生物農(nóng)藥 7轉(zhuǎn)基因植物與生物安全性

轉(zhuǎn)基因植物與生物平安性

一、轉(zhuǎn)基因植物開(kāi)展概況

1983年首次獲得轉(zhuǎn)基因植物，至今35科120多種植物轉(zhuǎn)基因獲得成功1986年首批轉(zhuǎn)基因植物被批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)?zāi)壳?，?guó)際上已有30個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)數(shù)千例轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入田間試驗(yàn)，涉及的植物種類(lèi)有40多種

轉(zhuǎn)基因生物〔geneticallymodifiedorganismsGMO,livingmodifiedorganismsLMO〕isaplant,animalormicroorganismwhosegeneticcodehasbeenaltered,subtracted,oradded(eitherfromthesamespeciesoradifferentspecies)inordertogiveitcharacteristicsthatitdoesnothavenaturally.轉(zhuǎn)基因植物:指通過(guò)一定的方法將從動(dòng)物、植物或微生物中別離到的目的基因轉(zhuǎn)移到植物的基因組中，使之表達(dá)并穩(wěn)定遺傳，從而賦予植物新的性狀，如抗蟲(chóng)、抗病、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等。轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)越性：基因工程方法將有利于人類(lèi)的外源基因轉(zhuǎn)入受體生物體內(nèi)，改變其遺傳組成，使其獲得原先不具備的品質(zhì)與特性?？稍黾邮称吩袭a(chǎn)量，改進(jìn)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味，去除食品的不良特性，減少農(nóng)藥使用。因而，它具有無(wú)法估量的開(kāi)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值。植物抗蟲(chóng)基因工程

蘇云金芽孢桿菌(Bt)晶體毒素蛋白基因是最早被利用的殺蟲(chóng)基因。自從1987年我國(guó)首次獲得轉(zhuǎn)Ｂt基因的煙草和番茄以來(lái)，相繼獲得了轉(zhuǎn)Ｂt基因的棉花、水稻、玉米等。轉(zhuǎn)Bt基因成功的物種有玉米、棉花、水稻、小麥、大豆、油菜、花生、向日葵、馬鈴薯、番茄、茄子、芹菜、芥菜、萵苣、白菜、花椰菜、卷心菜、胡蘿卜、豌豆、豇豆、黃瓜、甜瓜、蘋(píng)果、梨、甜橙、柑橘、葡萄、草莓、山楂、番木瓜、板栗、楊樹(shù)、落葉松、白云杉、楓香、歐洲黑楊、石竹、田旋花、長(zhǎng)春花、玫瑰、蘭花、矮牽牛、菊花、煙草、甜菜、苜蓿、薄荷、三葉草、甘蔗等。植物抗逆基因工程我國(guó)在抗鹽基因工程上已取得了一些進(jìn)展，先后克隆了脯氨酸合成酶〔proA〕，山菠菜堿脫氫酶〔BADH〕，磷酸甘露醇脫氫酶〔mtl〕及磷酸山梨醇脫氫酶〔gutD〕等耐鹽相關(guān)基因，通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化獲得了耐1％NACL的苜蓿、耐0.8％NACL的草莓及耐2％NACL的煙草，并進(jìn)入田間試驗(yàn)。中國(guó)科學(xué)院遺傳所將ＢＡＤＨ基因?qū)胨荆@得的轉(zhuǎn)基因水稻有較高的耐鹽性，并能在鹽田中結(jié)實(shí)。轉(zhuǎn)基因植物涉及的主要基因及其特性1、抗蟲(chóng)基因BT殺蟲(chóng)蛋白基因〔cry和vip〕蛋白酶抑制劑基因(PI)絲氨酸蛋白酶抑制劑：豇豆PI金屬蛋白酶抑制劑巰基蛋白酶抑制劑:水稻巰基PI淀粉酶抑制劑基因(AI)昆蟲(chóng)毒素基因蝎毒、蜘蛛毒外源凝集素基因其它基因色氨酸脫氫酶，核糖體失活蛋白2、抗真菌、細(xì)菌基因幾丁質(zhì)酶基因已導(dǎo)入番茄、馬鈴薯、萵苣和甜菜，進(jìn)入大田實(shí)驗(yàn)抗菌肽基因〔柞蠶〕已導(dǎo)入煙草和馬鈴薯3、抗病毒基因〔1〕植物編碼的抗病毒基因PAP基因商陸抗病毒蛋白〔pokeweedantiviralprotein〕N基因控制壞死斑反響的基因PR蛋白基因病程相關(guān)基因〔pathogenesis-relatedprotein〕〔2〕病毒編碼的基因衣殼蛋白基因復(fù)制酶基因移動(dòng)蛋白基因缺陷干擾性RNA衛(wèi)星RNA反義鏈RNA〔3〕其它基因干擾素基因、核酶基因、抗體基因4、抗除草劑基因靶標(biāo)蛋白酶基因異構(gòu)酶或異構(gòu)蛋白基因修飾除草劑的酶〔系〕基因5、其他功能基因反義RNA、抗體基因、凝集素基因，抗凝血酶、纖維蛋白原、人血清白蛋白、膠原蛋白、乳鐵蛋白、糖基轉(zhuǎn)移酶、蛋白C、抗凝血酶原、抗胰蛋白酶、血清白蛋白、組織纖溶原激活因子、單克隆抗體、凝血因子Ⅸ、纖維蛋白原、血紅蛋白等100多種6、標(biāo)記基因抗生素基因、轉(zhuǎn)座子、熒光蛋白基因等2003年6770萬(wàn)公頃2004年8100萬(wàn)公頃。轉(zhuǎn)基因植物的種植全球轉(zhuǎn)基因植物的種植面積：1996年170萬(wàn)公頃，1997年1100萬(wàn)公頃，1998年2780萬(wàn)公頃，1999年3990萬(wàn)公頃

