轉(zhuǎn)基因植物的安全性

關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的安全性第一節(jié)

轉(zhuǎn)基因植物概況第二節(jié)

轉(zhuǎn)基因植物安全性評價

第三節(jié)

主要轉(zhuǎn)基因植物安全性評價第四節(jié)

轉(zhuǎn)基因植物安全管理第2頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)轉(zhuǎn)基因植物概述轉(zhuǎn)基因植物是指采用基因工程手段將外源基因(動物,微生物,或其他植物)導(dǎo)入受體植物細胞,并由重組體細胞再生而成的植物體(GMP).轉(zhuǎn)基因植物也稱基因修飾植物.世界上首例轉(zhuǎn)基因植物是1983年問世的轉(zhuǎn)基因煙草.最早進行田間試驗的轉(zhuǎn)基因植物是轉(zhuǎn)基因棉花(1986)現(xiàn)全球已在200多種植物中實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因.第3頁,共89頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗第4頁,共89頁，2024年2月25日，星期天一

轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用1全球轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的狀況目前在轉(zhuǎn)基因植物中成功表達的基因主要有:抗除草劑基因,抗蟲基因,抗病基因,抗逆基因,品質(zhì)改良基因,雄性不育基因,遲熟基因和改變花色基因等數(shù)十種.已從這些轉(zhuǎn)基因植物中選育出眾多具有豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗蟲、抗除草劑、抗寒、抗早、耐鹽堿等優(yōu)良性狀的新品種.至2010年,全球已有22個國家共種植1.48億公頃轉(zhuǎn)基因作物.主要種植國家是美國、阿根廷、巴西、加拿大、印度及中國.第5頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2中國轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的現(xiàn)狀我國從上世紀90年代開始轉(zhuǎn)基因植物的研發(fā)和應(yīng)用,實現(xiàn)從跟蹤—仿制—自主創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)化的跨越,走在發(fā)展中國家的前列.自主克隆的基因已超過400個，其中抗蟲基因約50個、抗病基因近60個、抗逆基因160多個、生長發(fā)育相關(guān)基因近80個、品質(zhì)與產(chǎn)量相關(guān)基因70多個、抗除草劑基因4個,共申請專利300多項.2010年,我國共種植轉(zhuǎn)基因植物350萬公頃,主要包括:棉花、番木瓜、白楊、蕃茄和甜椒等.其中抗蟲棉種植面積占全國棉花總種植面積的66%.中國已批準進口的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品包括:轉(zhuǎn)基因油菜(籽)、轉(zhuǎn)基因棉花、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆.

第6頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3

轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的利弊中國轉(zhuǎn)基因植物實驗品種包括:棉花、木瓜、番茄、甜椒、楊樹、牽?；?、牧草、草莓、葡萄、甘蔗，可能還有更多.轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)業(yè)化，由于提高產(chǎn)量、品質(zhì)和節(jié)約大量勞力，而帶來巨大的經(jīng)濟效益。全球轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的銷售額1995年僅7500萬美元，1996年達2.35億美元，到1999年達到23億美元,預(yù)計現(xiàn)已達到35

-45億美元.種轉(zhuǎn)基因抗病蟲和抗逆(耐)植物可減少農(nóng)用化學品使用,

有利于改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品安全.第8頁,共89頁，2024年2月25日，星期天開發(fā)利用轉(zhuǎn)基因植物還能夠拓展產(chǎn)業(yè)形態(tài)，提高產(chǎn)品附加值:

▲功能性和治療性轉(zhuǎn)基因食品;

▲轉(zhuǎn)基因生物能源和環(huán)保產(chǎn)品;

▲利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因醫(yī)藥和檢測試劑.轉(zhuǎn)基因作物及轉(zhuǎn)基因食品的泛濫或失控可能造成的對于環(huán)境、生態(tài)、生物多樣性、動物與人類健康的危害或風險,引起越來越多的爭議和擔擾.▲轉(zhuǎn)基因植物向外釋放對生態(tài)環(huán)境的風險;

▲抗性基因向雜草轉(zhuǎn)移的可能性和潛在危險性;▲轉(zhuǎn)基因食品對人體健康的影響;

