植物抗病基因在進(jìn)化中形成了幾種共有的進(jìn)化形式

植物抗病基因在進(jìn)化中形成了幾種共有的進(jìn)化形式。植物祖先抗病基因的復(fù)制創(chuàng)造了新基因座?；蜷g和基因內(nèi)重組導(dǎo)致了變異，也導(dǎo)致了新特異性抗病基因的產(chǎn)生。另外，與特異性識(shí)別相關(guān)的富含亮氨酸重復(fù)區(qū)順應(yīng)于適應(yīng)性選擇。同樣，類轉(zhuǎn)座元件在抗病基因座中的插入加速了抗病基因的進(jìn)化。隨著抗病基因的進(jìn)化，抗病反應(yīng)也呈現(xiàn)出多樣化，代表著植物與病原物動(dòng)態(tài)進(jìn)化的不同階段。幾種抗病基因進(jìn)化模式得到提出。重復(fù)拷貝對(duì)創(chuàng)造新的抗病基因起著重要的作用。抗病基因的復(fù)制與隨后序列的差異性能創(chuàng)造或擴(kuò)大基因家族中另一基因簇。不對(duì)等重組與基因轉(zhuǎn)化(基因內(nèi))創(chuàng)造了基因數(shù)量上的多樣性。基因外重組與基因轉(zhuǎn)化能創(chuàng)造新的特異性抗病基因而有的這些重組事件發(fā)生在高保守區(qū)域上。LRR區(qū)域的多態(tài)性為識(shí)別、配位及防衛(wèi)大量病原物提供了進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。轉(zhuǎn)座元件插入到某些抗病基因座中造成基因斷裂或染色體重排，加速了抗病基因的進(jìn)化?；蜃鶅?nèi)的過多重組將導(dǎo)致抗病基因特異性喪失，而寄主植物與病原物不斷相互作用——雙方相互施加壓力并不斷適應(yīng)與反適應(yīng)于選擇壓力，進(jìn)行著協(xié)同進(jìn)化，那么抗病基因就必須維持著序列的特異性。實(shí)際上，抗病基因的進(jìn)化是基因變異與基因序列保守性之間的平衡。在抗病基因不斷進(jìn)化的推動(dòng)下，抗病基因控制下的抗病反應(yīng)表現(xiàn)出多樣化(如過敏性反應(yīng)、非過敏性反應(yīng)、系統(tǒng)過敏性反應(yīng)以及極度抗病等)，不同類型的抗病反應(yīng)代表著植物與病原物動(dòng)態(tài)進(jìn)化的不同階段。有關(guān)與抗病基因的進(jìn)化研究還存在一定困難，涂禮莉等人借助其他物種已獲得的信息，利用生物信息學(xué)的方法來研究海島棉抗病基因的抗病機(jī)制及抗病基因進(jìn)化。這種研究方法可能也適用于其他農(nóng)作物，可以說對(duì)抗病機(jī)制的研究抗病基因的轉(zhuǎn)育及抗病基因進(jìn)化的研究具有重要的意義。量數(shù)的食捕被0 50 100 150 200被食者密度捕食者對(duì)被捕食者密度變化的功能反應(yīng)得第二種類型量數(shù)的食捕被0 50 100 150 200被食者密度捕食者對(duì)被捕食者密度變化的功能反應(yīng)得第二種類型60.0040.0020.00近年來抗性基因研究的突破性進(jìn)展、抗性基因的克隆和序列分析所揭示的其編碼蛋白的組成、拓?fù)鋵W(xué)和亞細(xì)胞定位等特征,為揭開抗性基因的作用特點(diǎn)提供了線索。一般來講,基因克隆的策略可分為兩種:正向遺傳學(xué)途徑和反向遺傳學(xué)途徑。前者以欲克隆的基因所表現(xiàn)的功能為基礎(chǔ),通過鑒定其產(chǎn)物或某種表型的突變進(jìn)行,如功能克隆(FunctionalCloning)和表型克隆(PhenotypeCloning);后者則著眼于基因本身特定序列或者在基因組中的特定位置進(jìn)行,如定位克隆(PositionalCloning)和序列克隆(SequenceCloning)。、抗病基因克隆的方法（一）功能克隆功能克隆即已知基因編碼產(chǎn)物的克隆方法。當(dāng)目的基因序列未知,但其編碼產(chǎn)物的生理生化及代謝途徑研究得比較清楚時(shí),就可以采用這種克隆方法。功能克隆根據(jù)克隆基因的原理又可分為兩條路線,一條是分離純化已知的蛋白質(zhì)或多肽,制備該蛋白的特異抗體,利用標(biāo)記的特異蛋白抗體作為探針篩選由表達(dá)型載體建立的基因組文庫或者CDNA文庫,通過免疫雜交篩選到重組克隆，并最終克隆目的基因;第二條路線是將蛋白質(zhì)純化后測(cè)定其N端一段氨基酸序列，根據(jù)蛋白質(zhì)密碼子編碼規(guī)律和密碼子偏愛原則，反向推算出mRNA序列，然后據(jù)此人工合成一段寡核苷酸作探針，利用同位素或其它方法標(biāo)記后篩選一般的基因組文庫或CDNA文庫,篩選陽性重組克隆,并最終克隆目的基因。