轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的安全性研究

張 曦 劉 祎 李俊蘭

（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室/國家棉花改良中心河北分中心 河北 石家莊 050051）

棉花是重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是蟲害最為嚴(yán)重的作物之一。棉田害蟲種類繁多，其中以棉鈴蟲、棉蚜、棉紅鈴蟲等危害最為廣泛。20 世紀(jì)80 年代，棉鈴蟲逐漸成為危害棉花蕾鈴的第一大害蟲，20 世紀(jì)90 年代開始，棉鈴蟲在我國北方棉田連年大面積暴發(fā)，多種防治方法均不易控制，造成黃淮海棉區(qū)減產(chǎn)20%～30%，甚至絕收，每年經(jīng)濟(jì)損失60 億～100 億元[1，2]。棉花生產(chǎn)亟需抗蟲品種，而傳統(tǒng)育種方法選育的抗蟲品種抗蟲能力仍顯不足[3]。1994 年，我國培育出第一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉材料，為抗蟲棉品種的選育帶來了希望。選育和推廣轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種是解決棉花蟲害問題經(jīng)濟(jì)有效的手段，抗蟲棉成為唯一大規(guī)模應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物[4，5]。但同時，有關(guān)轉(zhuǎn)基因安全問題的討論也隨之而來。

1 轉(zhuǎn)基因棉花的食品安全性

轉(zhuǎn)基因食品是否有毒害作用取決于其轉(zhuǎn)基因成分的特性。一種食品中的轉(zhuǎn)基因成分是否造成中毒主要看它在人體內(nèi)是否有受體和能否被代謝掉。自1994年首例轉(zhuǎn)基因作物——延熟保鮮番茄在美國上市以來，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)發(fā)展已超過20 年，至今未發(fā)現(xiàn)被證實的轉(zhuǎn)基因食品安全事件。因此，經(jīng)過批準(zhǔn)進(jìn)行的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是安全的[6]。經(jīng)過嚴(yán)格篩選、作用明確的轉(zhuǎn)基因成分不會在人體內(nèi)積累和產(chǎn)生毒害[7]。目前轉(zhuǎn)基因棉花中應(yīng)用的抗蟲基因主要包括來源于微生物的蘇云金芽孢桿菌殺蟲蛋白基因(Bt)、來源于植物的昆蟲蛋白酶抑制劑基因(PI)和植物凝集素基因(1ectin)等。以Bt 基因為例，其產(chǎn)生的蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白，100 多年來一直作為微生物類殺蟲劑。Bt 殺蟲蛋白只針對特定種類的害蟲起作用，而不能對人體產(chǎn)生傷害。

棉花作為重要的天然纖維作物，其主要產(chǎn)品是棉纖維及棉短絨，主要副產(chǎn)品棉籽油和棉粕多用于工業(yè)和用作肥料，顯然不受轉(zhuǎn)基因食品安全問題的困擾。近年來，棉籽油、棉籽蛋白、棉粕和棉酚等棉副產(chǎn)品越來越廣泛地被應(yīng)用于食品、飼用、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。同其他轉(zhuǎn)基因作物的管理相同，棉花轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品從基因轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品上市也必須遵循科學(xué)嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范、檢驗程序及審批流程，因而其食品安全性和環(huán)境安全性也是有科學(xué)保障的。

2 轉(zhuǎn)基因棉花的環(huán)境安全性

除了廣大消費者關(guān)心的轉(zhuǎn)基因食品安全問題外，科學(xué)家們也一直關(guān)注種植轉(zhuǎn)基因作物是否會對生物多樣性和生態(tài)環(huán)境造成影響。例如，轉(zhuǎn)基因作物的花粉會傳播給非轉(zhuǎn)基因作物或者雜草，造成外源基因“污染”或者產(chǎn)生超級雜草。這種目標(biāo)基因向附近野生近緣種的自發(fā)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象稱為“基因漂移”，在自然界廣泛存在，并不是轉(zhuǎn)基因作物所特有。生產(chǎn)中在轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物間設(shè)置一定距離的安全隔離，就可以將發(fā)生基因漂移的頻率降至國際或國家標(biāo)準(zhǔn)以下。轉(zhuǎn)基因作物會對生長環(huán)境中生態(tài)系統(tǒng)多樣性、土壤養(yǎng)分等造成影響，但這種影響不會產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)破壞，因而種植轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境安全性較高[8，9]。

事實上，與種植轉(zhuǎn)基因棉花的環(huán)境安全隱患相比，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大面積推廣以來帶來的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益都是巨大的。據(jù)統(tǒng)計，1999 ～2008 年，我國推廣具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉2.2 億畝，農(nóng)藥使用量減少了80%以上，增收節(jié)支200 億元[8]，減施農(nóng)藥帶來的生態(tài)效益更是難以估量。

3 轉(zhuǎn)基因棉花的安全性評價

轉(zhuǎn)基因棉花品種的選育和推廣必須嚴(yán)格遵守農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價制度和安全管理制度。2020 年1月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)了最新的《2020 年農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物監(jiān)管工作方案》，對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植、研究、制種、經(jīng)營、加工、進(jìn)口等環(huán)節(jié)做出嚴(yán)格的監(jiān)管規(guī)定[10]。轉(zhuǎn)基因生物安全評估分為實驗研究、中間試驗、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗和申請安全證書5 個階段。通過實驗研究獲得轉(zhuǎn)基因生物體后，需要向國務(wù)院行政主管部門申請，被批準(zhǔn)后才能轉(zhuǎn)入下一試驗階段的安全性評估。發(fā)放轉(zhuǎn)基因生物安全證書后還需按照《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》、 《中華人民共和國種子法》和《主要農(nóng)作物品種審定辦法》 等法律法規(guī)規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的才可獲得品種審定證書。另外，轉(zhuǎn)基因糧油等主要作物的品種審定不同于普通作物品種審定，有關(guān)區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗必須在嚴(yán)格可控的條件下進(jìn)行。

對于轉(zhuǎn)基因食品安全評價，自1990 年起，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)、食品法典委員會(CAC)、國際生命科學(xué)學(xué)會(ILSI)、經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)等國際組織發(fā)起和組織各國專家研討轉(zhuǎn)基因生物食用安全性評價的方法，并形成了初步評價方案?，F(xiàn)已公布了《現(xiàn)代生物技術(shù)食品風(fēng)險分析原則》、 《來源于重組DNA 植物源食品安全評價指導(dǎo)方針》、 《來源于重組DNA 微生物的食品的食用安全性評價指導(dǎo)原則》 等法則， 《轉(zhuǎn)基因動物食用安全評價指南》、 《以增加營養(yǎng)為目的的轉(zhuǎn)基因植物食用安全評價指南》 及《無意混雜轉(zhuǎn)基因植物食用安全評價指南》 等標(biāo)準(zhǔn)的制定已進(jìn)行至最后階段。

此外，科學(xué)家們也一直致力于通過技術(shù)手段提高轉(zhuǎn)基因作物的安全性，例如利用花粉不育技術(shù)、種子不育或無籽的生物技術(shù)等防止外源基因逃逸；利用共轉(zhuǎn)化技術(shù)、轉(zhuǎn)座子技術(shù)去除沒有生物學(xué)功能的標(biāo)記基因等[11]。