安全转基因技术研究进展

转基因生物安全性问题已引起了公众的普遍担忧,严重制约了转基因技术成果的推广应用。近年来,研究者探索了不同的技术策略来解决转基因生物的安全性问题,安全转基因技术成为当前转基因研究的热点之一。文章介绍并评价了几种主要的安全转基因技术,包括无选择性标记基因技术、安全标记基因技术、叶绿体转化技术、终止子技术、雄性不育技术、外源基因删除技术。其中,外源基因删除技术为实现转基因生物的安全应用展示了诱人的前景。最后,对探索新的安全转基因技术策略保障转基因生物安全提出了建议。     

中国外来入侵生物的危害与管理对策

本文探讨了外来入侵生物的概念及其在我国的危害状况,入侵原因,提出了外来入侵生物 预防及管理对策,随着国际贸易往来和旅游业的发展,生物入侵在我国不断加剧,正在成为威胁我国生物多样性与生态环境的重要因素之一,外来入侵种的生态代价是造成本地物种多样性不可弥补的消失以及物种的灭绝,其经济代价是农林牧渔业产量与质量的惨重损失与高额的防治费用,生物入侵在我国大部分是由于人为因素引起的,这些因素包括：缺乏对引进种的利益与风险进行评估,淡薄的生态意识与不顾生态后果的经济利益驱使下的盲目引进,缺乏严格的科学监管体系或监管不力,缺乏全面检疫的体系与机制。外来入侵生物的综合性与系统性研究已成为当今我国生态环境保护、农业生产和经济可持续发展的重大研究领域,我国对外来入侵生物的预防与管理应着重于国家能力、研究能力,监测与管理能力三大体系的建设上,根据我国国情和目前的紧急现状应制定出优先行动计划,对特定外来种的入侵生物学基础研究,特定生态系统或地理区域入侵种现状及影响的关键评估研究,特定外来入侵生物对生态环境影响的风险评估体系及经济损失的模式研究、发展控制外来有害生物的环保型技术与方法研究,外来生物受控制后生态系统的恢复与栖息生境的复原技术与方法等,无意 目前亟待研究的课题。     

转基因作物的食用与环境安全性问题及其对策

自转基因技术研发和商业化生产以来,针对转基因作物的食用安全性和环境安全性问题一直是公众争论的焦点。面对全球粮食安全形势的严峻压力,如何使公众对转基因技术及其产品的客观性保持一种科学性的认识,是摆在各国(特别是发展中国家)政府和科学家面前不可忽视的课题。本文从食品和环境两个方面简要介绍了转基因作物的安全性问题,旨在还原转基因技术的科学真实性,并简要提出转基因作物的安全性对策。     

多溴二苯醚的环境暴露与生态毒理研究进展

多溴二苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险的新型环境有机污染物.作为阻燃剂,PBDEs已经被愈来愈广泛地添加到工业产品中,并因此对大气、水体、沉积物和土壤等环境介质及相关生态系统产生日益广泛的污染.鉴于这一环境新问题的产生,本文基于有限的资料,初步探讨了PBDEs的人为来源和环境暴露途径,大致给出了PBDEs在不同生物和人体不同组织器官中可能的存在及含量水平;在扼要介绍其基本性质的基础上,从甲状腺、神经系统和生殖发育毒性等三个方面分析了PBDEs对动物和人体可能产生的毒性效应与生态影响,以及PBDEs在生态系统中可能具有的生物积累和生物放大风险;并对今后研究PBDEs的环境暴露与生态效应以及人体健康影响等方面的工作重点进行了展望.     

环境DNA技术在贻贝入侵监测中的应用挑战

沼蛤(Limnoperna fortunei)和斑马贻贝(Dreissena polymorpha)是淡水系统中常见的入侵贻贝物种,对其种群规模的持续监测是入侵贻贝防治管控中的关键环节。随着分子生物学技术的发展,入侵物种监测中逐渐尝试利用环境DNA(eDNA)技术实现快速、灵敏检测。然而,在入侵物种引入-定植-扩散过程的监测中,eDNA技术的灵敏度及定量效果受到诸多因素的影响,给实际应用带来挑战。系统梳理了国内外学者利用eDNA技术监测沼蛤、斑马贻贝等入侵物种的研究进展;分析了eDNA技术的采样方案、引物设计、定量分析、质量保证、原位便携仪器设计等影响监测效率与准确率的关键环节;进一步探讨了eDNA技术在贻贝入侵监测中的优势和局限性,以及未来的改进方向。     

转基因技术与大豆品质改良

大豆是重要的食用油、食用蛋白和饲用蛋白原料。应用转基因技术对调节大豆品质形成的关键基因进行定向操作,可大大加速优质大豆品种的选育进程,培育出适合不同消费需求的多样化优质大豆品种。文章主要综述了近年来转基因技术在大豆品质性状改良方面的应用进展,同时也简要介绍了目前已经发展起来的安全转基因技术。     

