轉(zhuǎn)基因與生物安全*

魏 偉 馬克平中國科學(xué)院植物研究所 植被與環(huán)境變化國家重點實驗室 北京 100093

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轉(zhuǎn)基因與生物安全*

魏 偉 馬克平
中國科學(xué)院植物研究所 植被與環(huán)境變化國家重點實驗室 北京 100093

摘要文章以轉(zhuǎn)基因作物為例討論了轉(zhuǎn)基因的生物安全。轉(zhuǎn)基因作物在帶來經(jīng)濟(jì)利益的同時，其對環(huán)境和健康的安全性也成為研究的焦點。從目前轉(zhuǎn)基因生物安全主要爭論的內(nèi)容出發(fā)，包括轉(zhuǎn)基因逃逸及其生態(tài)學(xué)后果、對非靶標(biāo)生物影響、害蟲的抗性進(jìn)化等方面，結(jié)合相關(guān)的案例綜合介紹了近年來的主要進(jìn)展和存在的問題。對那些科技界爭論較多，引起強(qiáng)烈社會反響事件的起因和主要結(jié)論進(jìn)行了客觀的評述，以期為進(jìn)一步的科學(xué)研究提供依據(jù)。根據(jù)中國的實際情況，考慮到生物安全的要求，為保護(hù)生物多樣性的可持續(xù)利用，提出相關(guān)的建議和對策：（1）以生物安全相關(guān)的科學(xué)問題為主，具體的目標(biāo)生物為輔，開展系統(tǒng)的實驗研究；（2）加強(qiáng)生物安全的監(jiān)測與監(jiān)管，鑒別重要生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)，適當(dāng)設(shè)立轉(zhuǎn)基因保護(hù)區(qū)，禁止種植轉(zhuǎn)基因作物；（3）重視公眾知情權(quán)，不僅宣傳轉(zhuǎn)基因生物帶來的惠益，也應(yīng)告知其風(fēng)險及管控措施，促進(jìn)公眾的理解和認(rèn)可。

關(guān)鍵詞生物安全，生態(tài)風(fēng)險，非靶標(biāo)生物，抗性進(jìn)化，轉(zhuǎn)基因逃逸

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.04.004

*資助項目：環(huán)保公益性行業(yè)科研專項（201509044）

修改稿收到日期：2016年2 月29日

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化生產(chǎn)上取得了巨大成功，轉(zhuǎn)基因作物的種植面積逐年擴(kuò)大。轉(zhuǎn)基因植物的大規(guī)模應(yīng)用在為研發(fā)公司創(chuàng)造了不凡價值的同時，也為農(nóng)民帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)利益[1]。例如有研究認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物的種植為種植戶帶來了不少利益，降低了除草劑的用量，也因為免耕對環(huán)境有一定的友好性，能夠創(chuàng)造一定的環(huán)境效益[2]。然而事實卻并非如此，Bonny[3]發(fā)現(xiàn)，隨著草甘膦除草劑抗性的轉(zhuǎn)基因植物大規(guī)模種植，全球范圍內(nèi)草甘膦除草劑的的用量大幅增加，在美國，大豆（Glycine max）上使用的除草劑總量和單位面積施用量自轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆釋放以來不斷增加，而棉花（Gossypium hirsutum）和玉米（Zea mays）上單位面積上草甘膦使用量也是不斷增加的[4]。由于持續(xù)和大量的單一除草劑施用，有多種雜草已經(jīng)進(jìn)化出對草甘膦除草劑的抗性[5]。

可以看出，轉(zhuǎn)基因作物的大面積商業(yè)化生產(chǎn)確實能夠為生產(chǎn)者和開發(fā)者帶來豐厚的利益和利潤，但是目前尚無任何能夠增加產(chǎn)量和提高質(zhì)量的轉(zhuǎn)基因作物，為消費者帶來的可能只是廉價的商品。轉(zhuǎn)基因生物的安全性尚需要科學(xué)研究的證明，面對其帶來的環(huán)境和健康風(fēng)險，需要認(rèn)真分析，審時度勢，在風(fēng)險評價中采取預(yù)先防范原則，以安全性為首要選項，盡量避免不得不面對“兩害相權(quán)取其輕”的情況出現(xiàn)，采取有效的措施，在充分發(fā)揮轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)作用的同時，妥善管理和防范安全風(fēng)險，保證生物安全。

