转基因微生物的安全性评价优秀课件
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转基因微生物的安 全性评价
➢植物用转基因微生物 ➢动物用转基因微生物 ➢其它转基因微生物
一、植物用转基因生物安全性评价
1. 植物用转基因微生物源自文库发展现状
➢ 定义：植物用转基因微生物主要是指通过重组DNA技 术研制的、直接应用于植物上的微生物。
➢ 目前国内外已经生产应用或已显示出良好应用前景的植
➢ 将Cry3A基因导入库斯塔克亚种既可以杀鳞翅目的害虫，也可
杀鞘翅目的害虫，并以此形成新的杀虫转基因微生物产品。
➢ 把cry基因转入蓝细菌、极毛杆菌和根瘤茵中，成功地改善了杀
虫晶体蛋白在水体和土壤中的活性，使苏云金芽孢杆菌杀虫晶 体蛋白可以用于防治蚊子幼虫以及地下害虫。
昆虫杆状病毒
➢ 昆虫杆状病毒也是一类重要的、较早应用的昆虫病原微生物。作为微 生物杀虫剂，杆状病毒具有优异的性能。
（2）微生物农药
微生物农药是指非化学合成、具有杀虫防病作用的微生物 制剂，如微生物杀虫剂、杀菌剂、农用抗生素等。这一类 微生物包括杀虫防病的细菌、真菌和病毒。
引起昆虫致病的病原微生物主要有真菌、细菌、病毒、线 虫（属多细胞动物）、立克次氏体和原生动物（微孢子虫）
随着生物防治的推广应用，微生物农药的研究与生产逐渐 成为生物防治的支柱产业。1992年，“世界环境与发展 大会”的第21条决议指出“要在全球范围内控制化学农 药的使用，到2000年生物农药的产量占农药总量的 60%”。
点是个体小、繁殖快、数量大、易变异。
➢ 微生物的数量大：通常1克普通的土壤中约台有上亿个微生物。 ➢ 微生物具有很强的遗传变异与适应能力。 ➢ 微生物有分布广泛、生命力强、容易扩散等特点。 ➢ 考虑到微生物的上述特点，转基因微生物成为有害微生物对地
下水、土壤和食物链产生污染和广泛传播造成危害的可能性， 就自然地成为社会公众担忧的安全隐患之一。
➢ 而生态学家更关心大量人工培养生产的转基因微生物在农田和 生态系统长期应用后，会不会对作物生产力和可持续生态系统 造成显著不利影响。
②植物用转基因微生物的相对安全性
➢ 安全：大多数大规模生产应用的植物用微生物都是安全的，
对人类健康和生态环境没有显著的不利影响
➢ 存在隐患：
例如，1960年，澳大利亚引进myxoma病毒对成灾的野兔进行生物 防治，结果使兔子大批死亡，引发了生态问题和经济混乱
杆状病毒的宿主范围很窄，对其他非目标昆虫的影响很小，对人畜、天敌 和环境安全。
杆状病毒的杀虫效果较好，如在虫害发生前期使用，其防治效率可达99 ％以上。
杆状病毒产生的包含体具有侵染性病毒颗粒，对环境的生物稳定性有一定 作用。这种特点也便于利用传统技术来制造和应用病毒。
➢ 目前，国内外正式注册商品化的杆状病毒杀虫剂有近20种。
物用转基因微生物按其用途可以大体上分为防病杀虫 微生物和固氮微生物2大类，通常称为微生物农药 和微生物肥料。
（1）微生物肥料
➢ 定义：具有改善植物氮、磷、钾及微量元素营养，能够 促进植物生长的生物制剂的总称，主要包括可自生或与 植物共生，能增加氮素供应的根瘤菌与联合固氮菌，用 于增加磷、钾营养的解磷、解钾细菌，以及促进植物生 长作用的根际促生微生物(PGPR)等。
➢ 我国南方地区普遍应用井冈霉素防治水稻纹枯病，平均 每年防治面积达到1000万公顷以上。
➢ 农用抗生素在农作物病害防治中占有重要地位。公主岭 霉素、农抗120、武夷菌素、春雷霉素等农用抗生素品 种相继研制和利用。
2. 植物用转基因微生物的安全性评价
①微生物在生物安全性上的特点
➢ 从生物安全的角度看，与高等动、植物相比，微生物的显著特
芽孢杆菌
Bt转基因 植物
920生产 菌
①杀虫微生物
苏云金芽抱杆菌
➢ 苏云金芽抱杆菌(Bt)是当今研究最多，用量最大的杀虫细菌。
Bt杀虫活性成分主要是σ-内毒素(伴孢晶体)，称为cry基因。
➢ 美国科学家将Crylc基因导入库斯塔克亚种以形成产品和新制剂，
它能够有效的杀死甜菜夜娥等灰翅夜娥属的害虫。
➢ 从绿僵菌中分离了一类似枯草菌素的蛋白酶，该酶的编