▲公眾的知情權(quán)和消費者權(quán)益保護.第9頁,共89頁，2024年2月25日，星期天二

抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物第10頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1除草劑的種類及應(yīng)用除草劑是指能殺死田間雜草的化學藥劑.目前使用的除草劑可分為選擇性除草劑和滅生性除草劑兩類,后者為非選擇性除草劑.選擇性除草劑可在一定劑量范圍內(nèi)殺死雜草而對作物無害或低毒.可在特定農(nóng)田中防除部分雜草.滅生性除草劑能殺死作物和雜草,只能用于種植前除草、定向除草或樹下除草.任何除草劑的過量使用都有可能對作物產(chǎn)生毒害和殘留,包括土壤殘留.第11頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物一些微生物和植物能夠產(chǎn)生分解某種除草劑的酶,其編碼基因稱為抗除草劑基因.利用基因工程技術(shù)將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入植物中表達而形成的轉(zhuǎn)基因植物,賦予了抗某種除草劑的特性,稱為抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物.種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物的農(nóng)田可在生長期間較高劑量地使用除草劑.種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物可簡化除草作業(yè)、提高產(chǎn)量；并有利于推廣少耕或免耕技術(shù)，從而保護土壤，節(jié)約能源、肥料和灌溉用水，具有明顯的經(jīng)濟效益和一定的生態(tài)效益。第12頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物的抗性機理提高靶標酶或靶標蛋白基因的表達量，減輕或消除靶標酶或靶標蛋白受抑制，即被除草劑結(jié)合后仍有相當濃度的靶標物，從而產(chǎn)生除草劑耐性；通過基因突變產(chǎn)生對除草劑不敏感的靶標酶或靶標蛋白異構(gòu)體，使其不能與除草劑結(jié)合，但生物活性不降低，因而對除草劑具有抗性。抗除草劑基因表達產(chǎn)生能降解（或轉(zhuǎn)化）除草劑的酶或酶系統(tǒng)，將除草劑分解（或轉(zhuǎn)化）為無毒或低毒的代謝產(chǎn)物，或在一定程度上降低甚至消解除草劑的危害。第13頁,共89頁，2024年2月25日，星期天三抗蟲轉(zhuǎn)基因植物第14頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1

抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用狀況害蟲是農(nóng)業(yè)的第一危害，引起作物產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低，而殺蟲劑的應(yīng)用在減少蟲害的同時，也可能導(dǎo)致害蟲的抗藥性和農(nóng)藥在植物產(chǎn)品和土壤中的殘留.將蘇云金芽孢桿菌(Bt)毒蛋白基因轉(zhuǎn)入植物中表達,所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因植物細胞能產(chǎn)生毒蛋白,表現(xiàn)出抗蟲性,稱為轉(zhuǎn)基因抗蟲植物.1987年美Agracetus公司首獲轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,一年后Monsanto公司獲基因改造后的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,1995年獲美環(huán)保局批準登記進入商業(yè)化生產(chǎn).已獲轉(zhuǎn)Bt抗蟲棉的國家有美、中、澳、埃、法、印、俄、泰等國.第15頁,共89頁，2024年2月25日，星期天中國1990年自主分離獲Bt基因克隆，其后對Bt基因進行改造，人工合成

BtCryIA基因.1993年將BtCryIA基因成功轉(zhuǎn)入中棉12和泗棉3號等主栽品種,表現(xiàn)對棉鈴蟲抗蟲能力達90%以上.此后,我國科學家還將BtCryIA基因和修飾后的豇豆胰蛋白酶抑制基因CPTI共導(dǎo)入棉花,獲雙價抗蟲棉,1997年農(nóng)業(yè)部批準轉(zhuǎn)基因抗蟲棉商業(yè)化生產(chǎn),到目前共審批了60個單價和雙價抗蟲棉品種.我國抗蟲棉種植從1998年27萬公頃(5.4%)發(fā)展至2005年的330萬公頃(70%以上),目前抗蟲棉種植約占棉花總種植面積的80%左右.除抗蟲棉,我國還批準轉(zhuǎn)Bt玉米進行環(huán)境釋放試驗;

抗蟲稻已完成實驗室研制,

尚未商業(yè)化種植.第16頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機理--Bt毒蛋白Bt毒蛋白對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等9個目的昆蟲，螨類、寄生性線蟲、原生動物、扁形動物等有特異性毒性，對人畜安全，害蟲不易產(chǎn)生抗毒性，易于工業(yè)化生產(chǎn)(

Bt

殺蟲劑).Bt毒蛋白(ICP)由N端活性片段和C端結(jié)構(gòu)片段構(gòu)成,為堿溶性蛋白,被敏感昆蟲取食后,由于其腸道的堿性條件,ICP受消化酶的作用,產(chǎn)生有活性的毒性肽,作用于昆蟲中腸上皮細胞,與膜上特異受體結(jié)合,使細胞穿孔,細胞結(jié)構(gòu)受破壞而喪失吸收功能,最終導(dǎo)致昆蟲死亡.目前已發(fā)現(xiàn)有多種功能不同的Bt毒蛋白,其毒力和殺蟲的特異性有一定差異.第17頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機理--蛋白酶抑制劑蛋白酶抑制劑是由植物組織細胞產(chǎn)生并儲存的一類天然蛋白質(zhì).蛋白酶抑制劑能與蛋白酶的活性部位或變構(gòu)部位特異性結(jié)合,抑制其催化活性,或阻止蛋白酶原轉(zhuǎn)化為有活性的蛋白酶,從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝.當植物組織受損傷時,細胞內(nèi)蛋白酶抑制劑的表達量劇增.昆蟲取食植物組織,植物組織中的蛋白酶抑制劑與其消化道中的蛋白酶特異結(jié)合,抑制蛋白酶活性,影響昆蟲對食物中蛋白質(zhì)的消化吸收,擾亂昆蟲的正常代謝,導(dǎo)致其發(fā)育異常,最終致死.第18頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機理—外源凝集素外源凝集素是一組廣泛存在于植物組織中的蛋白質(zhì),在不同植物及植物的不同器官中的分布有一定差異,以種子中含量最高.植物組織被昆蟲取食后,外源凝集素釋放出來,與腸道圍食膜上的糖蛋白結(jié)合,影響昆蟲的營養(yǎng)吸收.此外,外源凝集素還可誘發(fā)昆蟲消化道的病灶,促進腸道有害細菌的增生,對蟲體造成危害.外源凝集素對人畜有毒副作用,應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食品生產(chǎn)有難度,但豌豆和雪花蓮的外源凝集素對人毒性極低,對昆蟲強毒,因而受到重視.第19頁,共89頁，2024年2月25日，星期天四抗病轉(zhuǎn)基因植物1

