专家详解转基因抗虫水稻和转植酸酶基因玉米安全性及应用前景

    就转基因抗虫水稻及转植酸酶基因玉米的安全性及应用前景等问题，农业转基因生物安全委员会部分委员、专家及农业部转基因生物安全管理办公室负责人进行了详细解答。

    　　转基因技术能改善农业生态环境，增加农民收入

    　　中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员朱祯：转基因技术与传统育种技术有两点不同：第一，传统技术一般只能在生物种内个体上实现基因转移，而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制；第二，传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，所转移的大量基因，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，对后代的表现预见性较差。而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。因此，将转基因技术与常规育种技术紧密结合，可相得益彰，大大提高品种改良效率。

    　　转基因技术被称为“人类历史上应用最为迅速的重大技术之一”，已成为世界各国增强农业核心竞争力的焦点。转基因技术作为现代农业生物技术的核心，在缓解资源约束、保障食物安全、保护生态环境、拓展农业功能等方面已显现出巨大潜力。一是减轻病虫害危害，改善农业生态环境。全球转基因技术的研发与应用表明，抗虫和抗除草剂等转基因作物的种植不仅在提高农作物产量方面成效显著，而且在改善农业生态环境方面也显示出巨大的优势。1996～2006年，转基因作物的应用累计减少农药使用量（有效成分）28.9万吨，相当于将农药对作物与环境的影响降低了15.5%。培育抗病虫、抗除草剂、抗旱、耐盐碱、养分高效利用等的转基因新品种，将显著减少农药、化肥和水的使用，缓解养殖污染，改善生态环境。二是降低生产成本，增加农民收入。由于转基因新品种在增产、优质优价、低耗等方面的优势，已使全球转基因作物种植农户累计获得纯经济效益340亿美元，农民增收25%左右。抗除草剂转基因大豆的应用，实现了密植和免耕，有利于水土保持。我国棉农也因种植转基因棉花，每亩减支增收130元，累计实现农民增收200多亿元。三是拓展产业形态，提高产品附加值。目前，功能性和治疗性转基因食品、转基因生物能源和环保产品相继研制成功，部分转基因药物上市销售，使转基因品种正在由简单性状改良向复杂性状改良、由农业领域向医药、加工、能源、环保领域拓展等方向发展。

    　　我国农业转基因生物安全管理科学规范

    　　农业转基因生物安全委员会主任委员、中国农业科学院植保所所长吴孔明：为了加强农业转基因生物安全管理，保障人体健康和动植物、微生物安全，保护生态环境，2001年国务院颁布了《农业转基因生物安全管理条例》（以下简称《条例》），农业部和国家质检总局相继发布了有关配套规章，管理范围涵盖了转基因动物、植物、微生物及其产品的研究、试验、生产、加工、经营和进出口各个环节。

    　　根据《条例》及配套规章规定，国家建立农业转基因生物安全评价制度，对农业转基因生物实行分级、分阶段安全评价和管理。国家设立农业转基因生物安全委员会，按照《条例》、配套规章、评价指南的要求，遵循科学、个案、熟悉、逐步的原则，参考国际食品法典委员会、联合国粮农组织、世界卫生组织、经济合作组织等制定的转基因生物安全评价指南，开展农业转基因生物安全评价工作。

    　　根据《条例》规定，安全评价分为实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验和申请领取安全证书五个阶段。经安委会安全评价和农业部批准，申请单位就转基因水稻分别于1999～2000年开展了中间试验、2001～2002年开展了环境释放，2003～2004年开展了生产性试验。2004年申请转基因水稻生产应用安全证书。除申请单位提供的技术资料外，根据安委会的评价意见，2004～2008年，农业部转基因生物安全检测机构对转基因水稻的分子特征、环境安全和食用安全的部分指标进行了复核检测。经安委会综合评价，并履行完所有相关法律规定程序后，农业部于2009年8月发放了“华恢1号”和“Bt汕优63”在湖北省的生产应用安全证书。

    　　据农业部转基因生物安全管理办公室负责人介绍，根据《农业转基因生物安全管理条例》、《中华人民共和国种子法》及《主要农作物品种审定办法》等法律法规的规定，该转基因抗虫水稻和转植酸酶基因玉米获得安全证书后，还要通过品种审定，获得种子生产许可证和种子经营许可证后，方可进入商业化生产。