我国农业转基因生物安全管理现状

转基因技术可以打破物种界限,实现作物性状的定向改造,在解决粮食增产、环境污染、节水增效,以及改进农产品质量等方面显示出巨大潜力。同时,转基因技术具有潜在的风险,转基因生物的安全性受到人们的广泛关注。本文介绍了我国农业转基因生物安全管理状况,包括法规制度体系、安全评价体系和安全监管体系,旨在让人们更好地了解我国农业转基因生物安全管理知识。     

固态发酵技术在资源环境中的应用

发酵工程是生物技术的瓶颈,固态发酵作为发酵工程一个重要的部分,在资源环境应用研究方面取得了重要进展,主要表现在生物燃料,生物农药,生物转化,生物解毒及生物修复等领域,解决了能源危机,治理环境污染等问题,综述了近几年固态发酵技术在资源环境领域应用中一些重要的发展。     

环境因子对湖泊岛屿苔藓植物分布和物种组成的影响

苔藓植物对环境有很强的敏感性,且具有广泛的适应性和强大的繁殖能力,在生态环境监测和生态恢复上具有重要作用。通过野外样地调查方法,回归分析和典范对应分析(CCA)探索了环境因子对物种分布和组成的影响,偏CCA计算了各环境因子对物种组成的总效应和净效应。结果表明:苔藓植物种类及物种组成相似性随着岛屿面积和岛屿海拔高度的增大而极显著的增大,随岛屿形状指数和岛屿离陆地最近距离的增大而显著的减小;8个环境因子共解释了物种组成变异的35.6%,其中基质、坡度、草本盖度、坡向、乔灌层郁闭度、人为干扰、空气湿度和海拔对物种组成的净效应达到显著水平(P0.05),但其作用强度依次减小;美灰藓Eurohypnum leptothallum是最优势种,受环境因素小,它在其发生的77.7%取样样方中盖度达到19.2%。     

转基因植物环境安全性研究进展

随着转基因植物在全球范围内的广泛种植,其环境安全性问题也日益受到重视。对转基因植物的环境安全性问题进行了综述,主要从转基因植物的杂草化、基因漂移、对非靶标和靶标生物的影响等方面阐述了转基因植物对生态环境的影响。     

GMOseek: a user friendly tool for optimized GMO testing

Background

With the increasing pace of new Genetically Modified Organisms (GMOs) authorized or in pipeline for commercialization worldwide, the task of the laboratories in charge to test the compliance of food, feed or seed samples with their relevant regulations became difficult and costly. Many of them have already adopted the so called "matrix approach" to rationalize the resources and efforts used to increase their efficiency within a limited budget. Most of the time, the "matrix approach" is implemented using limited information and some proprietary (if any) computational tool to efficiently use the available data.

Results

The developed GMOseek software is designed to support decision making in all the phases of routine GMO laboratory testing, including the interpretation of wet-lab results. The tool makes use of a tabulated matrix of GM events and their genetic elements, of the laboratory analysis history and the available information about the sample at hand. The tool uses an optimization approach to suggest the most suited screening assays for the given sample. The practical GMOseek user interface allows the user to customize the search for a cost-efficient combination of screening assays to be employed on a given sample. It further guides the user to select appropriate analyses to determine the presence of individual GM events in the analyzed sample, and it helps taking a final decision regarding the GMO composition in the sample. GMOseek can also be used to evaluate new, previously unused GMO screening targets and to estimate the profitability of developing new GMO screening methods.

Conclusion

The presented freely available software tool offers the GMO testing laboratories the possibility to select combinations of assays (e.g. quantitative real-time PCR tests) needed for their task, by allowing the expert to express his/her preferences in terms of multiplexing and cost. The utility of GMOseek is exemplified by analyzing selected food, feed and seed samples from a national reference laboratory for GMO testing and by comparing its performance to existing tools which use the matrix approach. GMOseek proves superior when tested on real samples in terms of GMO coverage and cost efficiency of its screening strategies, including its capacity of simple interpretation of the testing results.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1186/1471-2105-15-258) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

The structuring of GMO release and evaluation in EU law

Genetically modified organisms (GMOs) and their behavior in the environment are complex and can only be assessed if the different components are distinguished. This article examines, how by EU law the real causation processes from the GMO release to various endpoints are dissected, individually analysed and then again viewed in their entirety. In addition, the articles includes, how the intellectual process of assessment is divided into the steps of tiered generation, shared submission and structured evaluation of relevant knowledge. The framework proposed for such an examination allows to identify strengths and weaknesses of GMO risk assessment in the EU.     

A statistical approach to quantification of genetically modified organisms (GMO) using frequency distributions

Background

According to Regulation (EU) No 619/2011, trace amounts of non-authorised genetically modified organisms (GMO) in feed are tolerated within the EU if certain prerequisites are met. Tolerable traces must not exceed the so-called ‘minimum required performance limit’ (MRPL), which was defined according to the mentioned regulation to correspond to 0.1% mass fraction per ingredient. Therefore, not yet authorised GMO (and some GMO whose approvals have expired) have to be quantified at very low level following the qualitative detection in genomic DNA extracted from feed samples. As the results of quantitative analysis can imply severe legal and financial consequences for producers or distributors of feed, the quantification results need to be utterly reliable.

