復合性狀轉基因植物安全性評價的研究進展

柳曉丹 許文濤 黃昆侖 梅曉宏

（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

復合性狀轉基因植物安全性評價的研究進展

柳曉丹 許文濤 黃昆侖 梅曉宏

（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

隨著轉基因技術的不斷發展，轉基因作物實現了產業化。目前，單性狀的轉基因作物無法滿足農業發展的需求，而復合性狀轉基因作物拓寬了轉基因作物的功能，提高了資源的利用率，滿足了農民多元化需求，具有廣闊的應用前景，是轉基因植物發展的新方向。由于轉基因技術有一定的風險，因此對轉基因作物的安全性監管較為重要，對于復合性狀轉基因作物，不同國家的安全性評價制度卻不盡相同。綜述了不同國家對復合性狀轉基因作物的安全性評價體制，旨為我國復合性狀作物提供監管依據。

復合性狀轉基因作物；多個性狀；生物安全性評價；監管措施

自1983年首次獲得轉基因煙草后，轉基因作物得到了快速發展，抗蟲、抗除草劑等多種性狀得以研發并批準上市。隨著農業發展需求的日益提高，僅靠單性狀轉基因作物無法滿足現代農業的發展需求。相比單性狀轉基因作物，復合性狀轉基因作物有兩個重要優勢：（1）拓寬了轉基因作物的功能，將多個性狀聚集于同一作物中，使其滿足農業發展的多方面需求；（2）把常規育種與現代生物技術結合起來，開辟了新的育種途徑。在此基礎上，復合性狀轉基因作物不斷涌現。

復合性狀轉基因植物是把兩個或多個外源基因（能表現相應性狀的基因）利用基因工程技術或雜交育種技術整合到同一植物的基因組中，使植物能夠表達出，并在后代可穩定遺傳的新特性［1，2］。復合性狀轉基因植物主要是通過以下3種方式獲得：（1）在已有的轉基因植物基礎上進行轉化，即將外源目的基因轉入到已通過審批的轉基因植物中；（2）在構建表達載體時，將兩個或多個外源目的基因連接在同一個載體上，之后導入受體植物中；（3）將兩個已獲得審批的轉基因植物經雜交育種使多性狀得以累加［3］。至今大多數復合性狀轉基因作物是通過第三種方式獲得，該類型的轉基因作物具有成本低、效率高、管理方便、投入較少等優點［4，5］。 本文所綜述的生物安全性評價制度主要是針對第三種方式獲得的作物。

很多復合性狀已成功轉化到棉花、煙草、甘薯、馬鈴薯、水稻及玉米等多種作物中，如抗蟲、抗除草劑、抗病及提高作物抵抗不利生長環境等性狀。目前復合性狀轉基因作物較成熟的表現性狀主要是抗蟲和抗除草劑兩種［6］，主要的轉基因植物仍是棉花和玉米［7］。將多個抗蟲和/或抗除草劑基因轉入同一作物中，可以擴大轉基因作物的殺蟲譜以及使該作物抗廣譜除草劑，還能延緩靶標生物產生抗性，延長該轉基因作物的使用壽命［8］。如轉入3種蛋白的DAS-444?6-6轉基因大豆具有抗多種除草劑的特性［9，10］，擴大大豆的抗除草劑譜。

轉基因技術為生產和發展帶來了巨大的效益，展示了其廣闊的應用前景。然而作為一項新興技術，它對環境和人類健康也存在著潛在的風險，因此轉基因作物的安全性成為大眾關注的焦點，各國政府和國際組織也均在努力建設完善的轉基因作物安全性評價制度。相比單性狀轉基因作物，復合性狀轉基因作物涉及了多個基因，所以復合性狀轉基因作物應具有更高的安全性評價標準。本文針對復合性狀轉基因作物的發展現狀及各國對其安全性的制度等方面綜述復合性狀轉基因作物的安全性研究進展。

