转基因植物的环境生物安全：转基因逃逸及其潜在生态风险的研究和评价

转基因作物的商品化生产和大规模环境释放在带来巨大利益的同时,也引起了全球对其生物安全问题的广泛关注和争议,其中转基因通过花粉介导的基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种,进而导致的潜在环境和生态风险就是备受争议的生物安全问题之一。转基因植物的环境生物安全涉及两方面关键问题：如何科学评价转基因植物商品化种植以后带来的环境和生态影响;如何利用环境生物安全的研究成果来制定科学有效的风险监测和管理措施。对转基因逃逸及其潜在生态风险的科学评价应包括三个重要环节：（1）检测转基因的逃逸的频率;（2）检测转基因逃逸后的表达和遗传规律;（3）确定逃逸后的转基因对野生近缘种群体适合度的影响及其进化潜力,本文将围绕对转基因逃逸及其潜在环境风险的科学评价,以转基因水稻为案例来对转基因逃逸带来生态影响的研究好评价的进展进行简要介绍,并对目前依据风险评价研究成果制定的各种管理策略进行了讨论。只有提高对转基因生物环境安全研究和评价的水平,并制定有效的风险监测和管理措施,才能为我国转基因技术的发展和转基因产品的商品化应用保驾护航。     

适合度分析对转基因逃逸潜在环境风险评价的意义北大核心CSCD

转基因作物的全球大规模种植引起了全世界的广泛关注甚至争议。经过遗传改良并具有自然选择优势的转基因作物进入商品化种植,可能将带来环境生物安全的顾虑。在这些生物安全的顾虑中,转基因通过花粉介导的基因漂移向栽培作物的野生近缘种逃逸及其导致的潜在环境风险,就是世人最为关注的环境生物安全问题之一。包括中国在内的许多国家,在转基因作物进行商品化生产之前都必须对转基因逃逸及其带来的潜在环境风险进行严格评价。按照风险评价的框架,转基因向野生近缘种逃逸及其带来潜在环境风险的评价包括3个连续的步骤:1)检测转基因漂移到作物野生近缘种的频率;2)分析转基因在野生近缘种中的表达;3)确定转基因对野生近缘种群体适合度和进化潜力的影响。大量基因漂移的研究结果已表明,转基因通过基因漂移向栽培作物邻近的野生近缘种群体逃逸难以避免,而转基因也会在作物的野生近缘种群体中正常表达。因此分析和评价转基因为野生近缘种带来的适合度效应,对于转基因逃逸及其环境风险的评价至关重要。对适合度的概念及其进化意义进行介绍,并对如何利用转基因的适合度效应分析转基因逃逸的环境风险,以及对此类环境风险进行研究和评价的具体方法予以介绍。上述知识和方法的掌握将有助于人们对转基因作物环境生物安全及其评价的全面理解。     

适合度分析对转基因逃逸潜在环境风险评价的意义

转基因作物的全球大规模种植引起了全世界的广泛关注甚至争议。经过遗传改良并具有自然选择优势的转基因作物进入商品化种植,可能将带来环境生物安全的顾虑。在这些生物安全的顾虑中,转基因通过花粉介导的基因漂移向栽培作物的野生近缘种逃逸及其导致的潜在环境风险,就是世人最为关注的环境生物安全问题之一。包括中国在内的许多国家,在转基因作物进行商品化生产之前都必须对转基因逃逸及其带来的潜在环境风险进行严格评价。按照风险评价的框架,转基因向野生近缘种逃逸及其带来潜在环境风险的评价包括3个连续的步骤:1)检测转基因漂移到作物野生近缘种的频率;2)分析转基因在野生近缘种中的表达;3)确定转基因对野生近缘种群体适合度和进化潜力的影响。大量基因漂移的研究结果已表明,转基因通过基因漂移向栽培作物邻近的野生近缘种群体逃逸难以避免,而转基因也会在作物的野生近缘种群体中正常表达。因此分析和评价转基因为野生近缘种带来的适合度效应,对于转基因逃逸及其环境风险的评价至关重要。对适合度的概念及其进化意义进行介绍,并对如何利用转基因的适合度效应分析转基因逃逸的环境风险,以及对此类环境风险进行研究和评价的具体方法予以介绍。上述知识和方法的掌握将有助于人们对转基因作物环境生物安全及其评价的全面理解。     