美國(guó)占72％，達(dá)2870萬(wàn)公頃；其次是阿根廷670萬(wàn)公頃；占17％；加拿大400萬(wàn)公頃，占10％；我國(guó)名列第4位，30萬(wàn)公頃，占1％。轉(zhuǎn)基因植物種類(lèi)：大豆：58％；玉米：23％；棉花：12％；油菜：7％按轉(zhuǎn)基因植物的性狀抗除草劑：74％抗蟲(chóng)：26％國(guó)內(nèi)商業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物有5種：抗蟲(chóng)棉花改變花色的矮牽牛延熟番茄抗病毒的甜椒和番茄水稻？生物平安性一、幾項(xiàng)重大事件及其影響2001年英國(guó)爆發(fā)瘋牛病2.2002－2003年SARS恐慌席卷全球3.2003－今禽流感肆虐全球三、轉(zhuǎn)基因植物潛在的風(fēng)險(xiǎn)1、轉(zhuǎn)基因作物的根本特征①具有一個(gè)選擇標(biāo)記基因〔markergene〕；②外源轉(zhuǎn)基因的插入位點(diǎn)和插入的拷貝數(shù)存在很大的差異；③外源轉(zhuǎn)基因在轉(zhuǎn)化植株中的表達(dá)具有時(shí)間和空間上的特異性，其表達(dá)水平和穩(wěn)定性隨不同植株而異，且受環(huán)境因素的影響；

