《生物安全與人類生活》課件第5章轉(zhuǎn)基因植物生物安全

1、生物安全與人類生活課件第5章轉(zhuǎn)基因植物生物安全一、人類面臨的挑戰(zhàn) 全球食物、飼料、纖維和燃料安全減輕貧困和饑餓 1999年60 億 2012年70億 2050 年90 億 目前南半球3/4人口屬農(nóng)村人口，其中大多為農(nóng)民和無地農(nóng)業(yè)人口 食物、飼料和纖維的主要來源 每年產(chǎn)量65億公噸 價值約合 2.5萬億美元 農(nóng)作物價格已經(jīng)上漲一倍 1966年以來，人均可耕地面積減少了三分之二 1966年為0.45公頃 2050年為0.15公頃營養(yǎng)不良/貧困 8.52億人口飽受饑餓/營養(yǎng)不良之苦 13億人口掙扎在貧困線上，其中70% 是農(nóng)業(yè)人口 世界人口增長趨勢圖180410億192720億196030億1975

2、40億198750億1999.10.1260億2005.664.77億2011 年10月31日凌晨前2分鐘，全球第70億名人口象征性成員的丹妮卡卡馬喬在菲律賓降生 10：30am挑戰(zhàn) 截至2050年，將約15億公頃耕地生產(chǎn)的食物、飼料和纖維產(chǎn)量提 高1倍并持久增長 農(nóng)業(yè)發(fā)展是實現(xiàn)千年發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵途徑（世界銀行，2008年）二、綠色革命和基因革命1、第一次綠色革命19世紀(jì)和20世紀(jì)先后發(fā)生過四次農(nóng)業(yè)革命19世紀(jì)90年代農(nóng)業(yè)“機械革命”；20世紀(jì)初的農(nóng)業(yè)“化學(xué)革命”；20世紀(jì)前半葉“雜交育種革命”；20世紀(jì)下半葉出現(xiàn)的“第一次綠色革命”最初只是指一種農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣，是20世紀(jì)60年代某些西方發(fā)達國

3、家將高產(chǎn)谷物品種和農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣到亞洲、非洲和南美洲的部分地區(qū)，使其糧食增產(chǎn)。洛克菲勒基金會和福特基金會建立一個幫助發(fā)展中國家應(yīng)用先進農(nóng)業(yè)技術(shù)的國際農(nóng)業(yè)研究組織。第一筆投資就是用來研究發(fā)展中國家兩種最重要的農(nóng)作物：水稻和小麥。改良品種與化肥、農(nóng)藥、灌溉的擴大利用相結(jié)合，亞洲和拉丁美洲從上世紀(jì)60年代后期開始，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量戲劇性增加。美國國際開發(fā)署官員威廉姆首先用“綠色革命”這個詞來描述這種農(nóng)業(yè)大發(fā)展的現(xiàn)象。在第一次綠色革命中，有兩個國際研究機構(gòu)做出了突出貢獻：國際玉米和小麥改良中心 以諾貝爾和平獎金獲得者N. E.勃勞格為首的小麥育種家，利用具有日本“農(nóng)林10號”矮化基因的品系，與抗銹病的墨西哥小麥

4、進行雜交，育成了三十多個矮稈、半矮稈品種，其中有些品種的株高只有40-50厘米，同時具有抗倒伏、抗銹病、高產(chǎn)的突出優(yōu)點。國際水稻研究所 該所成功地將我國臺灣省的“低腳烏尖”品種所具有的矮稈基因，導(dǎo)入高產(chǎn)的印度尼西亞品種“皮泰”中，培養(yǎng)出第一個半矮稈、高產(chǎn)、耐肥、抗倒伏、穗大、粒多的奇跡稻“國際稻8號”品種。此后，又相繼培養(yǎng)出“國際稻”系列良種，并在抗病害、適應(yīng)性等方面有了改進上述品種在發(fā)展中國家迅速推廣開來，并產(chǎn)生了巨大效益。 墨西哥從1960年推廣矮稈小麥，3年間達到了占種植面積的35，總產(chǎn)接近200萬噸，比1944年提高5倍，并部分出口。高產(chǎn)半矮生的墨西哥小麥品種引入印度之前，印度每年的小

5、麥總產(chǎn)量在1,139萬噸；1966年印度從墨西哥引進高產(chǎn)小麥品種，同時增加化肥、灌溉、農(nóng)機等投入，至1980年促使糧食總產(chǎn)量從7,235萬噸增至15,237萬噸，由糧食進口國變?yōu)槌隹趪?我國的雜交水稻是第一次綠色革命時期的杰出代表。中國19821991年10年間農(nóng)業(yè)產(chǎn)量每年增長8%，使中國成為世界上最大糧食生產(chǎn)國。阿根廷、孟加拉、中國、巴基斯坦和土耳其等國小麥產(chǎn)量的增長也令人矚目。第一次綠色革命在為人稱道的同時也被人批評：新品種比傳統(tǒng)作物需要更多的化肥和灌溉，對水和肥變化的反應(yīng)也更敏感。由于這個特點，不良的氣候、大量能源的消耗和全球性的經(jīng)濟不景氣顯著減緩了綠色革命前進和步伐。批評者認(rèn)為以密集

6、型農(nóng)業(yè)、大農(nóng)場和高質(zhì)量耕地為重點的綠色革命不僅損害了環(huán)境，而且沒有為應(yīng)當(dāng)受益的貧窮農(nóng)民帶來多少利益。綠色革命的歷史既展現(xiàn)了傳統(tǒng)植物育種技術(shù)和潛力又揭示了其局限性。2、第二次綠色革命基因革命由于氣候變化，環(huán)境污染，水資源減少，全球糧食產(chǎn)量增長速度將放慢2025年人口將達85億，要生產(chǎn)比現(xiàn)在多50%的糧食才能解決因人口增長導(dǎo)致的食物需求問題。 盡管第一次綠色革命成功實施，中國，墨西哥，印度等主要發(fā)展中國的糧食產(chǎn)量上升了70%，但大多數(shù)發(fā)展中國家仍面臨著貧困和食品短缺威脅。第一次綠色革命存在一些障礙和負(fù)面影響 由于高產(chǎn)品種對化肥、農(nóng)藥、灌溉依賴過度，導(dǎo)致土壤、水系污染，病蟲害抗性增強，土壤鹽漬化等生

7、態(tài)和環(huán)境問題，以及生產(chǎn)成本上升的問題。 國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織提出第二次綠色革命的思路：主要目標(biāo)幫助第三世界貧困人口脫貧，養(yǎng)活未來人口前提條件環(huán)境保護和持續(xù)發(fā)展主要途徑生物技術(shù)（基因工程和分子生物學(xué)在育種上的應(yīng)用）和信息技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合代表性技術(shù)培育超級木薯，超級水稻，特種玉米，短季抗病馬鈴薯，抗病小麥 3、兩次綠色革命的差異時代背景與目標(biāo)導(dǎo)向不同 第一次革命：社會主流進入工業(yè)經(jīng)濟時代，發(fā)展中國家仍處于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟時代 目標(biāo)：增加食品產(chǎn)量，解決溫飽問題第二次革命：信息經(jīng)濟時代和生物經(jīng)濟成長階段 目標(biāo)：增長產(chǎn)量、提升質(zhì)量，環(huán)境與自然資源可持續(xù)利用技術(shù)系統(tǒng)不同第一次革命：植物常規(guī)育種和雜交育種，

8、與高產(chǎn)品種配套的灌溉系統(tǒng)、化肥和殺蟲劑第二次革命：以分子生物學(xué)及基因工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)，以及其他配套的有利于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的“綠色”技術(shù)轉(zhuǎn)基因作物種子知識產(chǎn)權(quán)的界定和研發(fā)部門不同 第一次革命：新品種主要由公共部門投資研制出來，即由政府牽頭第二次革命：主要由私營公司，尤其是兼營種子與化學(xué)工業(yè)的跨國公司研制轉(zhuǎn)基因種子政策環(huán)境和政治氣候不同 第一次革命：是一種國際農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣，同時還是冷戰(zhàn)背景下，以美國為首的西方國際針對蘇聯(lián)和中國為代表的社會主義國家采取的一種籠絡(luò)發(fā)展中國家、構(gòu)建所謂“新月形包圍圈”第二次革命：不存在意識形態(tài)領(lǐng)域的影響 Really ?負(fù)面效應(yīng)不同 第一次革命：由于過量使用化肥