對于轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)安全性的研究，可追溯至 20 世紀(jì) 80 年代重組 DNA 技術(shù)的發(fā)展之初。可以說國際上關(guān)于生物安全的研究和爭論一直伴隨著轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過多年的實驗和實踐，有一些在該技術(shù)發(fā)展之初就擔(dān)心出現(xiàn)的風(fēng)險，到今天已經(jīng)變成了事實。例如由于大規(guī)模種植抗蟲棉，棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）種群被抑制，但其空余出來的生態(tài)位被非靶標(biāo)害蟲——盲椿蟓（Heteroptera: Miridae）侵占[6]，田間的殺蟲劑用藥量也在增加[7]。在轉(zhuǎn)基因作物釋放的早期就有很多研究者對此發(fā)出了警告[8]。

如今，在中國，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積比例已經(jīng)超過 90%[1]，傳統(tǒng)的棉花已經(jīng)很少見。很多復(fù)合抗性和多價抗性轉(zhuǎn)基因作物也在研發(fā)之中，這些多價轉(zhuǎn)基因品種的生物安全評價將面臨缺少非轉(zhuǎn)基因?qū)φ盏木經(jīng)r，很可能不得不采用單價轉(zhuǎn)基因或其他類型的植物做參考。隨著氣候變遷、環(huán)境變化，轉(zhuǎn)基因作物的釋放環(huán)境將可能有巨大變動，也就是說存在一定的不確定性，這也可能為安全評價和管理帶來挑戰(zhàn)。因此，需要及時回顧轉(zhuǎn)基因作物在應(yīng)用中已經(jīng)發(fā)生的風(fēng)險，為預(yù)知未來的風(fēng)險提供理論和實踐借鑒，避免轉(zhuǎn)基因生物的利用帶來不利的生物安全問題。

1　轉(zhuǎn)基因逃逸及其影響

轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物或其近緣種的基因交流能夠造成轉(zhuǎn)基因在自然界中的擴(kuò)散和逃逸。轉(zhuǎn)基因作物在收獲后其種子散落田間地頭，形成轉(zhuǎn)基因土壤種子庫[9]，在隨后的生長季節(jié)萌發(fā)生長，形成自播植物。據(jù)報道，由于長期種植轉(zhuǎn)基因抗除草劑油菜（Brassica napus），抗性的油菜自播植物成為難以控制的田間雜草，尤其是在轉(zhuǎn)基因抗除草劑的大豆和玉米田間[10]。轉(zhuǎn)基因作物收獲后，大量種子在運輸過程中散落，可形成自播植物[11]，成為轉(zhuǎn)基因進(jìn)一步擴(kuò)散的來源。

通過花粉的傳播，轉(zhuǎn)基因作物可以污染其他同種的非轉(zhuǎn)基因作物，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。例如，墨西哥政府于 2001年報告說 Oaxaca 州的玉米受到一種沒有被批準(zhǔn)在墨西哥種植的轉(zhuǎn)基因 Bt 玉米的污染[12]。隨后，Nature發(fā)表了墨西哥玉米受到轉(zhuǎn)基因污染的分子證據(jù)[13]。然而，在有關(guān)壓力下 Nature 撤回了文章。科學(xué)家對 2001 年的樣品進(jìn)行了重新分析，并在 2004 年重新取樣進(jìn)行檢測，給出了地方品種受污染的新證據(jù)[14]。Worthy 等人[15]認(rèn)為，由于發(fā)表研究結(jié)果而受到威脅，是生物技術(shù)公司及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的支持者不遺余力地維護(hù)其自身利益的表現(xiàn)，這也是我們在科學(xué)研究和管理中應(yīng)該竭力避免的。

轉(zhuǎn)基因作物與其野生親緣種之間的雜交種是轉(zhuǎn)基因作物與其野生親緣種間基因流動的證據(jù)。雜交種和轉(zhuǎn)基因在自然界中的生存適應(yīng)能力的大小差異，可能會引起轉(zhuǎn)基因在自然界中的進(jìn)一步擴(kuò)散。Warwick 等人[16]在加拿大抗除草劑油菜田附近收集其野生親緣種——野生蕪菁（B. rapa），發(fā)現(xiàn)了一株具有抗性的野生蕪菁，其染色體倍性與野生親本完全一致，為二倍體，且其后代有抗性和敏感個體的分離，抗性個體也是二倍體。預(yù)示著抗除草劑的外源基因已經(jīng)在野生種群中整合和固定，這種固定在生態(tài)學(xué)上有重要意義。

