轉(zhuǎn)基因作物安全性探討

過曉明 馬代夫

摘要轉(zhuǎn)基因作物具有傳統(tǒng)農(nóng)作物無法比擬的優(yōu)越性,對人類未來生活生產(chǎn)產(chǎn)生了重要影響,但轉(zhuǎn)基因作物對環(huán)境和人類健康等方面可能存在風(fēng)險。在此背景下,論述了轉(zhuǎn)基因作物的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)越性、安全性問題、管理和發(fā)展策略,旨在說明轉(zhuǎn)基因作物在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要地位,促進(jìn)其今后的發(fā)展。

關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)基因作物;優(yōu)越性;潛在風(fēng)險;發(fā)展對策

中圖分類號 S181 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0322-03

轉(zhuǎn)基因作物是指采用基因工程手段,將外源基因在體外進(jìn)行酶切和連接,構(gòu)成重組DNA分子,然后導(dǎo)入受體細(xì)胞,使新的基因在受體內(nèi)整合、表達(dá),并通過無性或有性增殖過程,將外源基因遺傳給后代,由此獲得基因改良作物。利用此技術(shù)有利于解決人類所面臨的食物供應(yīng)短缺、資源匱乏、環(huán)境污染等問題,并能為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域創(chuàng)造巨大的發(fā)展機會和產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。但在轉(zhuǎn)基因作物取得驚人發(fā)展的同時,其安全性問題受到人們的普遍關(guān)注。

1轉(zhuǎn)基因作物的發(fā)展?fàn)顩r

目前,全球共有45個國家25 000多例轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入田間試驗,轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的種類已達(dá)到4 500種,其中已批準(zhǔn)商業(yè)化種植的接近90種。據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用服務(wù)中心統(tǒng)計,轉(zhuǎn)基因作物種植大國已發(fā)展至14個(包括9個發(fā)展中國家和5個發(fā)達(dá)國家),2007年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積擴大了1 230萬公頃,達(dá)到1.143億公頃,比2006年度增加12.1%,是過去5年來的第二大增幅。至此,過去12年來轉(zhuǎn)基因作物的累計種植總面積達(dá)到6.909億公頃。根據(jù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用國際服務(wù)組織(ISAAA)的報告預(yù)計,到2010年底,世界上將有30多個國家的1 500萬農(nóng)民種植轉(zhuǎn)基因作物。

2轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)越性

2.1目的基因能在后代中穩(wěn)定遺傳

轉(zhuǎn)基因作物目的基因來源廣泛,可以來自植物、動物、細(xì)菌真菌和病毒。這對遺傳資源受到限制的常規(guī)育種而言是極大的改進(jìn)。同時轉(zhuǎn)基因植物在導(dǎo)入目的基因之前還可以通過DNA重組技術(shù)對目的基因按人們的需要進(jìn)行體外修飾。因此,所獲得的轉(zhuǎn)基因植物經(jīng)篩選后能直接表現(xiàn)出所需要的優(yōu)良性狀,這是常規(guī)育種難以克服的障礙,并大

大縮短了育種的時間。

2.2提高產(chǎn)量和增加經(jīng)濟(jì)效益

現(xiàn)在通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲、抗逆境、抗除草劑等特性的作物新品種,能減少對農(nóng)藥、化肥和水的依賴,有益于環(huán)境的保護(hù)和降低農(nóng)業(yè)成本。那些能抗干旱、高鹽度以及重金屬毒害的轉(zhuǎn)基因作物,可以使目前生活在不可耕地區(qū)的人們耕作自己的土地,這樣就可減輕世界上諸如熱帶雨林地區(qū)的壓力,大幅度地提高單位面積的產(chǎn)量,緩解世界糧食短缺的矛盾。同時還能顯著提高經(jīng)濟(jì)效益,1996年加拿大抗除草劑油菜增加收益600萬美元[3]。從全球角度看,1995~1999年5年間轉(zhuǎn)基因作物銷售收入增加近30倍,至2002年銷售收入達(dá)42.5億美元。至2009年3月,美國農(nóng)業(yè)部稱,美國大豆種植面積將創(chuàng)有史以來最高,在對農(nóng)場主調(diào)查后的報告中稱,大豆種植面積將達(dá)創(chuàng)紀(jì)錄的3 135.6萬公頃,較之2008年同期的3 064.1萬公頃高出2.3%。3月調(diào)查報告顯示農(nóng)場主計劃種植3 076.5萬公頃,分析師預(yù)測為3 163.60萬公頃。

2.3 改善農(nóng)作物、食品品質(zhì),提高營養(yǎng)

