生物安全学论文转基因植物对生物多样性的影响.doc

转基因植物对生物多样性的影响摘要：随着转基因生物，尤其是转基因作物的不断推广，转基因生物对生物多样性的影响受到越采越多的关注。其中包括转基因作物潜在的侵袭力、基因漂移、对生物多样性的冲击以厦时农业生产的影响等。本文重点论述了近年来转基因植物对农业生态系统生物多样性的影响以及转基因植物对作物遗传多样性的影响。关键词：转基因生物；生物；多样性；生态风险；植物Abstract: With genetically modified organisms, especially the further promotion of genetically modified crops and genetically modified organisms on the influence of the biological diversity was to gather more and more attention. Including the potential of genetically modified (gm) crops aggressivity, genetic drift, impacts on biodiversity in mansion when the impact of agricultural production, etc. This paper mainly discusses the transgenic plants in recent years, the impact on the agricultural ecosystem biodiversity and the impact of transgenic plants on crop genetic diversity.Key words: genetically modified organisms; Biological; Diversity; Ecological risk; Plants遗传修饰的生物体即是转基因生物(GMOs)。从1983年第一株转基因植物诞生以来，转基因作物不断地走出实验室，进人大田实验，到1996年6月被批准进入市场的已有18种。1998年2月美国农业部第1次批准1种喂饲其他螨的转基因螨进入大田实验。GM0s对生物多样性或说对非目标生物的影响许多年前已提出来，但是实验证据还不多。然而，由于近年来昆虫学家的贡献，在该方面已经取得了很大的进展。本文将以转基因植物对生物多样性的影响为重点，概述转基因生物对生物多样性的影响以及转基因植物对作物遗传多样性的影响，并阐明笔者的观点。1 转基因植物对生物多样性的影响经遗传修饰的植物大多是农作物类，其目的是为了提高农作物的产量和品质或者是为了抵抗病虫害。GMOs可将抗病虫害机制引入植物中，提高植物的抗病性；通过基因修饰可以提高植物吸收养分的能力，可以增强植物在逆境中的生态适应性。然而，经过基因饰变的植物对非目标生物也有一定的影响。下面结合近几年的典型实验案例的研究结果给予说明。11转基因玉米的花粉伤害大斑蝶幼虫转CrylA(b)基因抗虫Bt玉米的毒素是在花粉中表达的。Losey等在实验室水平上做了一个很简单但影响深远的实验。他们用一种大斑蝶，也称君主斑蝶(Danausp lexippus)作为实验对象，这种蝴蝶的唯一食物是马利筋属的杂草， 包括马利筋(Asclepia scurassavica)。由于这种杂草在田内或田边有大量分布，玉米扬花时花粉可随风飘60m远。在杂草叶片表面上撒落有相当密度的花粉。作者以撒有与自然界同样密度的转基因Bt玉米花粉的马利筋叶片喂饲大斑蝶，并以同样条件的正常玉米花粉和不加花粉的马利筋作为对照。每张叶片上放5条3日龄的幼虫，每个实验重复5次。4d后记录马利筋叶片的消耗量、虫子的成活率及幼虫的重量。喂有Bt玉米花粉马利筋叶片的幼虫第2天就有10以上死亡，4d后死亡44。而两个对照全部存活。幼虫对不同处理的马利筋叶片摄取量也明显不同，摄取不加花粉的叶片量最大，而加Bt花粉的叶片摄取量少了很多。由于叶片摄取量少，幼虫生长就缓慢，实验结束时摄食Bt花粉叶片的幼虫重量平均只有无花粉叶片的一半。这虽是实验室的结果，但有深层的内涵。因有成亿数量的大斑蝶每年从美国的东北部经过中西部到墨西哥中部Oyamel森林中越冬。这一点最近已被用稳定性同位素的实验证明了。中西部是美国的玉米种植带，大斑蝶迁移经过的时间是6月晚些时候到8月中，此时是蝴蝶幼虫叶片喂饲阶段，又是玉米扬花季节。如果实验结果能适用于大田的话，则对大斑蝶物种生存将可能造成重大的威胁。几乎与Losey等的工作同时，美国Iowa州立大学的昆虫学家J Obrycni和L Hansew在网上公布了类似的大田实验的结果。他们用的马利筋叶片是玉米田内或田边收集的，用的大斑蝶的幼虫是刚孵化出来的。