杂交-渐渗进化理论在转基因逃逸及其环境风险评价和研究中的意义

转基因作物的商品化生产和大规模环境释放, 引起了全球对生物安全问题的广泛关注和争议, 其中转基因通过花粉介导的基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种, 进而带来不同类型的环境风险就是备受争议的生物安全问题之一。有效的生物安全评价和研究能够为转基因作物的安全持久利用保驾护航。按照风险评价的原则, 对于转基因逃逸及其潜在环境风险的评价应包括两个重要步骤: (1)检测转基因向野生近缘种(包括杂草类型)群体逃逸的频率; (2)确定逃逸后的转基因能否通过遗传渐渗在野生近缘种群体中存留和扩散。杂交－渐渗是进化生物学中非常重要的科学命题和普遍的自然现象, 杂交－渐渗的进化理论与转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价有密切的关系。杂交－渐渗过程往往导致物种形成、适应性进化和自然群体的濒危与灭绝, 这是因为在杂交－渐渗过程中, 不同的机制如遗传同化作用、群体湮没效应以及群体的选择性剔除效应等都会在很大程度上影响群体的进化过程。转基因通过杂交－渐渗进入野生群体, 使这一过程更加复杂化。如果转基因能提高群体的适合度, 则更有利于其渐渗速率, 从而在群体中迅速扩散并带来一定的生态后果。杂交－渐渗的进化理论和思想将有益于指导转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价。     

我国转基因水稻商品化应用的潜在环境生物安全问题

转基因水稻的研发和商品化应用将为提高我国水稻的生产力提供新的机遇,并缓解我国的粮食安全问题.转基凶水稻的人规模环境释放和商品化生产可能会带来一定的环境生物安全问题,处理不好会影响转基因水稻的进一步研究和发展.通常所指的环境生物安全问题主要包括以下几个方面:(1)抗生物胁迫转基因对非靶标生物的影响及效应;(2)外源基因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及其可能带来的生态后果;(3)转基因作物对农业生态系统、土壤微生物以及生物多样性的潜在影响;(4)抗生物胁迫转基因的长期使用导致靶标生物对转基因产生抗性等.为了安全有效和持续利用转基因生物技术及其产品,有必要对转基因水稻的环境生物安全性进行科学评价.基于风险评价的原则,本文对转基因水稻在我国商品化生产和大规模种植可能带来的环境生物安全问题进行了理性分析,希望为我国转基因水稻商品化应用的决策和生物安全评价提供科学依据.     

转基因植物的生态风险评价

自从１９８３年第一株转基因植物诞生以来,至今各种类型的转基因植物进入大田试验的已不计其数,近１０种转基因作物的产物已经商品化。与此同时,转基因植物向环境释放后可能带来的生态风险问题也越来越受到人们的重视。关于转基因植物的生态风险或对环境的危害,科学家提出了不同的概念和测试方法。生态毒理学的经验以及８０年代发展起来的,为作环境决策用的生态风险评价的经验可以借鉴以作转基因植物生态风险的评价。本文介绍了转基因植物对农田生态系统和自然生态系统可能带来的危害以及从基因、基因组、个体、种群以至生态系统等各级水平上危害测试的方法。对风险的判断作了详细的论述,对风险的管理也作了概略的介绍,并对生态风险评价当前发展的水平进行了讨论。     

关于建立植物转基因飘流状况国家和省级地理信息系统的建议

转基因逃逸是转基因作物环境释放的主要潜在生态风险,一旦把转基因和它的地理信息结合起来,地理信息系统（GIS）就成为监控转基因逃逸的理想工具,首先,可以根据转基因作物商业化生产情况建立一定数量的观察站,并在特定的地点和时间内检测野生近缘植物和其它一些相关植物中是否存在转基因,这样就可以获得在特定的地区和时期内转基因逃逸的大致状况,然后在此基础上,可以建立地区（省）或国家级转基因逃逸地理信息系统,国家级系统可能在风险管理中更有实际意义。     

转Bt抗虫稻对地上非靶标节肢动物的生态风险性

通过转入Bt基因使作物获得抗虫性,减少杀虫剂施用量,为害虫管理开辟了一条重要途径。但公众关注与担忧其环境释放可能存在生物安全与生态风险。本文在系统评述转基因抗虫水稻的生态风险、安全性评价研究内容与方法基础上,重点分析了转基因抗虫水稻对非靶标害虫、捕食性天敌、寄生蜂、中性昆虫及其在食物链上传递的生态风险与安全性,提出了未来研究发展的方向。     