隨著植物抗病反應(yīng)的深入研究及蛋白質(zhì)分離純化技術(shù)的發(fā)展,相信功能克隆的策略會(huì)發(fā)揮重要作用,但一部分抗病基因的產(chǎn)物及表達(dá)調(diào)控特性尚不清楚,因此在一定程度上也限制了該策略的應(yīng)用。（二） 定位克隆定位克隆技術(shù)是根據(jù)目標(biāo)基因在染色體上的位置進(jìn)行基因克隆的一種方法,目標(biāo)基因精確定位在染色體特定位置之后,用目標(biāo)基因兩側(cè)緊密連鎖的標(biāo)記篩選含有大的插入片段的基因組文庫（如BAC和YAC），通過染色體步行篩選到含有目標(biāo)基因的克隆，最后通過遺傳轉(zhuǎn)化和功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。其核心任務(wù)是染色體步行,如果能找到與目標(biāo)基因很近的標(biāo)記,以至于二者之間的距離小于基因組文庫中克隆的平均插入片段大小,就可以直接篩選到含有目標(biāo)基因的克隆,最終得到候選基因,這種策略稱為染色體登陸。到目前為止,利用定位克隆策略,單基因性狀相關(guān)基因的鑒定方法已較完善且取得了一個(gè)系列成果,已使幾十種重要的基因得到了分離。但定位克隆技術(shù)需要尋找與目標(biāo)基因座位連鎖的遺傳標(biāo)記或部分功能信息。有時(shí)需連鎖作圖,較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且在植物的基因組中,大量存在DNA重復(fù)序列經(jīng)常是染色體步移難以逾越的障礙。（三） 序列克隆序列克隆即已知所克隆基因序列或同源基因的序列時(shí)采用的方法。這種情況下,可以從DNA序列數(shù)據(jù)庫（如GenBank數(shù)據(jù)庫）中查找有關(guān)基因的序列,然后可以設(shè)計(jì)并合成一對(duì)寡核苷酸引物，提取所要分離基因的植物染色體DNA或者用RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成CDNA的第一條鏈，以此為模板，采取PCR或RT-PCR的方法來克隆基因。擴(kuò)增的片段經(jīng)純化后,連接到合適的載體上,經(jīng)酶切和序列分析并與已知的基因序列作比較。此方法簡(jiǎn)便快速,國內(nèi)利用此方法已經(jīng)克隆了豌豆外源凝集素基因。有時(shí)要從其他的種、屬中克隆同源基因時(shí),可以先比較序列已知的基因序列,尋找比較保守的區(qū)域,根據(jù)此區(qū)域的序列設(shè)計(jì)并合成探針,然后從CDNA文庫或者基因組文庫中篩選到目的基因的克隆。如利用酵母菌乙酰乳酸合成酶的基因序列,已從煙草和擬南芥中克隆出抗除草劑的乙酰乳酸合成酶基因。PayneG.等根據(jù)煙草中酸性幾丁質(zhì)酶和堿性幾丁質(zhì)酶的氨基酸序列C端的同源率為65%，以已知的堿性幾丁質(zhì)酶的核酸序列為探針，從煙草的cDNA文庫中篩選了兩種酸性幾丁質(zhì)酶的基因PR-P和PR-Q。（四） 表型克隆表型克隆是與定位克隆相對(duì)的一種克隆基因的策略,它是對(duì)因突變而導(dǎo)致的某一特殊表型的目的基因直接進(jìn)行克隆。1995年Weissman在前人的工作基礎(chǔ)上首先提出了表型克隆的概念,由于它能較好地解決定位克隆策略所遇到的困難,因此被稱作是分子遺傳學(xué)觀念上的一次革新。它可對(duì)因突變而導(dǎo)致的某一特殊表型的目的基因直接進(jìn)行克隆分析并分離該基因,而不必事先知道其生化功能及在染色體上的精確位置,也不需知道假設(shè)基因的數(shù)目或其作用方式,將表型與基因結(jié)構(gòu)或基因表達(dá)的特征聯(lián)系起來從而分離特定表型相關(guān)基因。表型克隆與定位克隆相比,省去了用大量遺傳標(biāo)記進(jìn)行定位分析的繁瑣程序,可較容易地檢測(cè)基因組之間差異或相同區(qū)域,大大加快基因克隆的速度。二、應(yīng)用較多的幾項(xiàng)技術(shù)(一)鳥槍克隆法(ShotgunCloning)該方法是隨機(jī)切割供體基因組DNA,再轉(zhuǎn)化到受體基因組中,根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)化子的表型鑒定,然后找出所需克隆的基因,鳥槍克隆戰(zhàn)略成功地應(yīng)用于分離細(xì)菌的無毒基因°StaskawicaB.J.等利用這一策略,從大豆病原菌PseudomonasSyringaepv.Glycinea中克隆到了它的無毒基因。