中國是大豆、水稻和油菜這三種作物的起源中心，在野外存在著野生近緣植物。野生大豆是大豆的野生近緣種，是重要的育種資源。國內(nèi)栽培大豆與野生大豆間的基因交流已有報道，半野生大豆的出現(xiàn)可能就是這種基因交流的結(jié)果[17]。攜帶外源轉(zhuǎn)基因的大豆大面積釋放，可能會導(dǎo)致外源基因?qū)σ吧蠖官Y源的污染和危害[18]。已有研究證明，轉(zhuǎn)基因水稻和油菜與其野生近緣種能在自然條件下發(fā)生基因交流[19,20]，并且轉(zhuǎn)基因在雜交種中的存在并不一定帶來適合度代價[21-23]；而在某些條件下，轉(zhuǎn)基因在雜回交后代的表達(dá)還能提高植物的適合度[24,25]。Cao 等人[26]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜與野生芥菜（B. juncea）的雜回交后代中轉(zhuǎn)基因能夠正常表達(dá)，具有跟轉(zhuǎn)基因油菜親本同樣的殺蟲活性，而且其形態(tài)也逐漸接近野生親本（圖 1），不易與野生親本區(qū)分，轉(zhuǎn)基因與其野生近緣種間雜交種的命運需要長期的監(jiān)測研究。

圖 1 栽培油菜(最左第1列，Westar和GT)與野生芥菜（wild Brassica juncea，最右）的雜交種（F1）和回交后代（BC1—BC5）的葉片形狀逐步趨向其母本野生芥菜。Westar：非轉(zhuǎn)基因油菜親本品種；GT：轉(zhuǎn)基因油菜；W-F1：非轉(zhuǎn)基因親本W(wǎng)estar與野生芥菜的雜交種； GT-F1：轉(zhuǎn)基因油菜與野生芥菜的雜交種；S：不攜帶轉(zhuǎn)基因的回交后代（不抗蟲）；R：攜帶轉(zhuǎn)基因的回交后代（抗蟲）

可以通過一些手段來阻斷轉(zhuǎn)基因的逃逸與擴(kuò)散，例如通過物理隔離阻斷轉(zhuǎn)基因花粉的擴(kuò)散。然而，花粉的擴(kuò)散距離與轉(zhuǎn)基因作物的種植面積有關(guān)，而當(dāng)傳粉昆蟲參與到花粉傳播中時，其距離能夠達(dá)到 1—2 公里[27,28]。通常，玉米和水稻被認(rèn)為是風(fēng)媒植物，但研究表明蟲媒在水稻和玉米花粉傳播中也起到一定的作用[29,30]。有研究認(rèn)為也可以調(diào)整種植時間，使轉(zhuǎn)基因作物與周圍的植物花期不遇，從而避免基因交流。但是絕對的花期不遇無法做到，過分強(qiáng)調(diào)花期不遇則可能會影響到作物本身的產(chǎn)量。在分子水平上有一些阻斷基因流的建議和應(yīng)用[31]，例如將轉(zhuǎn)基因插入葉綠體基因組和使用雄性不育的品系，然而 Ford 等人[32]通過分析栽培油菜野生近緣種蕪菁種群的葉綠體基因組，認(rèn)為使用葉綠體轉(zhuǎn)基因技術(shù)或雄性不育技術(shù)只能將基因流降低 77%—98.5%，并不能保證完全阻斷轉(zhuǎn)基因的擴(kuò)散。因此，目前在技術(shù)上還難以阻斷轉(zhuǎn)基因通過基因流擴(kuò)散的途徑[31]。

