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1、转基因植物的安全性转基因植物的安全性第十一组：喻娟、余思蓝、袁欢第十一组：喻娟、余思蓝、袁欢转基因技术采用基因工程手段将不同生物中分离或人工合成的外源基因在体外进行酶切和连接，使新的基因在受体细胞内整合，表达，并通过无性或有性增值过程，将外源基因遗传给后代，由此获得的基因改良生物称为转基因生物。植物转基因技术是指把从动物、植物或微生物中分离到的目的基因，通过各种方法转移到植物的基因组中，使之稳定遗传并赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。转基因植物种类日益增多用数字说话美国是转基因作物种植第一大国美国是转基因作物种植第一大国美国生产的转基因作物最多，各种转基因作物占全部棉花，
2、玉米和大豆种植面积的大约90%。中国中国中国是第六大转基因作物中国是第六大转基因作物物种植国，我国的转基因物种植国，我国的转基因作物主要是抗虫棉，、木作物主要是抗虫棉，、木瓜、白杨、番茄和甜椒。瓜、白杨、番茄和甜椒。抗除草剂转基因植物抗除草剂转基因植物 通过转基因技术，使作物获得或增强了对除草剂的抗性，从而解决通过转基因技术，使作物获得或增强了对除草剂的抗性，从而解决了除草剂的选择性问题，使许多优秀的灭生性除草剂得以广泛使用，了除草剂的选择性问题，使许多优秀的灭生性除草剂得以广泛使用，也促进了新除草剂的研制与开发。也促进了新除草剂的研制与开发。目前，涉及的除草剂主要有草甘膦、草铵膦、磺酰脲类、
3、咪唑啉酮目前，涉及的除草剂主要有草甘膦、草铵膦、磺酰脲类、咪唑啉酮类、溴苯腈、类、溴苯腈、2,4滴等，抗除草剂与抗虫双价转基因作物也有所滴等，抗除草剂与抗虫双价转基因作物也有所发展。发展。抗虫转基因植物抗虫转基因植物中国、美国、印度、阿根廷、中国、美国、印度、阿根廷、南非、墨西哥、澳大利亚及哥南非、墨西哥、澳大利亚及哥伦比亚共伦比亚共8个国家种植了转基因个国家种植了转基因抗虫棉。其中我国是世界上抗抗虫棉。其中我国是世界上抗虫棉种植面积最大的国家。虫棉种植面积最大的国家。抗病转基因植物抗病转基因植物将病毒、细菌、真菌等病原菌将病毒、细菌、真菌等病原菌抗性基因或抑制性基因导入作抗性基因或抑制性基因
4、导入作物中使其产生抗性物质，有效物中使其产生抗性物质，有效抑制或杀死病原菌。抑制或杀死病原菌。转基因植物的优势转基因植物的优势改善植物的性状改善植物的性状改善植物产品品质改善植物产品品质改善花色改善花色利用转基因植物组为生物反应器利用转基因植物组为生物反应器植物生物反应器植物生物反应器转基因植物作为生物反应器可以生产细胞素、激素、单克隆抗体、转基因植物作为生物反应器可以生产细胞素、激素、单克隆抗体、营养蛋白、酶、疫苗、各种生长因子及其他一些药物。营养蛋白、酶、疫苗、各种生长因子及其他一些药物。转基因动植物与生态资源安全是生物安全的重要研究领域，与人转基因动植物与生态资源安全是生物安全的重要研究
5、领域，与人类食物保障、国家生物资源安全及环境生态保护密切相关；类食物保障、国家生物资源安全及环境生态保护密切相关；转基因生物安全主要是指转基因生物特别是转基因植物引起的农转基因生物安全主要是指转基因生物特别是转基因植物引起的农业生物安全、林业生物安全、环境生物安全等。业生物安全、林业生物安全、环境生物安全等。转基因植物与生物安全转基因植物与生物安全一、安全性评价的必要性一、安全性评价的必要性预测转基因植物表型效应预测转基因植物表型效应转基因植物面积的扩大转基因植物面积的扩大不完善的生物安全管理法规不完善的生物安全管理法规对生物技术的不了解对生物技术的不了解 转基因技术的不完全精准转基因技术的不