    　　我国对转基因生物安全管理包括研究、试验、生产、加工、经营和进出口等各个环节，实行全程管理。农业部一向高度重视农业转基因生物安全管理工作，将其与转基因生物技术研究同等重视、同步发展，本着“加快研究、推进应用、规范管理、科学发展”的指导方针，严之又严、慎之又慎地全面加强这项工作，确保安全监管法制化，产品生产可控制，市场产品有标识，产业应用能溯源，切实保障广大人民群众的知情权和选择权。下一步，我们将进一步完善农业转基因生物安全法规规章，加强监管能力建设，加大执法监管力度，加强对品种审定、生产、加工、经营等环节的监管，以及转基因作物商业化应用后生态环境监测，保障转基因生物产业健康可持续发展。

    　　转基因抗虫水稻可有效防治水稻鳞翅目虫害

    　　吴孔明：目前，螟虫和稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫是水稻生产上的主要害虫，是导致水稻减产的主要原因之一。大量使用化学杀虫剂，严重影响生态环境和生物多样性，增加了生产成本和劳动强度，加大人体中毒几率。大规模的水稻种质资源筛选尚未发现有效的抗水稻鳞翅目害虫的基因资源。转基因抗虫水稻可高效专一控制水稻鳞翅目害虫，是防治水稻鳞翅目虫害的新途径。

    　　转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”是由华中农业大学培育的高抗鳞翅目害虫转基因水稻品系。“华恢1号”的受体品种是水稻三系恢复系“明恢63”，外源基因是由我国科学家人工改造合成的苏云金芽胞杆菌（简称Bt）杀虫蛋白融合基因，其表达产物可以专一、高效地控制水稻二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等水稻鳞翅目害虫。通过基因枪介导共转化法导入外源抗虫基因，经多代选择获得抗虫基因可以稳定遗传表达的“华恢1号”。“华恢1号”与“珍汕97A”所配制的杂交水稻组合被命名为“Bt汕优63”。

    　　消费者可放心食用转基因水稻

    　　农业转基因生物安全委员会副主任委员、中国疾病预防控制中心研究员杨晓光：食用安全性分析表明，转基因水稻与非转基因对照水稻同样安全，消费者可放心食用。

    　　在营养学评价方面，转基因水稻与非转基因对照水稻在主要成分、微量营养成分以及抗营养因子等方面，没有生物学意义上的差异。

    　　在毒理学评价方面，转基因水稻的大鼠90天喂养试验、短期喂养试验、遗传毒性试验、三代繁殖试验、慢性毒性试验以及Bt蛋白的急性毒性试验结果表明，对试验动物未见不良影响。

    　　在致敏性评价方面，Bt蛋白与已知致敏原蛋白的氨基酸序列同源性比较结果显示，Bt蛋白与已知致敏原蛋白无序列相似性。cry1Ab/cry1Ac蛋白体外模拟胃肠道消化试验结果表明，该蛋白易被分解，不具消化稳定性。人类发现Bt蛋白的来源生物苏云金芽胞杆菌已有百年，Bt制剂作为生物杀虫剂的安全使用记录已有70多年，大规模种植和应用Bt玉米、棉花等转基因作物已超过10年。其间没有苏云金芽胞杆菌及其蛋白引起过敏反应的报告，也没有与生产含有苏云金芽胞杆菌的产品有关的职业性过敏反应的记录。

    　　转基因水稻中的Bt蛋白是一种高度专一的杀虫蛋白，可与鳞翅目害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合，引起害虫肠麻痹，造成害虫死亡。只有鳞翅目害虫的肠道上含有这种蛋白的结合位点，而人类肠道上皮细胞没有该蛋白的结合位点，因此不会对人体造成伤害。