目前,轉(zhuǎn)基因作物的種類多種多樣,有的含有大量人類必需的某種氨基酸和維生素,有些含有較低脂肪酸和較高品質(zhì)的油分,甚至有些含有抗癌物質(zhì)。近年來,瑞士聯(lián)邦工業(yè)研究所和Friberg大學(xué)共同開展運用基因工程技術(shù)培育出一種“金稻”的稻米,這種水稻新品種既含有β-胡蘿卜素(VA的前體),又含有鐵。這種新品種水稻的產(chǎn)生,有可能解決普遍缺少VA的問題。

2.4轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)藥用蛋白

經(jīng)動物試驗表明,轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的抗原蛋白經(jīng)純化后仍保留免疫學(xué)活性,注射入動物體內(nèi)能產(chǎn)生特異性抗體。美國Virginia Polytechnic Institute(PVI)已把克隆出能治療遺傳病高歇斯癥(Gausher disease)的葡萄糖腦苷脂酶(hGC)基因經(jīng)改造后成功地導(dǎo)入煙草并得到表達(dá),這樣1株轉(zhuǎn)基因植株的產(chǎn)酶量相當(dāng)于2 000~8 000個胎盤生產(chǎn)出的藥物。新的藥用蛋白在不斷產(chǎn)生,目前已生產(chǎn)的主要藥用蛋白有人表皮生長因子、紅細(xì)胞生長素、人生長激素腦啡膚、胰島素、干擾素、免疫球蛋白、尿激酶、人紅細(xì)胞生成素、人血紅蛋白等。

3轉(zhuǎn)基因作物存在的問題

3.1轉(zhuǎn)基因作物對生態(tài)系統(tǒng)的影響

3.1.1破壞生物多樣性。轉(zhuǎn)基因生物體引入自然環(huán)境后,可通過基因遺傳、變異影響后代的繁殖與發(fā)育,通過改變物種間的競爭關(guān)系形成優(yōu)勢種,這些優(yōu)勢種進(jìn)入新的棲息地后,將排擠原有的植物類型,改變新生態(tài)區(qū)中的生態(tài)動力學(xué);并通過食物鏈間接影響群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán),這將可能嚴(yán)重擾亂自然環(huán)境的穩(wěn)定性和有序性,破壞原有的生態(tài)平衡,對生物多樣性構(gòu)成潛在風(fēng)險,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,自我調(diào)節(jié)能力減弱。

3.1.2對非靶生物的影響。轉(zhuǎn)基因植物對非目標(biāo)生物的影響是引人注目的重要生態(tài)學(xué)問題。Bt轉(zhuǎn)基因作物一方面會使害蟲數(shù)量達(dá)到極低水平,影響其天敵的食物來源,另一方面Bt毒素會對非靶生物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響,這種毒素會殺害有益的草蜻蛉,導(dǎo)致君皇蝴蝶的死亡和對蚯蚓等無脊椎動物產(chǎn)生影響。有研究表明,含有Bt毒素基因的抗蟲棉花大面積推廣后,棉鈴蟲很快就會對Bt毒素產(chǎn)生抗性,害蟲天敵因捕食帶毒的棉鈴蟲而數(shù)量減少甚至消失。

3.1.3對土壤微生物的影響。土壤擁有種類繁多的低等生物群落,是一種復(fù)雜的特殊生態(tài)系統(tǒng)。種植Bt轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物大田土壤的Bt毒素含量往往超過土壤自然背景水平或正常值。Bt轉(zhuǎn)基因生物能產(chǎn)生晶體蛋白毒素(ICPs)和孢子,許多已知和未知的土壤生物所構(gòu)成的土壤食物網(wǎng)中的物種會受這種毒素的影響,產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。同時,轉(zhuǎn)基因作物根系分泌物進(jìn)入土壤微生物圈,作物含Bt蛋白的根部滲出物與根表面土壤顆粒物結(jié)合,Bt毒素在土壤中可以保持很強的殺蟲活性,最高可達(dá)234d,殺死土壤中的生物。

3.2轉(zhuǎn)基因作物會造成基因污染

3.2.1可能產(chǎn)生“超級害蟲”。轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要是制造一些能抵抗某些除草劑和抵御某些害蟲、病毒、細(xì)菌、真菌的作物,可能會出現(xiàn)某些能夠抵御本身能產(chǎn)生殺蟲劑的轉(zhuǎn)基因作物的“超級害蟲”。在世界范圍內(nèi)至少發(fā)現(xiàn)有500多種昆蟲和螨類對農(nóng)藥產(chǎn)生了抗性。轉(zhuǎn)基因作物的抗性基因?qū)οx的抗性突變做了定向選擇作用,使得能產(chǎn)生抗性的害蟲存活下來并大量繁殖,從而使得抗性作物失去“抗性”。