植物病害與抗病性植物病害的病原生物包括真菌、細菌、病毒、支原體和線蟲等。植物病害可導(dǎo)致植物體組織細胞受損、新陳代謝異常、生長發(fā)育不正常、種性退化等癥狀，嚴重的可導(dǎo)致死亡。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，植物病害可引起嚴重減產(chǎn)、品質(zhì)降低、甚至使農(nóng)產(chǎn)品帶病菌毒素,影響人體健康.抗病育種一直是主要的育種目標，其中抗病轉(zhuǎn)基因植物的選育越來越受重視。第20頁,共89頁，2024年2月25日，星期天平整土地第21頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2抗病基因的抗病機理植物抗病基因：來自植物，在植物生長發(fā)育的某個階段或全生長期組成性表達，其表達產(chǎn)物能抑制病原生物的生長或消解病原毒素的作用。抗真菌病害機理：病程相關(guān)蛋白PR,核糖體大亞單位滅活蛋白,植物凝集素(與胞壁幾丁質(zhì)結(jié)合),次生代謝物關(guān)鍵酶(產(chǎn)生植保素的酶或酶系),真菌酶,毒素抑制劑.抗細菌病害機理:抗菌肽(破壞細胞膜),溶菌酶(破壞細胞壁).抗病毒病害機理:抗外殼蛋白基因(抑制細胞合成外殼蛋白),復(fù)制酶介導(dǎo)的抗性(抑制病毒RNA復(fù)制酶基因表達),小分子RNA介導(dǎo)的抗病性(RNA干擾)第22頁,共89頁，2024年2月25日，星期天五利用轉(zhuǎn)基因植物的優(yōu)勢改良植物性狀:打破物種間的生殖隔離,實現(xiàn)無障礙基因重組,產(chǎn)生新性狀.改善植物產(chǎn)品品質(zhì):獲得本物種所不具備的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、糖成份等。改良花色：新花葉顏色、熒光色等生物反應(yīng)器：培養(yǎng)細胞分離次生代謝物、生產(chǎn)藥品、酶制劑、以及其他生物制品。改良產(chǎn)品貨架期和貯運品質(zhì)：遲熟蕃茄。第23頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第24頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

第二節(jié)

轉(zhuǎn)基因植物安全性評價

所謂安全性，是指某一事物或事件在一定條件下所造成的危害程度(是否危險?危險性多大?)和公眾對風險的接受程度。安全性評價是對某一事物或事件的安全性進行權(quán)衡，了解是否有害、發(fā)生概率和危害的可接受程度。轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價應(yīng)貫穿從研發(fā)到應(yīng)用的全過程,不僅是對當前的評價,也應(yīng)包括對將來的評價，既針對轉(zhuǎn)基因植物本身，也針對其衍生產(chǎn)品.第26頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1轉(zhuǎn)基因植物雜草化雜草是適應(yīng)人工環(huán)境、持續(xù)危害栽培植物和耕作的非目標栽培植物的統(tǒng)稱。雜草在漫長進化中由于自然選擇作用，適應(yīng)了耕地生態(tài)環(huán)境，具有對目標栽培植物的自然競爭優(yōu)勢：

旺盛而頑強的生命力

—

抗(耐)逆性和繁殖力極強

可塑性大

—

在不同生境下的生長發(fā)育和繁殖調(diào)節(jié)

繁衍的復(fù)雜性和強勢性

—

結(jié)實率高、種子壽命長

繁殖方式多樣、有利傳播

種子成熟度參差不齊

再生能力強一轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風險第27頁,共89頁，2024年2月25日，星期天雜草化是原本自然分布或被栽培的植物在人工生境中演化成為雜草的過程。理論上，野生植物和栽培植物如果在人工生境中不受控制，都有演化為雜草的潛力。轉(zhuǎn)基因植物由于導(dǎo)入新基因，有可能改變其生存競爭力，或產(chǎn)生更強的抗逆性和適應(yīng)性，釋放到環(huán)境中如果管控不當，就有可能演化為雜草。許多性狀的改變都可能增加轉(zhuǎn)基因植物演化為雜草的潛力和趨勢：

對有害生物和逆境的抗(耐)性的提高；

種子休眠期改變、萌發(fā)率提高、繁殖力增強；轉(zhuǎn)基因植物的自然突變產(chǎn)生新的有利性狀。第28頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2

轉(zhuǎn)基因植物的基因漂移基因漂移或轉(zhuǎn)基因逃逸是指由遺傳工程方法轉(zhuǎn)移到某一生物體的遺傳信息(目標基因)在非轉(zhuǎn)基因生物的個體、種群乃至物種之間自發(fā)移動的過程.基因漂移包括：目標基因在轉(zhuǎn)基因作物同品種個體間移動；在該作物不同品種間移動；在該作物的野生近緣種(包括其雜草類型)間移動.在同一轉(zhuǎn)基因品種個體間的基因漂移不會造成生物安全問題，但轉(zhuǎn)基因流向非轉(zhuǎn)基因品種或其野生近緣種可能帶來一系列的生物安全問題.基因漂移主要通過以下兩種方式實現(xiàn)：一是種子傳播；二是花粉流即有性雜交.