但是在高等植物中,由于基因組很大,因而應(yīng)用這種方法克隆基因非常困難。例如,如果將此方法應(yīng)用于番茄的抗病基因篩選,需要以雙元載體構(gòu)建抗病品種的基因文庫,然后通過農(nóng)桿菌等將它們導(dǎo)入感病品種之中,然后篩選抗病轉(zhuǎn)化體來分離抗病基因。但這樣鑒定一個(gè)單拷貝的基因,需要篩選105株轉(zhuǎn)基因植株,工作量非常大。(二)消減雜交法(SubtractiveHybridization)消減雜交法是利用DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)來富集一個(gè)樣品中有，而另一個(gè)樣品沒有的DNA。消減雜交可以是cDNA。用來尋找兩樣品中差異的基因，也可以是基因組DNA，用于樣品中特異存在的基因。其方法是將過量的driverDNA和樣品中的目的DNA退火，然后復(fù)性，樣品中的共同序列形成雙鏈，而目的DNA序列大多數(shù)為單鏈。用羥基磷灰石柱或者生物素標(biāo)記結(jié)合等方法不斷除去雙鏈DNA序列。經(jīng)過多輪變性和復(fù)性，樣品中的特異性目的DNA序列得以富集，或者用PCR進(jìn)行體外擴(kuò)增。通過遺傳學(xué)分析驗(yàn)證富集的克隆DNA。負(fù)性雜交法比其他基因克隆法省時(shí)省力。但目前還不能用于復(fù)雜的基因組植物的抗病基因克隆。(三)轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法(TransposonTagging)就植物抗性基因的克隆工作來講,轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽技術(shù)(TransposonTagging)可能是應(yīng)用最為普遍的一種方法。它是利用轉(zhuǎn)座子來克隆基因的技術(shù),其顯著特點(diǎn)是可以分離預(yù)先不清楚表達(dá)產(chǎn)物的基因。其基本原理是:當(dāng)轉(zhuǎn)座子插入到植物基因組中某個(gè)基因或者基因的鄰近位點(diǎn)時(shí),會(huì)破壞該基因的結(jié)構(gòu),引起基因突變使植物表型發(fā)生變異,因此可以用轉(zhuǎn)座子作為探針從被標(biāo)記的突變體植物的基因文庫中,克隆出突變的基因,然后再利用突變基因作為探針從野生型植物中克隆出野生型基因。(四)圖位克隆法(Map-basedcloning)圖位克隆法是根據(jù)目標(biāo)基因在染色體上的位置進(jìn)行基因克隆的一種方法,在目標(biāo)基因精確定位到染色體的特定位置以后,運(yùn)用與目標(biāo)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記篩選含有目標(biāo)基因的大片段基因組文庫(BAC或YAC)，再通過染色體步行篩選到含有目標(biāo)基因的亞克隆，最后通過遺傳轉(zhuǎn)化和功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。圖位克隆法是以高密度的分子標(biāo)記圖譜為基礎(chǔ),其關(guān)鍵是尋找與目標(biāo)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記,核心任務(wù)是染色體步行。但是對(duì)于基因組較大,重復(fù)序列較多的一些植物,采用該方法分離克隆抗病基因不僅投資大而且效率低,因此,該方法也受到一定的限制。除了上面介紹的幾種技術(shù)，在植物抗病基因克隆工作上還會(huì)用到的有：DNA轉(zhuǎn)染法(DNATransfection)、代表性差異分析技術(shù)(RepresentationalDiffereneeAnalysis)、mRNA差異顯示(mRNADifferentialDisplay)、抑制消減雜交法(SuppressionSubtractiveHybridization)、產(chǎn)物導(dǎo)向法、插入誘變法、作圖克隆法等。將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)(Transgenetechnology)。人們常說的"遺傳工程"、"基因工程"、"遺傳轉(zhuǎn)化"均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的生物體在媒體上常被稱為"遺傳修飾過的生物體"(Geneticallymodifiedorganism，簡(jiǎn)稱GMO)。