9、、除草劑等化學(xué)物質(zhì)而對環(huán)境造成的破壞，由于農(nóng)作物品種單一化而引起的農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源減少及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)退化。第二次革命：食品安全、生物倫理以及生物多樣性等問題。世界上6大生物技術(shù)巨頭擁有并控制絕大部分轉(zhuǎn)基因作物的技術(shù)和市場：孟山都轉(zhuǎn)基因種子的領(lǐng)先生產(chǎn)商，占據(jù)了多種農(nóng)作物種子70%100%的市場份額。旗艦產(chǎn)品Roundup是全球知名的草甘膦除草劑。 創(chuàng)始于1901年，當(dāng)時生產(chǎn)人造甜味劑（糖精）；1928年擴展業(yè)務(wù)，除了制造化肥，還為美國核武器提煉钚元素。也曾制造過發(fā)光二極管。越戰(zhàn)時是“落葉橘”的主要產(chǎn)家。 1974年推出的“農(nóng)達”除草劑，直今仍保持盈利 。1997年推出“抗農(nóng)達”棉花和 “抗螟”玉米

10、。1998年在印度試驗一種“終結(jié)基因”，具有防止煙草、棉花等結(jié)籽的能力。對于玉米等必須結(jié)種子的作物，則通過基因技術(shù)，使其種子在收獲后就自動殺掉胚芽。先正達世界第一大植保公司、第三大種子公司 拜爾非農(nóng)業(yè)害蟲治理、種子和生物技術(shù) 杜邦石油化工、日用化學(xué)品、醫(yī)藥、涂料、農(nóng)藥及聚合物 ，1997年收購先鋒種子國際公司部分股份 道氏殺蟲劑等農(nóng)業(yè)化學(xué)品、轉(zhuǎn)基因植物種子巴斯夫高產(chǎn)農(nóng)作物、用于動物飼料的營養(yǎng)增強型玉米、用于預(yù)防心血管疾病的高Omega-3脂肪酸含量油料農(nóng)作物 4、基因革命產(chǎn)生的問題基因革命在西方國家被少數(shù)私人跨國公司作為贏利的一種手段，感興趣的只是賺大錢；多數(shù)國家政府無法控制基因革命的發(fā)展方向

11、，因為政府不掌握相關(guān)的技術(shù)和專利；基因革命的知識產(chǎn)權(quán)問題阻礙其成果向第三世界貧窮國家推廣應(yīng)用；第三世界國家多數(shù)缺乏“基因革命”技術(shù)轉(zhuǎn)移的前提條件；技術(shù)壟斷迫使農(nóng)民不得不更多地依賴種子公司而失去自主權(quán)；技術(shù)壟斷可能造成今后世界億萬人生存的糧食被少數(shù)幾家大型企業(yè)所控制基因技術(shù)不可避免地卷入倫理道德、傳統(tǒng)觀念和宗教信仰等方面的爭議蘭德公司轉(zhuǎn)基因作物的未來 2004年美國著名研究機構(gòu)蘭德公司出版了轉(zhuǎn)基因作物的未來，從科學(xué)技術(shù)、資助來源、運動發(fā)生的地域以及相關(guān)政策和政治環(huán)境四個方面將轉(zhuǎn)基因作物運動與20世紀(jì)六七十年代的“綠色革命”進行了對比分析，對轉(zhuǎn)基因作物及其可能引發(fā)的基因革命的現(xiàn)狀和未來進行了全面評

12、估。1、轉(zhuǎn)基因作物運動面臨巨大挑戰(zhàn)1）轉(zhuǎn)基因技術(shù)尚難在發(fā)展中國家推廣從技術(shù)的角度來講，第一次綠色革命的成功得益于3個因素的結(jié)合：創(chuàng)新的植物育種方法 通過選擇遺傳特性，科學(xué)家們實現(xiàn)了稻谷、小麥和玉米的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)及廣泛的適應(yīng)性。技術(shù)結(jié)合 灌溉系統(tǒng)、化肥、殺蟲劑與高產(chǎn)品種種子的結(jié)合是提高糧食產(chǎn)量的關(guān)鍵。當(dāng)高產(chǎn)作物品種的種子在這些要素投入適當(dāng)?shù)那闆r下生長時，它們的產(chǎn)量就會大幅提高。受過培訓(xùn)的當(dāng)?shù)乜茖W(xué)家 只有當(dāng)?shù)乜茖W(xué)家接受了自行培育作物所必要的培訓(xùn)，他們才能在國外中斷指導(dǎo)的情況下推進本國的農(nóng)業(yè)革命。從技術(shù)的角度講，有一些重大障礙妨礙轉(zhuǎn)基因作物在廣大發(fā)展中國家得到推廣和擴散： 到目前為止，轉(zhuǎn)基因作物主要是

13、針對發(fā)達國家特定地區(qū)的農(nóng)民的需要進行開發(fā)的，不能直接適用于廣大發(fā)展中國家。絕大多數(shù)發(fā)展中國家的科學(xué)家尚沒有接受與這些技術(shù)相關(guān)培訓(xùn)，因而不能生產(chǎn)出他們自己的轉(zhuǎn)基因作物種子。轉(zhuǎn)基因作物在人類健康和環(huán)境兩方面具有潛在風(fēng)險：在健康方面，當(dāng)在作物中引入新型蛋白的基因時，一些人可能對這種蛋白產(chǎn)生過敏反應(yīng)。在環(huán)境方面潛在的風(fēng)險更為廣泛，如轉(zhuǎn)基因作物可能會對非目標(biāo)物種產(chǎn)生不利影響，與非轉(zhuǎn)基因作物之間或者轉(zhuǎn)基因作物與野生植物物種之間可能交叉授粉，結(jié)果不可預(yù)知。此外，轉(zhuǎn)基因作物可能還存在大量人們目前未知的風(fēng)險。2）主要靠私人資本的資助妨礙了轉(zhuǎn)基因技術(shù)向發(fā)展中國家的擴散報告認(rèn)為，農(nóng)業(yè)研發(fā)的財政支持類型對新技術(shù)如何產(chǎn)

14、生和傳播影響重大。第一次綠色革命資金的國際來源是政府或非政府等公共組織，動機是公共利益而非商業(yè)目的，使得農(nóng)業(yè)技術(shù)可以以發(fā)展中國家及其農(nóng)民負(fù)擔(dān)得起的低成本從發(fā)達國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移并在發(fā)展中國家內(nèi)部擴散。生物技術(shù)研發(fā)卻幾乎全部出現(xiàn)在發(fā)達國家的私營企業(yè)中，轉(zhuǎn)基因作物多是私營企業(yè)的產(chǎn)品。由此發(fā)展中國家利用農(nóng)業(yè)生物技術(shù)有兩大財政障礙：在生物技術(shù)企業(yè)這一方，因利益驅(qū)使，主要為發(fā)達國家的農(nóng)民服務(wù)，缺乏生產(chǎn)適用于發(fā)展中國家的轉(zhuǎn)基因作物的激勵措施。知識產(chǎn)權(quán)問題 知識產(chǎn)權(quán)除了有利于第一個開發(fā)出此技術(shù)的公司之外，對其它公共和私營機構(gòu)的研發(fā)都不利。由于這些障礙，許多發(fā)展中國家的農(nóng)民要么無法獲得有用的轉(zhuǎn)基因作物，要么