1 復合性狀轉基因植物的發展概況

近年來，為適應廣大消費者和農戶的多元化需求，復合性狀轉基因作物迅速發展。2010年，美國和加拿大市場投放由陶氏益農和孟山都公司合作研制的SmartstaxTM轉基因玉米，具有8種不同的新型編碼基因，呈現3種性狀，其中兩種表現為抗蟲性，另一種表現為抗除草劑。至今通過審核的復合性狀轉基因作物有：先正達公司的轉基因玉米品系，如 BT11×MIR162、BT11×GA21、BT11×MIR604、BT11×MIR162×MIR604、MIR604×GA21及BT11×MIR604×GA21等；孟山都公司的轉基因玉米品系，如MON810×LY038、GA21×MON810、MON810×MON88017、MON863×MON810、MON89034×MON88017、 MON863×NK603和MON863×MON810×NK603等［11，12］。

根據國際農業生物技術應用咨詢服務中心（ISAAA）［13］的官方統計報告，13個轉基因作物種植國在2014年種植了兩個或兩個以上性狀的轉基因作物，其中10個為發展中國家。2014年復合性狀轉基因作物種植面積為5.1×106hm2，占全球轉基因作物種植面積的28%，比2013年的4.7×106hm2（占總面積的27%）有所增加。復合性狀轉基因作物將繼續穩定增長。2014年拉丁美洲的巴西、阿根廷、巴拉圭和烏拉圭種植了5.8×105hm2抗草甘膦除草劑/抗蟲（HT/Bt）大豆。

2 復合性狀轉基因植物的安全性評價對策

轉基因作物的安全性成為人們廣泛關注的焦點，對其進行客觀評價成為安全管理轉基因作物的基礎。各國評價轉基因植物安全性的主要原則［14，15］有實質等同性原則、個案處理原則、逐步評估原則、科學評價原則及預先防范原則。通過常規育種得到的復合性狀轉基因作物，在育種過程并不涉及外源基因重組，既沒有修飾已有的基因組，也沒有將額外片段插入目的基因中，雜交得到的復合性狀轉基因植物不是新的轉基因品種。因此，這些原則同樣適用于復合性狀轉基因植物［16，17］。

考慮到目前要評價的大多數復合性狀轉基因作物是通過常規雜交法得到的，歐盟規定：若單一性狀的親本轉基因植物均已通過審批，則評價常規雜交法的復合性狀轉基因植物時主要考慮：（1）插入位點是否完整以及表型是否穩定；（2）轉入的多個基因間可能存在的相互作用。復合性狀轉基因作物中包含的多個基因間可能有關聯、非關聯、代謝等相互作用，也可引起協同效應［18］，相比單一性狀轉基因作物可能會有不同的安全評價結果［19，20］，同時也可能帶來過敏性和毒性等方面的危害，所以對復合性狀的轉基因作物進行安全性評價時應重點考慮檢測不同性狀基因間的相互作用［21］。另外，轉入基因可能激活或是沉默受體植物中的某些基因，使植物體內基因的表達受到影響，轉入的多個性狀基因使發生這些變化的可能性增加。因此，相比單性狀轉基因作物，復合性狀轉基因作物的安全評價體系應把重點放在基因間的相互作用方面，進而為后續的毒性過敏性分析、環境影響分析和營養價值評價提供依據。可以將復合性狀轉基因作物和單性狀親本轉基因作物的目的蛋白表達水平相比較，分析多個基因間是否發生相互作用。此外，還可以從營養成分、營養拮抗物質、毒性物質、過敏性物質等成分分析及環境評價來評估復合基因間相互作用的影響［22］。

毒性分析可以從轉基因作物表達的外源蛋白及其全食品兩個方面進行，采用急性毒性和90 d亞慢性毒性等實驗來評價。對復合性狀轉基因作物的外源蛋白進行食用安全評價時，還應注意由于多個性狀堆疊帶來的外源蛋白攝食量提高的問題［23］。

