生物农药 7转基因植物与生物安全性

转基因植物与生物平安性

一、转基因植物开展概况

1983年首次获得转基因植物，至今35科120多种植物转基因获得成功1986年首批转基因植物被批准进入田间试验目前，国际上已有30个国家批准数千例转基因植物进入田间试验，涉及的植物种类有40多种

转基因生物〔geneticallymodifiedorganismsGMO,livingmodifiedorganismsLMO〕isaplant,animalormicroorganismwhosegeneticcodehasbeenaltered,subtracted,oradded(eitherfromthesamespeciesoradifferentspecies)inordertogiveitcharacteristicsthatitdoesnothavenaturally.转基因植物:指通过一定的方法将从动物、植物或微生物中别离到的目的基因转移到植物的基因组中，使之表达并稳定遗传，从而赋予植物新的性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。转基因作物的优越性：基因工程方法将有利于人类的外源基因转入受体生物体内，改变其遗传组成，使其获得原先不具备的品质与特性。可增加食品原料产量，改进食品营养价值和风味，去除食品的不良特性，减少农药使用。因而，它具有无法估量的开展潜力和应用价值。植物抗虫基因工程

苏云金芽孢杆菌(Bt)晶体毒素蛋白基因是最早被利用的杀虫基因。自从1987年我国首次获得转Ｂt基因的烟草和番茄以来，相继获得了转Ｂt基因的棉花、水稻、玉米等。转Bt基因成功的物种有玉米、棉花、水稻、小麦、大豆、油菜、花生、向日葵、马铃薯、番茄、茄子、芹菜、芥菜、莴苣、白菜、花椰菜、卷心菜、胡萝卜、豌豆、豇豆、黄瓜、甜瓜、苹果、梨、甜橙、柑橘、葡萄、草莓、山楂、番木瓜、板栗、杨树、落叶松、白云杉、枫香、欧洲黑杨、石竹、田旋花、长春花、玫瑰、兰花、矮牵牛、菊花、烟草、甜菜、苜蓿、薄荷、三叶草、甘蔗等。植物抗逆基因工程我国在抗盐基因工程上已取得了一些进展，先后克隆了脯氨酸合成酶〔proA〕，山菠菜碱脱氢酶〔BADH〕，磷酸甘露醇脱氢酶〔mtl〕及磷酸山梨醇脱氢酶〔gutD〕等耐盐相关基因，通过遗传转化获得了耐1％NACL的苜蓿、耐0.8％NACL的草莓及耐2％NACL的烟草，并进入田间试验。中国科学院遗传所将ＢＡＤＨ基因导入水稻，获得的转基因水稻有较高的耐盐性，并能在盐田中结实。转基因植物涉及的主要基因及其特性1、抗虫基因BT杀虫蛋白基因〔cry和vip〕蛋白酶抑制剂基因(PI)丝氨酸蛋白酶抑制剂：豇豆PI金属蛋白酶抑制剂巯基蛋白酶抑制剂:水稻巯基PI淀粉酶抑制剂基因(AI)昆虫毒素基因蝎毒、蜘蛛毒外源凝集素基因其它基因色氨酸脱氢酶，核糖体失活蛋白2、抗真菌、细菌基因几丁质酶基因已导入番茄、马铃薯、莴苣和甜菜，进入大田实验抗菌肽基因〔柞蚕〕已导入烟草和马铃薯3、抗病毒基因〔1〕植物编码的抗病毒基因PAP基因商陆抗病毒蛋白〔pokeweedantiviralprotein〕N基因控制坏死斑反响的基因PR蛋白基因病程相关基因〔pathogenesis-relatedprotein〕〔2〕病毒编码的基因衣壳蛋白基因复制酶基因移动蛋白基因缺陷干扰性RNA卫星RNA反义链RNA〔3〕其它基因干扰素基因、核酶基因、抗体基因4、抗除草剂基因靶标蛋白酶基因异构酶或异构蛋白基因修饰除草剂的酶〔系〕基因5、其他功能基因反义RNA、抗体基因、凝集素基因，抗凝血酶、纤维蛋白原、人血清白蛋白、胶原蛋白、乳铁蛋白、糖基转移酶、蛋白C、抗凝血酶原、抗胰蛋白酶、血清白蛋白、组织纤溶原激活因子、单克隆抗体、凝血因子Ⅸ、纤维蛋白原、血红蛋白等100多种6、标记基因抗生素基因、转座子、荧光蛋白基因等2003年6770万公顷2004年8100万公顷。转基因植物的种植全球转基因植物的种植面积：1996年170万公顷，1997年1100万公顷，1998年2780万公顷，1999年3990万公顷