15、由于轉(zhuǎn)基因作物的種子太昂貴而買不起。3）轉(zhuǎn)基因作物運動目前僅局限在少數(shù)幾個國家綠色革命在拉丁美洲、中國和東南亞、印度和南亞、英國等四個截然不同的廣大地區(qū)（除了非洲）獲得了成功。除英國以外，“成功” 被定義為產(chǎn)量增加，這種增加能夠減少潛在的營養(yǎng)不良，而不涉及環(huán)境和社會經(jīng)濟平等方面的擔(dān)心或其它問題。然而，迄今為止，轉(zhuǎn)基因作物運動只在少數(shù)幾個地方小有名氣。美國、加拿大、阿根廷和中國，這四個國家種植的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的面積加起來占了世界轉(zhuǎn)基因作物總面積的99%。而且轉(zhuǎn)基因作物運動似乎還不太可能在短時期內(nèi)擴散到大多數(shù)發(fā)展中國家。4）轉(zhuǎn)基因作物運動面臨的政策與政治環(huán)境相當(dāng)惡劣第一次綠色革命是在一個特殊的背景環(huán)

16、境中實現(xiàn)的，其特征是將饑荒、人口過剩和共產(chǎn)黨政府在各國的崛起看作是對西方的戰(zhàn)略威脅。美國之所以在聯(lián)邦和慈善的層次上做出大力促進農(nóng)作物培育的承諾，目的是將其作為冷戰(zhàn)努力的一部分來遏制共產(chǎn)主義的蔓延。 轉(zhuǎn)基因運動所要面對的政策和政治環(huán)境則要惡劣得多：首先，不少國家的政府認(rèn)為有必要管制轉(zhuǎn)基因作物以防止或減輕潛在的健康和環(huán)境威脅，歐盟是持這種謹(jǐn)慎立場的代表者。其次，當(dāng)前不存在一個讓轉(zhuǎn)基因作物在發(fā)展中國家成功的強烈的政治動機。共產(chǎn)主義不再是威脅 、饑荒似乎更是當(dāng)?shù)貧夂?、政治和?zhàn)爭等因素的結(jié)果再次，更廣泛的公眾審查、非政府組織的關(guān)注、輿論的監(jiān)督和科學(xué)的新進展已經(jīng)引起了對轉(zhuǎn)基因作物對環(huán)境和健康威脅的新的關(guān)注

17、，這些對各國政府都施加了強大的壓力。2、第一次綠色革命的重大缺陷給轉(zhuǎn)基因革命帶來機遇隨著發(fā)展中世界的人口數(shù)量持續(xù)上升、人均耕地不斷減少，第一次綠色革命的效用正在達到一個自然的極限。雖然第一次綠色革命在很大程度上延緩了饑荒在廣大發(fā)展中世界的蔓延，但發(fā)展中世界仍有相當(dāng)多的人處于營養(yǎng)不良狀況。由于第一次綠色革命的目標(biāo)不是彌補社會經(jīng)濟差距，而是提高糧食產(chǎn)量，因此綠色革命在很多地方加劇了貧富分化和性別不平等等社會問題。綠色革命在許多情況下造成了環(huán)境破壞。3、轉(zhuǎn)基因運動欲成為新的農(nóng)業(yè)革命必須解決的問題農(nóng)業(yè)生物技術(shù)必須讓發(fā)展中國家的農(nóng)民購買得起。公共部門需要對轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究進行更大的投資。無論是捐贈國還是接

18、受國都要對轉(zhuǎn)基因革命采取堅定的支持政策，使公共利益和資助達到能夠維持農(nóng)業(yè)革命的水平。發(fā)展中國家的決策者們必須制定法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)既要考慮用轉(zhuǎn)基因作物制成的食物的風(fēng)險，也要考慮其利益。各利益相關(guān)者都表現(xiàn)出推動轉(zhuǎn)基因作物運動的意愿。轉(zhuǎn)基因作物的利益分配問題例1：美國在19921995年期間，棉鈴蟲殺蟲劑噴灑次數(shù)平均為4.6次， 19992001年種植Bt轉(zhuǎn)基因棉花后， 降到0.8次。 按有效成分計算，2002年殺蟲劑使用量大約減少了100萬公斤。 由于Bt棉減少了用藥成本，提高了產(chǎn)量， 棉農(nóng)的年凈收入增加1.05億美元； 出售種子的生物技術(shù)公司獲利8000萬美元； 由于棉花增產(chǎn)、銷售價格下降，消

19、費者節(jié)省4500萬美元， 因此導(dǎo)致的其它國家棉農(nóng)損失1500萬美元。例2： 2001年阿根廷和美國種植轉(zhuǎn)基因大豆分別獲利3億美元和1.45億美元 生物技術(shù)公司從種子獲利4.21億美元 由于大豆價格降低，消費者獲益6.52億美元 未使用轉(zhuǎn)基因品種的大豆種植農(nóng)民，因價格下降2%，虧損2.91億美元其它：轉(zhuǎn)基因香草的開發(fā)將影響非洲馬達加斯加一帶10萬香草種植戶的生計； 目前70%的咖啡豆都是人工采摘的，使咖啡豆同步成熟的轉(zhuǎn)基因咖啡樹直接影響非洲以采摘為生的大批勞力。19942000，美國Arizona，針對靶標(biāo)害蟲棉鈴蟲的殺蟲劑施用每年3次 0.1次19972000，Alabama，幾乎增加1倍19

20、96年，美國南部20000英畝Bt棉失去對棉鈴蟲的控制，有人認(rèn)為害蟲可能產(chǎn)生Bt抗性，但孟山都公司認(rèn)為，這是由于當(dāng)年氣溫較高，導(dǎo)致棉鈴蟲大發(fā)生，并建議棉農(nóng)噴灑殺蟲劑以減少損失。一般說來控制靶標(biāo)害蟲的殺蟲劑由于轉(zhuǎn)基因的引入，其用量會大量減少，但非靶標(biāo)害蟲的殺蟲劑不會減少，甚至增加1992199319941995199619971998199920001.091.081.731.711.251.391.262.962.8219922000年美國棉田殺蟲劑施用總量（磅/公頃）三、全球轉(zhuǎn)基因植物研究發(fā)展現(xiàn)狀1983年，轉(zhuǎn)基因煙草問世1986年，抗蟲和抗除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花進入田間試驗（全世界批準(zhǔn)進入田間

21、試驗的轉(zhuǎn)基因植物共有5項）1992年，全世界批準(zhǔn)進入田間試驗的轉(zhuǎn)基因植物共有675項19871999年，美國共批準(zhǔn)了4779項基因工程農(nóng)作物進入大田試驗，其中1998年批準(zhǔn)1077項1994年，第一個轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品延熟保鮮的轉(zhuǎn)基因番茄“Flavr Savr”得到美國農(nóng)業(yè)部和FDA的批準(zhǔn)上市1995年，全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積120萬公頃， 市場銷售額0.75億美元1996年，284萬公頃1997年，1255萬公頃1998年，2780萬公頃（轉(zhuǎn)基因大豆1450萬公頃），銷售額約1215億美元1999年，3990萬公頃2000年，約4400萬公頃，銷售額約30億美元，世界農(nóng)藥市場從90億美元萎縮至

22、60億美元2001年，約5300萬公頃2002年，約5900萬公頃2003年，約6800萬公頃2004年，約8100萬公頃2005年，約9000萬公頃2006年，約10200萬公頃2007年，約11400萬公頃2008年，約12500萬公頃2009年，約13400萬公頃，2010年，14800萬公頃，產(chǎn)值約105億美元2011年，16000萬公頃2012年，17030萬公頃19962012全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的發(fā)展?fàn)顩r2012年全球主要轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用比例（百萬公頃）自1996年以來，發(fā)達國家把轉(zhuǎn)基因作為搶占未來科技制高點和增強農(nóng)業(yè)國際競爭力的戰(zhàn)略重點，發(fā)展中國家也積極跟進，并呈現(xiàn)以下態(tài)勢：