第29頁,共89頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因植物的種子傳播是指其種子傳播到另一個品種或其野生近緣種的種群內(nèi),并建立能自我繁育的個體.種子傳播導(dǎo)致基因逃逸的距離較近.轉(zhuǎn)基因植物的花粉流傳播是通過花粉與其他非轉(zhuǎn)基因品種或其野生近緣種進行雜交和回交,而在非轉(zhuǎn)基因品種、野生近緣種的種群中建立可育的雜交和回交后代的過程.通過花粉傳播而導(dǎo)致的基因漂移可以是遠距離的.通過花粉流發(fā)生的基因漂移的轉(zhuǎn)基因必須是位于細胞核內(nèi)，即染色體基因組上.細胞質(zhì)基因組上的基因通常不能通過花粉傳播.發(fā)生花粉流基因漂移的基本條件:親和性;花期一致;空間距離;雜交后代的適合度.第30頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3

對非目標生物的影響對傳粉昆蟲的影響:包括對取食花粉和花蜜行為的影響,

花粉花蜜成份變化對其生長發(fā)育的影響.對天敵昆蟲的影響:即轉(zhuǎn)基因植物影響取食害蟲的生長發(fā)育,進而對取食昆蟲的天敵發(fā)生影響,或者發(fā)生毒性轉(zhuǎn)移.對次要害蟲的影響:由于轉(zhuǎn)基因抗蟲植物使主要害蟲受抑制,導(dǎo)致次要害蟲的數(shù)量增加.對非靶標生物影響:指轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物的應(yīng)用導(dǎo)致除草劑使用增加，殺滅雜草后,使以其為食的昆蟲、鳥類、爬行類和哺乳動物成為受害者.目標害蟲對轉(zhuǎn)基因植物的抗性.第31頁,共89頁，2024年2月25日，星期天4

對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響轉(zhuǎn)基因植物影響土壤生物（動植物和微生物）群落的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的改變.種植轉(zhuǎn)基因植物后,留在土壤中的植物殘體和植物根系分泌物在一定程度上影響土壤微生物的數(shù)量的增減,且對不同種類的微生物的影響可能不同.轉(zhuǎn)基因植物殘體(成份變化)也可能影響土壤中或地表上取食動物的代謝和生長發(fā)育.地表動植物、土壤動物和微生物的變化直接或間接影響土壤理化特性.土壤生物和土壤理化特性的變化導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化.第32頁,共89頁，2024年2月25日，星期天5轉(zhuǎn)基因植物的其他安全性問題抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可能引起的潛在風險:病毒基因組之間的重組,

病毒基因組與外殼蛋白的重組.對農(nóng)田雜草群落的影響:除草劑使用后使出苗雜草被殺死,但未出苗種子不受損害,導(dǎo)致后期雜草群落的變化;重復(fù)多次使用同類除草劑會誘發(fā)雜草的抗藥性;抗除草劑基因的漂移可能會產(chǎn)生抗除草劑的雜草.推廣抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物可能增加除草劑的使用,加重對土壤環(huán)境的污染,也加重對除草劑使用的依賴性,從而加速抗性雜草的演化.轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品特別是食品對人體健康的風險.第33頁,共89頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風險———————————————————————對環(huán)境的不利影響造成影響的過程———————————————————————農(nóng)田增加殺蟲劑使用抗蟲基因轉(zhuǎn)移而致害蟲危害作物生態(tài)產(chǎn)生新的農(nóng)田雜草基因漂移和雜交而致雜草化系統(tǒng)自身變?yōu)殡s草轉(zhuǎn)基因植物自然競爭優(yōu)勢

產(chǎn)生新病毒其他病毒基因組與外殼蛋白組裝

產(chǎn)生新病蟲害新原-植物互作，昆蟲-植物互作對非目標生物傷害食草動物誤食自然成為新的入侵生物花粉/種子傳播、競爭、失控生態(tài)生物遺傳多樣性的基因流、雜交、競爭、脅迫、系統(tǒng)下降或喪失迅速擴繁對非目標生物傷害改變互生、共生關(guān)系

