虫的侵害，而且也使邻近作物免 受这种病虫侵害n，转基因利弊之辩的钟摆似乎 向受 益一方倾斜 。转基 因植物释放到环境中，是否会对农 田生态 系统造成不 良影响，包括对非靶标生物的直接 毒害和对无脊椎动物群落更复杂的影响 ，是否会引 发其他生态问题，对于这些疑问尚未有明确答案。 关于转基因生物的环境安全性要考虑 以下方面。 (1)转基因植物演 变成农 田杂草的可能性 ：植物 在获得新的基因后会不会增加其生存竞争性，在生长 势、越冬性、种子产量和生活力等方面是否比非转基 因
施巧婷等：转基因生物的安全性 ·69 植株强。若转基因植物可以在自然生态条件下生存， 杀虫蛋白浓度高于控制目标昆虫浓度100倍时，对非 势必会改变自然的生物种群，打破生态平衡。从目前 靶昆虫均未出现可见的生长抑制。另外，Bt蛋白对有 在水稻、玉米、棉花、马铃薯、亚麻、芦笋等转基因植物 益昆虫如蜜蜂、瓢虫等都无毒性。在另一方面，生态学 的田间试验结果来看，转基因植物在生长势、越冬能力 家还担心，由于大面积推广耐除草剂转基因作物，杂草 等方面并不比非转基因植株强，也就是说大多数转基 生物量锐减，影响以杂草种子为生的鸟类，但这方面的 因植物的生存竞争力并没有增加，所以一般不会演变 研究还很少。 为农田杂草。 2008年2月，Bruce Tabashnik等u例在《自然一生物 (2)基因漂流到近缘野生种的可能性：在自然生 技术》上发表论文，指出在美国观测到对转基因抗虫棉 态条件下，有些栽培植物会和周围生长的近缘野生种 具有抗性的棉铃虫。但是这组科学家也指出，这一发 发生天然杂交，从而将栽培植物中的基因转入野生种 现并不令人吃惊，因为昆虫抗性的实际出现日期大大 中。在进行转基因植物安全性评价时，应从两个方面 晚于理论上的预计时间。无论如何，看起来，基因漂移 考虑这一问题。一个是转基因植物释放区是否存在与 和昆虫抗性在理论上的可能性要远远大于转基因的健 其可以杂交的近缘野生种。若没有，则基因漂流就不 康风险。 会发生。如在加拿大种植转基因棉花，因没有近缘野 3转基因生物的发展前景 生种存在则不可能发生基因转移。同样，玉米在北美 基因的发现和应用是人类科学史上最光辉的时 和欧洲、亚洲、非洲大陆都不存在野生种类，就不必担 刻，它所带来的巨大经济利益与社会效益已经展现在 心转基因扩散到自然环境中。另一个可能是存在近缘 世人眼前。对于提供优良的畜禽饲料原料，缓解粮食 野生种，基因可从栽培植物转移到野生种中。这时就 危机，转基因技术所起的作用是不容忽视的，然而由于 要分析考虑基因转移后会有什么效果。如果是一个抗 基因工程的复杂性和不确定性，转基因食品会对人类 除草剂基因，发生基因漂流后会使野生杂草获得抗性， 身体健康带来怎样的影响仍然无法预测，对此应该采 从而增加杂草控制的难度。特别是多个抗除草剂基因 取科学务实的态度，对转基因食品进行安全评估，制定 同时转入一个野生种，就会带来灾难。但若是品质相 出相关的法律法规，以保证转基因食品的安全性。希 关基因等转入野生种，由于不能增加野生种的生存竞 望转基因生物能够得到广泛接受与应用，转基因技术 争力，所以影响也不大。 能够最终成为推动绿色动物性食品大发展的关键技 目前，在自然界天然物种中发现转基因或其产物 术。 己有些报道。例如在英国，只种植不到1.4万hm的转 鉴于现在的转基因技术本身还存在这样或那样 基因作物试验地，就已经在蜂蜜中发现转基因蛋白污 不尽人意之处，促使科学家们正在从方法学上努力研 染。英国政府的一份报告称：经过6年的试验研究证 究以图改进。正在研究的技术大致有以下儿方面：有 明，转基因油菜能污染传统油菜和野生芜菁杂草。美 效防止基因漂流的方法，已提出多种策略，适用于不同 国的转基因草莓种植基地周围50m内的野生草莓已 条件：提高转基因效率，特别是对于大型哺乳动物：发 有50%的植株含转基因：转基因向日葵附近的野生同 展外源基因在宿主生物染色体上特定位置的定向导入 类有25%~38%含转基因。问题是转基因品质能增强生 系统，取代当前无法控制的随机导入：采用其他更安全 态适合度，那就会使受转基因污染的个体比例在自然 的标识基因，代替抗生素抗性标识基因：发展各种组织 界逐渐累积增多。其后果现在人们还很难做出预测。 