23、品種培育速度加快目前全球轉(zhuǎn)基因生物新品種已從抗蟲和抗除草劑等第一代產(chǎn)品， 向改善營養(yǎng)品質(zhì)和提高產(chǎn)量的第二代產(chǎn)品， 以及工業(yè)、 醫(yī)藥和生物反應(yīng)器等第三代產(chǎn)品轉(zhuǎn)變， 多基因聚合的復(fù)合性狀正成為轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究與應(yīng)用的重點。產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用規(guī)模迅速擴大截至2009年底，種植面積由1996年的2550萬畝發(fā)展到20億畝，增長79倍。生態(tài)和經(jīng)濟效益十分顯著從 1996年至2011 年，增加價值982億美元的農(nóng)作物產(chǎn)量; 節(jié)省4.73億公斤的殺蟲劑; 2011年，1年減少231億公斤CO2排放，相當(dāng)于從公路上移走大約1020萬輛汽車; 節(jié)省1.087億公頃土地，保護了生物多樣性; 改善了超過1500萬小型農(nóng)戶即超

24、過5000萬人口的生計轉(zhuǎn)基因研究的目標(biāo)服務(wù)對象面向農(nóng)民，目標(biāo)是讓工作更輕松，產(chǎn)量更高，利益更大。1996年孟山都推出第一個暢銷品種：“抗農(nóng)達”大豆品種，可耐受草甘膦，農(nóng)民只需1種除草劑就能除掉大多數(shù)雜草，同時還不損傷莊稼。 發(fā)展中國家的研究大部分是關(guān)注營養(yǎng)增強的問題，最著名的例子就是黃金大米，其獨特黃色來自添加的-胡蘿卜素，即維生素A的前體，借以彌補很多東亞國家飲食中所缺乏的維生素A。目前已在菲律賓開展田間實驗。 針對食品加工商，如傳統(tǒng)的李子很難加工，給李子去核時，往往會留下堅硬而尖利的碎片。美國農(nóng)業(yè)研究局阿巴拉契亞水果研究工作站的分子植物生物學(xué)家克里斯達迪克開展了一項研究，利用一種基本無核的

25、常規(guī)育種李子，通過基因工程手段改造成完全無核的水果。 面向最終消費者而設(shè)計的轉(zhuǎn)基因食品。先鋒之一是“北極蘋果”，特點是切開或啃咬后不會很快變成褐色。插入的基因來自某些多酚氧化酶（造成變色的生化反應(yīng)中關(guān)鍵的一種酶）水平較低的蘋果品種。 2012年全球生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢2012 年，轉(zhuǎn)基因作物在全球范圍內(nèi)的種植面積達1.703 億公頃，年增長率為 6%。相比2011年的1.6億公頃，增長了1030萬公頃。 2012年，蘇丹首次種植轉(zhuǎn)基因棉花；古巴首次種植轉(zhuǎn)基因玉米；因為馬鈴薯“Amflora” 停止銷售，德國和瑞典未能繼續(xù)種植該種馬鈴薯；因為規(guī)定限制，波蘭終止種植轉(zhuǎn)基因玉米。201

26、2年28個種植轉(zhuǎn)基因作物的國家中，20個為發(fā)展中國家，8個為發(fā)達國家。2011年種植轉(zhuǎn)基因作物的國家中，19個為發(fā)展中國家，10個為發(fā)達國家。1730萬農(nóng)民在2012年種植了轉(zhuǎn)基因作物，比2011年增加了60萬。值得注意的是，超過90%，即1500萬農(nóng)民，均為發(fā)展中國家的小型、資源匱乏型農(nóng)戶。美國仍然為全球轉(zhuǎn)基因作物第一生產(chǎn)國，種植面積達6950萬公頃，全部轉(zhuǎn)基因作物的平均采用率約為 90%。在中國，720萬小型、資源匱乏型農(nóng)戶種植了400萬公頃的轉(zhuǎn)基因棉花（人均種植0.5公頃），采用率達到80%。2012年全球僅轉(zhuǎn)基因作物種子價值約為150億美元。12345678910111213苜蓿甘藍型

27、油菜四季豆康乃馨菊苣棉花匍匐翦股穎，又叫四季青、本特亞麻玉米西瓜木瓜矮牽牛李子141516171819202122232425白菜型油菜白楊土豆水稻玫瑰花大豆南瓜甜菜甜椒煙草西紅柿小麥已批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因作物種類 四、轉(zhuǎn)基因植物的種類1、抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物 最先進入田間生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因植物，也是目前栽培面積最大的一類轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，如抗草甘膦的大豆、油菜、甜菜、玉米，抗溴苯腈的煙草、棉花等2、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物Bt殺蟲蛋白基因 轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲棉花、玉米和馬鈴薯已進入商品化生產(chǎn)動物產(chǎn)生的昆蟲毒素基因蝎昆蟲毒素、蜘蛛毒素植物來源的各種抗蟲基因豇豆蛋白酶抑制劑（CpTI）、馬鈴薯蛋白酶抑制劑（PinII）的抗

28、蟲效果較好；豌豆外源凝集素（P-lec）、雪花蓮凝集素（GNA）、半夏外源凝集素（PTA）等能特異識別并可逆結(jié)合糖類復(fù)合物由中國農(nóng)科院生物工程中心開發(fā)的Bt棉對棉鈴蟲有顯著的抗性。與對照相比減少農(nóng)藥用量80，并減少用工150個/hm2，以上兩者可使每公頃節(jié)省1500元，Bt轉(zhuǎn)基因棉種深受棉農(nóng)的歡迎。由中國農(nóng)科院生物工程中心開發(fā)的Bt棉對棉鈴蟲有顯著的抗性 與對照相比減少農(nóng)藥用量80%，并減少用工150個/hm2，以上兩者可使每公頃節(jié)省1500元。當(dāng)被昆蟲吞食到消化道時，與昆蟲腸道周圍細(xì)胞壁膜糖蛋白結(jié)合，影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，同時在消化道內(nèi)誘發(fā)病灶，使昆蟲得病甚至死亡。3、抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒轉(zhuǎn)基

29、因植物衣殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因、病毒核內(nèi)蛋白酶基因、病毒衛(wèi)星RNA；來自植物的抗病毒基因抗真菌轉(zhuǎn)基因植物 植物或細(xì)菌的幾丁質(zhì)酶基因和-1,3-葡聚糖酶基因，對抗植物真菌病原； 核糖體滅活蛋白基因（RIP），來自植物，對控制病原真菌有效； 植物抗毒素（PA）基因、病程相關(guān)蛋白（PRP）基因、鈍化病原物致病酶的蛋白質(zhì)基因、抗菌肽基因等防衛(wèi)基因抗細(xì)菌轉(zhuǎn)基因植物殺菌肽基因、溶菌酶基因、來自病原菌自身的抗菌基因、植物抗細(xì)菌基因4、抗環(huán)境脅迫的轉(zhuǎn)基因植物溫度脅迫（低溫、高溫）水分脅迫（干旱、澇害）化學(xué)物脅迫（鹽堿、重金屬、有機污染物）5、植物發(fā)育調(diào)節(jié)基因工程控制果實成熟的轉(zhuǎn)基因植物通過控制乙烯合成的關(guān)

30、鍵酶（ACC合成酶）來延長瓜果的保險期，已鑒定2個番茄ACC基因（LE-ACC2和LE-ACC4），用LE-ACC2反向插入載體后轉(zhuǎn)化番茄，其果實的乙烯合成量降低99.5%；此外，控制乙烯形成酶（EFE）、與植物細(xì)胞壁成分降解有關(guān)的酶，也能達到延長保險期的效果。雄性不育基因工程 通過花粉或花藥特異表達啟動子使細(xì)胞毒素基因在花粉或花藥中表達，促使絨氈層細(xì)胞消融或花粉自融，達到雄性不育；或者利用反義RNA抑制花粉發(fā)育所必須的基因表達來達到雄性不育。改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因工程淀粉、油分、蛋白質(zhì)、色素有些植物的光合效率高，有些效率低；原因是前者具有對二氧化碳親和性較高的酶系，其中重要的是磷酸烯醇式丙酮酸羧化