初級生產(chǎn)力的改變物種組成或種群結(jié)構(gòu)改變

土壤流失增加群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境互作

第34頁,共89頁，2024年2月25日，星期天二

轉(zhuǎn)基因植物安全性評價簡介概述：依據(jù)我國《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》,對轉(zhuǎn)基因植物的安全性實行分級評價和管理.《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》規(guī)定,按照轉(zhuǎn)基因植物對人、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境的危險程度，從不存在危險、低度危險、中度危險至高度危險，分為四個安全等級.轉(zhuǎn)基因植物安全性評價主要包括:受體植物的安全性評價、基因操作的安全性評價、轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價和轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的安全性評價.第35頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1受體植物的安全性評價受體植物的安全性評價首先需了解其背景資料,包括:學名和俗名,分類地位,品種或品系,野生還是栽培,原產(chǎn)地及引種時間,用途及種植加工歷史,應(yīng)用期間的安全記錄,雜草化的可能性等.受體植物的生物學特性:生長發(fā)育特性,毒性及存在部位,致敏性及敏原部位,繁殖方式,品種間或種間異交率,育性,耐逆性,適應(yīng)性等.受體植物的生態(tài)環(huán)境:地理分布,自然生境,生長發(fā)育的環(huán)境要求,與其他生物的生態(tài)關(guān)系.受體植物遺傳變異性及其可能對人體健康和生態(tài)環(huán)境的不利影響。第36頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2

基因操作的安全性評價目的基因性狀表現(xiàn)：基因、性狀與功能的關(guān)系；目的基因的物理圖譜和遺傳圖譜；對受體植物其他基因功能作用的影響。插入(刪除)序列及其大小和結(jié)構(gòu)、所在基因組及其定位、拷貝數(shù)。載體的名稱、來源、結(jié)構(gòu)、特性、安全性、漂移性，以及演變?yōu)橹虏⌒缘目赡苄?；載體上標記基因、報告基因、酶切位點、表達和調(diào)控序列。插入序列表達的資料：表達的器官和組織，表達量及表達的穩(wěn)定性，表達產(chǎn)物的生物活性。第37頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的安全性評價轉(zhuǎn)基因植物的安全性。包括：轉(zhuǎn)基因植物與受體植物在環(huán)境安全性方面的差異；轉(zhuǎn)基因植物與受體植物在對人體健康影響方面的差異，以及食用轉(zhuǎn)基因植物的安全性差異。轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的安全性。包括：生產(chǎn)、加工活動對轉(zhuǎn)基因植物安全性的影響；轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品在環(huán)境安全性上的差異；轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品對人體健康影響方面的差異。對人體健康的影響包括：致病性、致敏性、營養(yǎng)性、是否存在抗營養(yǎng)因子、抗生素抗性，等等。第38頁,共89頁，2024年2月25日，星期天三轉(zhuǎn)基因植物雜草化的安全性評價1轉(zhuǎn)基因植物雜草化的評價方法RisslerandMellon提出三步式評估法(1996).

第一步:轉(zhuǎn)基因植物的親本是否具有雜草性,是

否有近緣雜草物種?是—較高風險

否—無或低風險

第二步:轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比是否具有更

高的生態(tài)上的行為表現(xiàn),如生長優(yōu)勢、

適應(yīng)性強、繁殖率高等.有—較高風險

無—較低風險

第三步:轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比,其雜草化

趨勢是否增加.是—較高風險

否—較低風險第39頁,共89頁，2024年2月25日，星期天種群替代指當年種群被自已產(chǎn)生后代或被另一類更有活力植物后代所取代的過程.種群替代實驗可檢驗轉(zhuǎn)基因植物不同世代間其基因型的增減變化(生態(tài)行為表現(xiàn)):即轉(zhuǎn)基因植物種群自身被替代的頻率和種群種子庫的持久性.凈替代率R=后代產(chǎn)生的種子數(shù)/播種的種子數(shù)

若

R

＜

1,則種群不能自我更新維持,

需人工種植

若

R

＝

1,則種群剛好能夠自我更新維持

若

R

＞

1,則種群能自我擴增維持,擴增倍數(shù)

R-1種子半衰期指達到種子庫中有一半種子死亡或只有一半種子萌發(fā)時所需要的時間.第40頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第一步轉(zhuǎn)基因植物的親本是否具有雜草性,

親本植物是否有近緣雜草物種?

↓↓

是否

↓↓

較高風險較低或無風險↓↓

進入第二步進入第二步

標準的實驗評估簡化的實驗評估第41頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第二步轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比是否具有

更高的生態(tài)行為上的表現(xiàn)?

↓↓

種群替代實驗種群替代實驗↓↓

是否

↓↓

較高風險較低風險↓↓

進入第三步分析結(jié)束

或?qū)ζ渖虡I(yè)化

生產(chǎn)重新考慮第42頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第三步轉(zhuǎn)基因植物的雜草化趨勢是否增加?

↓

雜草化實驗↓↓

是否

↓↓

較高風險較低風險↓↓對其商業(yè)化分析結(jié)束

生產(chǎn)重新考慮第43頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2轉(zhuǎn)基因植物雜草化的風險評估生存競爭力:競爭力(與受體品種和當?shù)爻Ｒ?guī)品種相比較的萌發(fā)率和生長勢)強則雜草化潛力大.繁殖能力:包括結(jié)實率和無性繁殖能力,繁殖能力越強則其種群替代能力也越強.在野生環(huán)境和人工生境中的持續(xù)性:轉(zhuǎn)基因植物能否在不同生境中自生繁衍是其雜草化潛力的重要因素.落粒性及種子在土壤中的存活時期:雜草具有果實種子成熟期相差較大,邊成熟邊落粒,種子在土壤中保持長時期活力的特性.適應(yīng)性和抗(耐)逆性:雜草的適應(yīng)性和抗(耐)逆性是否強于栽培植物.第44頁,共89頁，2024年2月25日，星期天四抗性基因漂移的安全性評價1