轉(zhuǎn)基因植物：優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)周期較動(dòng)物短；種子易于保存；易于放大；表達(dá)量高；基因結(jié)構(gòu)清楚；無植物病毒影響人類；生產(chǎn)費(fèi)用低。轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)基因植物在減少化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的影響、提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)和保持水土等多方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了一次新的革命，但以重組DNA技術(shù)為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)在帶來巨大利益和效益的同時(shí)，也可能對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境安全造成不必要的負(fù)面影響。目前，國際上對(duì)轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的安全性評(píng)價(jià)主要涉及3個(gè)方面：一是受體植物安全性風(fēng)險(xiǎn)，即導(dǎo)入的外源基因及其產(chǎn)物對(duì)受體植物是否產(chǎn)生不利影響；二是生態(tài)環(huán)境安全性風(fēng)險(xiǎn)，即轉(zhuǎn)基因植物的使用帶來的直接或間接的生態(tài)影響；三是毒理安全性風(fēng)險(xiǎn)，主要指以轉(zhuǎn)基因植物為原料的產(chǎn)品(食品、飼料)和其他方面的安全性?，F(xiàn)就轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)安全性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行闡述。目標(biāo)害蟲對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的抗性自然界生物間的協(xié)同進(jìn)化或生物與非生物抑制因子問的對(duì)抗可能出現(xiàn)適應(yīng)或被淘汰的結(jié)果。根據(jù)協(xié)同進(jìn)化理論，轉(zhuǎn)基因抗病蟲作物的應(yīng)用也將會(huì)面臨目標(biāo)病蟲害對(duì)抗性植物的適應(yīng)和產(chǎn)生抗性的問題。通常選擇壓力越大，害蟲抗性產(chǎn)生得越快。以轉(zhuǎn)Bt基因?yàn)槔珺t毒蛋白在植物各營養(yǎng)器官中的表達(dá)通常是高劑量的持續(xù)表達(dá)，因此提高了對(duì)害蟲的選擇壓力，可能促使害蟲對(duì)Bt作物產(chǎn)生抗性，從而削弱Bt作物的經(jīng)濟(jì)效益和優(yōu)勢(shì)。希望通過制備轉(zhuǎn)不同Bt基因的植物來延長害蟲抗性的產(chǎn)生并不可行，因?yàn)楹οx普遍存在多重抗性和交互抗性。此外，抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的大量種植，還可能發(fā)生目標(biāo)害蟲的“行為抗性”和寄主轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。一方面害蟲可能區(qū)分Bt毒蛋白在植株不同部位的表達(dá)量，從而選擇性地取食Bt毒素含量較低的部位，提高種群的存活率；另一方面，如果目標(biāo)害蟲寄主植物來源較廣，在不適口的情況下轉(zhuǎn)移至非轉(zhuǎn)基因作物上危害。目前尚無證據(jù)表明靶標(biāo)害蟲對(duì)轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生抗性，Wu等對(duì)我國華北棉田棉鈴蟲抗性的長期監(jiān)測(cè)(1994?2002)表明，自1997年推廣Bt棉以來，Bt棉田棉鈴蟲對(duì)Bt的抗性未見顯著提高，由于化學(xué)農(nóng)藥使用量減少，Bt棉田棉鈴蟲對(duì)高效氯氟氰菊酯、辛硫磷和硫丹的抗藥性甚至大大降低。盡管如此，國際上普遍提倡通過轉(zhuǎn)基因植物種子和非轉(zhuǎn)基因種子混合播種、提供非轉(zhuǎn)基因作物庇護(hù)所、種植替代寄主植物或提高自然植被多樣性等策略，預(yù)防和應(yīng)對(duì)目標(biāo)害蟲對(duì)轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生抗性。