31、酶（PEPC）。具有PEPC酶的植物學(xué)術(shù)上稱為“C4植物”。屬于C4類型的作物很少，有玉米、高粱、甘蔗等。另一類植物不具備PEPC酶系，其固定二氧化碳依賴1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶，光合作用效率較低，稱為“C3植物”。多數(shù)主要的作物都屬于C3類型的植物，如水稻、小麥、大豆、馬鈴薯和棉花等迄今仍未能將C4品質(zhì)轉(zhuǎn)移到C3作物；對Rubisco的改造也未能奏效。6、醫(yī)藥領(lǐng)域的轉(zhuǎn)基因植物 食用疫苗、生產(chǎn)藥用蛋白白玫瑰染制的“藍色妖姬”忽悠了人們很多年玫瑰花不含生成藍色翠雀素所需的控制黃酮類化合物35-氫氧化酶基因，所以，藍玫瑰一度被認(rèn)為不可能存在。英語bluerose有“不可能”之意。日本三得

32、利公司耗資30億日元，他們從1990年就開始開發(fā)藍玫瑰，從藍三葉草中提取藍色素基因，將藍花基因植入玫瑰花，培植出藍玫瑰。2008年10月31日，東京國際花卉博覽會上，真正的藍玫瑰終展芳容。背景資料1：藍玫瑰 背景資料2：BT基因即蘇云金芽胞桿菌（Bt）基因。人類利用Bt菌殺滅害蟲有100多年歷史，也有抗藥性大量出現(xiàn)。Bt與其它芽胞桿菌相比，不僅能形成芽胞，還產(chǎn)生殺蟲蛋白組成的晶體。Bt毒素主要分為內(nèi)毒素和外毒素。外毒素指細(xì)菌在生命活動過程中排出體外的代謝物，包括-外毒素、-外毒素、-外毒素、不穩(wěn)定外毒素和水溶性外毒素等。內(nèi)毒素又稱-內(nèi)毒素、晶體毒素或殺蟲晶體蛋白。伴胞晶體由一種或幾種殺蟲晶體蛋

33、白組成，在Bt對昆蟲的致死過程中起主要作用。殺蟲晶體蛋白對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目、膜翅目、同翅目、直翅目、食毛目等多種昆蟲以及線蟲、蠟類和原生動物具有特異性的殺滅活性。作用機理：Bt伴胞晶體被敏感昆蟲攝食后，在中腸蛋白酶的作用下溶解并激活，釋放出毒素核心肽段；而后毒素作用于中腸上皮細(xì)胞，引起細(xì)胞膨脹和裂解，由此引起昆蟲腸道麻痹和腸道穿孔，消化道細(xì)胞的離子和滲透壓平衡遭到破壞，最終導(dǎo)致昆蟲死亡，這在昆蟲致死作用中占主導(dǎo)地位。另外，芽胞可以經(jīng)蟲口進入消化道，在毒素破壞中腸后，菌體可以進入體腔進行大量繁殖，引起幼蟲敗血癥。為什么害蟲吃了Bt作物會死亡，而人吃了卻沒事？一般來說，食物要經(jīng)過加熱煮熟后再

34、吃。實驗表明，Bt蛋白在60水中煮1分鐘就失去活性Bt蛋白前體只有在昆蟲腸道的堿性環(huán)境下才能加工成有毒的蛋白，而人畜的胃環(huán)境是酸性的，而且Bt蛋白不能跟人畜腸道細(xì)胞結(jié)合不管生吃還是煮熟后再吃，吃下去的Bt蛋白最終都會象其它蛋白一樣被消化和分解掉。序號希望改變的植物性狀1抗蟲性2病毒、細(xì)菌和真菌等病害的抗性3油分、淀粉和蛋白質(zhì)特性，使作物除了在烘烤和釀造品質(zhì)方面有所改善外，還更適合作為生物降解塑料、清潔劑、潤滑油和紙張的原料4除草劑抗性，使某些作物品種具有耐特定除草劑的能力；在很多情況下，可減少除草劑用量而達到同樣有效控制雜草的目標(biāo)5植物結(jié)構(gòu)和開花習(xí)性，如株高、開花時間、花色6落粒性，減少種子收

35、獲時因落粒而造成的損失7果實和球莖成熟貯藏特性，如延遲成熟、延長貨架期的番茄，減少馬鈴薯儲藏時施用發(fā)芽抑制劑的用量等8增強抗逆能力，如對冷、熱、漬、旱、鹽堿的抗性9增強特定作物去除土壤中有毒金屬的能力，修復(fù)污染了的環(huán)境10消除某些作物的過敏性11增加微生物、礦物質(zhì)和抗癌物質(zhì)成分12用于藥物生產(chǎn)，如可食性疫苗通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)希望改變的植物性狀五、我國的轉(zhuǎn)基因植物研究進展1996年，我國正在研究和開發(fā)的轉(zhuǎn)基因植物約47種，涉及基因103種；19971999年，26項轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品或我國安全性審批，其中抗蟲類型16項，抗病毒型9項，改良品質(zhì)型1項；2009年，370萬公頃；2010年，350萬公頃。我國是

36、世界農(nóng)產(chǎn)品進口大國，排名前3的進口轉(zhuǎn)基因作物：大豆、玉米、油菜進口大豆主要用于生產(chǎn)豆油、豆腐、豆奶等；國內(nèi)用轉(zhuǎn)基因大豆生產(chǎn)的大豆色拉油比例高達80%以上。1、我國轉(zhuǎn)基因水稻的發(fā)展情況4個研究領(lǐng)域：耐除草劑、抗病蟲害、抗逆性、品質(zhì)改良抗蟲性：轉(zhuǎn)Bt基因抗螟蟲水稻、轉(zhuǎn)雪花蓮凝集素基因（GNA）抗褐飛虱水稻。 抗病性：轉(zhuǎn)抗菌肽B基因抗百葉枯病水稻、轉(zhuǎn)Xa21基因抗百葉枯病水稻、抗條紋病毒基因水稻、轉(zhuǎn)ADP葡萄糖焦磷酸酶基因抗稻瘟病基因。 除草劑抗性：轉(zhuǎn) bar基因抗除草劑水稻。 抗生素抗性（作為篩選標(biāo)記）：轉(zhuǎn)潮霉素抗性基因水稻。 抗逆性：轉(zhuǎn)脯氨酸合成酶基因耐鹽堿水稻。 品質(zhì)改良：抗衰老轉(zhuǎn)基因水稻、富

37、含蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)基因水稻。 中國的水稻轉(zhuǎn)基因技術(shù)走在世界的前列 有三種抗主要病蟲害通過了環(huán)境試驗：抗螟蟲、抗稻飛虱、抗稻白葉枯病耐除草劑和抗鹽的轉(zhuǎn)基因水稻品種也已被培育出來主要研究機構(gòu)：中國水稻研究所 （1981年6月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)在杭州建立，1989年10月落成，是建國以來我國一次性投資最大的農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)。現(xiàn)隸屬中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院和浙江省人民政府雙重領(lǐng)導(dǎo)）中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所 福建省農(nóng)科院、安徽省農(nóng)科院中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所 中國科學(xué)院微生物研究所 浙江大學(xué) 河北大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等相關(guān)研究小組已獲批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因水稻、轉(zhuǎn)基因玉米的有關(guān)情況轉(zhuǎn)基因水稻“華恢1號”是高抗鱗翅目害蟲轉(zhuǎn)基因水稻品系。外源基因是

38、人工合成的Bt殺蟲蛋白融合基因cry1Ab/cry1Ac；研發(fā)單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和國際水稻研究所。研發(fā)工作于1995年開始，1999年成果通過了農(nóng)業(yè)部的成果鑒定，同年開始中間實驗，2002年完成環(huán)境釋放，2003年到2004年進行生產(chǎn)性試驗。 轉(zhuǎn)基因水稻對稻縱卷葉螟、 二化螟、 三化螟和大螟等鱗翅目害蟲的抗蟲效果穩(wěn)定在80%以上，具有節(jié)省投入成本，減少勞動強度和中毒風(fēng)險，大幅減少農(nóng)藥用量，減少環(huán)境污染，維持稻田生物種群動態(tài)平衡等優(yōu)勢。轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米“BVLA430101”由中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所培育的自交系，外源基因是自行克隆的植酸酶基因，受體品種是“Hi-”玉米自交系。植酸酶可以減輕植酸