轉基因作物目的蛋白的類型和表達水平變化可能會導致潛在的生態壞境后果。例如，抗蟲基因（Bt）蛋白表達水平不夠高可能會使靶標生物產生耐受性，反之，Bt蛋白表達水平升高可能會對非靶標生物產生不良影響。若復合性狀轉基因作物的多個基因間存在互作，也許會產生非預期的性狀或影響目的蛋白的表達水平。所以，必須重新對多個基因的生物進行環境影響的安全評價［24］。評價的內容包括：復合性狀轉基因作物對靶標生物和非靶標生物的影響、轉基因漂移及其帶來的潛在生態后果、對生物多樣性的影響、選擇性優劣和栽培、收獲過程中對環境的影響等。若多基因不存在互作，其表達水平未發生變化，則可使用其親本的環境影響評價結果對復合性狀轉基因植物的生物安全進行評判。

3 國際間對復合性狀轉基因植物的監管措施

3.1 國際組織制定的生物安全評價指南

目前，對于復合性狀轉基因植物國際上并未建立統一的安全評價體系，所以為了復合性狀轉基因作物能夠快速、健康發展，有些國際組織和機構制定了相關的生物安全評價技術指南。1995年，世界衛生組織（WTO）在制定的指南中提出一個假設［25］：“新品種可能通過轉基因親本雜交獲得。兩種轉基因番茄親本，一種表現出晚熟特性，另一種表現出抗蟲特性，如果表明這兩種親本有實質等同性，則兩種親本通過雜交得到的后代與親本也是實質等同的。”聯合國糧食及農業組織（food and agriculture organization，FAO）1996年提出：通過傳統育種方法轉基因作物間可能獲得新的轉基因品系，如果兩個轉基因親本已獲得審批，那么可根據傳統育種作物的安全評價體系來評價新的轉基因品系［26］。該標準對單性狀轉基因作物和復合性狀轉基因作物做了界定。國際種子聯盟（ISF）于2005年提出，通過安全性評價的轉基因作物親本經傳統育種得到的后代植株應該是安全的［27］。2005年，國際作物科學協會（CLI）指出，如果親本轉基因作物已獲得審批，且多個性狀基因間不存在相互作用，那么無需對經傳統育種方法獲得的復合性狀轉基因作物進行額外的安全評價；若多性狀基因間有相互作用，則要按照個案原則進行處理［28］。至今，因受經濟利益和技術水平等方面的限制，在全球范圍內還未出現因基因互作引發安全事故的情況。

此外，經濟合作與發展組織（OECD）對復合性狀轉基因作物標識問題也作了相應的規定［29］，每個商業轉基因產品都被賦予一個對應的九位數識別碼，OECD認為復合性狀轉基因作物不是新的轉基因品種，所以對經常規育種得到的復合性狀轉基因作物不單獨授權識別碼，而是組合其親本的識別碼使用。

3.2 不同國家的復合性狀轉基因植物的安全評價體系

目前已有17個國家針對復合性狀轉基因作物制定了相應的安全評價管理政策。根據對其管理的嚴格程度，可將不同國家的管理政策分為寬松型、適中型、嚴格型3類。

3.2.1 寬松型管理政策 寬松型的代表國家有美國、澳大利亞、加拿大等。這類管理政策的特點是依賴單性狀轉基因作物，通常如果單性狀轉基因作物親本均通過審批，則雜交后代的復合性狀轉基因作物無需進行額外的單獨審批。

