转基因食品的安全性-何惠英08生物科学.doc

转基因食品的安全性生命科学学院 08生物科学2008083106 何惠英 指导教师 马景蕃摘要 近年来食品安全事故不断发生，威胁着所有中国人的健康，引发了人们对食品安全的高度关注。而转基因食品安全性是近年来社会广泛关注的热点。本文将重点从生物学角度论述转基因食品的安全性问题。关键词 转基因技术 转基因食品 食品安全性 农杆菌前言进入了 21 世纪，全球人口的急剧增长，人类对自然资源的索取也越来越严重。而地球的资源是有限的，但生物技术的飞速发展和转基因技术的出现，提高了作物的各种生物和非生物的逆境抗逆性，为解决世界粮食不足，做出了巨大贡献，转基因技术改良和培养了新品种，促进快速了生长提高了产品产量和质量，而且大大降低了成本，产品的口味更佳。给人类带来了巨大的经济效益和社会效益。但是转基因生物动摇了传统农业生物种类，由于近几年出现的食品恐慌事件，转基因食品的安全也让人类质疑。1.转基因技术与传统技术比较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对作物的遗传改良。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与传统技术是一脉相承的，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。2.转基因技术介绍转基因技术是指将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术。人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”。转基因技术可分为转基因植物技术与转基因动物技术两大分支。2.1转基因植物技术转基因植物是指利用重组DNA技术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。主要有四种方法：农杆菌介导转化法、基因枪介导转化法、花粉管通道法、原生质体融合法。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。主要的转基因动物技术包括有：原核显微注射法、逆转录病毒载体法、胚胎干细胞介导法。3. 转基因食品的概念自 1983 年转基因烟草和马铃薯成功问世以来，在美国农业部（USDA）和美国食品与药物管理局（FDA）于1994 年将第一个转基因植物食品延熟保鲜转基因番茄推向了市场化生产，转基因农作物种植面积迅速扩大 。目前至少有18 个国家进行了转基因作物的商业化生产，其中美国占全球的68%，阿根廷占全球的22%，加拿大占全球的6%中国占全球的3%这四个国家转基因作物总占全球的99%。而其中大豆玉米棉油菜4 种转基因作物占全球种植总面积的16%而全球转基因作物中大豆和玉米的种植面积占转基因作物的总种植面积的82%，如加上棉花油菜比例增至99% 1 。在这短短的十余年时间转基因作物以及食品在市场很快占有一席之地，转基因食品也很快进入了人们的日常生活。转基因技术是以DNA 重组技术为代表的转基因技术（Technology of genetic modification）是利用分子生物学技术将某些生物基因移至到其他物种改造生物遗传物质，从而改变一个有机部分或全部特征，使其出现并不具有的特征。经过转基因技术形成的生物被称为“基因修饰生物”（GMO）又“称遗传改良性生物或遗传修饰活体”（LMO）也称“转基因生物”它是“基因修饰食品”（GMF）的基础。我国习惯称之为“转基因食品”（GMF）。转基因食品包括转基因动物性食品2。转基因植物性食品，转基因微生物性食品。利用转基因技术生产的食品是现代生物技术和当代科学成功和进步的标志。4. 转基因食品安全性的几个问题任何食品都要求安全有营养味美价廉。转基因食品的安全问题也成为消费者关注的首要问题 ，目前尚未发现转基因食品危害人类的确切证据，但是也没有充分的科学依据足以证明其安全毫无问题。因此转基因对人类健康的影响还很难做出准确而肯定的回答，它对人类的健康存在如下风险：4.1 食品过敏食品过敏是人类食物史上一个由来已久的卫生问题。食品过敏常发生在某些特殊的人群，全球有近2%的成年人和46%的儿童有食品过敏史。过敏反应是指机体再次接触抗原时引起的在数分钟内至数小时以内出现炎症为特点的反应。而食品过敏是对食物中存在的抗原分子的不良免疫反应。这些抗原分子主要是一些蛋白质，这些蛋白质有对T-细胞和B-细胞识别区，可以诱导人免疫系统产生免疫球蛋白E 抗体3。大多食品过敏也是由IgE 介导的。一般而言，对人类过敏是很低的，而转基因食品可能会引入外源性的目的基因后使转基因食品遗传上新的基因，而产生一种新的蛋白质，这些蛋白质会引起食用者或接触者过敏反应。经过大量研究表明几乎所有致敏原都是蛋白质，但在食物的多种蛋白质中只有少数几种是致敏原4。判断一种蛋白质是否具有致敏性主要有两个衡量标准一是蛋白质要有抗蛋白水解或热变性的能力，另一个是蛋白质可以或是已经发生了糖基化作用，因为蛋白质的糖基化的发生需要通过细胞膜来运输。 从现有知识来看如下转基因食品可能产生过敏性： 1所有转基因编码一直过敏蛋白，2基因源含过敏蛋白，3转入蛋白与已知蛋白的氨基酸序列在免疫学上有明显的同源性，并且有8 个连续氨基酸相同，4转入的蛋白质，这些蛋白的家族中有些成员是过敏蛋白5。