特异性启动子，代替CMV35S启动子，以便可以精确 (3)对生物多样性的影响：在植物基因工程中所 的控制转基因在需要的组织和需要的时间表达：克隆 用的许多基因是与抗虫或抗病性有关的，其直接作用 和鉴定更多有价值的功能基因：建立多基因导入系统， 对象是生物。如转入Bt杀虫基因的抗虫棉，其目标昆 实现更复杂品质的表达，或具有多种表达品质的多功 虫是棉铃虫等植物害虫，如大面积和长期使用，昆虫有 能转基因品种。 可能对抗虫棉产生适应性或抗性，这不仅会使抗虫棉 而未来的转基因生物主要集中在3个领域：(1) 的应用受到影响，而且会影响Bt农药制剂的防虫效 从多个方面提高农业生产效率，抗非生物胁迫如抗盐 果。为了解决这个问题，在抗虫棉推广时一般要求种 碱、耐干旱、抗低温等，可以大幅度扩大荒地和贫瘠土 植一定比例的非抗虫棉，以延缓昆虫产生抗性。除 壤的利用：(2)增加作物和肉类的营养性，改善营养质 了目标昆虫外，还要考虑转基因植物对非靶昆虫的影 量：(3)建立新型生物反应器系统用于生物制药以及开 响。如有人用Bt蛋白饲料喂棉田中6种非靶昆虫，当 发生物能源，特别是利用动物乳腺生物反应器生产药
施巧婷等：转基因生物的安全性 ·69 · 植株强 。若转基 因植物可 以在 自然生态条件下生存， 势必会 改变 自然的生物种群，打破生态平衡。从 目前 在水稻 、玉米、棉花 、马铃薯、亚麻、芦笋等转基 因植物 的田间试验结果来看，转基因植物在生长势、越冬能力 等方面并不比非转基因植株强，也就是说大多数转基 因植物 的生存竞争力并没有增加，所以一般不会演变 为农 田杂 草 。 (2)基 因漂流到近缘野生种 的可能性：在 自然生 态条件下，有些栽培植物会和周围生长 的近缘野生种 发生天然杂交，从而将栽培植物 中的基 因转入野生种 中。在进行转基 因植物安全性评价时，应从两个方面 考虑这一问题。一个是转基因植物释放 区是否存在与 其可以杂交的近缘野生种。若没有 ，则基因漂流就不 会发生 。如在加拿大种植转基因棉花，因没有近缘野 生种存在则不可能发生基因转移 。同样 ，玉米在北美 和欧洲、亚洲、非洲大陆都不存在野生种类，就不必担 心转基 因扩散到 自然环境中。另一个可能是存在近缘 野生种，基因可从栽培植物转移到野生种 中。这时就 要分析考虑基因转移后会有什么效果。如果是一个抗 除草剂基因，发生基因漂流后会使野生杂草获得抗性 ， 从而增加杂草控制的难度。特别是多个抗除草剂基因 同时转入一个野生种 ，就会带来灾难 。但若是品质相 关基因等转入野生种，由于不能增加野生种的生存竞 争力，所 以影响也不大 。 目前 ，在 自然界天然物种 中发现转基因或其产物 已有些报道。例如在英 国，只种植不到 1．4万 hm2的转 基因作物试验地，就 已经在蜂蜜中发现转基 因蛋 白污 染 。英国政府 的一份报告称：经过 6年 的试验研究证 明，转基 因油菜能污染传统油菜和野生芜菁杂草。美 国的转基因草莓种植基地周围50m内的野 生草莓 已 有 50％的植株含转基 因；转基因向 日葵附近 的野生同 类有25％～38％含转基因。问题是转基因品质能增强生 态适合度 ，那就会使受转基因污染 的个体 比例在 自然 界逐渐累积增多。其后果现在人们还很难做出预测【2】。 (3)对生物多样性 的影响：在植物基因工程 中所 用的许多基 因是与抗虫或抗病性有关的，其直接作用 对象是生物。如转入Bt杀虫基因的抗虫棉 ，其 目标 昆 虫是棉铃虫等植物害虫，如大面积和长期使用 ，昆虫有 可能对抗虫棉产生适应性或抗性 ，这不仅会使抗虫棉 的应用受到影响，而且会 影响Bt农药制 剂的防虫效 果。为了解决这个问题，在抗虫棉推广时一般要求种 植一定 比例的非抗虫棉 ，以延缓 昆虫产生抗性m】。除 了目标昆虫外，还要考虑转基因植物对非靶 昆虫的影 响。如有人用 Bt蛋 白饲料喂棉田中6种非靶 昆虫，当 杀虫蛋 白浓度高于控制 目标 昆虫浓度 100倍时，对非 靶 昆虫均未出现可见的生长抑制 。另外，Bt蛋 白对有 益昆虫如蜜蜂、瓢虫等都无毒性。在另一方面 ，生态学 家还担心，由于大面积推广耐除草剂转基因作物，杂草 生物量锐减，影响以杂草种子为生的鸟类 ，但这方面的 研 究还 很少 。 2008年 2月，BruceTabashnik等 在《自然一 生物 技术》上发表论文，指出在美 国观测到对转基因抗虫棉 具有抗性的棉铃虫。但是这组科学家也指出，这一发 现并不令人吃惊 ，因为昆虫抗性的实际出现 日期大大 晚于理论上的预计时间。