美國是農業部、環境保護局和食品藥品監督管理局3個部門協同監管轉基因作物。農業部主管轉基因作物的種植，食品藥品監督管理局要確保轉基因作物的食品、添加劑及飼料的安全使用，環保局負責管理植物性殺蟲劑。美國根據單一性狀來制定復合性狀轉基因作物的管理政策［30］。如果單一性狀轉基因作物親本均已通過審批，并且可以證明復合性狀基因間不存在相互作用，那么雜交得到的復合性狀轉基因作物無需提交額外的安全評價資料；如果轉入的多個基因間有相互作用的可能，那么需要按照“個案處理”原則提交補充材料。如果復合性狀中含多個抗蟲性狀，需向環保局提供一份安全性評價結果，結果應涉及目的蛋白表達量及其對非靶生物的影響等內容，以便環保局對其管理。

在加拿大，食品檢驗署和衛生部負責管理轉基因作物［31］。加拿大制定的管理政策也是針對單性狀轉基因作物，但與美國不同的是，加拿大的政策指出：在復合性狀轉基因作物應用前，研發單位應當進行安全性評價，隨后將評價得到的數據結果提交給食品檢驗署，在60 d內由食品檢驗署告知是否需要展開進一步的安全評價。

澳大利亞的管理政策也只針對單性狀轉基因作物，同時規定：在該產品應用前，研發單位應向政府主管部門提交相關信息，表明復合性狀間是否存在相互作用及對環境是否有不利影響等，如果存在互作或是不利的影響，會將該產品視為新的轉化事件進行評價。澳大利亞對復合性狀轉基因作物的管理政策在本質上與美國是相同的。但由于地理位置較特殊，澳大利亞加強了對復合性狀轉基因作物的環境安全性分析，需要額外進行環境安全性風險評估才能獲得審批，但與美國不同的是評價對象不只限定于植物抗蟲基因［32］。

3.2.2 適中型管理政策 適中型的代表國家有日本、巴西、阿根廷等。這些地區對復合性狀轉基因植物的管理依賴單性狀轉基因植物，但要遞交一些額外的信息，對復合性狀轉基因作物則需單獨審批。

在日本，主要由環境省和農林水產省協同管理轉基因生物的安全，轉基因飼料的安全由農林水產省負責，轉基因食品的安全由厚生省負責。根據代謝和目的蛋白表達水平，將復合性狀轉基因作物分為3種：第一種是插入的外源基因不改變宿主植物體內的代謝途徑；第二種是插入的外源基因增強或是抑制宿主植物體內的代謝途徑；第三種是插入的外源基因向宿主植物體內引入新的代謝途徑。第一種復合性狀轉基因作物只需提供簡單的資料證明轉入的多個性狀間不存在相互作用。對于第二種和第三種需進行個案分析［33］。

阿根廷實施分階段管理轉基因作物的政策，首先農業生物技術咨詢委員會要對其進行風險評估；其次全國農產品健康和質量管理部要對其進行食品安全評估，然后國家農業食品市場部要對其進行市場分析，經通過后才能獲得審批。該國對復合性狀轉基因作物食品和飼料的應用要求是不需要進行單獨的審批。關于復合性狀轉基因作物的種植許可，若單性狀都已獲得批準，則只需提供簡單的相關數據；若含有未批準的轉基因性狀，則將該復合性狀作為一個新的轉基因作物進行審批。

3.2.3 嚴格型管理政策 歐盟對于轉基因生物的監管一直十分嚴格。歐盟視復合性狀轉基因作物為新產品，因其不僅具有親本的性狀，自身還有新的性狀，所以對復合性狀轉基因作物的管理采用重新評價原則，需按歐盟轉基因生物安全管理程序重新進行安全性評價，并提交安全性相關資料。依據歐洲食品安全局制定的安全評價指導手冊，將復合性狀轉基因作物劃分為A、B兩類，A類由已獲得授權的或正在通過安全評價的轉基因植物作為親本經常規雜交獲得；B類由未經審批的轉基因植物作親本通過常規雜交法獲得。因為傳統育種并不涉及新的轉化事件，故對A類的安全性評價應建立在親本的安全性評價結果的基礎上；對B類的安全性評價應建立在復合性狀本身，將復合性狀視作新性狀。對A類轉基因作物進行安全性評價應考慮：（1）插入的基因是否完整及表型是否穩定。包括插入的目的基因的完整性，插入基因片段的位點，插入基因的結構，以及目的蛋白的表達水平和表現性狀的穩定性。（2）轉入的多性狀間潛在的相互作用。包括蛋白表達分析，營養成分的分析，毒性和過敏性的分析，及對生物多樣性的影響等［34，35］。歐盟對復合性狀轉基因作物的安全評價內容涉及了針對單性狀轉基因作物的安全性評價的全部程序。