39、的抗?fàn)I養(yǎng)作用，將植物中大量存在的植酸分解為肌醇和可被動物利用的磷， 從而提高動物對磷的利用效率，減少高磷糞便排放，有利于環(huán)境保護。1999年和2004年，農(nóng)業(yè)部先后受理了轉(zhuǎn)基因水稻和玉米的安全評價申請，分別經(jīng)過11年和6年的嚴(yán)格評價，2009年8月17日依法批準(zhǔn)發(fā)放了轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。轉(zhuǎn)抗蟲基因水稻：經(jīng)相關(guān)省政府部門審核、安委會評價和農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)，19992000年開展了中間試驗20012002年開展了環(huán)境釋放20032004年開展了生產(chǎn)性試驗2004年申請轉(zhuǎn)基因水稻生產(chǎn)應(yīng)用安全證書農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物安全檢測機構(gòu)于20042008年，對轉(zhuǎn)基因水稻的分子特征、環(huán)境安

40、全和食用安全的部分指標(biāo)進行了檢測驗證。多年的安全評價試驗和檢測驗證結(jié)果表明：轉(zhuǎn)基因水稻、玉米分子特征清晰； 未發(fā)現(xiàn)環(huán)境安全不良影響；關(guān)鍵營養(yǎng)成分沒有差異； 毒性試驗對試驗動物未發(fā)現(xiàn)不良影響，與已知過敏原無同源性。結(jié)論：安委會綜合評價認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因水稻和玉米與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ账竞陀衩拙哂型瑯拥陌踩浴?、我國的轉(zhuǎn)基因小麥研究情況1983年開始對小麥轉(zhuǎn)基因體系的研究，1990年獲得成功，在世界上首先獲得轉(zhuǎn)基因小麥植株。2000年，余增亮研究組通過低能離子束注射，分別將帶有GFP和GUS基因的表達載體質(zhì)粒送入冬小麥和春小麥的成熟胚，獲得轉(zhuǎn)基因植株趙亞化（2001）和朱新產(chǎn)（2002）通過對小麥穗莖的活體

41、微注射，分別將大豆和豌豆的總DNA導(dǎo)入春小麥，獲得蛋白含量和組分發(fā)生明顯變化的植株及其后2代據(jù)統(tǒng)計，我國從事小麥轉(zhuǎn)基因及其環(huán)境安全性研究的研究人員有300名以上，以冬小麥為主。中國小麥轉(zhuǎn)基因及其環(huán)境安全性研究機構(gòu)：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)科院、中科院遺傳與發(fā)育研究所、山東大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、甘肅省農(nóng)科院、河北農(nóng)林科學(xué)研究院、河南農(nóng)科院和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等3、我國的轉(zhuǎn)基因大豆研究情況中國的轉(zhuǎn)基因大豆始于20世紀(jì)80年代，現(xiàn)有10余家研究機構(gòu)和大學(xué)。涉及性狀包括抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆、生長發(fā)育等，現(xiàn)已獲得抗蟲、抗除草劑、高含油率的穩(wěn)定品系。由于研究基礎(chǔ)、經(jīng)費和政策的限制，尚處于實驗室

42、階段，未在生產(chǎn)上應(yīng)用。研究水平比較低，利用的基因資源相當(dāng)有限，轉(zhuǎn)化手段還存在一些問題。4、我國的轉(zhuǎn)基因油菜研究情況在浙江、湖北、湖南、北京、山東、江蘇、上海、云南和四川等地已有幾十件成功報道，其中浙江省農(nóng)科院的轉(zhuǎn)反義PEP基因（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）高含油量油菜品種已經(jīng)開始申請安全評估并準(zhǔn)備進行商業(yè)化生產(chǎn)。轉(zhuǎn)移的基因涉及抗除草劑、抗病、抗蟲、抗逆、品質(zhì)改良和育性改變等。我國是油菜生產(chǎn)大國，年油菜栽培面積780萬hm2，菜籽總產(chǎn)量達1200萬噸，轉(zhuǎn)基因油菜的環(huán)境安全性問題引起人們的關(guān)注。5、中國樹木轉(zhuǎn)基因研究進展據(jù)不完全統(tǒng)計， 全球已對近百個樹種進行遺傳轉(zhuǎn)化研究。其中：楊樹、番木瓜、 松樹、

43、柳、核桃、蘋果、櫻桃、香樟、懸鈴木、桉樹、 云杉等已進入田間試驗或已商品化中國是開展樹木轉(zhuǎn)基因研究較早的國家之一早在 1987年陳瑞春就對楊樹的遺傳轉(zhuǎn)化做了探索與嘗試 1989年田穎川將蘇云金桿菌（Bt）殺蟲蛋白基因轉(zhuǎn)入歐洲黑楊 1993年獲得高表達抗蟲的轉(zhuǎn)Bt陽性植株 1994年進入田間試驗 2002年商品化， 成為世界上第一批商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因樹木。迄今為止，中國已成功地對近50種樹種進行了遺傳轉(zhuǎn)化研究 楊樹、核桃、蘋果、楓香、白樺 、枸杞、泡桐、棗樹、佛手、懸鈴木等轉(zhuǎn)基因樹可能是迄今最具生態(tài)風(fēng)險的轉(zhuǎn)基因生物之一，表現(xiàn)在：對周圍環(huán)境野生樹種可能造成基因污染；有些可能成為新的入侵外來種，破壞

44、已十分脆弱的森林生態(tài)系統(tǒng)。 1988年，第一種轉(zhuǎn)基因樹（抗除草劑楊樹）在比利時進行田間實驗，到2008年，有100多種轉(zhuǎn)基因樹研究成功到2008年，只有中國的Bt抗蟲轉(zhuǎn)基因楊樹有140萬株種植規(guī)模；美國只有一種基因工程樹（抗病毒番木瓜）被限在夏威夷群島進行商業(yè)化種植FAO強調(diào)，樹木花粉與種子的擴散是無國界的，因此對環(huán)境影響評估的有關(guān)方法達成國際一致前，不宜匆忙種植。樹木遺傳轉(zhuǎn)化的目的基因應(yīng)用較多的抗蟲基因蘇云金桿菌殺蟲晶體蛋白（Bt）基因昆蟲蛋白酶抑制劑基因，其中應(yīng)用最廣泛的豇豆胰蛋白酶抑制劑基因（cpti）系統(tǒng)肽基因昆蟲特異性神經(jīng)蝎毒素基因（AaIT）植物凝集素基因（lectin）樹木上克隆

45、的抗病基因抗病毒基因病毒外殼蛋白基因抗菌基因幾丁質(zhì)酶基因、抗菌肽基因和防御素基因抗逆境基因工程抗寒、抗凍基因（AFP）抗旱、 耐鹽堿基因1-磷酸甘露醇脫氫酶基因（mtlD）、膽堿脫氫酶基因（betA）、轉(zhuǎn)膽堿氧化酶基因（codA）、甜菜堿脫氫酶基因（BADH）材性改良基因工程 從多種植物中克隆出與木質(zhì)素生物合成相關(guān)的基因，為通過基因工程方法降低木質(zhì)素含量， 改變木質(zhì)素組成創(chuàng)造了條件。應(yīng)用較多的有4CL、COMT、 CCoAOMT、 CAD等基因。與樹木育性、貯藏能力、品質(zhì)改良相關(guān)等方面的基因工程 從擬南芥中分離得到的LFY和AP1基因可以促進植物從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，縮短植物的幼年期，促使

46、植物提早開花。六、轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的安全性評價1、安全評價的意義轉(zhuǎn)基因植物中導(dǎo)入的外源基因通常來源于非近緣物種，甚至是人工合成的基因。由于受到基因相互作用、基因多效性等因素的影響，很難精確預(yù)測外源基因在新的遺傳背景中可能產(chǎn)生的表型效應(yīng)和副作用，也不了解其對健康和環(huán)境會產(chǎn)生的影響大量轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物進入商業(yè)化階段，其大面積釋放可能使得原先小范圍內(nèi)不太可能發(fā)生的潛在危險得以表現(xiàn)，如通過基因流破壞生態(tài)平衡已有的生物安全管理法規(guī)還不完善，有必要通過客觀的、全面的對轉(zhuǎn)基因植物進行安全評估，為相關(guān)法規(guī)的制定和執(zhí)行提供充分的依據(jù)消除疑慮 普通百姓對生物技術(shù)缺乏了解，對生物技術(shù)產(chǎn)品持保留態(tài)度，存在各種各樣的疑問