无论如何 ，看起来，基因漂移 和 昆虫抗性在理论上的可能性要远远大于转基因的健 康风险。 3转基 因生物的发展前景 基因的发现和应用是人类科学史上最光辉 的时 刻，它所带来的巨大经济利益与社会效益 已经展现在 世人眼前。对于提供优 良的畜禽饲料原料，缓解粮食 危机，转基因技术所起 的作用是不容忽视的，然而由于 基因工程 的复杂性和不确定性，转基 因食品会对人类 身体健康带来怎样的影响仍然无法预测 ，对此应该采 取科学务实的态度，对转基因食品进行安全评估 ，制定 出相关的法律法规，以保证转基因食品的安全性 。希 望转基 因生物能够得到广泛接受与应用 ，转基 因技术 能够最终成为推动绿色动物性食 品大发展的关键技 术 。 鉴于现在 的转基 因技术本身还存在这样 或那样 不尽人意之处，促使科学家们正在从方法学上努力研 究 以图改进 。正在研究的技术大致有 以下几方面：有 效防止基因漂流的方法，已提出多种策略，适用于不同 条件 ；提高转基因效率，特别是对于大型哺乳动物；发 展外源基因在宿主生物染色体上特定位置的定向导入 系统，取代当前无法控制的随机导入；采用其他更安全 的标识基因，代替抗生素抗性标识基因；发展各种组织 特异性启动子 ，代替 CaMV35S启动子 ，以便可 以精确 的控制转基 因在需要的组织和需要的时间表达；克隆 和鉴定更多有价值的功能基因；建立多基因导入系统， 实现更复杂品质 的表达 ，或具有多种表达品质 的多功 能转基 因品种 。 而 未来的转基 因生物主要集中在 3个领域 ：(1) 从多个方面提高农业生产效率，抗非生物胁迫如抗盐 碱 、耐干旱、抗低温等，可 以大幅度扩大荒地和贫瘠土 壤 的利用 ；(2)增加作物和 肉类的营养性 ，改善营养质 量；(3)建立新型生物反应器系统用于生物制药 以及开 发生物 能源，特别是利用动物乳腺生物反应器生产药
·70· 中国农学通报http:/www.casb.org.cn 用蛋白已成为最热门的研究。 [11]Kowalchuk GA,Bruinsma M,Van Veen JA.Assessing responses of soil microorganisms to GM plants[J].Trends in Ecology and Evo- lution,2003,18:403-410. 参考文献 [12]】李本金，李玥任，胡奇勇，等.抗真菌转基因水稻对根际土壤微生物 [1]Griffitts Joel S.,Haslam Stuart M.,Yang Tinglu,et al.Glycolipids 群落的影响U福建农林大学学报，2006,35：97-101. as Receptors for Bacillus thuringiensis Crystal Toxin[J].Science, [13]Wu KM.Monitoring and management strategy for Helicoverpaarmi- 2005,307:922-925. gera resistance to Bt cotton in China[J].Journal of In-vertebrate Pa- [2] 沈孝宙，转基因之争M0北京：化学工业出版杜，2008：7897. thol0gy,2007,95:220-223. [3]Jikun Huang,Ruifa Hu,Scott Rozelle,et al.Insect-Resistant GM [14]Dunfielda K E,Germida JJ.The impact of genetically modified Rice in Farmers'Fields:Assessing Productivity and Health Effects crops on soil microbial communities[J].Journal of Environmental in China[J.Science,2005,308:688-690. Quality,2004,98:33:806-815. [4 Stewart C N,Halfhill M D,Warwick S L.Transgene introgression [15]Oliveira A R,Castro