4.2 毒性问题1988年至1989 年一家日本公司在利用基因重组微生物技术产出的L-色氨酸大量投到美国市场后起37 人死亡，1500 人永久性的功能丧失。后来证明产品使用后会产生含有L-色氨酸的毒性二聚体产物。在英国也发现雪花莲凝集素的转基因土豆句用损害免疫系统和阻碍重要器官生长作用6。所以转基因食品是否具有危害性和毒性成为食用者考虑的首要问题。虽然迄今还没有说服力的研究报告表明转基因食品的毒性，但由于转基因作物可能产生“非预期后果”和种种毒性时间，因此在加工成的食品中存在潜藏的健康风险。目前，转基因作物大多数是直接用于饲料，有的则通过加工转化成他食品。例如转基因大豆油菜籽等榨油生产的色拉油含有转基因成分。这类转基因生物加入了原来生物体没有的抗虫基因或抗除草剂基因，其本体有向变化，饲料中转基因被家畜食用后是消化分解排泄，还是在肌肉器官中富集，人食后有何影响在环境中如何循环同化，潜在风险如何目前还不得而知。而毒性物质是指那些有动物的化学物质，从毒理学方面毒性物质可以对各个器官和生物靶部位产生化学和物理化学的直接作用，因而引起机体损伤，功能障碍以及致癌甚至造成死亡等各种不良生理反应7。从理论上讲任何外源性基因都可能导致遗传工程产生不可预知的意外变化，其中包括多效应，依靠设计一个试验来鉴别这些效应是不可能的对于转基因食品首先应判断与现有食品有无实质等同性，对关键营养，毒素和其它成分进行比较。若受体生物有潜在的毒性还应检测起毒素成分有无变化，插入基因是否导致了毒素含量的变化或产生新的毒素。对新食品及与先有食品成分的化学组成比较可更好的对潜在效应进行估计。目前可考虑使用的检测方法包括mRNA 分析，基因毒性和细胞性分析8。此外还可以进行代谢生化过程、毒理学、毒物动力学、慢性毒性、致癌性致突变生殖功能内分泌作用免疫学等多方面做安全评估。4.3 抗生素抗性标记基因抗生素抗性标记基因主要应用于对已转入的外源基因生物体的筛选9。其原理把选择剂（如卡那霉素，四环素等）加入到选择培养基中使产生一种选择压力致使未转换的细胞不能生长发育而转入外源基因细胞因含抗生素抗性基因可以产生分解选择剂的酶来分解选择剂，因此可以在选择培养基上生长 10 。因为抗生素对人类疾病治疗关系重大，对抗生素抗性基因安全问题也是转基因食品安全评价主要问题。抗生素抗性基因安全应该考虑到：1抗生素抗性基因所编码的酶在消化是对人身体的直接效应，包括该产物是否是有毒物质，是否是过敏原或诱导其他过敏产生是否具有使口服抗生素失去疗效的潜在效应。2抗生素抗性基因水平转入肠道上皮细胞肠道微生物的潜在可能性。3抗生素抗性基因水平转入环境微生物的潜在可能性，一般水平转到环境微生物可能性非常小。4未预料的基因多效应。基因的多效应包括次生效应如插入位点和插入基因的产物引发的“下游”效应对代谢过程的影响。如新霉素磷酸转移酶的标记基因可改变磷酸化状态。5.转基因食品展望任何一项新的科学技术的应用都有它的两面性。核能的开发利用，在为人类提供了巨大的核能同时也造出了对人类具有巨大破坏性的核武器；农药的应用对于防治农作物害虫发挥了巨大的作用，使农作物大幅度的增产，但同时也对人畜和环境造成极大的危害；工业革命为人类社会带来了巨大的财富，同时也为人类带来了灾难性的环境污染和生态平衡的破坏。但我们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。此外，应加大宣传，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及了解它的安全性，使转基因技术贴近民众，有利于造福人类。参考文献1文平,王仁祥.转基因植物研究进展,生物学教学,2005年第30卷第12期2李忠爱,王子成.转基因作物的生物安全及发展前景,甘肃农业,2005年第5期3谢莲萍.转基因植物的研究进展,安徽农业科学,2009.37(22)4 Fernandez Cornejo J, M Caswell. The First Decade of Genetically Engineered Crops in the United StatesJ.Economic Information Bulletin，2006（11）：365 Huffman W E, R E Evenson. Science for Agriculture: A Long- Term PerspectiveM.Oxford: Blackwell Publishing，20066 Wilson W W, B L Dahl. Costs and Risks of Testing and Segregating Genetically Modified Wheat J.Review of Agricultural Economics，2005，27（2）：212- 2287 Roe B, I Sheldon. Credence Good Labeling: The Efficiency and Distributional Implications of Several Policy Approaches J.American JournalofAgriculturalEconomics，2007，89:1020- 10338 Richard E Just, Julian Alston, D Zilberman. Regulating AgriculturalBiotechnology: E