④外源轉(zhuǎn)基因與其它基因之間可發(fā)生互作；⑤在轉(zhuǎn)基因植株的后代中，篩選基因與非篩選基因是協(xié)同別離的。⑥外源轉(zhuǎn)基因往往具有多效性和次級(jí)效應(yīng)〔pleiotropicandsecondaryeffects〕，對(duì)非編碼性狀產(chǎn)生明顯的影響。⑦轉(zhuǎn)基因作物常會(huì)發(fā)生體細(xì)胞變異。2、轉(zhuǎn)基因植物潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)〔1〕對(duì)非靶標(biāo)生物造成傷害轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用改變了目標(biāo)作物、有害生物和天敵的群落結(jié)構(gòu)，可能進(jìn)一步影響非目標(biāo)作物生態(tài)系統(tǒng)的物種群落結(jié)構(gòu)，甚至?xí)?duì)食蟲(chóng)鳥(niǎo)類(lèi)和其它捕食性天敵產(chǎn)生影響，還可能導(dǎo)致作物病害種類(lèi)和危害程度的變化?？瓜x(chóng)和抗病類(lèi)轉(zhuǎn)基因植物，除對(duì)害蟲(chóng)和病菌致毒外，對(duì)環(huán)境中的許多有益生物也將產(chǎn)生直接或間接的影響和危害?！?〕增加目標(biāo)害蟲(chóng)的抗性抗蟲(chóng)和抗病類(lèi)轉(zhuǎn)基因植物的廣泛種植，提供了長(zhǎng)期持續(xù)的選擇壓，目標(biāo)害蟲(chóng)和病菌容易產(chǎn)生抗性。研究說(shuō)明，第三代、四代害蟲(chóng)已對(duì)轉(zhuǎn)Bt抗蟲(chóng)作物產(chǎn)生抗性。另外，目標(biāo)害蟲(chóng)還可能轉(zhuǎn)移到其他作物上進(jìn)行危害?！?〕雜草化轉(zhuǎn)基因植物通過(guò)傳粉進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，可能將一些抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑或?qū)Νh(huán)境脅迫具有耐性的基因轉(zhuǎn)移給野生近緣種或雜草。如果雜草獲得轉(zhuǎn)基因生物體的抗逆性狀，將會(huì)變成“超級(jí)雜草〞，從而嚴(yán)重威脅其他作物的正常生長(zhǎng)和生存?！?〕對(duì)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境的影響轉(zhuǎn)基因生物已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的界、門(mén)的概念，具有普通物種不具備的優(yōu)勢(shì)特征，假設(shè)釋放到環(huán)境，會(huì)改變物種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，破壞原有自然生態(tài)平衡，導(dǎo)致生物多樣性的喪失。轉(zhuǎn)基因生物通過(guò)基因漂移，會(huì)破壞野生和野生近緣種的遺傳多樣性。種植耐除草劑轉(zhuǎn)基因作物，必將大幅度提高除草劑的使用量，從而加重環(huán)境污染的程度以及農(nóng)田生物多樣性的喪失?！?〕產(chǎn)生新的有害生物有害生物侵染或取食轉(zhuǎn)基因作物的過(guò)程中，所轉(zhuǎn)外源轉(zhuǎn)基因可能插入或整合到有害生物的基因組中，產(chǎn)生新的或危害更為嚴(yán)重的有害生物?！?〕對(duì)土壤微生物群落和土壤肥力的影響轉(zhuǎn)基因作物可能會(huì)將其外源轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)移給根際微生物，其根際分泌物和作物殘?bào)w也可能會(huì)影響到土壤中微生物群落的變化，并對(duì)土壤肥力產(chǎn)生影響。3、食品平安性問(wèn)題1〕轉(zhuǎn)基因作物中的毒素可引起人類(lèi)急、慢性中毒或產(chǎn)生致癌、致畸、致突變作用；2〕作物中的免疫或致敏物質(zhì)可使人類(lèi)機(jī)體產(chǎn)生變態(tài)或過(guò)敏反響；3〕轉(zhuǎn)入外源基因可能導(dǎo)致產(chǎn)品中的主要營(yíng)養(yǎng)成份、微量營(yíng)養(yǎng)成份及抗?fàn)I養(yǎng)因子的變化，會(huì)降低食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，使其營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)失衡。例如，轉(zhuǎn)入的生長(zhǎng)激素類(lèi)基因就有可能對(duì)人體生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重大影響；抗生素標(biāo)記基因如果進(jìn)入人體，也可能使人體對(duì)很多抗生素產(chǎn)生抗性。四、幾個(gè)重大事件1、斑蝶事件：1999年，康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組在?Nature?發(fā)表文章，北美斑蝶吃了撒有抗蟲(chóng)玉米花粉的馬利筋雜草后，斑蝶幼蟲(chóng)有44％死亡。斑蝶蝴蝶是北美一種珍稀瀕危動(dòng)物，該事件在全世界都引起了很大的反響，人們置疑Bt玉米是否會(huì)殺死有益昆蟲(chóng)、破壞生態(tài)環(huán)境。2、加拿大“超級(jí)雜草〞事件：由于基因漂移，在加拿大的油菜地里發(fā)現(xiàn)個(gè)別植株可以抗1-3種除草劑，稱此為“超級(jí)雜草〞3、中國(guó)Bt抗蟲(chóng)棉事件：2003年，薛達(dá)元〔南京環(huán)境科學(xué)研究所〕的“轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉環(huán)境研究綜合報(bào)告〞1〕棉鈴蟲(chóng)天敵大大減少；2〕次要害蟲(chóng)上升為主要害蟲(chóng)；3〕Bt棉田中昆蟲(chóng)群落的穩(wěn)定性較低；4〕棉鈴蟲(chóng)可對(duì)Bt棉產(chǎn)生抗性；4、Pusztai事件蘇格蘭Rowett研究所的ArpadPusztai用轉(zhuǎn)雪花蓮凝集素〔GNA〕基因馬鈴薯飼喂大鼠，1998年秋在電視節(jié)目中宣布：大鼠食用后引起器官異常，體重和器官重減輕，免疫系統(tǒng)受損。此事引起國(guó)際轟動(dòng)。這一事件的影響深遠(yuǎn)，美國(guó)兩大嬰兒食品公司Heinz、Gerber在綠色和平組織的壓力下，宣布不采用轉(zhuǎn)基因作物做原料。6、巴西豆過(guò)敏事件：1996年，美國(guó)一個(gè)研究組把一種巴西豆的基因轉(zhuǎn)入到大豆里面，導(dǎo)致局部人過(guò)敏反響，后來(lái)這個(gè)方案就放棄了。5、墨西哥玉米污染事件：2001年?Nature?發(fā)表文章，墨西哥的玉米被從美國(guó)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因的玉米所污染。2002年，墨西哥環(huán)境部門(mén)公布了一份報(bào)告，確認(rèn)了基因污染的事實(shí)，其中，有些地區(qū)玉米的基因污染比例到達(dá)了35%墨西哥是玉米的原產(chǎn)地，如果玉米原產(chǎn)地的遺傳多樣性受到污染問(wèn)題是很?chē)?yán)重的。7、幾件食品的污染事件1〕美國(guó)星聯(lián)〔Starlink〕玉米事件這種玉米是1998年美國(guó)環(huán)保局批準(zhǔn)商業(yè)化生產(chǎn)，用作動(dòng)物性飼料，不是用于人食用，因?yàn)樗鼘?duì)人體過(guò)敏，可能產(chǎn)生皮疹、腹瀉。但在2000年，在市場(chǎng)上30多種玉米食品當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了這種玉米的成分，所以美國(guó)政府下令把所有的這種轉(zhuǎn)基因玉米收回。2〕美國(guó)藥用轉(zhuǎn)基因玉米污染大豆的事件一家公司開(kāi)發(fā)了一種給病人吃的藥物玉米，由于在上一年種了這種藥物玉米的土地上沒(méi)有鏟除，第二年接著種了大豆，在收獲大豆的時(shí)候，把轉(zhuǎn)基因的藥物玉米也收在了一起，結(jié)果，整個(gè)大豆就都被污染了。于是美國(guó)政府下令把倉(cāng)庫(kù)里面混裝有藥用玉米的所有的大豆都銷(xiāo)毀。這兩個(gè)事件說(shuō)明污染是很容易產(chǎn)生