2　對非靶標(biāo)生物的影響

轉(zhuǎn)基因作物釋放到環(huán)境中以后，會與環(huán)境中的其他生物發(fā)生相互作用。在這方面一個很著名的例子就是轉(zhuǎn)基因 Bt 玉米花粉對黑脈金斑蝶（Danaus plexippus）幼蟲的致死作用[33]。Nature 的這篇報道一經(jīng)發(fā)表，引起了科技界的震動，為了驗證這個結(jié)果，很多研究者開展了相關(guān)研究。根據(jù)研究結(jié)果，Bt 玉米花粉對黑脈金斑蝶幼蟲的不利影響取決于玉米花粉中 Bt 蛋白含量和田間馬利筋（Asclepias curassavica）植物葉片上的花粉密度。研究表明，當(dāng)時只有個別的轉(zhuǎn)基因材料（如已被淘汰的 Novatis 公司 176Bt 玉米）花粉中 Bt 蛋白的含量足以殺死蝴蝶幼蟲[34-36]，而其他單價 Bt 玉米材料（如 Mon810 和 Bt-11）花粉中 Bt 蛋白的含量可能不足以對蝴蝶幼蟲產(chǎn)生影響。但是，表達(dá)六種 Bt蛋白的多價抗蟲玉米品種（SmartStax）花粉中 Bt 蛋白的含量大約為 200 ug/g 干重，足以殺死蝴蝶幼蟲[37]。而且，黑脈金斑蝶畢竟是鱗翅目的昆蟲，低量的 Bt 蛋白至少會對幼蟲產(chǎn)生潛在的亞致死或長期影響[37]。

Rosi-Marshall 等人[38]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因玉米地附近的河流會把玉米的花粉、葉片或殘枝帶進(jìn)農(nóng)田水系，對水生生物如石蛾（Lepidostoma liba）產(chǎn)生不利影響。該研究也引起巨大反響，批評者認(rèn)為由于 Rosi-Marshall 等人的研究沒有合適的非轉(zhuǎn)基因?qū)φ眨芸赡苁怯衩撞煌贩N的成分含量不同導(dǎo)致對水生昆蟲的不利影響。但是，研究人員于 2010 年再次報道了 Bt 玉米對水生昆蟲石蛾的不利影響[39]，認(rèn)為在人工干擾比較大的退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，由于干擾因素多，有時在實驗室檢測到的單一的 Bt 蛋白影響的差異在野外不一定能檢測到。研究者也在河流中檢測到 Bt 蛋白的存在（平均為 14 ng/L，最高達(dá) 32 ng/L）[40]。轉(zhuǎn)基因材料擴(kuò)散到農(nóng)田水系的途徑是清晰的，其可能產(chǎn)生的生態(tài)學(xué)影響需要深入的研究。另外植食性昆蟲取食轉(zhuǎn)基因材料后，其體內(nèi)就會有轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的殘留，而昆蟲天敵再捕食（圖 2）或寄生這樣的昆蟲后，昆蟲天敵的生長發(fā)育也有可能受到影響[41]。

圖 2 草蛉（Chrysopa sinica）幼蟲正在捕食棉鈴蟲幼蟲

轉(zhuǎn)基因作物對小型哺乳動物的影響是目前研究關(guān)注的另一焦點，而研究者對研究結(jié)果的解釋決定著轉(zhuǎn)基因作物是否有不利影響的結(jié)論。Séralini 等人[42]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米更易導(dǎo)致大鼠患腫瘤死亡，許多人對這一研究提出了質(zhì)疑，認(rèn)為該研究的樣本量太小且沒有做統(tǒng)計學(xué)分析。但與以往的轉(zhuǎn)基因安全研究相比，該研究在時間上持續(xù)了 2 年，是前所未有的；并且，該研究在轉(zhuǎn)基因組與非轉(zhuǎn)基因組的同時，還添加了除草劑組，這是非常科學(xué)的。雖然備受爭議，但該研究無疑是有科學(xué)意義的，至少提出了科學(xué)問題和研究方向。該 2012 年發(fā)表的論文被原發(fā)刊物撤稿，但在 2014 年又得以重新發(fā)表[42]，證明其研究是得到科技界認(rèn)可的。Rubio-Infante 和 Moreno-Fierros[43]認(rèn)為轉(zhuǎn)基因作物對小型哺乳動物的影響要參考對化學(xué)農(nóng)藥的評價標(biāo)準(zhǔn)，使用至少3種不同的實驗動物，進(jìn)行最短兩年的動物實驗。

3　害蟲的抗性進(jìn)化

轉(zhuǎn)基因 Bt 作物的大面積釋放可能會加速害蟲對 Bt 蛋白的抗性進(jìn)化[44]。Bt 蛋白在害蟲上中腸受體的任何突變都可能導(dǎo)致害蟲的抗性進(jìn)化。有研究發(fā)現(xiàn)，害蟲的抗性基因并非像我們通常認(rèn)為的都是隱性的，顯性抗性也是存在的[45]。一般來講，避難所策略成功的一個前提是假設(shè)害蟲的抗性是隱性的，顯性抗性使害蟲進(jìn)化機(jī)制變得復(fù)雜，從而導(dǎo)致了害蟲進(jìn)化治理的困難。