47、，因此要通過安全性評估研究，證明轉(zhuǎn)基因植物的研究與產(chǎn)業(yè)化是建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，在嚴(yán)格的管理、監(jiān)督下安全地進行2、安全評估的內(nèi)容導(dǎo)入的外源基因及其產(chǎn)物對受體植物是否有不利影響；釋放或使用有關(guān)轉(zhuǎn)基因作物帶來的生態(tài)學(xué)上的安全性，包括：轉(zhuǎn)基因作物本身變?yōu)殡s草；轉(zhuǎn)入的基因可能轉(zhuǎn)移至近緣物種，從而使其變?yōu)殡s草；轉(zhuǎn)入基因在水平方向上轉(zhuǎn)移至其它物種而帶來生態(tài)學(xué)上的問題；基因以其它不明方式使作物和其它野生近緣物種之間的生態(tài)關(guān)系紊亂；毒理學(xué)方面的安全性問題 集中體現(xiàn)在食品、飼料和其它消費領(lǐng)域的安全性，包括：轉(zhuǎn)入的基因可能使植物變得不易加工或消化；可能影響作物的毒理學(xué)性質(zhì)；可能以不明方式產(chǎn)生某種有害物質(zhì)。1）外源基

48、因?qū)κ荏w植物的影響大多數(shù)轉(zhuǎn)基因植物在實驗中都使用了2種遺傳成分：標(biāo)記基因和目的基因標(biāo)記基因 分為2類：選擇基因和報告基因選擇基因可分為3類：抗生素抗性、除草劑抗性、植物代謝大多數(shù)標(biāo)記基因會表達相應(yīng)的酶或其它蛋白，有可能對轉(zhuǎn)基因植株產(chǎn)生有害影響外源基因插入的影響 一般情況下，受體植物基因組中，外源基因的插入位置是隨機的，拷貝數(shù)也不確定，因此插入的基因可能會失活或沉默，受體植物的某些基因也可能失活外源基因?qū)χ参锏挠绊?多數(shù)轉(zhuǎn)基因植株與病蟲害、雜草、逆境的抗性有關(guān)，因而對環(huán)境的適應(yīng)性大為提高；但是，如果選擇壓力不存在了，轉(zhuǎn)基因植株并無優(yōu)越性，反而因為要合成新的蛋白質(zhì)而消耗更多的能量，最終導(dǎo)致基因消失

49、2）轉(zhuǎn)基因植物在生態(tài)方面的潛在風(fēng)險轉(zhuǎn)基因植物本身帶來的風(fēng)險；轉(zhuǎn)基因植物通過基因流給其它物種帶來的風(fēng)險可能成為雜草在引入地持續(xù)存在、入侵好改變其它植物棲息地通過基因流對近緣物種的潛在威脅與近緣植物物種雜交產(chǎn)生雜種，可能對近緣物種、野生種、雜草產(chǎn)生影響抗蟲轉(zhuǎn)基因作物帶來的潛在風(fēng)險可能使害蟲對Bt產(chǎn)生抗性；有些益蟲以害蟲為食，害蟲的減少會威脅到益蟲的生存與繁衍；Bt殺蟲蛋白是否影響人類健康應(yīng)予以重視抗病毒轉(zhuǎn)基因作物帶來的潛在風(fēng)險產(chǎn)生新病毒的可能性；病毒寄主范圍可能擴大；病毒的協(xié)同作用可能使病毒病變更加嚴(yán)重其它方面的潛在風(fēng)險積累和級聯(lián)效應(yīng)，如能侵入非農(nóng)作物棲息地的轉(zhuǎn)基因作物，由于可能比其它植物具有更強

50、的競爭優(yōu)勢，因此可能取代原來棲息地上的物種，導(dǎo)致區(qū)域植物組成的改變、生物多樣性的降低、甚至使原來物種滅絕?！半s草”是指非人為種植、對人類而言其不利性多于有利性的一類植物。這是以人類自身利益為中心確定的，因此，一種植物在某地是對人類有益的農(nóng)作物，而在另一地方卻成為對人類有害的雜草。環(huán)境適應(yīng)性強，能在許多不同環(huán)境下萌發(fā)生長種子能長期保持活力營養(yǎng)生長階段迅速，很快進入花期只要生長條件適合，植株能持續(xù)產(chǎn)生種子通常能自花傳粉，但不是絕對的自花傳粉花粉通過蟲媒或風(fēng)媒雜交授粉在適宜環(huán)境下能產(chǎn)生大量種子，在惡劣環(huán)境下也能結(jié)籽種子具有遠(yuǎn)近不同距離的傳播能力如是多年生植物，營養(yǎng)生長能力好植株再生能力強能以某種方式

51、增強競爭能力，如叢生、攀緣生長、產(chǎn)生有毒化合物阻礙其它植物生長等雜草常有的幾種特性基因漂流指基因通過花粉授精雜交等途徑在種群之間擴散的過程。生物安全中的基因漂流主要特指外源基因在GMOs和與其有親緣關(guān)系的生物間的交流，有3種實現(xiàn)方式：在自然狀態(tài)下攜帶轉(zhuǎn)基因的花粉通過風(fēng)媒或蟲媒傳播；轉(zhuǎn)基因生物收獲后，其種子可能散落在環(huán)境中形成自播植物，開發(fā)后與其野生近緣種雜交，攜帶選擇性優(yōu)勢性狀的自播植物也有可能成為雜草?？赡艽嬖诘牡谌龡l途徑是非同種生物間，如植物與微生物（細(xì)菌、真菌、病毒等）間在自然界中發(fā)生基因轉(zhuǎn)移，但這條途徑至今還未得到證實發(fā)生基因漂流所造成的風(fēng)險主要包括2類：轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)移到其它植物體內(nèi)而造成

52、的環(huán)境危害；轉(zhuǎn)基因植物自身及其后代對環(huán)境造成危害第一類風(fēng)險主要包括：導(dǎo)致產(chǎn)生超級雜草大量轉(zhuǎn)基因作物在環(huán)境中釋放，釋放的轉(zhuǎn)基因通過花粉轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)基因作物野生種或近緣種中，使這些物種（一般為雜草）含有了這些抗病等基因而成為超級雜草；有些轉(zhuǎn)基因植物自身也可能變成雜草，如甘蔗、水稻、馬鈴薯、油菜、向日葵、燕麥等作物 對自然基因庫的影響轉(zhuǎn)基因進入野生植物的基因庫，進而擴散開來，并隨著轉(zhuǎn)基因植物不斷釋放，大量轉(zhuǎn)基因進入基因庫，從而影響基因庫的遺傳結(jié)構(gòu)，給今后育種者和生物多樣性造成危害第二類風(fēng)險主要包括：轉(zhuǎn)基因植物對作物生態(tài)系統(tǒng)，乃至自然生態(tài)系統(tǒng)的直接影響；對生物多樣性的影響：有些轉(zhuǎn)基因植物基因是以前植物體中

53、不存在的，是從其它生物體中轉(zhuǎn)化而來，有些轉(zhuǎn)基因植物則可能是新類型植物，這些植物或轉(zhuǎn)基因在環(huán)境中釋放，可能造成生物多樣性的毀滅性損失。幾種主要作物基因流風(fēng)險等級作物由雜交導(dǎo)致的基因流的頻率作物之間從作物到野生近緣種油菜甜菜玉米馬鈴薯小麥大麥高中到高中到高低低低高中到高中到高低低低水果類 草莓、蘋果和李子 懸鉤子、歐黑莓、紅醋栗中到高中到高中到高中到高轉(zhuǎn)基因生物可能產(chǎn)生的環(huán)境影響對非目標(biāo)生物的不利影響黑脈金斑蝶事件增加目標(biāo)害蟲的抗性和進化速度轉(zhuǎn)基因抗蟲棉對第1、2代棉鈴蟲有較好的毒殺作用，但第3、4代棉鈴蟲已產(chǎn)生抗性。轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)化為雜草，或?qū)е罗D(zhuǎn)基因植物的野生近緣種變?yōu)殡s草1995年加拿大商業(yè)化