码基因prl在工程菌表达后使烟草天娥的食量减少40％，
死亡时间加快一倍以上。
➢ 澳大利亚Grace等(2003)利用柄锈菌属真菌来防除胡萝 卜地的欧洲千里光，并进行了田问试验，其防治效果可 与人工除草相比。
②防病微生物
➢ 许多微生物对植物病原菌具有抑制和拮抗作用。不少细 菌、放线菌和真菌通过产生抗生素或争夺营养与生存空 间而阻止病害的发生与蔓延，但防治病害的效果也受到 复杂的环境条件的影响而不稳定或持久。
➢ 八十年代初至今，我国微生物肥料生产及应用由于其增 产明显，改善品质、特别是对环保的特殊作用，呈上升 趋势。
➢ 我国转基因联合固氮菌和共生固氮菌研究也获得了显著 进展，据不完全统计，正在研究开发的固氮微生物有8 种，涉及基因12种(不包括标记基因和报告基因)。
已批准环境释放的植物用转基因微生物项目
➢ 但是，野生型杆状病毒存在杀虫速度较慢，毒力较低，对高龄害虫需 用量大等缺点。解决这一问题的方法是对其进行基因重组改造。
➢ 目前，已成功实现重组表达的外源基因蛋白有蝎子毒素、马(黄)蜂毒 案、几丁质酶基因、利尿激素、保幼激素酯酶等。
昆虫病原真菌
➢ 昆虫病原真菌对害虫具有广泛的寄生和致病性，但因其 遗传背景复杂、杀虫分子机理和遗传改良的研究较昆虫 病原细菌和病毒相对滞后。
1980年，前苏联100多家工厂生产单细胞蛋白，一度造成大气中的 蛋白雾污染，使人发生支气管哮喘、过敏反应和免疫力下降，还有 数以千计的饲养动物因食用单细胞蛋白饲料而死亡。
这样的事例，虽是极少，主要是因为没有进行科学的安全性评价造 成的。
➢ 当前已经批准商品化生产和己知具有商品化生产应用前景的 植物用转基因微生物产品主要为细菌和病毒制剂。对这些转 基因微生物的应用具有多重安全保障。
微生物农药种类及相关的微生物类群
微生物农药种类 微生物杀虫剂 微生物杀菌剂
细菌
芽孢杆菌 放线菌 赛氏杆菌 放线菌
真菌
白僵菌 绿僵菌 拟青霉
微生物类群
病毒 原生动物
NPV CPV GV
微孢子虫
线虫 斯氏线虫 异小杆线虫
微生物除草剂
放线菌 鲁保一号
微生物杀鼠剂
沙门氏菌
微生物生长调节剂 微生物植物杀虫剂
➢植物用转基因微生物 ➢动物用转基因微生物 ➢其它转基因微生物
一、植物用转基因生物安全性评价
1. 植物用转基因微生物源自文库发展现状
➢ 定义：植物用转基因微生物主要是指通过重组DNA技 术研制的、直接应用于植物上的微生物。
➢ 目前国内外已经生产应用或已显示出良好应用前景的植
➢ 将Cry3A基因导入库斯塔克亚种既可以杀鳞翅目的害虫，也可
杀鞘翅目的害虫，并以此形成新的杀虫转基因微生物产品。
➢ 把cry基因转入蓝细菌、极毛杆菌和根瘤茵中，成功地改善了杀
虫晶体蛋白在水体和土壤中的活性，使苏云金芽孢杆菌杀虫晶 体蛋白可以用于防治蚊子幼虫以及地下害虫。
昆虫杆状病毒
➢ 昆虫杆状病毒也是一类重要的、较早应用的昆虫病原微生物。作为微 生物杀虫剂，杆状病毒具有优异的性能。
（2）微生物农药
微生物农药是指非化学合成、具有杀虫防病作用的微生物 制剂，如微生物杀虫剂、杀菌剂、农用抗生素等。这一类 微生物包括杀虫防病的细菌、真菌和病毒。
引起昆虫致病的病原微生物主要有真菌、细菌、病毒、线 虫（属多细胞动物）、立克次氏体和原生动物（微孢子虫）
随着生物防治的推广应用，微生物农药的研究与生产逐渐 成为生物防治的支柱产业。1992年，“世界环境与发展 大会”的第21条决议指出“要在全球范围内控制化学农 药的使用，到2000年生物农药的产量占农药总量的 60%”。
点是个体小、繁殖快、数量大、易变异。
➢ 微生物的数量大：通常1克普通的土壤中约台有上亿个微生物。 ➢ 微生物具有很强的遗传变异与适应能力。 ➢ 微生物有分布广泛、生命力强、容易扩散等特点。 ➢ 考虑到微生物的上述特点，转基因微生物成为有害微生物对地
下水、土壤和食物链产生污染和广泛传播造成危害的可能性， 就自然地成为社会公众担忧的安全隐患之一。
➢ 而生态学家更关心大量人工培养生产的转基因微生物在农田和 生态系统长期应用后，会不会对作物生产力和可持续生态系统 造成显著不利影响。