    　　转基因水稻在国内生产种植对生态环境是安全的

    　　农业转基因生物安全委员会委员、中国农业科学院植保所研究员彭于发：试验分析表明，转基因水稻在国内生产种植对生态环境是安全的。

    　　室内外多点、多代遗传分析结果显示，转基因水稻植株中的Bt蛋白基因可以稳定遗传和表达，对稻纵卷叶螟、二化螟、三化螟和大螟等鳞翅目主要害虫的抗虫效果稳定在80%以上，对稻苞虫等鳞翅目次要害虫也有明显的抗虫效果。

    　　在生存竞争能力方面，转基因水稻与非转基因对照水稻相比，在有性生殖特性和生殖率、花粉传播方式和传播能力、有性可交配种类和异交结实率、花粉离体生存与传播能力、落粒性和落粒率、休眠性和越冬能力、生态适应性和生物量等性状和评价指标上，均未发现明显的差异，在杂草性和入侵性方面也未发现变化。

    　　在基因漂移对生态环境的影响方面，根据国内外文献和对转基因水稻的试验观察，转基因水稻基因漂移的可能性及其基本规律与非转基因水稻常规品种是一致的，没有发现Bt蛋白基因漂移对农田生态和自然环境安全有不良影响。

    　　在对非靶标生物和生物多样性影响方面，根据室内和田间试验分析结果，没有发现转基因水稻对非靶标害虫、稻田天敌、益虫、经济昆虫有影响，也没有发现对主要昆虫种群结构和功能以及节肢动物的多样性产生不良影响。

    　　转基因水稻对野生稻资源的影响与常规品种一致

    　　彭于发：我国是世界上公认的农作物八大起源中心之一，也是亚洲栽培稻起源地之一。野生稻属国家二级保护植物，蕴藏丰富的优异基因，是提高水稻生产能力的战略资源。

    　　水稻属内种间以及种内亚种和品种间的基因漂流是自然界的一个普遍现象。基因漂流是当前野生稻资源保护的主要问题之一，但这种现象不单来自于转基因作物，普通栽培稻与野生稻具有较近的亲缘关系和较高的杂交亲合力，同样可能通过基因漂流影响野生稻资源。

    　　根据国内外文献和对“华恢1号”转基因水稻的试验研究，该转基因水稻的基因漂移基本规律与非转基因对照“明恢63”等栽培稻常规品种一致，没有发现Bt蛋白基因漂移对农田生态和自然环境安全有不良影响。

    　　此外，我国野生稻零星分布于广东、广西、海南、云南等南方数省。对野生资源的保护我国已于1996年发布实施了《野生植物保护条例》，建立了专门的保护体系，通过原生境保护和异地保护等方式对包括野生稻在内的野生资源进行保护。

    　　转植酸酶基因玉米可提高饲料利用效率，减少动物粪便造成的环境污染

    　　吴孔明：外源基因表达产物植酸酶可以降解玉米、大豆等饲料加工原料中含有的植酸磷，提高饲料利用效率，减少饲料中磷酸氢钙的添加量，降低饲养成本。同时，可减少动物粪、尿中植酸磷的排泄，减轻环境污染，有利于环境保护。利用农业种植方式替代原有工业发酵生产方式生产植酸酶，可减少厂房、设备、能源消耗等投入，具有节能、环保、低成本的优势。

    　　转植酸酶基因玉米自交系BVLA430101由中国农业科学院生物技术研究所培育。该玉米以“Hi-Ⅱ”玉米自交系为受体，通过基因枪共转化方法导入我国科学家自行克隆的植酸酶基因，并经多代筛选获得植酸酶基因可以稳定遗传表达的自交系。

    　　经安委会安全评价和农业部批准，申请单位就转基因玉米分别于2004～2005年开展了中间试验，2006年开展了环境释放，2007～2008年开展了生产性试验。2008年11月申请转基因玉米生产应用的安全证书。经安委会综合评价，并履行完所有相关法律规定程序后，农业部于2009年8月发放了BVLA430101在山东省的生产应用安全证书。

    　　转基因玉米主要用于动物饲料，但按照食用标准进行了安全评价

    　　杨晓光：植酸酶在玉米、小麦、水稻、大豆等许多植物中广泛存在，人类或动物有长期安全食用或饲用的历史。尽管转基因玉米主要用于动物饲料，但安委会按照食用标准进行了安全评价。食用安全性分析表明，转基因玉米与非转基因对照玉米同样安全。