近年來，攜帶多個疊加 Bt 抗性基因作物出現(xiàn)的主要原因正是為了應(yīng)對害蟲對 Bt 作物的耐受性進(jìn)化的結(jié)果[46]。但其應(yīng)對害蟲抗性進(jìn)化的效果卻不顯著，Carrière 等人[47]認(rèn)為其原因是目前使用的 Bt 蛋白由于具有相似的序列，有很高概率的交叉抗性出現(xiàn)。中國在大規(guī)模釋放 Bt 抗蟲棉的不到 8 年時間，就已經(jīng)有報道害蟲抗性進(jìn)化的案例[48]。然而，由于棉鈴蟲在中國多樣化的小農(nóng)生產(chǎn)中，除棉花外，具有多個攝食對象，如玉米、大豆和蔬菜等，這些作物能夠作為“天然避難所”，為敏感的棉鈴蟲種群提供食物，敏感昆蟲種群的存在能夠降低田間的抗性頻率，因此中國棉鈴蟲對 Bt 蛋白的抗性進(jìn)化還局限在部分地區(qū)[49]，并沒有導(dǎo)致棉田 Bt 棉失去對棉鈴蟲的控制[50]。然而，與種植非轉(zhuǎn)基因棉花作為避難所相比，利用“天然避難所”策略在延緩抗性方面的效率還是比較低的[51]。而且，與雜食性的棉鈴蟲形成鮮明對比，生長在南方長江流域的紅蛉蟲（Pectinophora gossypiella）則由于專食棉花，而又沒有“天然避難所”的存在，其抗性進(jìn)化較明顯[52]。在印度，田間抗性紅鈴蟲種群的抗性能達(dá)到敏感種群的 40 多倍[53]。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉本身并不能實現(xiàn)害蟲的長期有效控制，還需要結(jié)合其他綜合治理措施（如作物輪作、生防、傳統(tǒng)抗性作物品種以及合適的殺蟲劑噴施等）才能促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[54]。

4　討論與建議

4.1超越化學(xué)防治，注重轉(zhuǎn)基因技術(shù)的可持續(xù)利用

為了應(yīng)對靶標(biāo)害蟲對單價轉(zhuǎn)基因 Bt 作物的抗性進(jìn)化，生物技術(shù)專家又去開發(fā)攜帶若干個 Bt 殺蟲基因的疊加抗性材料。由于存在協(xié)同作用和交叉抗性，所以同時表達(dá)多種 Bt 蛋白轉(zhuǎn)基因植物的殺蟲效果卻不理想[47]。轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物的大面積種植導(dǎo)致施用除草劑比較單一，當(dāng)越來越多的田間雜草進(jìn)化出對某一種除草劑的抗性時，科學(xué)家不得不去添加另外一種抗除草劑基因。例如有的生物技術(shù)開發(fā)公司會添加 2,4-D 抗性基因，開發(fā)所謂的下一代抗除草劑作物。然而由于非靶標(biāo)效應(yīng)比較大，陶氏益農(nóng)公司的復(fù)合除草劑 Enlist Duo（含草甘膦和 2,4-D）剛剛上市一年，便被美國環(huán)保局取消了安全證書[55]。說明目前主要的轉(zhuǎn)基因技術(shù)仍然停留在化學(xué)防治的老路上，很難達(dá)成可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。實際上，簡單地只使用除草劑控制雜草的路會越來越窄，并有可能人為地加速雜草的抗性進(jìn)化[5]。

4.2傳統(tǒng)育種與現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成，需要得到不斷的完善和提升，但其大規(guī)模應(yīng)用須謹(jǐn)慎。近年來在大力推動轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的同時，相對地忽視了傳統(tǒng)育種和其他生物技術(shù)的應(yīng)用，一定程度上挫傷了傳統(tǒng)育種工作者的積極性。2016 年啟動的“十三五”國家重點發(fā)展計劃“七大農(nóng)作物育種試點專項”種質(zhì)資源與育種創(chuàng)新共舉，將會促進(jìn)傳統(tǒng)育種工作的開展。在生物安全方面，傳統(tǒng)育種的安全性在公眾意識里具有不可否認(rèn)的安全認(rèn)同感，寄希望該試點專項能夠在利用現(xiàn)代分子生物學(xué)和現(xiàn)代組學(xué)技術(shù)的同時，充分重視并推動傳統(tǒng)育種技術(shù)的進(jìn)步，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生物多樣性的可持續(xù)利用作出貢獻(xiàn)。