通過有性雜交發(fā)生的抗性基因漂移轉(zhuǎn)基因植物花粉傳播距離的測定

—確定安全距離和設(shè)置隔離帶的依據(jù)

研究傳粉距離的方法:直接觀察法誘餌植物檢測法轉(zhuǎn)基因植物傳粉距離及影響因子

不同轉(zhuǎn)基因植物的傳粉特性對傳粉距離的影響

轉(zhuǎn)基因植物在不同環(huán)境條件下傳粉距離的差異轉(zhuǎn)基因植物在不同氣象條件下傳粉距離的差異

轉(zhuǎn)基因植物釋放規(guī)模對傳達粉距離的影響第45頁,共89頁，2024年2月25日，星期天直接觀察法：

以轉(zhuǎn)基因植物樣方為中心，在不同方向以相同的

距離一般為10米）設(shè)置花粉收集器，使其中之

一正對風向(以此計算收集的花粉粒數(shù)量)；

在盛花期計算每天每立方米空氣中的花粉粒數(shù)量

收集器花粉量/(收集器面積×風速×時間)

誘餌植物檢測法：以轉(zhuǎn)基因植物樣方為中心,在不同方向和不同距離取一定面積種植誘餌植物;

收獲成熟的誘餌植物種子,分析其中轉(zhuǎn)基因存在

的頻率(DNA分析,或后代性狀分析).不足：前者包括了死花粉,后者則受到親和性影響第46頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種雜交結(jié)實率研究---花粉萌發(fā)、雜交結(jié)實率、雜種后代育性人工授粉條件下的雜交親和性研究

人工去雄-→套袋-→人工授粉-→套袋防串粉

親和性指數(shù)：飽滿種子粒數(shù)/授粉花蕾數(shù)雜交不親和性的表現(xiàn)程度：

花粉不萌發(fā)高不親和性

花粉管不能穿過柱頭

花粉管在花柱不同位置停止生長

不能受精

雜種胚乳敗育，雜種胚生長停滯

雜種結(jié)實，但雜種后代不育低不親和性第47頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共89頁，2024年2月25日，星期天克服雜交不親和性---胚胎搶救

人工授粉后子房離體培養(yǎng)技術(shù)-→雜種雜種人工授粉后胚珠離體培養(yǎng)技術(shù)-→幼苗→育性人工授粉后幼胚離體培養(yǎng)技術(shù)-→鑒定觀察抗性基因流動率估算—-開放授粉

轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種混合種植→收集野生轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種隔行種植→近緣植物野生近緣植物圍繞轉(zhuǎn)基因植物種植→全部種子

攜抗性基因株數(shù)抗性基因流動率計算：流動率=

被檢則的植株數(shù)第50頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3基因滲入基因滲入是轉(zhuǎn)基因及其控制的性狀從轉(zhuǎn)基因植物進入非轉(zhuǎn)基因植物(同品種,異品種,異種)的過程.向轉(zhuǎn)基因植物近緣野生種的基因滲入,決定于:轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種的雜交和回交

只有實現(xiàn)雜交才有可能向近緣野生植物基因滲入;

通過多次回交可使轉(zhuǎn)基因向近緣野生種擴散;

雜交和回交后代適合度較高時基因漂移才穩(wěn)定.雜交和回交后代的適合度適合度實際上就是一種(類)生物與其他生物相比較時的競爭力.可分為營養(yǎng)適合度和生殖適合度.營養(yǎng)適合度：種子萌發(fā)、生長勢、營養(yǎng)體、光合能力.生殖適合度:開花結(jié)實、花粉活力、種子數(shù)、種子活力.第51頁,共89頁，2024年2月25日，星期天五轉(zhuǎn)基因植物花粉漂移的三步評估法1基因流分析—轉(zhuǎn)基因能否流向近緣種雜草?轉(zhuǎn)基因植物與近緣雜草能否具備有性生殖能力不具有—-較低風險,分析終止;有或難確定—-不能有性雜交,分析終止;

能有性雜交,進入下一步.是否存在與轉(zhuǎn)基因植物有雜交親和性的近緣種

不存在—-較低風險,分析終止;

存在或難確定—-進入下一步.轉(zhuǎn)基因植物與近緣種授粉方式是否利于基因流出入

否---較低風險,期分析終止;是或不確定---進入下一步.第52頁,共89頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因植物與近緣種是否花期相遇

否---較低風險,分析終止;

是或難確定---進入下一步.轉(zhuǎn)基因植物與近緣種是否相同

否---較低風險,分析終止;

是或難確定---進入下一步.轉(zhuǎn)基因植物與近緣種在田間條件下能否自然異花傳粉、受精并產(chǎn)生有活力的可育后代

不能---較低風險,分析終止；

能或不確定---進入下一步分析.雜種

間隔種植→收集種子→尋雜種種子→確定雜交率(實驗至少進行兩年)雜種活力第53頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2

野生雜草轉(zhuǎn)入基因后的生態(tài)行為分析轉(zhuǎn)入基因后在種群替代實驗中是否比原雜草有更好的表現(xiàn)?否---風險較低,終止分析;是---風險較高,重新考慮其商業(yè)應(yīng)用

