《转基因食品》-第一章-概述

GeneticallyModifiedFood 转基因食品 主讲人 鲍士宝安徽师范大学环境科学与工程学院 主要内容 第二章转基因食品生物技术第三章转基因食品的安全性评价第四章转基因食品的检测技术第五章转基因食品的管理 第一章转基因食品概述 转基因食品的概念转基因食品的分类及特征转基因食品的安全性转基因食品的发展我国转基因生物与转基因食品发展现状 第一章转基因食品概述主要内容 GMFood 概述 1转基因食品的概念 转基因食品 GeneticallyModifiedFood 是指利用转基因技术将获得的外源基因导入动物 植物和微生物 得到转基因生物 再进一步加工得到的食品 转基因食品与普通食品的根本区别 生产原料不同 转基因食品的生产原料是通过基因工程技术获得的 在生长 品质或安全性等方面异于后者的生产原料 生产原料的不同可能导致前者与后者在品质属性方面存在差异 几乎是肯定的 而且是明显的 转基因食品与普通食品在生产过程 不包括原料的获得过程 中是否存在差别 GMFood 概述 2转基因食品的分类及特征 第一代转基因食品是以增加农作物抗性和耐贮藏性的转基因植物源食品 其主要特征是转入抗除草剂基因 抗虫基因 延迟成熟基因等 根据产品发展阶段分类 GMFood 概述 第二代转基因食品是以改善食品品质和增加食品营养为特征 GMFood 概述 第三代转基因食品是以增加食品中的功能因子和免疫功能为主要特征 GMFood 概述 美国转基因猪 其体内含有人类的基因 乳汁含有人体蛋白fator 只需300 600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求 乳汁中分泌人凝血因子IX转基因山羊 植物源性转基因食品 90 小麦 玉米 大豆 蔬菜 水稻 马铃薯 番茄及其加工制品 动物源性转基因食品肉 蛋 乳 鱼及其它水产品和蜂产品 微生物源性转基因食品转基因酵母 食品发酵用酶 根据基因来源分类 GMFood 概述 按最终要达到的目的分类 农业基因工程食品以提高产量 抗虫和抗病能力 抗除草剂 抗旱为目的 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 GMFood 概述 食品工程食品以改善食品的营养成分 风味 延长食品保存期 增加食品中功能因子为目的 为什么会出现转基因食品 生长快 肉质好的转基因鱼 中国 乳汁中含有人生长激素的转基因牛 阿根廷 GMFood 概述 3转基因食品的安全性 随着人口增长和农作物生产面积下降 食品安全问题越来越突出 转基因技术可以通过改良动植物 微生物的生长性能 抗病 抗逆性 营养品质等 提高产品的产量和质量 从而为人类发展提供可靠的食品安全保障 3 1转基因食品是保障食品安全的重要环节 食品安全有两方面的含义 一是指一个国家或社会的食物保障 即食品量的安全 二是指食品质的安全 即食品的卫生与营养 摄入食物无毒无害 无食源性疾病污染物 提供人体所需的基本影响物质 GMFood 概述 提高作物的抗虫 抗病能力 增加农作物产量 减少农药用量 节约能源 保护环境 防治病虫害 我国首创的将人工合成的抗菌肽体基因以农杆菌为载体导入水稻细胞里 可得到6种抗白叶枯病细菌病害的株系 把北冰洋比目鱼的抗冻基因导入草莓中 可提高转基因草莓的抗冻能力 转基因辣椒可在冬季生长 以色列 GMFood 概述 由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性 与对照相比减少农药用量80 并减少用工150个 hm2 以上两者可使每公顷节省1500元 Bt转基因棉种深受棉农的欢迎 