3.3 中國對他國復合性狀轉基因作物的管理政策的借鑒

目前，我國還未建立完善的復合性狀轉基因作物的安全評價體系，當下將復合性狀轉基因作物作為一種新的產品，按照單性狀轉基因作物的管理程序進行審批，屬于較嚴格的監管體制，這樣做可以較全面的對復合性狀轉基因作物進行安全性評價，但審批過程繁瑣，同時也消耗大量的人力物力。為在國內推廣復合性狀轉基因作物，我國須制定高效的復合性狀轉基因作物的管理體系，相比美國和歐盟，可以借鑒與我國國情相近的阿根廷的管理政策。因為：（1）阿根廷是發展中國家，人口密度大，也同樣面臨糧食短缺的危機；（2）阿根廷的轉基因作物也處在發展階段，對其檢測技術和安全性評價制度也都需要完善；（3）阿根廷采用的適中型管理措施適合廣泛推廣，并節省人力物力。

4 展望

大多數國家和地區對復合性狀轉基因作物持有積極的態度。單性狀的轉基因作物已不能滿足現代農業的發展需求，而復合性狀轉基因作物把傳統育種方法和現代基因育種結合起來開發多性狀作物，既節省人力物力，又可以將獲得批準的性狀通過傳統育種來保證復合性狀轉基因作物的安全，促進轉基因技術的發展，所以發展復合性狀轉基因作物已成為轉基因作物發展的新方向。

復合性狀轉基因植物的安全性評價應基于單性狀轉基因植物評價的基礎上，但由于復合轉基因性狀間可能存在的相互作用會帶來非期望效應，所以復合性狀轉基因植物的安全性評價應具有更高的標準，并應把重點放在復合轉基因間的相互作用方面。最后綜合多方面的評價結果，力求準確地評價復合性狀轉基因植物的安全性，推動復合性狀轉基因作物健康快速的發展，以滿足農業發展的需求。

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（責任編輯 狄艷紅）

Research Progress on the Safety Assessment of Stacked Genetically Modified Plants

LIU Xiao-dan XU Wen-tao HUANG Kun-lun MEI Xiao-hong
（College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083）

With the development of transgenic technologies，genetically modified（GM）crops have been commercialized. Nowadays，the transgenic crops of single-trait are unable to meet the needs of agriculture，while the transgenic strategy of stacked-trait broadens the functions of GM crops and improves the utilization of resources，therefore meets the multiple needs of farmers，owns the broad application prospects，and is a new trend for the development of GM plants. Since transgenic technology may bring certain risks，it is critical to manage the safety of GM crops. For stacked-trait GM plants，different countries have declared different rules and safety assessment regulations to supervise the new-developed plants. In this paper，the safety assessment regulations to stacked-trait GM plants in different countries were reviewed，which may provide the reference for the supervision of the stacked-trait transgenic plants in China.

stacked-trait genetically modified plants；multiple traits；biological safety assessment；ruling regulation

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.06.002

2015-08-13

農業部轉基因生物新品種培育重大專項項目（2014ZX0801103B）

柳曉丹，碩士研究生，研究方向：轉基因食品毒理評價；E-mail：517719674@qq.com

梅曉宏，女，博士，副教授，研究方向：食品生物技術與食品安全；E-mail：xhmei0791@hotmail.com