6、完全精准转基因植物安全性评价转基因植物安全性评价转基因植物的生态风险转基因植物的生态风险（引自钱迎倩等，（引自钱迎倩等，1998）转基因植物的杂草化转基因植物的杂草化转基因植物的漂移转基因植物的漂移对非目标生物的影响对非目标生物的影响转基因成分对土壤生态系统的影响转基因成分对土壤生态系统的影响目标害虫对抗虫转基因植物的抗性目标害虫对抗虫转基因植物的抗性抗病毒转基因植物可能引起的潜在的生态风险抗病毒转基因植物可能引起的潜在的生态风险转基因植物的其他安全性问题转基因植物的其他安全性问题1.杂草的概念杂草的概念 杂草是能够在人类试图维持某种植被状态的生境中不断自然延续其种族，并影杂草是能够在人类试图
7、维持某种植被状态的生境中不断自然延续其种族，并影响到这种人工植被状态维持的一类植物。（强胜，响到这种人工植被状态维持的一类植物。（强胜，2002）2.杂草的特点杂草的特点 （1）杂草有旺盛而顽固的生命力）杂草有旺盛而顽固的生命力 （2）杂草的可塑性非常大）杂草的可塑性非常大 （3）杂草还具有繁衍滋生的复杂性与强势性）杂草还具有繁衍滋生的复杂性与强势性3.杂草的特性杂草的特性 适应性、危害性、持续性适应性、危害性、持续性 （适应性是持续性的先决条件和前提，而危害性是持续性的必然结果。）（适应性是持续性的先决条件和前提，而危害性是持续性的必然结果。）转基因植物的杂草化转基因植物的杂草化4.杂草化杂
8、草化植物杂草化（植物杂草化（weediness）是指那些原本自然分布的或是被栽培的植物，在）是指那些原本自然分布的或是被栽培的植物，在新的人工生境中能自然繁殖其种群而转变为杂草的演变过程。新的人工生境中能自然繁殖其种群而转变为杂草的演变过程。5.转基因植物杂草化的原因转基因植物杂草化的原因新的新的DNA片段转入产生新性状片段转入产生新性状6.例子：例子：（1）1998年，加拿大艾伯特（年，加拿大艾伯特（Alberta）省的转基因油菜田间发现了同时含有抗）省的转基因油菜田间发现了同时含有抗草甘膦、抗草丁膦和抗咪唑啉酮类草甘膦、抗草丁膦和抗咪唑啉酮类3种除草剂的油菜（种除草剂的油菜（Brassic
9、a napus）自生苗。）自生苗。（2）1999年，加拿大萨斯喀彻温省的种植抗除草剂转基因油菜地相邻的小麦地年，加拿大萨斯喀彻温省的种植抗除草剂转基因油菜地相邻的小麦地也发现了抗除草剂转基因油菜自生苗。也发现了抗除草剂转基因油菜自生苗。（3）2001年年1月，月，English Nature Research Reports报道了加拿大出现抗报道了加拿大出现抗3种除草剂油菜自生苗的案例，并再次提出了当心种除草剂油菜自生苗的案例，并再次提出了当心“超级杂草超级杂草”。转基因植物的基因漂移：或称转基因逃逸（转基因植物的基因漂移：或称转基因逃逸（transgene escape）。）。这些转化基因可
10、能通过转基因作物花粉传播、杂交等途径，进入其他这些转化基因可能通过转基因作物花粉传播、杂交等途径，进入其他非转基因植物种群，可能使这些种群基因库受到非转基因植物种群，可能使这些种群基因库受到“基因污染基因污染”。基因漂移的三种方式：基因漂移的三种方式：种子传播（种子传播（seed dispersal）花粉流（花粉流（pollen flow）水平基因转移（水平基因转移（horizontal transfer）转基因植物的漂移转基因植物的漂移对非目标生物的影响对非目标生物的影响对传粉蜂类的影响对传粉蜂类的影响蜂类：传粉昆虫蜂类：传粉昆虫直接影响：取食直接影响：取食间接影响：遗传转化间接影响：遗传转