GMFood 概述 中国农科院植保所吴孔明博士的论文 在中国种植含Bt棉的地区 棉铃虫在多种作物中受到抑制 发表于2010 9 19的 Science 杂志上 GMFood 概述 苏云金芽胞杆菌 Bt 是一种天然微生物杀虫剂 将Bt中产生的杀虫基因 伴胞晶体蛋白基因转到棉花中 为Bt棉 1997年 我国批准Bt棉种植商业化 至2007年 全国Bt棉种植面积为380万公顷 超过棉花总面积的70 吴博士研究发现 Bt棉的大规模种植破坏了棉铃虫在华北地区季节性多寄主转换的食物链 不仅有效控制了棉铃虫对棉花的危害 而且还减少了周边没有进行Bt遗传改良的农作物的虫害 GMFood 概述 结论 Bt棉将是未来控制农作物病虫害 提高农作物产量 改善农业生态环境的新途径 改善食品的品质 如增加食品中蛋白质含量 改变食品氨基酸的构成 减少抗营养素因子 改善食品感官品质属性 提高食品保存性等 通过导入硬脂酸 ACP脱氢酶的反义基因 可使转基因油菜种子中硬脂酸的含量从2 增加到40 将硬脂酸 CoA脱饱和酶导入作物后 可使转基因作物中的饱和脂肪酸 软脂酸 硬脂酸 含量下降 不饱和脂肪酸 油酸 亚油酸 含量增加 其中油酸的含量可增加7倍 用低植酸的转基因玉米喂养大鼠 发现大鼠对铁的吸收比普通玉米增加了50 磷的吸收率则为62 GMFood 概述 瑞士近年来生产出了金稻谷 即在谷类基因中导入了能生成胡萝卜素的基因 从而使每100克稻谷中含有2微克的胡萝卜素 研究者还研发成功高铁大米 帮助解决大米食用人群中的缺铁问题 转基因生菜含铁量高 日本 转基因胡萝卜能预防乙肝 GMFood 概述 番茄 香蕉 苹果 菠菜等果蔬由于成熟快 在储存和运输过程中易腐烂 变质 造成巨大损失 乙烯是果实的催熟剂 主要是ACC合成酶和ACC氧化酶在起作用 贮存保鲜番茄 GMFood 概述 通过基因克隆这ACC合成酶和ACC氧化酶 利用反义基因技术抑制这两种基因的表达 可达到延缓果实成熟 延长保质期的目的 在酱油酿造过程中 木糖可与酱油中的氨基酸反应产生褐色物质 影响酱油的风味 木糖的生成与制造酱油用的米曲霉中木聚糖酶的含量与活力有关 GMFood 概述 通过克隆米曲霉中的木聚糖酶基因 用反义RNA技术抑制该酶的表达所构建的工程菌株酿造酱油 可大大降低这种不良反应 从而酿造出颜色浅 口味淡的优质酱油 把编码八氢番茄红素合成酶 phytoenesynthase 的psy基因导入作物可提高维生素A的含量 把编码大豆铁蛋白 soybeanferritin 的基因导入水稻 可使转基因水稻种子胚乳中铁的含量提高3倍 2008年8月19日中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 军事医学科学院生物工程研究所和河北省玉田种猪场玉田县牧富种猪繁育有限公司成功合作培养出一头转 脂肪酸去饱和酶基因的克隆猪 使猪肉中富含 多不饱和脂肪酸 GMFood 概述 红肉与白肉的哪类更健康 正在进行转基因山羊的实验 乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊 上海交通大学医学遗传研究所 GMFood 概述 怎样制造出转基因食品 转基因食品生物技术 怎样获得转基因生产原料 GMFood 概述 3 2转基因食品对人体健康的影响 一般来说 转基因食品是安全的 但如果长期食用转基因食品 对人体健康会产生那些不良影响呢 转基因食品中潜在的过敏原对人体的影响食品过敏是指食品中含有某些能引起人产生不适反应的抗原分子 这些抗原分子主要为蛋白质 具有对T 细胞和B 细胞的识别区 可以诱导人免疫系统产生免疫球蛋白E抗体 IgE 