②植物用转基因微生物的相对安全性
➢ 安全：大多数大规模生产应用的植物用微生物都是安全的，
对人类健康和生态环境没有显著的不利影响
➢ 存在隐患：
例如，1960年，澳大利亚引进myxoma病毒对成灾的野兔进行生物 防治，结果使兔子大批死亡，引发了生态问题和经济混乱
杆状病毒的宿主范围很窄，对其他非目标昆虫的影响很小，对人畜、天敌 和环境安全。
杆状病毒的杀虫效果较好，如在虫害发生前期使用，其防治效率可达99 ％以上。
杆状病毒产生的包含体具有侵染性病毒颗粒，对环境的生物稳定性有一定 作用。这种特点也便于利用传统技术来制造和应用病毒。
➢ 目前，国内外正式注册商品化的杆状病毒杀虫剂有近20种。
物用转基因微生物按其用途可以大体上分为防病杀虫 微生物和固氮微生物2大类，通常称为微生物农药 和微生物肥料。
（1）微生物肥料
➢ 定义：具有改善植物氮、磷、钾及微量元素营养，能够 促进植物生长的生物制剂的总称，主要包括可自生或与 植物共生，能增加氮素供应的根瘤菌与联合固氮菌，用 于增加磷、钾营养的解磷、解钾细菌，以及促进植物生 长作用的根际促生微生物(PGPR)等。
➢ 我国南方地区普遍应用井冈霉素防治水稻纹枯病，平均 每年防治面积达到1000万公顷以上。
➢ 农用抗生素在农作物病害防治中占有重要地位。公主岭 霉素、农抗120、武夷菌素、春雷霉素等农用抗生素品 种相继研制和利用。
2. 植物用转基因微生物的安全性评价
①微生物在生物安全性上的特点
➢ 从生物安全的角度看，与高等动、植物相比，微生物的显著特
芽孢杆菌
Bt转基因 植物
920生产 菌
①杀虫微生物
苏云金芽抱杆菌
➢ 苏云金芽抱杆菌(Bt)是当今研究最多，用量最大的杀虫细菌。
Bt杀虫活性成分主要是σ-内毒素(伴孢晶体)，称为cry基因。
➢ 美国科学家将Crylc基因导入库斯塔克亚种以形成产品和新制剂，
它能够有效的杀死甜菜夜娥等灰翅夜娥属的害虫。
➢ 从绿僵菌中分离了一类似枯草菌素的蛋白酶，该酶的编
码基因prl在工程菌表达后使烟草天娥的食量减少40％，
死亡时间加快一倍以上。
➢ 澳大利亚Grace等(2003)利用柄锈菌属真菌来防除胡萝 卜地的欧洲千里光，并进行了田问试验，其防治效果可 与人工除草相比。
②防病微生物
➢ 许多微生物对植物病原菌具有抑制和拮抗作用。不少细 菌、放线菌和真菌通过产生抗生素或争夺营养与生存空 间而阻止病害的发生与蔓延，但防治病害的效果也受到 复杂的环境条件的影响而不稳定或持久。
➢ 八十年代初至今，我国微生物肥料生产及应用由于其增 产明显，改善品质、特别是对环保的特殊作用，呈上升 趋势。
➢ 我国转基因联合固氮菌和共生固氮菌研究也获得了显著 进展，据不完全统计，正在研究开发的固氮微生物有8 种，涉及基因12种(不包括标记基因和报告基因)。
已批准环境释放的植物用转基因微生物项目
➢ 但是，野生型杆状病毒存在杀虫速度较慢，毒力较低，对高龄害虫需 用量大等缺点。解决这一问题的方法是对其进行基因重组改造。
➢ 目前，已成功实现重组表达的外源基因蛋白有蝎子毒素、马(黄)蜂毒 案、几丁质酶基因、利尿激素、保幼激素酯酶等。
昆虫病原真菌
➢ 昆虫病原真菌对害虫具有广泛的寄生和致病性，但因其 遗传背景复杂、杀虫分子机理和遗传改良的研究较昆虫 病原细菌和病毒相对滞后。
1980年，前苏联100多家工厂生产单细胞蛋白，一度造成大气中的 蛋白雾污染，使人发生支气管哮喘、过敏反应和免疫力下降，还有 数以千计的饲养动物因食用单细胞蛋白饲料而死亡。
这样的事例，虽是极少，主要是因为没有进行科学的安全性评价造 成的。
➢ 当前已经批准商品化生产和己知具有商品化生产应用前景的 植物用转基因微生物产品主要为细菌和病毒制剂。对这些转 基因微生物的应用具有多重安全保障。
微生物农药种类及相关的微生物类群
微生物农药种类 微生物杀虫剂 微生物杀菌剂
细菌
芽孢杆菌 放线菌 赛氏杆菌 放线菌
真菌
白僵菌 绿僵菌 拟青霉
微生物类群
病毒 原生动物
NPV CPV GV
微孢子虫
线虫 斯氏线虫 异小杆线虫
微生物除草剂
放线菌 鲁保一号
微生物杀鼠剂
沙门氏菌
微生物生长调节剂 微生物植物杀虫剂