轉(zhuǎn)基因植物對(duì)非目標(biāo)害蟲的毒性及其寄主嗜好性的影響轉(zhuǎn)基因植物本身及其轉(zhuǎn)入基因編碼產(chǎn)物不僅會(huì)對(duì)目標(biāo)生物起作用，還有可能會(huì)對(duì)非目標(biāo)生物產(chǎn)生直接毒性作用，或通過食物鏈和食物網(wǎng)對(duì)非目標(biāo)生物產(chǎn)生間接影響。這方面的評(píng)估指標(biāo)通常包括非目標(biāo)生物的生物學(xué)特性指標(biāo)，如：發(fā)育歷期、繁殖力、體型、控害效能等。室內(nèi)研究表明，Bt玉米品種“176”的花粉對(duì)菜粉蝶(Pierisrapae)、大菜粉蝶(Pierisbrassicae)和小菜蛾(Plutellaxylostella)的生長和存活均具有顯著的不利影響。轉(zhuǎn)Bt基因棉對(duì)棉蚜(卻hisgossypii)的發(fā)育和繁殖沒有不利影響，但轉(zhuǎn)Bt和CpTI的雙價(jià)抗蟲棉短期內(nèi)會(huì)對(duì)棉蚜產(chǎn)生不利影響，l一2代棉蚜的存活率降低，繁殖期縮短，壽命延長，對(duì)第3代棉蚜則未見顯著不利影響。在田間，由于轉(zhuǎn)基因作物對(duì)目標(biāo)害蟲具備很強(qiáng)的針對(duì)性，目標(biāo)害蟲的種群數(shù)量下降，導(dǎo)致生物群落中種與種間競(jìng)爭(zhēng)格局發(fā)生變化，某些非目標(biāo)害蟲由于其較強(qiáng)的適應(yīng)性而成為主要害蟲。例如,Bt棉田由于施用化學(xué)農(nóng)藥防治棉鈴蟲的次數(shù)減少，棉盲蝽(Lyguslucorum)和Adefphocorisspp?的為害加重；對(duì)棉蚜種群的影響在不同調(diào)查年份和地點(diǎn)并不一致，二點(diǎn)小綠葉蟬(Amrascabiguttula)、三葉斑潛蠅(Liriomyzatrifolii)、煙粉虱(Bemisiataba—ci)、稻綠蝽(Nezarviridula)、棉紅蝽(Dysdercuskoe一nigii)和尖筒象(Myllocerusundecimpustulatus)的為害則與對(duì)照無顯著差異。轉(zhuǎn)基因植物對(duì)有益生物及天敵的影響種植轉(zhuǎn)基因植物不僅要控制靶標(biāo)害蟲，而且必須與天敵協(xié)調(diào)共存，才能融人有害生物綜合治理(IPM)體系。轉(zhuǎn)基因植物的大面積推廣，其花粉對(duì)家蠶等經(jīng)濟(jì)昆蟲和傳粉蜂類的潛在影響受到關(guān)注。此外，轉(zhuǎn)基因植物的環(huán)境釋放，有可能通過基因水平轉(zhuǎn)移、根系活性分泌物改變和殘?bào)w中生化成分的改變來影響土壤動(dòng)物和微生物區(qū)系的組成和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能。對(duì)天敵的生態(tài)毒性。轉(zhuǎn)基因抗蟲植物表達(dá)的殺蟲蛋白不僅作用于目標(biāo)害蟲，也必然影響到非目標(biāo)害蟲和天敵的生活力。這些影響包括轉(zhuǎn)基因作物表達(dá)的毒蛋白或改性蛋白對(duì)天敵存活和發(fā)育的直接毒害或通過害蟲對(duì)天敵產(chǎn)生的間接毒害，天敵對(duì)轉(zhuǎn)基因作物上的目標(biāo)害蟲行為／生理／生殖的反應(yīng)，天敵種類及種群數(shù)量的變化，天敵群落結(jié)構(gòu)和種群動(dòng)態(tài)的變化等。針對(duì)捕食性天敵，多數(shù)研究表明取食了轉(zhuǎn)基因作物的植食性昆蟲獵物對(duì)捕食性昆蟲的個(gè)體生長發(fā)育、生殖、捕食行為等特性均無不良影響；轉(zhuǎn)基因植物花粉和汁液對(duì)捕食性天敵沒有直接毒性。但也有研究表明轉(zhuǎn)基因抗蟲植物對(duì)捕食性昆蟲生物學(xué)特性產(chǎn)生不利影響，如：取食Bt玉米的害蟲對(duì)普通草蛉(Chry-soperlacarnea)幼蟲具有毒害作用，使其發(fā)育時(shí)間延長、死亡率增大；龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)幼蟲取食Bt棉上的棉蚜，成蟲的畸形率上升；取食用Bt棉飼養(yǎng)的斜紋夜蛾初孵幼蟲，龜紋瓢蟲1齡幼蟲體重低于對(duì)照，較少發(fā)育至2齡。針對(duì)寄生性天敵，部分研究表明取食了轉(zhuǎn)基因植物的植食性昆蟲寄主對(duì)寄生性昆蟲的個(gè)體寄生、發(fā)育、行為等產(chǎn)生不良影響；也有研究表明轉(zhuǎn)基因植物或其產(chǎn)物對(duì)寄生蜂生物學(xué)特性無不良影響。