转基因与生物安全_魏伟+马克平2016

魏 伟 马克平

中国科学院植物研究所 植被与环境变化国家重点实验室 北京 100093

摘要 文章以转基因作物为例讨论了转基因的生物安全。转基因作物在带来经济利益的同时，其对环境和健康的安全性也成为研究的焦点。从目前转基因生物安全主要争论的内容出发，包括转基因逃逸及其生态学后果、对非靶标生物影响、害虫的抗性进化等方面，结合相关的案例综合介绍了近年来的主要进展和存在的问题。对那些科技界争论较多，引起强烈社会反响事件的起因和主要结论进行了客观的评述，以期为进一步的科学研究提供依据。根据中国的实际情况，考虑到生物安全的要求，为保护生物多样性的可持续利用，提出相关的建议和对策：（1）以生物安全相关的科学问题为主，具体的目标生物为辅，开展系统的实验研究；（2）加强生物安全的监测与监管，鉴别重要生态功能区和生态脆弱区，适当设立转基因保护区，禁止种植转基因作物；（3）重视公众知情权，不仅宣传转基因生物带来的惠益，也应告知其风险及管控措施，促进公众的理解和认可。关键词 生物安全，生态风险，非靶标生物，抗性进化，转基因逃逸

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.04.004

转基因技术在转基因作物的商业化生产上取得了巨大成功，转基因作物的种植面积逐年扩大。转基因植物的大规模应用在为研发公司创造了不凡价值的同时，也为农民带来了可观的经济利益[1]。例如有研究认为，转基因抗除草剂作物的种植为种植户带来了不少利益，降低了除草剂的用量，也因为免耕对环境有一定的友好性，能够创造一定的环境效益[2]。然而事实却并非如此，Bonny [3]发现，随着草甘膦除草剂抗性的转基因植物大规模种植，全球范围内草甘膦除草剂的的用量大幅增加，在美国，大豆（Glycine max ）上使用的除草剂总量和单位面积施用量自转基因抗除草剂大豆释放以来不断增加，而棉花（Gossypium

hirsutum ）和玉米（Zea mays ）上单位面积上草甘膦使用量也是不断增加的[4]

。由于持续和大

量的单一除草剂施用，有多种杂草已经进化出对草甘膦除草剂的抗性[5]。

可以看出，转基因作物的大面积商业化生产确实能够为生产者和开发者带来丰厚的利

*资助项目：环保公益性行业科研专项（201509044）修改稿收到日期：2016年2月29日

专题：生物安全——新问题、新挑战 Biological Security: Issues and Challenges

转基因与生物安全

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益和利润，但是目前尚无任何能够增加产量和提高质量的转基因作物，为消费者带来的可能只是廉价的商品。转基因生物的安全性尚需要科学研究的证明，面对其带来的环境和健康风险，需要认真分析，审时度势，在风险评价中采取预先防范原则，以安全性为首要选项，尽量避免不得不面对“两害相权取其轻”的情况出现，采取有效的措施，在充分发挥转基因生物技术作用的同时，妥善管理和防范安全风险，保证生物安全。

对于转基因生物技术安全性的研究，可追溯至 20 世纪 80 年代重组 DNA 技术的发展之初。可以说国际上关于生物安全的研究和争论一直伴随着转基因生物技术的发展，经过多年的实验和实践，有一些在该技术发展之初就担心出现的风险，到今天已经变成了事实。例如由于大规模种植抗虫棉，棉铃虫（Helicoverpa armigera）种群被抑制，但其空余出来的生态位被非靶标害虫——盲椿蟓（Heteroptera: Miridae）侵占[6]，田间的杀虫剂用药量也在增加[7]。在转基因作物释放的早期就有很多研究者对此发出了警告[8]。

如今，在中国，转基因抗虫棉的种植面积比例已经超过 90%[1]，传统的棉花已经很少见。很多复合抗性和多价抗性转基因作物也在研发之中，这些多价转基因品种的生物安全评价将面临缺少非转基因对照的窘况，很可能不得不采用单价转基因或其他类型的植物做参考。随着气候变迁、环境变化，转基因作物的释放环境将可能有巨大变动，也就是说存在一定的不确定性，这也可能为安全评价和管理带来挑战。因此，需要及时回顾转基因作物在应用中已经发生的风险，为预知未来的风险提供理论和实践借鉴，避免转基因生物的利用带来不利的生物安全问题。

1 转基因逃逸及其影响

转基因作物与非转基因作物或其近缘种的基因交流能够造成转基因在自然界中的扩散和逃逸。转基因作物在收获后其种子散落田间地头，形成转基因土壤种子库[9]，在随后的生长季节萌发生长，形成自播植物。据报道，由于长期种植转基因抗除草剂油菜（Brassica napus），抗性的油菜自播植物成为难以控制的田间杂草，尤其是在转基因抗除草剂的大豆和玉米田间[10]。转基因作物收获后，大量种子在运输过程中散落，可形成自播植物[11]，成为转基因进一步扩散的来源。

通过花粉的传播，转基因作物可以污染其他同种的非转基因作物，造成一定的经济损失。例如，墨西哥政府于 2001年报告说 Oaxaca 州的玉米受到一种没有被批准在墨西哥种植的转基因 Bt 玉米的污染[12]。随后，Nature 发表了墨西哥玉米受到转基因污染的分子证据[13]。然而，在有关压力下Nature撤回了文章。科学家对 2001 年的样品进行了重新分析，并在 2004 年重新取样进行检测，给出了地方品种受污染的新证据[14]。Worthy 等人[15]认为，由于发表研究结果而受到威胁，是生物技术公司及转基因技术的支持者不遗余力地维护其自身利益的表现，这也是我们在科学研究和管理中应该竭力避免的。

转基因作物与其野生亲缘种之间的杂交种是转基因作物与其野生亲缘种间基因流动的证据。杂交种和转基因在自然界中的生存适应能力的大小差异，可能会引起转基因在自然界中的进一步扩散。Warwick 等人[16]在加拿大抗除草剂油菜田附近收集其野生亲缘种——野生芜菁（B. rapa），发现了一株具有抗性的野生芜菁，其染色体倍性与野生亲本完全一致，为二倍体，且其后代有抗性和敏感个体的分离，抗性个体也是二倍体。预示着抗除草剂的外源基因已经在野生种群中整合和固定，这种固定在生态学上有重要意义。

中国是大豆、水稻和油菜这三种作物的起源中心，在野外存在着野生近缘植物。野生大豆是大豆的野生近缘种，是重要的育种资源。国内栽培大豆与野生大豆间的基因交流已有报道，半野生大豆的出现可能就是这种基因交流的结果[17]。携带外源转基因的大豆大面积释放，可能会导致外源基因对野生大豆资源的污染和危害[18]。已有研究证明，转基因水稻和油菜与其野生近缘种能在自然条件下发生基因交流[19,20]，并且转基因在杂交种中的存在