由IgE介导引起过敏反应最常见的食物是花生 大豆 小麦 鱼类等 目的基因的产物如果是潜在的过敏原 则该转基因食品有可能引起人体的过敏反应 GMFood 概述 抗生素抗性对人体的影响转基因食品中存在一些具有抗生素抗性的标记基因 有可能在动物肠道中转移给微生物 从而影响抗生素治疗的效果 食物中的基因转移到肠道微生物的可能性极小 而食物中的遗传物质也不会转移到人体中 目前在植物中使用抗生素抗性标记基因是安全的 食用转基因作物饲料的家禽 牲畜 鱼类等水生动物体内 有可能累积抗生素抗性 有人认为 食用这些肉类产品可能会使人体具有抗生素抗性 但这种可能性非常小 GMFood 概述 食品营养品质的改变对人体健康的影响转基因产品的目的基因可能带来了一些有利性状 如高产 抗逆性好等 但也可能引起食品的营养成分或品质发生改变 甚至产生一些抗营养因子 导致了食品营养品质下降 对人体健康产生不良影响 GMFood 概述 另外 转基因产品的目的基因表达时 可能会促使一些天然毒素的表达率提高 如豆科蛋白酶抑制剂 马铃薯的茄碱等 转基因食品中的这些毒素含量的提高对人体健康肯定是不利的 食用安全性评价内容 过敏性毒性营养成分组成标记基因的安全 GMFood 概述 食用安全性评价原则 实质等同性原则预先预防原则个案评估原则逐步评估原则风险效益平衡的原则熟悉性原则 3 3转基因食品的食用安全性评价 食用安全性评价方法 以核酸为基础的检测以蛋白质为基础的检测 转基因的实质是先克隆某一优良性状的目的基因 将其插入到目标生物的染色体中 使目标生物具有一些优良性状 如高产 抗病 高营养等 经过对目的基因 载体和抗性标记的严格选择 对生产过程进行跟踪检测 并对转基因食品进行实质等同性分析鉴定 生产的转基因食品是安全的 与传统食品没有差别 GMFood 概述 3 4转基因食品生产与发展对生态的影响 转基因技术打破了基因的种属限制 动物 植物 微生物及人工合成的基因均可以转入某一种生物 转基因食品在生产和加工过程中 是否会对环境产生影响 带来生态灾难 这些问题在转基因时就应该充分考虑到 GMFood 概述 环境影响主要包括转基因生物作为外来物种是否带来生态风险 食品中的转基因是否转移到野生生物中 是否会破坏自然生态环境 转基因成分在环境中的残留及可能造成的基因污染 转基因成分对土壤生态系统的影响 3 4 1基因漂移的风险 转基因食品的重要原料之一是转基因农作物 基因可通过杂交途径在生物群体中传播 转基因农作物的花粉与近缘种属的植物杂交 将基因转移到非转基因植物上 转基因农作物在生产过程中 种子通过运输或昆虫 鸟类 野生动物携带等途径扩散到新的生态环境中 繁殖或将基因转移到其它植物上 GMFood 概述 经过对转Bt基因棉花和转基因玉米的基因漂移进行研究 发现均存在基因漂移现象 目前的转基因油菜主要为甘蓝型油菜品种 基因可能漂移到近缘的几十个种属 如芸苔属 萝卜属 拟南芥属 甚至整个十字花科 其中有些是野生杂草 基因漂移到非目的植物上 可能形成超级杂草 对生态环境造成不可估量的损失 GMFood 概述 GMFood 概述 非靶生物 靶生物 超级杂草 3 4 2对生物多样性的影响 转基因生物释放到环境中后 有可能成为优势种群 从而破坏原有的生态平衡 导致一些种群的数量下降或消失 影响生物的遗传多样性 转基因生物通过基因漂移 会破坏野生近缘种的遗传多样性 如果种质资源的多样性遭到破坏 会给遗传育种 工农业生产 生态环境带来很大损失 GMFood 概述 墨西哥是玉米的原产地 拥有丰富的种质资源 近年来引进美国的转基因玉米 已经对玉米的遗传多样性有所影响 GMFood 概述 中国农科院棉花研究所研究发现 在种植转Bt基因棉花的农田中 