對(duì)天敵種群和群落的影響。迄今，多數(shù)研究表明轉(zhuǎn)基因作物對(duì)田間捕食性天敵和寄生性天敵種群數(shù)量或群落組成的影響較小，對(duì)天敵的生態(tài)功能也未見顯著影響；但也有研究表明，轉(zhuǎn)基因作物田天敵群落發(fā)生顯著變化，女如轉(zhuǎn)Bt基因玉米田和轉(zhuǎn)Cry3A基因馬鈴薯田的步甲數(shù)量均明顯少于常規(guī)作物田；轉(zhuǎn)Bt基因棉田龜紋瓢蟲等捕食性天敵與寄生蜂的種群數(shù)量下降，天敵亞群落的多樣性顯著降低。對(duì)經(jīng)濟(jì)昆蟲的影響。家蠶(Bombyxmori)和柞蠶(Antheraeapernyi)是我國的重要經(jīng)濟(jì)昆蟲，與Bt作物的靶標(biāo)害蟲同屬鱗翅目。Bt作物的花粉會(huì)飄落到柞樹或桑樹上，特別是我國南方養(yǎng)蠶地區(qū)的傳統(tǒng)作物種植模式是桑稻間種，所以，Bt作物的大面積推廣可能會(huì)對(duì)這兩種經(jīng)濟(jì)昆蟲造成不良影響。研究表明，轉(zhuǎn)CrylAb基因水稻在我國南方養(yǎng)蠶地區(qū)推廣可能對(duì)家蠶的生長發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響;轉(zhuǎn)CrylAc基因棉花、轉(zhuǎn)CrylAc和CpTI基因棉花和轉(zhuǎn)CrylAb基因玉米的花粉對(duì)家蠶發(fā)育和產(chǎn)卵均無顯著影響，且無明顯的劑量效應(yīng)；轉(zhuǎn)基因棉花花粉對(duì)柞蠶1—3齡幼蟲的發(fā)育及取食也無顯著影響。對(duì)傳粉昆蟲的影響。自然界75％一85％的顯花植物是蟲媒花，一些轉(zhuǎn)基因植物需要蜂類傳粉，或可作為傳粉昆蟲的食物來源。隨著轉(zhuǎn)基因植物種類的增加和種植面積的迅速擴(kuò)大，蜂類等傳粉昆蟲受影響的可能性也越來越大，特別是抗蟲轉(zhuǎn)基因植物對(duì)傳粉蜂類的影響。目前，轉(zhuǎn)基因植物對(duì)蜂類的安全性評(píng)估已在不同層次展開。實(shí)驗(yàn)室層次上的研究表明，某些種類的PIs(如POT、BPTI、sB.TI、BBI)會(huì)對(duì)蜂類的生存、中腸蛋白酶活性和嗅覺學(xué)習(xí)行為等產(chǎn)生不良影響；Bt棉的花粉對(duì)蜜蜂工蜂無急性毒性作用，工蜂的壽命和過氧化物酶活性也未受顯著影響；抗性轉(zhuǎn)基因植物對(duì)蜂類間接影響的研究集中于轉(zhuǎn)基因植物對(duì)蜜蜂取食偏好性的影響，目前未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物對(duì)蜜蜂取食行為產(chǎn)生顯著影響。半大田層次的試驗(yàn)則多未發(fā)現(xiàn)負(fù)面影響。根據(jù)現(xiàn)有研究，轉(zhuǎn)基因植物對(duì)蜂類的影響與轉(zhuǎn)基因植物的生物學(xué)特征、目的基因的類型和性質(zhì)、轉(zhuǎn)基因在植物不同部位的表達(dá)特異性及表達(dá)量等密切相關(guān)。對(duì)土壤微生物的影響。轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物的直接影響取決于轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生的外源蛋白質(zhì)的作用范圍及其在土壤環(huán)境中的積累量。由于外源基因的導(dǎo)入和表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植物的代謝、生理生化性質(zhì)及根系分泌物組成可能產(chǎn)生變化，這些變化將對(duì)土壤微生物產(chǎn)生間接影響。目前國內(nèi)外這方面的報(bào)道較少，結(jié)論也不一致。如：用T4一溶菌酶基因轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)基因抗細(xì)菌病害馬鈴薯對(duì)土壤中的好氧微生物總量和有益微生物數(shù)量均無顯著影響；Bt棉可提高土壤中細(xì)菌和真菌的數(shù)量；不同生育期Bt棉根際微生物的數(shù)量與對(duì)照差異不顯著；Bt水稻田土壤中真菌數(shù)量提高，細(xì)菌數(shù)量顯著降低，放線菌數(shù)量沒有顯著變化；Bt水稻對(duì)土壤中反硝化細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌種群有顯著抑制作用，對(duì)厭氧發(fā)酵細(xì)菌種群有顯著刺激作用，對(duì)厭氧固氮細(xì)菌種群有一定刺激作用；種植轉(zhuǎn)基因番茄的土壤中微生物的數(shù)量和種類產(chǎn)生一定變化，但土壤的總DNA及菌株DNA中均未檢測(cè)到外源基因擴(kuò)增產(chǎn)物?？