美国占72％，达2870万公顷；其次是阿根廷670万公顷；占17％；加拿大400万公顷，占10％；我国名列第4位，30万公顷，占1％。转基因植物种类：大豆：58％；玉米：23％；棉花：12％；油菜：7％按转基因植物的性状抗除草剂：74％抗虫：26％国内商业化生产转基因植物有5种：抗虫棉花改变花色的矮牵牛延熟番茄抗病毒的甜椒和番茄水稻？生物平安性一、几项重大事件及其影响2001年英国爆发疯牛病2.2002－2003年SARS恐慌席卷全球3.2003－今禽流感肆虐全球三、转基因植物潜在的风险1、转基因作物的根本特征①具有一个选择标记基因〔markergene〕；②外源转基因的插入位点和插入的拷贝数存在很大的差异；③外源转基因在转化植株中的表达具有时间和空间上的特异性，其表达水平和稳定性随不同植株而异，且受环境因素的影响；

④外源转基因与其它基因之间可发生互作；⑤在转基因植株的后代中，筛选基因与非筛选基因是协同别离的。⑥外源转基因往往具有多效性和次级效应〔pleiotropicandsecondaryeffects〕，对非编码性状产生明显的影响。⑦转基因作物常会发生体细胞变异。2、转基因植物潜在的环境风险〔1〕对非靶标生物造成伤害转基因作物的应用改变了目标作物、有害生物和天敌的群落结构，可能进一步影响非目标作物生态系统的物种群落结构，甚至会对食虫鸟类和其它捕食性天敌产生影响，还可能导致作物病害种类和危害程度的变化。抗虫和抗病类转基因植物，除对害虫和病菌致毒外，对环境中的许多有益生物也将产生直接或间接的影响和危害。〔2〕增加目标害虫的抗性抗虫和抗病类转基因植物的广泛种植，提供了长期持续的选择压，目标害虫和病菌容易产生抗性。研究说明，第三代、四代害虫已对转Bt抗虫作物产生抗性。另外，目标害虫还可能转移到其他作物上进行危害。〔3〕杂草化转基因植物通过传粉进行基因转移，可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给野生近缘种或杂草。如果杂草获得转基因生物体的抗逆性状，将会变成“超级杂草〞，从而严重威胁其他作物的正常生长和生存。〔4〕对生物多样性和生态环境的影响转基因生物已经突破了传统的界、门的概念，具有普通物种不具备的优势特征，假设释放到环境，会改变物种间的竞争关系，破坏原有自然生态平衡，导致生物多样性的丧失。转基因生物通过基因漂移，会破坏野生和野生近缘种的遗传多样性。种植耐除草剂转基因作物，必将大幅度提高除草剂的使用量，从而加重环境污染的程度以及农田生物多样性的丧失。〔5〕产生新的有害生物有害生物侵染或取食转基因作物的过程中，所转外源转基因可能插入或整合到有害生物的基因组中，产生新的或危害更为严重的有害生物。〔7〕对土壤微生物群落和土壤肥力的影响转基因作物可能会将其外源转基因转移给根际微生物，其根际分泌物和作物残体也可能会影响到土壤中微生物群落的变化，并对土壤肥力产生影响。3、食品平安性问题1〕转基因作物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；2〕作物中的免疫或致敏物质可使人类机体产生变态或过敏反响；3〕转入外源基因可能导致产品中的主要营养成份、微量营养成份及抗营养因子的变化，会降低食品的营养价值，使其营养结构失衡。例如，转入的生长激素类基因就有可能对人体生长发育产生重大影响；抗生素标记基因如果进入人体，也可能使人体对很多抗生素产生抗性。四、几个重大事件1、斑蝶事件：1999年，康奈尔大学的一个研究组在?Nature?发表文章，北美斑蝶吃了撒有抗虫玉米花粉的马利筋杂草后，斑蝶幼虫有44％死亡。斑蝶蝴蝶是北美一种珍稀濒危动物，该事件在全世界都引起了很大的反响，人们置疑Bt玉米是否会杀死有益昆虫、破坏生态环境。2、加拿大“超级杂草〞事件：由于基因漂移，在加拿大的油菜地里发现个别植株可以抗1-3种除草剂，称此为“超级杂草〞3、中国Bt抗虫棉事件：2003年，薛达元〔南京环境科学研究所〕的“转Bt基因抗虫棉环境研究综合报告〞1〕棉铃虫天敌大大减少；2〕次要害虫上升为主要害虫；3〕Bt棉田中昆虫群落的稳定性较低；4〕棉铃虫可对Bt棉产生抗性；4、Pusztai事件苏格兰Rowett研究所的ArpadPusztai用转雪花莲凝集素〔GNA〕基因马铃薯饲喂大鼠，1998年秋在电视节目中宣布：大鼠食用后引起器官异常，体重和器官重减轻，免疫系统受损。此事引起国际轰动。这一事件的影响深远，美国两大婴儿食品公司Heinz、Gerber在绿色和平组织的压力下，宣布不采用转基因作物做原料。6、巴西豆过敏事件：1996年，美国一个研究组把一种巴西豆的基因转入到大豆里面，导致局部人过敏反响，后来这个方案就放弃了。5、墨西哥玉米污染事件：2001年?Nature?发表文章，墨西哥的玉米被从美国进口的转基因的玉米所污染。2002年，墨西哥环境部门公布了一份报告，确认了基因污染的事实，其中，有些地区玉米的基因污染比例到达了35%墨西哥是玉米的原产地，如果玉米原产地的遗传多样性受到污染问题是很严重的。7、几件食品的污染事件1〕美国星联〔Starlink〕玉米事件这种玉米是1998年美国环保局批准商业化生产，用作动物性饲料，不是用于人食用，因为它对人体过敏，可能产生皮疹、腹泻。但在2000年，在市场上30多种玉米食品当中发现了这种玉米的成分，所以美国政府下令把所有的这种转基因玉米收回。2〕美国药用转基因玉米污染大豆的事件一家公司开发了一种给病人吃的药物玉米，由于在上一年种了这种药物玉米的土地上没有铲除，第二年接着种了大豆，在收获大豆的时候，把转基因的药物玉米也收在了一起，结果，整个大豆就都被污染了。于是美国政府下令把仓库里面混装有药用玉米的所有的大豆都销毁。这两个事件说明污染是很容易产生