或進入第三步.3轉(zhuǎn)基因的雜草植株的雜草化實驗是否在生態(tài)上有強的行為表現(xiàn),雜草化趨勢是否增加?是---風險較高,重新考慮其商業(yè)應(yīng)用.否---風險較低,分析終止.第54頁,共89頁，2024年2月25日，星期天六鑒定轉(zhuǎn)基因存在的方法生物學性狀檢測:用抗性條件(除草劑、害蟲、逆境),檢測植物體或幼苗的抗性.等位酶分析:用酶學方法檢測植物組織是否存在轉(zhuǎn)基因所表達的特異酶活性,確定雜種后代植株(具有父、母本酶帶).細胞遺傳學檢測:檢查是否存在雜種核型血清學檢測:通抗原抗體反應(yīng)檢查是否存在轉(zhuǎn)基因表達產(chǎn)物(蛋白質(zhì)或酶).分子生物學檢測:用PCR或分子雜交方法,檢測是否存在轉(zhuǎn)基因的DNA序列.第55頁,共89頁，2024年2月25日，星期天生物學性狀檢測第56頁,共89頁，2024年2月25日，星期天酶學檢測

DNA檢測第57頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)主要轉(zhuǎn)基因植物安全性評價

一轉(zhuǎn)基因水稻的安全性評價20世紀80年代開始抗除草劑(草甘磷,草銨磷,咪唑啉酮)轉(zhuǎn)基因水稻的研究.我國已發(fā)放兩個抗蟲轉(zhuǎn)基因稻的安全證書.由于目前轉(zhuǎn)基因水稻均為轉(zhuǎn)抗除草劑基因或轉(zhuǎn)抗蟲基因,出于安全性考慮,轉(zhuǎn)基因水稻仍未大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn).水稻雖是自花受粉作物,且花粉散落后其活力持續(xù)時間較短,但仍存在基因漂移可能性.第58頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1

與雜草稻的基因漂移雜草稻又稱雜草型稻或水稻雜種系,與栽培稻同屬同種,在東南亞已成為最普遍的稻田雜草,在我國北方稻區(qū)和華中稻區(qū)也呈蔓延趨勢.雜草稻變異類型豐富,生長茂盛,抗逆性強,邊成熟邊落粒,有較強休眠性;且與栽培稻營養(yǎng)要求相同,對除草劑反應(yīng)一致,故很難對其進行有效的控制.雜草稻與栽培稻能自然雜交結(jié)實,如果相鄰種植,存在著轉(zhuǎn)基因稻向雜種稻基因漂移的可能性.轉(zhuǎn)移了抗性基因的雜草稻往往具有更強的生存競爭力,有可能對水稻生產(chǎn)形成較大的威脅.第60頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第61頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2與野生稻的基因漂移全球野生稻有22種,我國分布有3種野生稻,即:普通野生稻、藥用野生稻和疣粒野生稻.其中普通野生稻是栽培稻的近緣祖先.野生稻具有蔓生性和再生性,傳粉特性和散粉后的持續(xù)活力均強于栽培稻,且野生稻的抗逆性和適應(yīng)性強,若控制不得法,

有可能成為田間雜草.野生稻與栽培稻雜交有一定的育性,若兩者相鄰種植,

存在轉(zhuǎn)基因稻向野生稻基因漂移的可能性.轉(zhuǎn)基因稻向野生稻基因漂移與它們之間的親緣關(guān)系密切相關(guān).已有實驗證據(jù)顯示,漂移至普通野生稻較易,漂移至藥用野生稻的可能性極小.第62頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第63頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3與雜草的基因漂移稗草是全球性的水稻惡性雜草,分布范圍廣,數(shù)量大,繁殖力強,種類多,如不控制將給水稻生產(chǎn)帶來較大的產(chǎn)量損失.在稗草的競爭干擾下,水稻減產(chǎn)主要與稗草密度增大引起水稻分蘗數(shù)減少有關(guān).雖然上世紀50年代至70年代有一些稻稗雜交獲得雜種后代的報道,但近20年來通過嚴格的實驗均表明:轉(zhuǎn)基因稻與多種稗草之間存在著雜交不親和性,并沒有發(fā)現(xiàn)抗性基因漂移到稗草中.第64頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第65頁,共89頁，2024年2月25日，星期天二轉(zhuǎn)基因油菜的安全性評價油菜屬十字花科蕓苔屬,泛指能用于收籽榨油的種類.我國栽培的油菜主要有

白菜型油菜、甘藍型油菜和芥菜型油菜,其中以甘藍型油菜居多.目前培育成功的轉(zhuǎn)基因油菜是甘藍型油菜,主要為抗除草劑轉(zhuǎn)基因油菜.油菜是異花授粉作物,多數(shù)為蟲媒傳粉,其花粉傳播距離較遠,花粉活力持續(xù)時間較長,油菜近緣種分布廣泛,發(fā)生基因漂移的風險相對較大.我國是十字花科植物的多樣性起源中心,油菜的近緣種多,且有一些是危害較嚴重的雜草,對轉(zhuǎn)基因油菜基因漂移更應(yīng)引起重視.第66頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第67頁,共89頁，2024年2月25日，星期天1