由于Bt毒蛋白对棉铃虫的杀灭作用 导致棉铃虫的寄生性天敌的数量明显减少 某种生物种群数量的减少或灭绝直接影响到天敌的生存 生物多样性甚至整个生物链 3 4 3对土壤微生态的影响 转Bt基因作物的残茬和根部渗出物中含有Bt毒蛋白 GMFood 概述 Bt毒素不易被生物降解 在土壤环境中可长时间保持杀虫活性 杀死土壤中的生物 不但降低了土壤中的生物多样性 而且对土壤的微生态循环造成影响 3 4 4对环境的污染 目前 抗除草剂的转基因农作物种植面积不断增加 随之而来的是除草剂使用量的持续增长 除草剂随雨水 水土流失等转移到其它地方 造成连续的土壤 水质和环境污染 GMFood 概述 通过转基因棉对棉铃虫确实起到了一定的控制作用 但是却导致了棉田次要害虫上升 如蚜虫 绿盲蝽 斜纹夜蛾 所以还是离不了农药 转Bt基因作物的长期种植 导致害虫对Bt蛋白产生抗性 从而使Bt基因的抗虫效果降低 为了保证农作物的高产 农民不得不再次大量使用杀虫剂 从而造成环境污染 实验证明 用Bt棉花叶片连续13代饲喂螟蛉 结果表明螟蛉对Bt毒素的抗性增加到初始的7倍 GMFood 概述 在我国黄淮流域长期种植抗虫棉的地区 由于棉蛉虫对Bt棉产生了抗性 农民必须使用杀虫剂才能将其控制 从而增加了杀虫剂的用量 对环境造成不同程度的污染 GMFood 概述 怎样确保转基因食品的生产与食用安全 转基因食品的安全性评价与检验转基因食品的管理 怎样评价 控制 4转基因食品的发展 GMFood 概述 转基因技术发展是一场技术革命 不仅带来了农业生产的革命 也带来了食品生产的革命 全世界转基因生物的生产规模持续增长 转基因食品规模随之扩大 转基因技术的迅速发展和转基因食品的普及将产生巨大的经济效益和社会效益 转基因生物和转基因食品的发展伴随着人类对转基因技术革命的惊奇 拥护 质疑和抵抗在向前发展 GMFood 概述 1994年转基因番茄在美国批准上市 1995年转基因棉花在美国获准商业化生产 转基因油菜在加拿大获准大田推广 1996年转基因玉米在美国开始商业化种植 1999年转基因大豆在美国批准上市 2001年转基因玉米在美国开始大面积种植 2001年转基因大豆发展到巴西 阿根廷等国家 迄今 全世界已有近50个国家和地区开展转基因作物种植实验 有16个国家的近600万农民以种植转基因作物为主 有大豆 玉米 棉花 油菜 水稻等主要农作物 还有番茄 矮牵牛 甜椒 南瓜和木瓜等 GMFood 概述 自从1983年第一株转基因烟草获得以来 1996年全球大面积种植转基因作物 并不断扩大 至今已有120余种植物转基因获得成功 美国种植面积最大 为6400万公顷 其次是巴西 2140万 根廷 2130万 印度 840万 加拿大 820万 中国 370万 巴拉圭 220万 南非 210万 GMFood 概述 42 GMFood 概述 GMFood 概述 44 GMFood 概述 国际农业生物技术应用服务组织 ISAAA 发布的全球转基因作物育种产业发展最新统计数据显示 2009年全球有25个国家商业化种植转基因作物 包括玉米 大豆 棉花 油菜等24种转基因作物种植面积继续快速增长 总面积已达1 34亿公顷 较产业化初始的1996年增长近79倍 GMFood 概述 转基因作物种类主要为大豆 玉米 棉花和油菜等 以转基因大豆面积最大 占全球总转基因植物的60 GMFood 概述 GMFood 概述 抗除草剂类型占73 主要是转基因大豆和油菜 抗虫类型占18 主要是转基因玉米和棉花 兼抗类型占9 主要是转基因玉米和棉花 抗病毒等类型 1 主要是转基因木瓜 GMFood 概述 50 AgriculturalBiotechnologycanmeetthegrowingdemandforfood