梢姡捎谀壳按祟愌芯繄?bào)道中轉(zhuǎn)基因植物種類、考察的微生物種類和研究方法不同，結(jié)果也不相同，因此難以分析、比較并得出明確結(jié)論。轉(zhuǎn)基因植物的推廣種植品種趨于多樣化后，對(duì)土壤微生物區(qū)系的的影響也有待研究。對(duì)土壤動(dòng)物的影響。土壤動(dòng)物功能群在土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化及養(yǎng)分釋放中起著重要作用，可反映不明污染物在生態(tài)系統(tǒng)中造成的影響。土壤微生物的變化可影響到土壤動(dòng)物的數(shù)量和分布。近年來已發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物會(huì)影響土壤動(dòng)物群落。如：Bt玉米影響土壤彈尾目昆蟲的繁殖率；轉(zhuǎn)GNA和ConA基因馬鈴薯降低土壤微生物和原生動(dòng)物的活性；轉(zhuǎn)基因煙草(蛋白酶抑制劑I)增加土壤線蟲的密度，導(dǎo)致土壤動(dòng)物群落和植物殘留物分解的改變；Bt棉提高土壤線蟲和分解者的密度；轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶基因水稻可降低彈尾目昆蟲Fol—somiaCandida和線蚓(Erichytraeuscrypticus)的密度，提高彈尾目Sinellacurviseta的密度，對(duì)Folsomia.fimetaria則無顯著影響。這方面的研究報(bào)道尚少，轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤動(dòng)物區(qū)系的影響有待深入研究。轉(zhuǎn)基因作物對(duì)生物多樣性及環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響在生態(tài)環(huán)境中穩(wěn)定下來的轉(zhuǎn)基因作物，可能會(huì)在生態(tài)系統(tǒng)中通過食物鏈產(chǎn)生累積、富集和級(jí)聯(lián)效應(yīng)。轉(zhuǎn)基因作物由于有較強(qiáng)的針對(duì)性和專一性，會(huì)使生物群落結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，一些物種種群數(shù)量下降，另一些物種數(shù)量急劇上升，導(dǎo)致均勻度和生物多樣性降低，系統(tǒng)不穩(wěn)定，影響正常的生態(tài)營養(yǎng)循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)基因植物對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的影響可能是微妙的、難以覺察的，需要長期的監(jiān)測(cè)和研究。目前影響較大的相關(guān)報(bào)道有：美國黑脈金斑蝶事件、墨西哥玉米受污染事件、加拿大抗除草劑油菜事件、抗除草劑作物由于大量使用草甘膦除草劑對(duì)微生物群落產(chǎn)生負(fù)面影響等，現(xiàn)舉例如下：“黑脈金斑蝶”事件。Losey等報(bào)道Bt玉米的花粉對(duì)瀕危蝴蝶黑脈金斑蝶(Danusplexippus)具有明顯毒副作用，推斷玉米揚(yáng)花季節(jié)飄落的Bt玉米花粉會(huì)對(duì)金斑蝶幼蟲產(chǎn)生毒性，可能威脅到該物種的生存。這則報(bào)道受到強(qiáng)烈置疑，因此美國農(nóng)業(yè)部專門組織了研究團(tuán)隊(duì)，在自然環(huán)境條件下就Bt玉米花粉對(duì)黑脈金斑蝶的潛在影響進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，綜合考慮玉米田黑脈金斑蝶的比例、玉米揚(yáng)花期與幼蟲易感時(shí)期的重疊和Bt玉米的種植率，目前已商業(yè)化的大多數(shù)Bt玉米花粉對(duì)黑脈金斑蝶種群還不會(huì)構(gòu)成威脅ka9j。但Losey等極端條件下的試驗(yàn)結(jié)果也為我們敲響了警鐘。墨西哥玉米受污染事件。