11、化对天敌昆虫的影响对天敌昆虫的影响天敌生物（尤其是天敌昆虫）：或以有害生物为食，或以有害生物作为寄主天敌生物（尤其是天敌昆虫）：或以有害生物为食，或以有害生物作为寄主寄生性天敌：寄生率、羽化率和蜂茧质量受影响寄生性天敌：寄生率、羽化率和蜂茧质量受影响捕食性天敌捕食性天敌对次要害虫的影响对次要害虫的影响对非靶标生物的影响对非靶标生物的影响链式反应链式反应生态系统（生态系统（ecosystem）：是由生物群落（一定种类互相依存的：是由生物群落（一定种类互相依存的动物、植物、微生物）及其生存环境共同组成的动态平衡系统。动物、植物、微生物）及其生存环境共同组成的动态平衡系统。主要影响主要影响：转基因植
12、物可能激发或抑制非目标土壤生物种类，使：转基因植物可能激发或抑制非目标土壤生物种类，使土壤生物群体结构发生改变，最终导致土壤生态系统功能的改变土壤生物群体结构发生改变，最终导致土壤生态系统功能的改变转基因成分对土壤生态系统的影响转基因成分对土壤生态系统的影响对不同种植年限的转基因（对不同种植年限的转基因（Cry I Ac）抗虫棉田土壤中）抗虫棉田土壤中主要微生物数量变化测定表明：主要微生物数量变化测定表明：种植转基因抗虫棉后对土壤微生物细菌、放线菌、真菌种植转基因抗虫棉后对土壤微生物细菌、放线菌、真菌数量的影响趋势基本相似；数量的影响趋势基本相似；种植抗虫棉种植抗虫棉1年后，土壤中细菌、放线菌
13、、真菌数量将有年后，土壤中细菌、放线菌、真菌数量将有所增加，连续所增加，连续4年达到高峰；年达到高峰；种植种植1年后又种植非转基因棉的棉田，土壤微生物数量低年后又种植非转基因棉的棉田，土壤微生物数量低于种植于种植1年抗虫棉的面田，与种植非转基因棉的数量无明显年抗虫棉的面田，与种植非转基因棉的数量无明显差异。差异。1、转、转Bt基因植物表达产物基因植物表达产物Bt蛋白在土壤中的行为蛋白在土壤中的行为研究表明：转研究表明：转T4溶菌酶基因的马铃薯在外源基因表达量最高的开花期，对溶菌酶基因的马铃薯在外源基因表达量最高的开花期，对溶菌酶（基因表达产物）具有抗性的菌株数量明显增加，基因表达产物溶菌溶菌酶
14、（基因表达产物）具有抗性的菌株数量明显增加，基因表达产物溶菌酶对抗性菌株起到选择性刺激作用。酶对抗性菌株起到选择性刺激作用。2、转抗病基因植物对土壤微生物的影响、转抗病基因植物对土壤微生物的影响棉铃虫对棉铃虫对Bt抗虫棉产生抗性的速度比对抗虫棉产生抗性的速度比对Bt制剂更快。原因如下：制剂更快。原因如下：1.Bt抗虫棉在整个生育期都表达抗虫棉在整个生育期都表达Bt毒素，从而使棉铃虫处于毒素，从而使棉铃虫处于Bt毒素毒素的持续选择压力下，产生抗药性的风险增大；的持续选择压力下，产生抗药性的风险增大；2.与与Bt制剂相比，目前有很多转制剂相比，目前有很多转Bt基因棉品种仅含有一种杀虫晶体基因棉品种
15、仅含有一种杀虫晶体蛋白；蛋白；目标害虫对抗虫转基因植物的抗性目标害虫对抗虫转基因植物的抗性3.Bt抗虫棉对害虫作用的时空表达方式将加速害虫抗性发展。抗虫棉对害虫作用的时空表达方式将加速害虫抗性发展。l时间效应上：转时间效应上：转Bt基因抗虫棉品系不同，生育期间功能叶中基因抗虫棉品系不同，生育期间功能叶中Bt毒毒蛋白含量不同，随着棉花生长发育进程的推进，同一组织毒性表蛋白含量不同，随着棉花生长发育进程的推进，同一组织毒性表达的强度逐渐减弱；达的强度逐渐减弱；l空间效应上：棉株不同空间组织在同一时期的毒性表达存在差异，空间效应上：棉株不同空间组织在同一时期的毒性表达存在差异，而且幼虫的不同龄期对而