54、種植轉(zhuǎn)基因油菜，1998年發(fā)現(xiàn)了具有耐多種除草劑特性的野草化油菜植株。產(chǎn)生新病毒不同種的病毒可在植物體內(nèi)重組，含有病毒基因的轉(zhuǎn)基因作物大量釋放時會出現(xiàn)什么問題，實難預(yù)料?；蚱颇鞲缬衩谆蛭廴臼录茐纳锒鄻有员尘百Y料3：墨西哥玉米基因污染事件2001年9月Nature報道了墨西哥環(huán)境部公布的研究結(jié)果，說明在墨西哥有兩個州的22個地區(qū)中有15個地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因玉米。同年11月，美國加利福利亞大學(xué)伯克利分校的Quist和Chapela也在 Nature刊物上發(fā)表了題為“轉(zhuǎn)基因DNA漸滲到墨西哥 Oaxaca 傳統(tǒng)玉米地方品種中”的文章，從分子基礎(chǔ)上證實了墨西哥玉米的地方品種中已經(jīng)受到基因

55、污染。文章引發(fā)巨大爭議，反對者認(rèn)為實驗數(shù)據(jù)不足，Nature編輯部也對發(fā)表該實驗報告作了反悔。2002年 1 月墨西哥國家環(huán)保部門公布了由環(huán)境與資源部、國家生態(tài)研究所和國家生物多樣性委員會聯(lián)合撰寫的研究報告，再一次確認(rèn)了墨西哥玉米的品種已經(jīng)遭到轉(zhuǎn)基因玉米的基因污染，在Oaxaca州和Puabla州的某些社區(qū)基因污染率甚至高達到35%。2003年10月9日，在墨西哥城召開了記者招待會。多家機構(gòu)通報了各自的研究結(jié)果。共9 個州的當(dāng)?shù)赜衩灼贩N都發(fā)生了基因污染。有相當(dāng)部分的植株還發(fā)現(xiàn)有2 種、3 種甚至4 種不同的轉(zhuǎn)基因。說明基因污染已經(jīng)發(fā)生多年，被污染玉米已交叉授粉好幾代了。所發(fā)現(xiàn)的4 種轉(zhuǎn)基因都是

56、美國公司的產(chǎn)物Monsanto, Novartis（現(xiàn)歸 Syngenta）, Mycogen, Aventis（現(xiàn)歸Bayer）。3）轉(zhuǎn)基因植物在毒理學(xué)方面的潛在風(fēng)險研究最多的是選擇基因和報告基因在食品安全方面的影響轉(zhuǎn)基因?qū)胱魑飼霈F(xiàn)2大類分子：轉(zhuǎn)入基因的DNA分子本身及其代謝產(chǎn)物、轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)物及其代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)基因DNA分子本身的影響沒有轉(zhuǎn)基因的DNA分子與食物中所含的DNA分子沒有區(qū)別雖然腸道中存在大量微生物，但是微生物獲得DNA并與自身DNA發(fā)生重組需要一定的條件，如pH、離子條件等，而這些條件在腸道中并不存在轉(zhuǎn)基因編碼的產(chǎn)物酶或其它蛋白質(zhì)的影響可能有毒就標(biāo)記基因和報告基因而言，人類消化

57、道是不利于其編碼酶發(fā)生活性的，而且也不存在這些酶的專一性底物或類似物就標(biāo)記基因而言，目前尚無其編碼產(chǎn)物有毒性的直接證據(jù)，與毒性蛋白氨基酸序列比較也未發(fā)現(xiàn)有明顯同源性；也沒有證據(jù)表明其降解產(chǎn)物多肽比其他蛋白質(zhì)降解的多肽有更大的毒性七、轉(zhuǎn)基因植物的安全性監(jiān)測對轉(zhuǎn)基因植物安全性的評估包括2個方面：生態(tài)學(xué)方面的評估，包括對自然生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境2類評估；對轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的毒理學(xué)評估1、生態(tài)學(xué)風(fēng)險評價方法生態(tài)危險主要體現(xiàn)在兩方面：1）轉(zhuǎn)基因植物雜草化的潛在危險；2）外源基因通過基因流向近緣物種逃逸種群替代實驗是一種檢驗上述潛在危險的方法。種群替代：指經(jīng)過世代交替，當(dāng)年種群次年可能被它自己產(chǎn)生的后

58、代或被另一類更具活力的后代所取代。種群替代實驗是檢測不同世代間基因型增加或減少的一種有效方法，可以檢測出某一特定基因型能否持續(xù)存在。檢測信息包括兩類：某一種群自身被替代的頻率；以及種群種子庫（在土壤中存留的所有種子）的持久性。第一步 轉(zhuǎn)基因作物的親本作物是否具有雜草特性： 親本作物是否是雜草或在某一國家某一地區(qū)有其近緣雜草物種？是 否較高風(fēng)險性 較低風(fēng)險或無風(fēng)險 進入第二步 進入第二步（標(biāo)準(zhǔn)的實驗評估） （簡化的實驗評估）轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草的潛在風(fēng)險的評估第二步 轉(zhuǎn)基因植物生態(tài)上的行為表現(xiàn)分析： 轉(zhuǎn)基因作物與親本作物對照相比是否具有更高的生態(tài)上的行為表現(xiàn)？種群替代實驗具有 不具有較高風(fēng)險 較

59、低風(fēng)險對其商業(yè)化生產(chǎn)作 分析結(jié)束重新考慮或進入第三步第三步 轉(zhuǎn)基因植物的雜草化趨勢是否增加？雜草實驗較高風(fēng)險 較低風(fēng)險是 否 對其商業(yè)化生產(chǎn)作 分析結(jié)束重新考慮或進入第三步2、毒理學(xué)風(fēng)險評析實質(zhì)等同性原則1993年由聯(lián)合國經(jīng)濟發(fā)展和合作組織提出的對新食物進行安全性評估的原則。根據(jù)該原則，若一種生物工程食物或食物成分與其相應(yīng)的傳統(tǒng)食物或食物成分基本相同，則可以認(rèn)為具有相同的安全性。這一種基于比較的指導(dǎo)原則已被許多國家采納作為評估轉(zhuǎn)基因食物安全性的基礎(chǔ)方法。將GMO及其產(chǎn)品與傳統(tǒng)植物及其產(chǎn)品進行比較，根據(jù)結(jié)果將GMO分為3類：與傳統(tǒng)食品及食品成分有實質(zhì)等同性；除某一特定性狀外，具有實質(zhì)等同性；與傳

60、統(tǒng)食品及食品成分無實質(zhì)等同性。第1類無需作下一步分析；第2類分析應(yīng)集中在有差異的性狀上尚未出現(xiàn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)生的新食品與傳統(tǒng)食品無實質(zhì)等同性的例子3、轉(zhuǎn)基因植物非預(yù)期效應(yīng)聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織的定義：指由外源基因整合于基因組導(dǎo)致的非目標(biāo)性的性狀改變，包括：與設(shè)計目標(biāo)無關(guān)的各種表型性狀和遺傳性狀，如農(nóng)藝性狀代謝產(chǎn)物（如營養(yǎng)成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子、毒性成分和致敏成分）、內(nèi)源基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物及表達產(chǎn)物等。其中部分基于目前對植物生物學(xué)、代謝途徑等的認(rèn)識水平可以預(yù)見，屬于可預(yù)見性非預(yù)期效應(yīng)；而大部分是超出人類目前認(rèn)識水平的非預(yù)見性非預(yù)期效應(yīng)。導(dǎo)致非預(yù)期效應(yīng)的機制：外源基因插入內(nèi)源基因的閱讀框，破壞基因序列使其不能