关于墨西哥的玉米基因污染事件，2002年3月1日?science?杂志发文称，许多科学家认为，转基因玉米的DNA是否渗入野生玉米，即便渗入对野生玉米是否真正构成威胁，都还需要更多的科学证据。反对方：转基因生物必须被禁止－－绿色和平组织生物体和自然环境具有复杂性，有些影响还需要经过长时间才能表现和监测出来现在没有大问题并不等于未来不出大问题，一旦问题出现一切都迟了〔如DDT、六六六等〕。2000年3月，联合国粮农组织发出警告：“为了减少将毒素从一种生命形式转移到另一种生命形式的风险，降低产生新毒素或将可以导致过敏症的化合物从一个物种转移到另一个物种的可能性，我们必须保持小心谨慎的态度。〞七、公众的知情权与选择权转基因生物的平安性还没有定论，面对转基因食品公众有知情权与选择权欧盟15国采取了强制性的标识制度，转基因成分的含量超过0.9%必须要标识。而且，含转基因产品的食品标签要说明，基因从哪来，是什么基因，基因的供体、受体、载体是什么，都要讲清楚。韩国从2001年3月份开始标签，要求转基因的成分超过3%实行标签，比较松。日本也有标签制度，日本要求是5%，是全世界最松的一个标签2002年3月20日，我国?转基因生物标识管理方法?法规正式施行。知情权实现艰难？2003.3月，国际绿色和平组织公布了对我国港、穗、京、沪地区的食品抽查结果：首批有13种食品被查出含有转基因成份皇室营养麦片、佛蒙特咖喱、忌廉蘑菇汤、多力鸡蛋豆奶粉(维他型)、贝蒂妙厨妙脆角魔力碳烧、贝蒂妙厨妙脆角原滋原味、雀巢巧伴伴、嘉宝全麦肉桂饼干、雀巢美极翡翠白玉汤等。香港的食品中检测到欧盟禁止进口供人类食用的转基因“抗农达玉米〞成份雀巢事件雀巢公司的产品“雀巢巧伴伴〞被媒体爆光，检测里面含有转基因的成分，因此遭受到了严重的信任危机媒体批评雀巢公司采取了双重标准，因为雀巢公司在欧洲承诺，所有的食品不含转基因成分。上海有位消费者已正式向法院起诉，上告雀巢公司我们每天都在吃转基因食品？我国每年进口大豆1500万吨，其中约1000万吨为转基因大豆〔油菜籽、玉米、马铃薯、西红柿〕豆腐、豆浆、豆芽、酱油、薯片、方便面、大豆油、菜籽色拉油等很可能含转基因产品啤酒、雪糕、奶粉、咖啡……???2002年3月20日，农业部发布了三个配套的管理方法。2002年4月8日，卫生部也发布了?转基因食品卫生管理方法?，从2002年7月1号实施，也是对所有的转基因食品要求标识。总体上，法规多，但实施不太有力。十、生物平安研究的热点问题与展望

TheEnd国外转基因植物研究进展开展进程1983年首批转基因植物〔烟草、马铃薯〕问世1986年首批转基因植物〔抗虫和抗除草剂〕进入田间实验1994年首例转基因植物产品〔耐贮存番茄〕进入市场1996年后产业化迅速开展

10年间(1996-2005)全球转基因作物种植面积增长近53倍，累计种植面积已达4.746亿公顷(合71.19亿亩)，相当于我国耕地面积的3.75倍。

911473526大豆60%棉花28%油菜18%玉米14%总种植面积(百万公顷)转基因作物种植面积全球四大转基因作物种植情况(2005年)产值效益〔市场销售额，美元〕

2005:52.48亿

2004:

46.63亿

2001：32.35亿

1999：27.03亿

1998：19.73亿

1997：8.42亿

1996：1.15亿全球转Bt基因农作物种植面积

(百万公顷,2005年)Bt玉米11.313%Bt/耐除草剂玉米6.57%Bt棉花