關(guān)于墨西哥的玉米基因污染事件，2002年3月1日?science?雜志發(fā)文稱，許多科學(xué)家認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因玉米的DNA是否滲入野生玉米，即便滲入對(duì)野生玉米是否真正構(gòu)成威脅，都還需要更多的科學(xué)證據(jù)。反對(duì)方：轉(zhuǎn)基因生物必須被禁止－－綠色和平組織生物體和自然環(huán)境具有復(fù)雜性，有些影響還需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間才能表現(xiàn)和監(jiān)測(cè)出來(lái)現(xiàn)在沒(méi)有大問(wèn)題并不等于未來(lái)不出大問(wèn)題，一旦問(wèn)題出現(xiàn)一切都遲了〔如DDT、六六六等〕。2000年3月，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織發(fā)出警告：“為了減少將毒素從一種生命形式轉(zhuǎn)移到另一種生命形式的風(fēng)險(xiǎn)，降低產(chǎn)生新毒素或?qū)⒖梢詫?dǎo)致過(guò)敏癥的化合物從一個(gè)物種轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物種的可能性，我們必須保持小心謹(jǐn)慎的態(tài)度。〞七、公眾的知情權(quán)與選擇權(quán)轉(zhuǎn)基因生物的平安性還沒(méi)有定論，面對(duì)轉(zhuǎn)基因食品公眾有知情權(quán)與選擇權(quán)歐盟15國(guó)采取了強(qiáng)制性的標(biāo)識(shí)制度，轉(zhuǎn)基因成分的含量超過(guò)0.9%必須要標(biāo)識(shí)。而且，含轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的食品標(biāo)簽要說(shuō)明，基因從哪來(lái)，是什么基因，基因的供體、受體、載體是什么，都要講清楚。韓國(guó)從2001年3月份開(kāi)始標(biāo)簽，要求轉(zhuǎn)基因的成分超過(guò)3%實(shí)行標(biāo)簽，比較松。日本也有標(biāo)簽制度，日本要求是5%，是全世界最松的一個(gè)標(biāo)簽2002年3月20日，我國(guó)?轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理方法?法規(guī)正式施行。知情權(quán)實(shí)現(xiàn)艱難？2003.3月，國(guó)際綠色和平組織公布了對(duì)我國(guó)港、穗、京、滬地區(qū)的食品抽查結(jié)果：首批有13種食品被查出含有轉(zhuǎn)基因成份皇室營(yíng)養(yǎng)麥片、佛蒙特咖喱、忌廉蘑菇湯、多力雞蛋豆奶粉(維他型)、貝蒂妙廚妙脆角魔力碳燒、貝蒂妙廚妙脆角原滋原味、雀巢巧伴伴、嘉寶全麥肉桂餅干、雀巢美極翡翠白玉湯等。香港的食品中檢測(cè)到歐盟禁止進(jìn)口供人類(lèi)食用的轉(zhuǎn)基因“抗農(nóng)達(dá)玉米〞成份雀巢事件雀巢公司的產(chǎn)品“雀巢巧伴伴〞被媒體爆光，檢測(cè)里面含有轉(zhuǎn)基因的成分，因此遭受到了嚴(yán)重的信任危機(jī)媒體批評(píng)雀巢公司采取了雙重標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槿赋补驹跉W洲承諾，所有的食品不含轉(zhuǎn)基因成分。上海有位消費(fèi)者已正式向法院起訴，上告雀巢公司我們每天都在吃轉(zhuǎn)基因食品？我國(guó)每年進(jìn)口大豆1500萬(wàn)噸，其中約1000萬(wàn)噸為轉(zhuǎn)基因大豆〔油菜籽、玉米、馬鈴薯、西紅柿〕豆腐、豆?jié){、豆芽、醬油、薯片、方便面、大豆油、菜籽色拉油等很可能含轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品啤酒、雪糕、奶粉、咖啡……???2002年3月20日，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了三個(gè)配套的管理方法。2002年4月8日，衛(wèi)生部也發(fā)布了?轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理方法?，從2002年7月1號(hào)實(shí)施，也是對(duì)所有的轉(zhuǎn)基因食品要求標(biāo)識(shí)?？傮w上，法規(guī)多，但實(shí)施不太有力。十、生物平安研究的熱點(diǎn)問(wèn)題與展望