16、且幼虫的不同龄期对Bt棉杀虫活性物的敏感性存在差异。棉杀虫活性物的敏感性存在差异。应对措施：应对措施：“避难所避难所”机制被认为是延长棉铃虫抗性的有效方法之一。机制被认为是延长棉铃虫抗性的有效方法之一。1、对农田杂草群落的影响、对农田杂草群落的影响2、增加农药的使用而加重环境的污染、增加农药的使用而加重环境的污染转基因的其他安全性问题转基因的其他安全性问题我国我国农业转基因生物安全评价管理办法农业转基因生物安全评价管理办法第二章第九条，转第二章第九条，转基因植物同其他农业转基因生物一样，对其安全性实行分级评价基因植物同其他农业转基因生物一样，对其安全性实行分级评价和管理。和管理。安全等级安全等
17、级：尚不存在危险：尚不存在危险安全等级安全等级：具有低度危险：具有低度危险安全等级安全等级：具有中度危险：具有中度危险安全等级安全等级：具有高度危险：具有高度危险二、安全性评价概况二、安全性评价概况关于转基因植物的安全性评价主要包括：关于转基因植物的安全性评价主要包括：（一）受体植物的安全性评价（一）受体植物的安全性评价 受体植物的背景资料受体植物的背景资料 受体植物的生物学特性受体植物的生物学特性 受体植物的生态环境受体植物的生态环境 受体植物的遗传变异受体植物的遗传变异（二）基因操作的安全性评价（二）基因操作的安全性评价转基因植物中引入或修饰性状和特性的叙述转基因植物中引入或修饰性状和特性
18、的叙述实际插入或删除序列的资料实际插入或删除序列的资料目的基因及载体构建的图谱目的基因及载体构建的图谱载体中插入区域各片段的资料载体中插入区域各片段的资料插入序列表达的资料插入序列表达的资料（三）转基因植物的安全性评价（三）转基因植物的安全性评价转基因植物与受体或亲本植物在环境安全性方面的差异转基因植物与受体或亲本植物在环境安全性方面的差异转基因植物与受体或亲本植物在对人类健康影响方面的差异转基因植物与受体或亲本植物在对人类健康影响方面的差异（四）转基因植物产品的安全性评价（四）转基因植物产品的安全性评价生产、加工活动对转基因植物安全性的影响；生产、加工活动对转基因植物安全性的影响；转基因植物
19、产品的稳定性转基因植物产品的稳定性转基因植物产品与转基因植物在环境安全性方面的差异转基因植物产品与转基因植物在环境安全性方面的差异转基因植物产品与转基因植物在对人类健康影响方面的差异转基因植物产品与转基因植物在对人类健康影响方面的差异主要转基因植物的安全性评价主要转基因植物的安全性评价一、转基因水稻的安全性评价一、转基因水稻的安全性评价二、转基因油菜的安全性评价二、转基因油菜的安全性评价三、转基因棉花的安全性评价三、转基因棉花的安全性评价四、转基因大豆的安全性评价四、转基因大豆的安全性评价转基因水稻的安全性评价转基因水稻的安全性评价关键词：粮食作物、抗性基因漂移、自花授粉植物关键词：粮食作物、
20、抗性基因漂移、自花授粉植物（一）与杂草稻的基因漂移（一）与杂草稻的基因漂移（二）与野生稻的基因漂移（二）与野生稻的基因漂移（三）与杂草的基因漂移（三）与杂草的基因漂移转基因棉花的安全性评价转基因棉花的安全性评价（一）抗虫转基因棉花杂草化的可能性研究（一）抗虫转基因棉花杂草化的可能性研究1.种子活力及越冬能力种子活力及越冬能力2.生长势生长势3.抗逆性抗逆性（二）转基因抗虫棉抗性基因漂移的可能性（二）转基因抗虫棉抗性基因漂移的可能性转基因大豆的安全性评价转基因大豆的安全性评价（一）抗除草剂转基因大豆的杂草化安全性评价（一）抗除草剂转基因大豆的杂草化安全性评价（二）抗除草剂转基因大豆的抗性基因漂移