4.3加強(qiáng)進(jìn)口產(chǎn)品中轉(zhuǎn)基因成分的管理，降低生物安全風(fēng)險

全球轉(zhuǎn)基因作物的栽種面積連年增長，據(jù)報道，發(fā)展中國家栽培的轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)連續(xù)3年超過發(fā)達(dá)國家。然而，除中國以外，其他發(fā)展中國家種植的轉(zhuǎn)基因作物大都來自發(fā)達(dá)國家的生物技術(shù)公司，很少有發(fā)展中國家自行研制和開發(fā)的產(chǎn)品。大豆、玉米和油菜 2014 年全球轉(zhuǎn)基因比例分別為 82%、30% 和 25%，而且最近幾年一直維持這樣一個水平[1]。但中國每年進(jìn)口的用于加工的大豆、玉米和油菜的轉(zhuǎn)基因比例均高于 90%[1,56]，其原因是中國進(jìn)口原材料的來源地主要是一些大面積種植轉(zhuǎn)基因材料的國家，如美國、巴西和阿根廷等[57]。可能的解釋是這些地區(qū)的產(chǎn)品有質(zhì)量優(yōu)勢或價格優(yōu)勢，或二者兼有，但實際情況需要深入的研究才能有結(jié)論。一般來講，大規(guī)模種植某類產(chǎn)品前都需要進(jìn)口國的批準(zhǔn)才能保證銷路，我們也不妨考慮借助這樣的方式，積極鼓勵和引導(dǎo)這些地區(qū)的農(nóng)戶種植非轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，或者轉(zhuǎn)向非轉(zhuǎn)基因材料或在轉(zhuǎn)基因比例較低的其他種植地區(qū)采購，保護(hù)我國農(nóng)業(yè)（如大豆）的健康發(fā)展和生物安全。

4.4建立轉(zhuǎn)基因生物禁止釋放區(qū)，保護(hù)重要生態(tài)區(qū)域的生物多樣性

中國是水稻和大豆的起源中心，野外也存在油菜等蕓苔屬栽培作物（Brassica spp.）的野生近緣種，水稻、大豆和油菜等作物與其野生近緣種間存在基因流動，而且在將來大規(guī)模種植轉(zhuǎn)基因作物的情況下，其雜交后代有可能并不會因為攜帶外源轉(zhuǎn)基因而降低適合度，可以長期在自然界中留存和進(jìn)化，對生物多樣性造成不利影響。同時，考慮到轉(zhuǎn)基因植物種植帶來的害蟲和雜草的抗性進(jìn)化、除草劑的大量使用以及對非靶標(biāo)生物可能存在的影響，為保證環(huán)境安全，亟需在時間和空間上分析風(fēng)險，鑒別需要充分保護(hù)的和脆弱的重要生態(tài)區(qū)域，考慮的對象包括自然保護(hù)區(qū)和生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域等，設(shè)立禁止種植轉(zhuǎn)基因植物的地區(qū)。

4.5關(guān)注公眾知情權(quán)，并以科學(xué)問題為導(dǎo)向開展轉(zhuǎn)基因生物安全研究

公眾知情權(quán)是技術(shù)發(fā)展的重要支柱，有利于公眾用科學(xué)的態(tài)度對待轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。公眾只有同時了解其優(yōu)勢和可能的風(fēng)險，才能以更加開放的態(tài)度對待轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。無論是開發(fā)主糧還是非主糧轉(zhuǎn)基因作物，都離不開農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，都需要釋放到環(huán)境中去，其生態(tài)學(xué)風(fēng)險與后果需要根據(jù)預(yù)先防范原則謹(jǐn)慎評價。目前主要是按照目標(biāo)對象進(jìn)行評價的形式，對生產(chǎn)應(yīng)用來說是比較高效的，但對科學(xué)研究而言卻不一定合適。亟需針對轉(zhuǎn)基因生物及其相關(guān)科學(xué)問題，建立模式研究體系；針對相關(guān)風(fēng)險類型，展開長期的系統(tǒng)研究，建立風(fēng)險監(jiān)測框架，更好地為科學(xué)進(jìn)步、環(huán)境健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