TheEnd國(guó)外轉(zhuǎn)基因植物研究進(jìn)展開(kāi)展進(jìn)程1983年首批轉(zhuǎn)基因植物〔煙草、馬鈴薯〕問(wèn)世1986年首批轉(zhuǎn)基因植物〔抗蟲(chóng)和抗除草劑〕進(jìn)入田間實(shí)驗(yàn)1994年首例轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品〔耐貯存番茄〕進(jìn)入市場(chǎng)1996年后產(chǎn)業(yè)化迅速開(kāi)展

10年間(1996-2005)全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積增長(zhǎng)近53倍，累計(jì)種植面積已達(dá)4.746億公頃(合71.19億畝)，相當(dāng)于我國(guó)耕地面積的3.75倍。

911473526大豆60%棉花28%油菜18%玉米14%總種植面積(百萬(wàn)公頃)轉(zhuǎn)基因作物種植面積全球四大轉(zhuǎn)基因作物種植情況(2005年)產(chǎn)值效益〔市場(chǎng)銷(xiāo)售額，美元〕

2005:52.48億

2004:

46.63億

2001：32.35億

1999：27.03億

1998：19.73億

1997：8.42億

1996：1.15億全球轉(zhuǎn)Bt基因農(nóng)作物種植面積

(百萬(wàn)公頃,2005年)Bt玉米11.313%Bt/耐除草劑玉米6.57%Bt棉花