21、（二）抗除草剂转基因大豆的抗性基因漂移转基因植物的安全管理转基因植物的安全管理国外的安全管理国外的安全管理国内的安全管理国内的安全管理美国模式美国模式 美国采用以产品为基础的管理模式。即转基因生物与非转基因生物没美国采用以产品为基础的管理模式。即转基因生物与非转基因生物没有本质的区别，监控管理的对象应是生物技术产品，而不是生物技术本身。有本质的区别，监控管理的对象应是生物技术产品，而不是生物技术本身。因此，美国没有为转基因生物单独制定法规。但在原有联邦植物病虫害因此，美国没有为转基因生物单独制定法规。但在原有联邦植物病虫害法的基础上，增加了重组法的基础上，增加了重组DNA技术及遗传工程技术的内
22、容。技术及遗传工程技术的内容。欧盟模式欧盟模式 与美国相反，欧盟对农业转基因生物的管理比较严格，采用的是以与美国相反，欧盟对农业转基因生物的管理比较严格，采用的是以公益工程为基础的管理模式。欧盟认为，重组公益工程为基础的管理模式。欧盟认为，重组DNA技术有潜在危险。不技术有潜在危险。不论是何种基因，哪类生物。只要是通过重组技术获得的转基因生物都要论是何种基因，哪类生物。只要是通过重组技术获得的转基因生物都要接受安全评价和监控。为此，建立了相应的管理条例和指令及多个与生接受安全评价和监控。为此，建立了相应的管理条例和指令及多个与生物技术有关的标准。物技术有关的标准。日本模式日本模式日本采用介于美
23、国和欧盟之间既不宽松也不严厉的管理模式。有日本科学技术厅农林水产省日本采用介于美国和欧盟之间既不宽松也不严厉的管理模式。有日本科学技术厅农林水产省何厚生省共同管理。农林水产省依据农林渔及食品工业应用重组何厚生省共同管理。农林水产省依据农林渔及食品工业应用重组DNA准则，负责管理转基因准则，负责管理转基因生物在农业，林业渔业和食品工业中应用，包括：在本地再配的转基因生物，或进口的可在自然生物在农业，林业渔业和食品工业中应用，包括：在本地再配的转基因生物，或进口的可在自然环境中繁殖的这类生物体；用于制造饲料产品的转基因生物；用于制造食品的转基因生物。准则环境中繁殖的这类生物体；用于制造饲料产品的转
24、基因生物；用于制造食品的转基因生物。准则也适用于在国外开发的转基因生物。也适用于在国外开发的转基因生物。由于日本依赖进口食品较多，因此转机生物及其产品的食品是其安全管理的重点。对于国外由于日本依赖进口食品较多，因此转机生物及其产品的食品是其安全管理的重点。对于国外进入日本的转机食品的饲料，厚生省药剂重新进行安全性评价。目前允许上市的转基因农产品共进入日本的转机食品的饲料，厚生省药剂重新进行安全性评价。目前允许上市的转基因农产品共有有23种，主要来自美国的转基因大豆和加拿大的转基因油菜。近年来，随着日本消费者对转基因种，主要来自美国的转基因大豆和加拿大的转基因油菜。近年来，随着日本消费者对转基因
25、制品特别是食品安全性的担心疑虑不断上升，对政府的压力越来越大，管理趋严。制品特别是食品安全性的担心疑虑不断上升，对政府的压力越来越大，管理趋严。国内安全国内安全我国对转基因产品管理和监控是有法可依、有章可循的。我国对转基因产品管理和监控是有法可依、有章可循的。1993年年12月月24日国日国家科学技术委员会发布了基因工程安全管理办法，办法按照潜在危险程度将家科学技术委员会发布了基因工程安全管理办法，办法按照潜在危险程度将基因工程分为四个安全等级，分别为基因工程分为四个安全等级，分别为1，2，3，4级，分别表示对人类健康和生态级，分别表示对人类健康和生态环境上不存在危险、具有低度危险、具有重度危险、具有高度危险，规定从事基环境上不存在危险、具有低度危险、具有重度危险、具有高度危险，规定从事基因工程实验研究的同时，还应当进行安全性评价。其重点是目的基因、载体、宿因工程实验研究的同时，还应当进行安全性评价。其重点是目的基因、载体、宿主和遗传工程体的致病性致癌性抗药性转移性和生物环境效应以及确定生物控制主和遗传工程体的致病性致癌性抗药性转移性和生物环境效应以及确定生物控制和物理控制等级。和物理控制等级。