TR,Capalbo D M F,et al.Toxicological evalu- from genetically modified crops to their wild relative[J].Nature Re- ation of genetically modified cotton(Bollgard)and Dipel WP on views of Genetics,2003,4:806-817. the non-target soil mite scheloribates praeincisus (acari:oribatida) [ Ellstand N C,Prentice H C,Hancock J F.Gene flow and introgres- [J].Experimental and Applied Acarology,2007,41:191-201. sion from domesticated plants into their wild relatives[J].Annual [16]Wu KM,Lu YH,Feng HQ,et al.Suppression of cotton bollworm in Review Of Ecology and Systematics,1999,30:539-563. 今 multiple crops in China in areas with Bt toxin-containing cotton[J]. Ellstand N C.Current knowledge of gene flow in plants:Implica- Science,2008,321:1676-1678. tions for transgene flow.Philosophical Transactions of the Royal So- [17]Schoenly KG,Cohen MB,Barrion AT,et al.Effects of Bacillus ciety B[J].Biological Sciences,2003,358:1163-1170. thuringiensis onnon-target herbivore and natural enemy assemblag- ] Losey J E,Rayor L S and Carter M E.Transgenic pollen harms es intropical irrigated rice.Environ[J].Biosafety Re.,2003,2(3): monarch larvae[J].Nature,1999,399:214. 181-206. [8 Adow DA,Zwahlen C.Assessing environmental risks of transgenic [18]刘雨芳，苏军，尤民生，等转基因抗虫水稻对水稻害虫群落的影响 plants[J].Ecology Letter,2006,9:196-214. [J昆虫学报，2005,48：544-553. [9]Lu BR,Snow AA.Gene flow from genetically modified rice and its [19]Bruce E Tabashnik,Aaron J Gassmann,David W Crowder,et al.In- environmental consequences[J].Bioscience,2005,55:669-678. sect resistance to Bt crops:evidence versus theory[J].Nature bio- [10]Watkinson A R,Freckleton R P,Robinson R A,et al.Predictions of technology,2008,26(2):199-202. biodiversity response to genctically modified herbicide-tolerant crops[J】.Science,2000,289:1554-l557
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