    　　在营养学评价方面，转基因玉米与非转基因对照玉米在主要成分、微量营养成分等方面，没有生物学意义上的差异。

    　　在毒理学评价方面，转基因玉米的大鼠90天喂养试验以及植酸酶急性毒性试验、遗传毒性试验和慢性毒性试验结果表明，对试验动物未见不良影响。

    　　在致敏性评价方面，植酸酶与已知致敏原蛋白的氨基酸序列同源性比较结果显示，植酸酶与已知致敏原蛋白无序列相似性。与过敏人群血清无交叉反应。植酸酶基因的来源黑曲霉是重要的发酵工业菌种，在食品工业中广泛应用。用微生物和转基因微生物发酵生产的植酸酶作为饲料添加剂也已有多年安全应用的记录。

    　　转基因玉米在国内种植对生态环境无不良影响

    　　彭于发：试验分析表明，转基因玉米在国内种植对生态环境是安全的。

    　　室内外多点、多代遗传分析结果显示，转基因玉米籽粒中植酸酶基因能够稳定遗传表达，根、茎、叶中检测不到植酸酶蛋白。

    　　在生存竞争能力方面，该转基因玉米与非转基因对照玉米相比，在有性生殖特性和生殖率、花粉传播方式和传播能力、有性可交配种类和异交结实率、花粉离体生存与传播能力、落粒性和落粒率、休眠性和越冬能力、生态适应性和生物量等评价指标上，均未发现明显的差异，在杂草性和入侵性方面也未发现变化。

    　　在基因漂移对生态环境的影响方面，根据国内外文献和对该转基因玉米的试验观察，转基因玉米能够向其他栽培玉米发生基因漂移，其基因漂移的可能性和基本规律与非转基因对照玉米是一致的，没有发现植酸酶基因漂移对农田生态和自然环境有不良影响。中国没有玉米野生近缘种，因此不存在转基因向野生种漂移的风险。

    　　在对植物病虫害和生物多样性影响方面，根据室内和田间试验分析结果，没有发现该转基因玉米对玉米田害虫的生长发育以及玉米病害的发生有影响，也没有发现对玉米田天敌、益虫和节肢动物多样性有不良影响。

    【背景资料】

    　　转基因技术：将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，从而引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称为转基因技术。利用转基因技术可实现跨物种间基因的定向改造和重组转移，对品种的抗病虫、抗逆、高产、优质等性状协调改良，培育新品种。

    　　全球转基因玉米商业化应用情况：第一例转基因玉米于1996年商业化种植，截止到2008年，全球有17个国家（地区）种植转基因玉米，转基因玉米种植面积为3730万公顷，占全球转基因作物种植面积的30%。23个国家（地区）批准进口转基因玉米。已商业化应用的转基因玉米转化体有52个，涉及抗除草剂、抗虫性状、品质改良（增加赖氨酸含量）和用于生物燃料生产的转a-淀粉酶等性状。Bt基因：即编码δ－内毒素或杀虫晶体蛋白的基因。Bt基因普遍存在于Bt菌的质粒上。随着人们对Bt基因及其所产生的杀虫晶体蛋白研究的逐步深入，人们已从不同的Bt菌的亚种中分离出对不同昆虫（如鳞翅目、鞘翅目、双翅目等）和无脊椎动物（如寄生线虫、原生动物等）有特异毒杀作用的杀虫晶体蛋白的Bt基因。

    　　植酸酶：植酸酶是一种磷酸酯酶，可以作用于植酸，将其分解为肌醇和可以被动物利用的磷，并且打破其对钙、铁、锌、镁或与氨基酸的束缚，转变为可被利用的状态。也就是说植酸酶可以减轻植酸的抗营养作用，从而提高动物对磷和钙、镁、锰、铁或与氨基酸等营养物质的利用效率，减少高磷粪便的排放，有利于环境保护。

    　　这种特异性分解植酸的植酸酶，广泛存在于多种微生物和植物体内，如黑小麦、小麦、玉米、大麦、稻、菜豆、绿豆、豌豆、番茄、麸皮以及白芥菜、马铃薯、萝卜、莴苣、菠菜、百合花粉等。