GMFood 概述 由于转基因新品种在增产 优质优价 低耗等方面的优势 已使全球转基因作物种植农户累计获得纯经济效益340亿美元 农民增收25 左右 目前 功能性和治疗性转基因食品 转基因生物能源和环保产品相继研制成功 部分转基因药物上市销售 使转基因品种正在由简单性状改良向复杂性状改良 由农业领域向医药 加工 能源 环保领域拓展等方向发展 GMFood 概述 转基因技术在实现可持续发展战略中的作用 资源保护 环境污染和控制 生态恢复 全球环境保护 防灾减灾 消除贫困 人类居住区可持续发展 卫生和健康 消费与社会服务 人口与教育 交通发展 持续可再生能源 持续农业发展 清洁生产与环境产业 产业政策 预计到2020年 生物经济的规模就将达到15万亿美元 超过信息经济 成为世界上最强大的经济力量 GMFood 概述 中国作为全球第一大水稻生产和消费国 第二大玉米消费国 中国转基因作物市场犹如一座等待开掘的金矿 目前抗虫棉花年效益是77亿元 如果40 面积种植植酸酶玉米 我们可以创造135亿元的效益 如果40 面积种植抗虫水稻可以达到360亿元 效益非常显著 GMFood 概述 5我国转基因生物与转基因食品发展现状 1996至2005年 我国相继批准了6种转基因植物进行商品化生产 耐储藏番茄 抗病毒番茄 观赏矮牵牛 保铃棉与抗虫棉 抗病毒甜椒 2009年8月 农业部发放了转基因抗虫水稻 华恢1号 和 Bt汕优63 在湖北省的生产应用安全证书 转植酸酶基因玉米BVLA430101在山东省的生产应用安全证书 该转基因抗虫水稻和转植酸酶基因玉米获得安全证书后 还要通过品种审定 获得种子生产许可证和种子经营许可证后 方可进入商业化生产 GMFood 概述 农业部农业转基因生物安全委员会委员黄大昉说 产业化面临很多困难 最大的问题是体制 生物育种或者说转基因的产业体系没有建立起来 尽管在抗虫棉上进行了尝试 但毕竟是个案 农业上大的公司不多 种业上市公司有8家 但投资额 销售额 利润 市场份额都有限 即便像隆平高科等 支撑它的也不完全不是种子 还要搞房地产 产学研结合的 还没建立起来 GMFood 概述 东方艾格农业咨询有限公司首席分析师黄德均 我国有8000多家种子企业 做育种的不到100家 绝大多数只能称之为销售公司 在转基因玉米领域 中国转基因植酸酶玉米全球独家供应商 美国纳斯达克上市企业 奥瑞金尤其突出 北京奥瑞金种业股份有限公司1997年创建于中关村海淀留学人员创业园 是第一批由政府批准的具有全国经营资格的民营种子企业 2005年成为国内首家在美国纳斯达克上市的农业生物技术企业 GMFood 概述 GMFood 概述 据测算 中国每年玉米用种量在10亿公斤左右 市场份额为100亿元 杜邦先锋中国区总裁刘石 转基因水稻 玉米商业化生产的竞争会更加激烈 它们的品种专利权受到国家保护 更主要的是它们是杂交作物 农民无法自己留种子 需要每年购买 目前转基因棉花占中国棉花种植面积的70 转基因棉花种子中90 使用的是创世纪的技术 创世纪总裁杨雅生 中国现在棉种每年的市场总额大概20亿元 创世纪公司占1亿元 农业部获批转基因水稻由中国种子集团来做 它主营是种子 已和华中农业大学签订了协议 中国种子集团是1978年在原农业部种子局基础上成立的种子公司 2007年6月并入中化集团公司 成为其全资子公司 重组之后的中国种子集团从种业集团领头羊地位一路下滑 被隆平高科 丰乐 登海反超 中国种业集团业绩下滑是因中化是以贸易起家 对种业研发 试验 成果推广不擅长 也不愿投入研发经费 GMFood 概述 中国科学技术发展战略研究院研究员赵刚 国内的企