油菜的近緣種蕓苔屬約有150種,根據(jù)其核型的染色體組成,認為該屬是由3個基本種演化而成的.包括3類二倍體種和3類四倍體種.蕓苔屬除作為油料作物外,許多種類是食用蔬菜.白菜類

甘藍型

甘藍類2N=20

AA2N=38AACC2N=18

CC

芥菜型2N=36AABB黑芥2N=34BBCC芥菜類2N=16BB第68頁,共89頁，2024年2月25日，星期天

甘藍型油菜第69頁,共89頁，2024年2月25日，星期天白菜型油菜第70頁,共89頁，2024年2月25日，星期天芥菜型油菜第71頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2轉(zhuǎn)基因油菜向近緣種的基因漂移甘藍型油菜是異源四倍體(AACC),與其同類型油菜和白菜類(AA)及甘藍類(CC)均存在著不同程度的雜交親和性.回交后代育性增加.芥菜型油菜(AABB)與黑芥(BBCC也稱埃塞俄比亞芥)和芥菜類(BB)雜交較易.回交后代育性增加.國內(nèi)外實驗表明,不論是人工雜交還是自然異交,均存在著轉(zhuǎn)基因油菜的抗性基因向其近緣種漂移的可能性;與十字花科其他屬間雜交,也有個別能得到極少量雜交種子.我國學者研究表明,轉(zhuǎn)基因油菜的抗除草劑基因能夠向其近緣野生油菜轉(zhuǎn)移.第72頁,共89頁，2024年2月25日，星期天3轉(zhuǎn)基因油菜向野芥菜的基因漂移野芥菜是栽培芥菜型油菜自逸并長期適應(yīng)野生和栽培環(huán)境的產(chǎn)物.其生境呈現(xiàn)多樣性并形成多種類型,

適應(yīng)性廣,

已成為較高危害性的田間雜草.如果轉(zhuǎn)基因油菜的抗性基因漂移到野芥菜中,將提高其生存競爭力,給有效防除野芥菜帶來困難.甘藍型和芥菜型油菜與野芥菜的雜交親和性都很高,而白菜型油菜與野芥菜的交親和性較低,但仍能獲得少數(shù)雜交種子.雖然雜種一代的適合度沒有增加或有所降低,但回交后代的適合度隨回交代數(shù)而逐代上升.

實驗表明,轉(zhuǎn)基因芥菜型油菜和轉(zhuǎn)基因甘藍型油菜都有可能把抗除草除草劑基國漂移到野芥菜中.第73頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第74頁,共89頁，2024年2月25日，星期天三轉(zhuǎn)基因棉花的安全性評價抗蟲性是轉(zhuǎn)基因棉花的主要特性,其安全性評價集中在抗蟲基因的漂移及應(yīng)用的安全性等方面.1抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花雜草化的可能性抗蟲棉雜草化的可能性決定于其比親本植物或其野生近緣種是否有更強的生存競爭力,可從以下幾個方面進行研究:種子活力及越冬性.有些抗蟲棉種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)比常規(guī)棉花高,有些則較低.但活力指數(shù)略低,種子活力和越冬性沒有提高.生長勢.差別不大,一般前期生長慢,株偏小.抗逆性.除抗蟲性外,其他指標沒有提高.第75頁,共89頁，2024年2月25日，星期天第76頁,共89頁，2024年2月25日，星期天2

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉基因漂移的可能性我國野外環(huán)境中不存在野生棉屬種類,不存在抗蟲棉基因漂移到棉花野生種的風險.但半野生棉屬有中棉、海島棉和陸地棉.中棉染色體組和倍性與轉(zhuǎn)基因抗蟲棉(陸地棉)有很大差異,雜交不親和,抗蟲棉向中棉基因漂移的可能性較小;陸地棉與海島棉和半野生陸地棉的雜交能產(chǎn)生可育的種子,因此抗蟲棉的抗性基因逃逸到海島棉和半野生陸地棉的可能性大.與棉花同為錦葵科的許多雜草如苘麻、野西瓜、圓葉錦葵、梵天花(野棉花)、肖梵天花等,由于種群數(shù)量大,

一旦發(fā)生基因漂移,

后果將很嚴重.第77頁,共89頁，2024年2月25日，星期天陸地棉海島棉中棉第78頁,共89頁，2024年2月25日，星期天四轉(zhuǎn)基因大豆的安全性評價目前轉(zhuǎn)基因大豆主要是轉(zhuǎn)抗除草劑基因,可能的風險主要在轉(zhuǎn)基因大豆雜草化和抗性基漂移兩方面.轉(zhuǎn)基因大豆雜草化的安全性評價.在農(nóng)田生態(tài)環(huán)境條件下,轉(zhuǎn)基因大豆的生存競爭力和繁殖力明顯低于常規(guī)品種和受體品種,故轉(zhuǎn)基因大豆雜草化的風險較低.轉(zhuǎn)基因大豆抗性基因漂移.野生大豆的繁殖力和生存競爭力較弱,在自然條件下難以成片生長;而且大豆為嚴格自花授粉植物,即使偶然的基因漂移,也難以對農(nóng)業(yè)造成嚴重的危害后果,但對野生大豆資源的遺傳