Geneflow的溯源及其在生物安全和进化研究中的意义

尽管geneflow源于群体遗传学和进化生物学,但已成为环境生物安全文献中常见的科学术语。花粉介导的geneflow在自然界中广泛存在并对物种和群体的进化有着特殊重要的意义。随着转基因生物技术的快速发展和转基因作物在全球范围内的广泛种植,转基因随geneflow发生逃逸及其可能带来的潜在生态进化影响已经成为环境生物安全评价和研究的重要内容,备受全球广泛关注,geneflow这个术语在我国也被频繁引用。但是,geneflow的中文术语在我国各种文献资料中存在着十多种翻译版本,这些不同的翻译版本形式不同且内容略有差异,容易给环境生物安全问题的理解和研究造成不必要的混乱。本文对geneflow的概念及其内涵进行了回顾,并对不同形式的geneflow术语在国内外相关研究领域中使用的历史溯源进行了阐述。笔者建议使用“基因流”作为geneflow在中文应用中的统一术语,这也最接近群体遗传学和进化生物学等相关著作中geneflow的原意。基于此,对基因流在转基因逃逸及其相关的环境生物安全评价以及群体遗传学和进化生物学研究方面的理论和应用意义进行了讨论。     

Gene flow的溯源及其在生物安全和进化研究中的意义

尽管gene flow源于群体遗传学和进化生物学,但已成为环境生物安全文献中常见的科学术语。花粉介导的gene flow在自然界中广泛存在并对物种和群体的进化有着特殊重要的意义。随着转基因生物技术的快速发展和转基因作物在全球范围内的广泛种植,转基因随gene flow发生逃逸及其可能带来的潜在生态进化影响已经成为环境生物安全评价和研究的重要内容,备受全球广泛关注,gene flow这个术语在我国也被频繁引用。但是, gene flow的中文术语在我国各种文献资料中存在着十多种翻译版本,这些不同的翻译版本形式不同且内容略有差异,容易给环境生物安全问题的理解和研究造成不必要的混乱。本文对gene flow的概念及其内涵进行了回顾,并对不同形式的gene flow术语在国内外相关研究领域中使用的历史溯源进行了阐述。笔者建议使用“基因流”作为gene flow在中文应用中的统一术语,这也最接近群体遗传学和进化生物学等相关著作中gene flow的原意。基于此,对基因流在转基因逃逸及其相关的环境生物安全评价以及群体遗传学和进化生物学研究方面的理论和应用意义进行了讨论。     

提高转基因作物生物安全性的分子策略

随着各类转基因作物的问世及其农产品的不断上市,转基因作物的安全性问题已成为公众关心的焦点。综述了提高转基因作物生物安全性的几种分子策略,其中包括选择标记的去除,转基因的组织特异表达和诱导性表达以及转基因逃逸的控制等。     

Transgenic plants and biosafety: science, misconceptions and public perceptions

One usually thinks of plant biology as a non-controversial topic, but the concerns raised over the biosafety of genetically modified (GM) plants have reached disproportionate levels relative to the actual risks. While the technology of changing the genome of plants has been gradually refined and increasingly implemented, the commercialization of GM crops has exploded. Today's commercialized transgenic plants have been produced using Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation or gene gun-mediated transformation. Recently, incremental improvements of biotechnologies, such as the use of green fluorescent protein (GFP) as a selectable marker, have been developed. Non-transformation genetic modification technologies such as chimeraplasty will be increasingly used to more precisely modify germplasm. In spite of the increasing knowledge about genetic modification of plants, concerns over ecological and food biosafety have escalated beyond scientific rationality. While several risks associated with GM crops and foods have been identified, the popular press, spurred by colorful protest groups, has left the general public with a sense of imminent danger. Reviewed here are the risks that are currently under research. Ecological biosafety research has identified potential risks associated with certain crop/transgene combinations, such as intra- and interspecific transgene flow, persistence and the consequences of transgenes in unintended hosts. Resistance management strategies for insect resistance transgenes and non-target effects of these genes have also been studied. Food biosafety research has focused on transgenic product toxicity and allergenicity. However, an estimated 3.5 x 10(12) transgenic plants have been grown in the U.S. in the past 12 years, with over two trillion being grown in 1999 and 2000 alone. These large numbers and the absence of any negative reports of compromised biosafety indicate that genetic modification by biotechnology poses no immediate or significant risks and that resulting food products from GM crops are as safe as foods from conventional varieties. We are increasingly convinced that scientists have a duty to conduct objective research and to effectively communicate the results--especially those pertaining to the relative risks and potential benefits--to scientists first and then to the public. All stakeholders in the technology need more effective dialogues to better understand risks and benefits of adopting or not adopting agricultural biotechnologies.     

转Bt基因棉花生态风险评价的研究进展

转Bt基因抗虫棉(Gossypium spp.)是目前国内释放面积最大的转基因作物,其生态风险问题从一开始就受到密切的关注.从生态风险评价的角度,分转基因棉花中Bt杀虫蛋白的时空表达及其对害虫的控制效果、Bt基因通过花粉传播而扩散的风险、害虫对Bt棉花抗性的进化风险、Bt棉花对非目标生物体影响的风险等几个方面,综述了Bt棉安全性评价的最新研究进展,为生物安全管理提供咨询意见,并提出了目前针对Bt棉亟待研究的内容.期望本文能够为推动生物安全的研究和生物技术的发展做出一定的贡献.     