Results

We developed a statistical approach to investigate the experimental measurement variability within one 96-well PCR plate. This approach visualises the frequency distribution as zygosity-corrected relative content of genetically modified material resulting from different combinations of transgene and reference gene Cq values. One application of it is the simulation of the consequences of varying parameters on measurement results. Parameters could be for example replicate numbers or baseline and threshold settings, measurement results could be for example median (class) and relative standard deviation (RSD). All calculations can be done using the built-in functions of Excel without any need for programming. The developed Excel spreadsheets are available (see section ‘Availability of supporting data’ for details). In most cases, the combination of four PCR replicates for each of the two DNA isolations already resulted in a relative standard deviation of 15% or less.

Conclusions

The aims of the study are scientifically based suggestions for minimisation of uncertainty of measurement especially in —but not limited to— the field of GMO quantification at low concentration levels. Four PCR replicates for each of the two DNA isolations seem to be a reasonable minimum number to narrow down the possible spread of results.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1186/s12859-014-0407-x) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

全球转基因作物种植状况及其分析

转基因植物近年来得到迅猛发展,影响日渐扩大。对近几年,尤其是2004年的全球转基因作物种植状况、未来的发展潜力及问题进行了较为系统的介绍和分析,结合我国的情况,对我国发展转基因作物的重点提出了相应的建议,认为应该重点发展优质、高产、抗逆转基因新品种。     

国际转基因标识制度变动趋势分析及对我国的启示

转基因标识与消费者知情权和选择权密切相关,因而成为最受关注的转基因政策之一。从1997年第一个转基因标识制度诞生开始,全球已有70多个国家和地区开展了各具特色的转基因产品标识管理。2015年以来,受转基因产业发展政策、公众接受程度、农产品贸易需求、国家政治立场等多重因素的影响和作用,美国、韩国、俄罗斯、乌克兰和日本等国家相继着手调整转基因标识政策或改变实施细则,呈现出强制标识呼声高、标识范围扩大、标注方式更加明确、阴性标识更规范等特点。通过分析国际转基因标识制度及变动趋势,提出了我国转基因标识在扩大标识范围、设立标识豁免阈值和规范阴性标识等方面的管理建议。     

浸入式虚拟现实技术在心理学研究中的应用

文章简要介绍了虚拟现实技术的概念、分类以厦构建浸入式虚拟环境的方法。对采用浸入式虚拟现实技术在视空间认知、知觉一运动的协调、心理治疗、社会心理学等领域取得的成果作了简要的评论。讨论了利用虚拟现实技术进行心理学研究的一些独到的优点和局限性,并对未来的研究趋势进行了展望。     

基因工程菌对阿特拉津的生物转化及其影响因素

研究考察了基因工程菌转化阿特拉津的共代谢碳源、转化动力学和影响因素。结果表明,作为共代谢碳源,葡萄糖优于乙酸盐,碳源浓度对转化影响不大,对工程菌生长影响显著。阿特拉津比转化速率与工程菌初始密度无关,与阿特拉津初始浓度有关,用Monod方程拟合转化动力学,求得方程参数为V_(max)=0．168/h,Ks= 30．49mg/L。降低温度会显著降低阿特拉津比转化速率;偏碱性的条件下,阿特拉津转化率较高,酸性条件严重抑制阿特拉津转化;盐度在一定范围内不影响转化活性;Co~(2 )、Fe~(2 )、Fe~(3 )和Zn~(2 )促进阿特拉津转化,Mn~(2 )、Ni~(2 )和Cu~(2 )抑制阿特拉津转化。菌体细胞对阿特拉津的吸附和转化作用呈正相关关系。     

合成生物学技术在环境保护中的应用

合成生物学是一个基于生物学和工程学原理的科学领域,其目的是重新设计和重组微生物,以优化或创建具有增强功能的新生物系统。该领域利用分子工具、系统生物学和遗传框架的重编程,从而构建合成途径以获得具有替代功能的微生物。传统上,合成生物学方法通常旨在开发具有成本效益的微生物细胞工厂进而从可再生资源中生产化学物质。然而,近年来合成生物学技术开始在环境保护中发挥着更直接的作用。本综述介绍了基因工程中的合成生物学工具,讨论了基于基因工程的微生物修复策略,强调了合成生物学技术可以通过响应特定污染物进行生物修复来保护环境。其中,规律间隔成簇短回文重复序列(Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats, CRISPR)技术在基因工程细菌和古细菌的生物修复中得到了广泛应用,生物修复领域也出现了很多新的先进技术,包括生物膜工程、人工微生物群落的构建、基因驱动、酶和蛋白质工程等。有了这些新的技术和工具,生物修复将成为当今最好和最有效的污染物去除方式之一。