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魏 偉 中科院植物所副研究員，博士，多年來一直從事轉(zhuǎn)基因生物安全和生物多樣性保護(hù)的研究工作。主持和參與多項自然科學(xué)基金項目和國際合作項目，發(fā)表 SCI 論文 35 篇。目前擔(dān)任中國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)會生物安全分會副秘書長、聯(lián)合國《生物多樣性公約》風(fēng)險評價與風(fēng)險管理特設(shè)技術(shù)專家組專家。E-mail: weiwei@ibcas.ac.cn

Wei Wei Received his Ph.D. degree from the Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences. He has worked on biosafety of transgenic technology and biodiversity conservation for more than 15 years and has published 35 paper in Science Citation Indexed journals. He now acts as a Vice Secretary of the Biosafety Association of the China Agro-Biotechnology Society and an expert member of the Ad Hoc Technical Expert Group on Risk Assessment and Risk Management of the Convention on Biological Diversity of the United Nations. E-mail: weiwei@ ibcas.ac.cn

Transgenic Organisms and Biosafety

Wei Wei Ma Keping
（State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China）

AbstractBiosafety issues of transgenic organisms were discussed in this review using transgenic crops as examples. The global commercialization of transgenic crops has produced benefits but also accompanies potential risks. The four most popular transgenic crops that commercially planted in the past years are soybean（Glycine max）, cotton（Gossypium hirsutum）, corn（Zea mays）, and canola（Brassicabook=413,ebook=33napus）. The current modified traits that have the largest area at worldwide scale are herbicide resistant, insect resistant, and their stacked traits of both resistance. All those traits may confer advantage in the field. At the early stage of transgenic technology application, its risks had been raised as issues for discussion by both scientists and general public, which is the critical component under consideration for associated research. With the development and application of this technology, its risks to human health and environmental safety have been hot topics for debating. Some risk concerns had become hazards in real, such as the outbreak of secondary insect pests, the resistance evolution of some targeted insect pests and some non-targeted weeds, and the effects on non-targeted organisms etc. Among them, the effects on non-target organism have been the most complicate issue in debate. Those issues and related events that had caused extensive debate and profound social impacts were reviewed in this article to set up important base for further discussion. The cause behind the debate was analyzed and the final conclusive result of debated issues was then provided. It has been a common phenomenon that there are always contradictive opinions on the same revealed effects of transgenic crops between advocators or developer of the transgenic technology and opponents or environmentalists. For example, when the evidence of contamination of Mexico maize landraces was firstly published, the publication had received many criticisms and had even been retracted by the journal. Finally, nobody would question again on the contamination fact when more evidences came out years later. Conversely, it was reported that the maize pollens expression Bt（Bacillus thuringiensis）insecticidal protein could kill the larvae of monarchy butterfly（Danaus plexippus）. But further studies had revealed that the concentration of the Bt in the pollens and pollen density on the leaves of Asclepias curassavica were not able to kill the larvae except transgenic events that expressing higher concentration of Bt protein in pollens. Nonetheless, butterfly is belonged to the order of Lepidoptera that is susceptible to the popular Bt protein used in currently commercialized crops and sublethal and long term impact should not be neglected. Anyway, safety is always the first priority in the application of transgenic technology. To ensure the sustainable use of biodiversity and biosafety of environment, strategies were proposed in this review to provide references for further investigation:（1）Biosafety studies and risk assessments shall be based on scientific questions other than targeted transgenic organisms and the latter can be only relevant when complementary to the issue questioned.（2）Enforcing the general surveillance and monitoring regarding of the potential risks of transgenic crops, protected locations such as important ecological functional areas and vulnerable ecological regions shall be identified to be prohibited from planting of transgenic crops.（3）To enhance the public awareness by providing not only the benefits of the transgenic technology, but also the risks and related management strategies to the public. Only in this way, the understanding and acceptance of this technology can be achieved and the biosafety and development will be promoted. In addition, promotion of conventional breeding and possibility to import products from regions with low adoption of transgenic technology or opportunity to encourage the plantation of non-transgenic crops in exporting countries also been briefly suggested.

Keywordsbiosafety, ecological risk, non-targeted organisms, resistance evolution, transgene escape