转基因玉米外源基因通过花粉漂移的频率和距离

基因漂移是转基因生物可能引起生态环境安全性问题的主要风险之一,选用美国孟山都公司的转基因抗除草剂玉米GA21进行了外源基因向周边环境遗传漂移的距离和频率的研究,结果表明:转基因玉米的外源基因可以向周边玉米品种进行漂移,其最大漂移频率为45.10%,150m处仍能检测到外源基因的漂移,防止转基因玉米基因向外扩散的最佳途径为设置隔离带,隔离距离以200m以上为好。     

转基因逃逸及其环境生物安全评价研究进展——抗虫水稻案例分析

转基因技术研发为提高我国水稻产量和减少劳动力投入提供了巨大机遇。我国对转基因水稻研发进行了大量的投入,目前已培育了具有不同新性状的转基因水稻品系,许多品系已进入生物安全评价阶段。风险评价对转基因水稻的安全生产至关重要,是其商品化生产之前必须解决的问题,其中包括转基因逃逸及其潜在环境影响。对水稻抗虫转基因逃逸及其潜在环境风险的评价包括3个重要环节：（1）通过田间试验和模型模拟检测转基因漂移到非转基因栽培稻及其野生近缘种的频率;（2）检测转基因在栽培稻和野生近缘种后代中的表达;（3）确定转基因对野生近缘种群体适合度和进化潜力的影响。大量研究表明,在近距离的空间范围内栽培稻品种之间的基因漂移频率很低（〉0.1%）,但栽培稻与其野生近缘种的基因漂移频率变异很大。进一步研究还表明,Bt抗虫转基因在栽培稻与普通野生稻后代中均能正常表达,但在其不同生长阶段,表达量有很大变异。在有较高水平的害虫虫压下,含有抗虫转基因的栽培稻及野生近缘种杂交后代与不含转基因的对照相比,抗虫性显著提高且适合度利益明显;但是,在虫害发生水平较低时,含有抗虫转基因的群体与不含抗虫转基因的群体相比没有显著的适合度优势。综上,转基因逃逸到非转基因水稻的频率极低,并且可以通过空间隔离阻断其逃逸。虽然抗虫转基因向杂草稻以及与栽培稻距离较近的野生稻群体的逃逸无法避免,但是野生稻和杂草稻群体周围环境中的总体虫压较低,所以基因漂移带来的环境影响应十分有限。     

转基因生物与生物安全

20世纪70年代以来,以转基因技术为代表的现代生物技术在解决人类所面临的粮食短缺、环境污染等重大问题上发挥了巨大作用,并逐渐发展成为强大的现代生物技术产业。随着各类转基因生物的问世及其产品的不断上市,转基因生物的安全性问题已成为公众关心的焦点。本文分析了转基因生物可能对生物多样性、生态环境和人体健康等方面产生的负面影响,总结丁国内外有关转基因生物安全管理的现状,提出了加强转基因生物安全管理的策略。     

Biosafety: future priorities for research in health care

Currently the public interest in biosafety issues has focussed on the discussions surrounding the use of genetically modified organisms, very specifically on the use of transgenic plants in agriculture. Although many of the questions raised in connection with genetically modified organisms are of legitimate scientific interest, attention should be drawn back to a number of other more classical biosafety research areas, namely the problem of control of new and reemerging infectious diseases, the need for new vaccines, control of transport and routes of dissemination, biosafety information exchange and networking, where research results are dearly needed. In the area of modern biotechnology new applications such as gene therapy and transgenic animals will be on the list of future priorities for biosafety related activities and research.     

转基因植物环境监测进展

近20年来,转基因植物的商业化应用规模越来越大,而转基因生物安全问题依然是转基因植物产业进一步发展的最主要制约因素。转基因植物在商业化应用之前虽然预先进行了风险评估,但是,包括环境监测在内的风险管理措施是确保转基因植物安全应用的必要手段。在转基因作物大规模应用近20年之后,其在靶标生物抗性、对生物多样性的影响、基因漂移、在生态系统中的长期存留等方面产生的环境风险已经渐渐显现出来,表明风险评估无法为转基因植物应用提供足够的安全保障,还必须通过开展系统而长期的环境监测,明确转基因植物在生产应用后的实际环境影响。联合国环境规划署和欧盟等已经制定了转基因植物环境监测的法规和技术指南,一些国家实施了系统的转基因植物环境监测。对转基因植物所产生的环境风险以及环境监测应包括的内容进行了综述。