2001年9月墨西哥政府報(bào)告Oaxaca州的玉米受到一種未被批準(zhǔn)在墨西哥種植的Bt玉米基因的污染，在該州22個(gè)村莊的玉米樣品中，15個(gè)村莊的樣品污染率達(dá)3％一10％。由于墨西哥是玉米的起源中心，玉米種質(zhì)資源特別豐富，且野外分布有多種能與玉米自然雜交的親緣野生種一一玉米草，因此該事件引起全球極大關(guān)注。此后美國科學(xué)家在Nature上報(bào)道了墨西哥玉米受到基因污染的分子證據(jù)。可見，墨西哥偏遠(yuǎn)地區(qū)的本土玉米品種無疑已經(jīng)受到轉(zhuǎn)基因的污染?；蚱萍半s草化問題轉(zhuǎn)基因植物可能通過與野生植物異種交配而使轉(zhuǎn)基因植物中的目標(biāo)基因進(jìn)入野生植物。發(fā)生基因漂移需要具備兩個(gè)條件：一是該轉(zhuǎn)基因植物可以與同種或近源種植物進(jìn)行異花授粉；二是這些同種或近源種植物與該轉(zhuǎn)基因植物在同一區(qū)域種植，而且轉(zhuǎn)基因植物的花粉可以傳播到這些植物上。根據(jù)這兩個(gè)條件，轉(zhuǎn)基因玉米、甜菜、油菜及一小部分轉(zhuǎn)基因水稻有可能產(chǎn)生基因漂移?；蚱频暮蠊钱a(chǎn)生適應(yīng)性或競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)的品種，從而導(dǎo)致自然生態(tài)系統(tǒng)或農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的失衡。如果轉(zhuǎn)基因植物中外源基因表達(dá)的是提升植物繁殖優(yōu)勢(shì)的特性，如抗除草劑、抗霜凍、延長種子在土壤中的活性時(shí)間、調(diào)劑花期、調(diào)節(jié)植物固氮能力等特性，則更可能發(fā)生這種生態(tài)系統(tǒng)的失衡。如果轉(zhuǎn)基因植物可使野生植物具有抗蟲特性，則可影響野生植物所維持的昆蟲自然種群數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)，威脅某些生物的生存。如果基因流發(fā)生在轉(zhuǎn)基因作物和生物多樣性中心的近緣野生種之間，則可能降低生物多樣性中心的遺傳多樣性；如果這種基因流發(fā)生在轉(zhuǎn)基因作物和有親緣關(guān)系的雜草之間，則可能產(chǎn)生難以控制的雜草。。這方面最引人注目的是前文所述的墨西哥玉米受污染事件。此外，有研究表明，把耐除草劑的轉(zhuǎn)基因油菜籽和雜草一起培育可產(chǎn)生耐除草劑的雜草；轉(zhuǎn)Bt和CpTI水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻間的基因流頻率較低(<1％)，但轉(zhuǎn)基因水稻的高密度種植，可增加其與非轉(zhuǎn)基因水稻異型雜交的概率；抗除草劑基因可由轉(zhuǎn)基因小麥轉(zhuǎn)移至臨近的圓柱山羊草(Aegilopscylindrica)，且自然變異頻率低的品系通過雜交發(fā)生基因漂移的風(fēng)險(xiǎn)更大?？梢娡ㄟ^轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)生的基因可擴(kuò)散到自然界中去，現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方案即便設(shè)計(jì)得很完善，也可能低估轉(zhuǎn)基因植物基因漂移的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)。此外，有預(yù)測(cè)模型表明，雖然抗除草劑作物基因漂移的頻率很低，高效除草劑的頻繁使用將促使轉(zhuǎn)基因作物成為難于控制的先鋒植物，并不利于保持轉(zhuǎn)基因作物的抗性水平。此外，轉(zhuǎn)基因抗病毒植物可能通過重組過程產(chǎn)生新的植物病毒株系。基因重組在生物界普遍存在，當(dāng)一種非目標(biāo)病毒侵入轉(zhuǎn)基因抗病毒植物的細(xì)胞，入侵病毒就可能與植物中的外套蛋白基因(Coatproteingene)進(jìn)行部分遺傳物質(zhì)的交換，從而產(chǎn)生新病毒，這對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)難以估量。應(yīng)用轉(zhuǎn)基因作物后植保費(fèi)用的變更目前應(yīng)用的大多數(shù)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物所使用的目的基因?yàn)樘K