实验结果说明用Bt玉米花粉处理的48h后就有19死亡，而非玉米花粉处理的幼虫无一个死亡的，而没有花粉处理的对照死亡率为3。由此可见，Bt玉米对大斑蝶的生存造成了严重威胁，即对生物多样性产生了深远的影响。12 转基因Bt棉对昆虫的影响夏敬源等的实验证实转基因Bt棉对优势寄生性天敌有严重的危害。他们以中科院植物所培育的转基因棉品种作大田实验，棉铃虫幼虫寄生性天敌齿唇姬蜂和侧沟绿茧蜂的百株虫量分别较常规棉对照减少79.2和88.9。用Bt抗虫棉饲养的棉铃虫中，寄生的齿唇姬蜂的寄生率和出蜂率分别较常规棉对照减少91.4和37.5，茧重和蜂重分别减少54.0和11.1；侧沟绿茧蜂的寄生率较对照组减少57.1 ，蜂茧重减轻44.2，且其茧不能出蜂。由此可见，Bt抗虫棉对棉铃虫优势寄生性天敌的寄生率和羽化率等造成严重的危害。但是，该实验还证实Bt棉能有效的保护增殖捕食性天敌。对照相比，Bt中棉所29品种的百株七星瓢虫fCocinellaseptempunctata)数量减少140、龟纹瓢虫(Propylaea japonica)减少8.5、草蛉(Chrysopasp1)增加14.0 、小花蝽(Oriusmintus)减少1.6 、草间小黑蛛(Erigonidiumgraminicola)增加159 ，差异均不显著；Bt中棉所30品种棉田的龟纹瓢虫数量增加11.8、小花蝽减少30.4、草蛉减少20.0、草间小黑蛛减少3.6，差异均不显著。但两种转基因棉田的捕食性天敌总量均较相应的对照明显地增加，说明种植Bt棉能有效地保护增殖捕食性天敌。通过进一步做饲养试验，其结果说明龟纹瓢虫、七星瓢虫、草问小黑蛛和大眼长蝽(Geocorispallidip ennis)对用Bt棉叶片饲喂1.2h棉铃虫初孵幼虫的日最大捕食量为对照的1.53.0倍，处理1头猎物的时间为对照的33.3一66.2，瞬间攻击率为对照的1.11.4倍，说明用Bt棉饲喂棉铃虫后能提高天敌对棉铃虫的捕食率。由此可见，转基因Bt棉对生物多样性方面也产生了巨大的影响。13 转基因作物对土壤生物群落的影响土壤微生物的多样性以及其活性维持是农业生态系统健康发展的基础，农作物植被类型的改变对土壤生物群落的结构和活性有巨大的影响。Glandof等的实验证明：转Bt基因的农作物被土壤生物降解后可产生有毒物质，从而杀死土壤中的有益昆虫和真菌。再如转T4一溶菌酶的基因作物、转蛋白酶抑制剂基因作物，其基因产物、作物残体在土壤中被降解后对根际或残体周围的土壤中的各类生物都有很大的影响，可能减少土壤中生物的种类，进而造成生态系统的功能被阻滞。2 转基因植物对作物遗传多样性的影响遗传多样性是指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群问和同一种群内的遗传变异，也称为基因多样性。关于转基因植物对作物遗传多样性的影响，存在两种截然不同的观点：一种观点认为，转基因植物(起码是现在这一代的转基因植物)的引入和发展对作物遗传多样性存在着负面的作用。Ahieri认为，转基因作物的引入，使为数不多的几家大型生物技术公司控制和垄断了种子和生物技术市场，大大减少了作物种植类型和品种数量，加剧了作物系统品种简单发展的同时，也加剧了作物遗传多样性的流失。因为农民通过持续将商业化种子与本地种杂交，可以增加当地作物的遗传多样性。绿色革命期间，作物品种的开发还未受制于现代农业生物技术知识产权，因而不妨碍农民对种子的保留和试验，那时作物遗传多样性的丧失还不至于像近期这么严重。Gupta认为，获得品种知识产权的高成本抑制了民间品种繁育者的积极性，破坏了生物多样性的保护。另一种观点认为，转基因植物的引入对作物遗传多样性的保护起着良好的促进作用。Hawtin认为，转基因生物技术的应用在植物遗传资源保护中起着重要作用，可以为建立种子库进行异地保护作物遗传资源提供更为有效的手段。他断言，分子遗传技术可以使种子库中遗传物质的跟踪更为精确。这些技术对精确鉴定植物材料是否抗病非常有用，而这种鉴定对于抗病材料的收集和储藏是至关重要的。超低温保存更使遗传资源的长期保存成为可能，使更多的遗传材料能在需要时保证供给。然而也有学者认为，种子库并不能将目前各种植物的所有遗传多样性保存起来，而且植物(尤其是草本植物)本身仍在进化中。3 讨论基因工程是一种高技术，是把双刃剑，在造福人类的同时也带来了一定的灾难。上文的内容就证实了这一点。基因饰变作物的基因可以通过风媒、虫媒等途径从花粉转移到其他植物上。特别是转基因作物商业化以后，可能会带来更大的生态风险。转基因作物的基因产物或残体对土壤生物群落结构有很大的破坏作用，其释放后作为生态系统的一种新的生物组分被引入生态系统，将会对整个生态系统的健康与稳定产生影响。转基因生物本身是新产生的生物，释放到任何一个生态系统中都是外来种。这将在很大程度上破坏原有的生态系统，影响生物的多样性。全世界的科学家要对转基因生物的经济效益和生态风险进行全面的评估，需制定出适用于风险