3.2.2可能產(chǎn)生“超級雜草”。轉(zhuǎn)基因作物“雜草化”主要表現(xiàn)在兩方面:一是轉(zhuǎn)基因作物本身可以帶來“雜草化”潛在風(fēng)險,包括轉(zhuǎn)基因作物逸生成雜草和自身苗對再茬作物的危害;二是轉(zhuǎn)基因作物可能通過“基因漂移”對物種帶來影響,把抗除草劑、殺蟲劑和病毒的變性基因通過花粉雜交傳播到雜草的染色體中去,可能給雜草種群帶來生物學(xué)上的優(yōu)勢,從而制造出一些可抗除草劑、殺蟲劑和病毒的“超級雜草”,甚至產(chǎn)生“廣譜抗除草劑雜草”。研究已經(jīng)證實,油菜、甘蔗、萵苣、草莓、向日葵、馬鈴薯以及禾本科作物均有向其近緣野生種自發(fā)基因轉(zhuǎn)移。

3.2.3轉(zhuǎn)基因作物可能產(chǎn)生新的病毒?？共《巨D(zhuǎn)基因作物的抗病毒基因與作物自身的基因進(jìn)行重組,有可能產(chǎn)生新的、更具有危害性的病毒,并導(dǎo)致難以防治的新病害。病毒基因被轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞之后,有可能被轉(zhuǎn)移到植物隨后接觸的其他病毒的基因組中,這就有可能無意中創(chuàng)造出一種新的、也許更具有毒性的植物病毒。這種新的病毒不僅可以更好的適應(yīng)“抗性”的生長,還可能擴大寄主的范圍及引起與其他病毒的協(xié)同作用。

3.3轉(zhuǎn)基因食品存在健康安全問題

3.3.1過敏反應(yīng)問題。過敏性風(fēng)險即醫(yī)學(xué)上的變應(yīng)原性風(fēng)險,它同免疫系統(tǒng)有密切關(guān)系。而轉(zhuǎn)基因作物引入外源性的基因后,會使轉(zhuǎn)基因生物帶上新的遺傳密碼而產(chǎn)生一種新的蛋白質(zhì),這些新蛋白質(zhì)可能引起食用者或接觸者出現(xiàn)過敏反應(yīng)。人類在自然環(huán)境中發(fā)育進(jìn)化而成的人體免疫系統(tǒng)可能難以或無法適應(yīng)轉(zhuǎn)基因生成的新型蛋白質(zhì)而誘發(fā)過敏癥。轉(zhuǎn)基因食品中引入的新基因蛋白質(zhì)有可能是食品致敏原。人食用轉(zhuǎn)基因食品后,可能引起腸胃或皮膚過敏,嚴(yán)重的可能危及生命。轉(zhuǎn)基因食品過敏原對嬰兒和兒童危害很大,成年人中食品過敏癥發(fā)病率為1%~2%,而兒童則上升為6%~9%。

3.3.2產(chǎn)生有毒物質(zhì)。盡管迄今還無有說服力的研究表明轉(zhuǎn)基因食品的毒性,但轉(zhuǎn)基因作物可能存在潛在的健康風(fēng)險,還可能會無意中提高天然植物毒素的含量,如芥酸、黃豆毒素、番茄毒素、茄堿等。蘇格蘭Rowett研究所(RRI)的一項研究表明,一種抗蟲轉(zhuǎn)基因馬鈴薯所產(chǎn)生的雪花蓮?fù)庠茨啬軐Υ笫蟮膬?nèi)臟器官和免疫系統(tǒng)產(chǎn)生損傷。類似的影響可能會導(dǎo)致人類癌癥發(fā)病率和死亡率的大幅度上升。因此,對轉(zhuǎn)基因食品(GMF)的安全性問題不容忽視,應(yīng)該對GMF的代謝生化過程、毒理學(xué)、毒物動力學(xué)、慢性毒性、致畸、致癌、致突變、生殖功能、內(nèi)分泌作用、免疫學(xué)等多方面做安全評估。

3.3.3抗藥性問題?？股乜剐曰蚴悄壳稗D(zhuǎn)基因植物食品中常用的標(biāo)記基因?？股囟际怯脕碇委煾鞣N非常嚴(yán)重疾病的物藥,如氨芐青霉素常用于治療肺炎、支氣管炎、白喉等。已有幾種轉(zhuǎn)基因作物用卡那霉素抗性基因作為標(biāo)記基因,這種基因只要有單一突變也可產(chǎn)生氨基丁卡霉素抗性。氨基丁卡霉素被認(rèn)為是人類醫(yī)藥中“急救”抗生素,而現(xiàn)在卻為轉(zhuǎn)基因作物捷足先登,并濫用于多種轉(zhuǎn)基因作為標(biāo)記基因,廣泛在環(huán)境中釋放,在各種動物機體內(nèi)產(chǎn)生抗性。雖然抗生素抗性基因?qū)θ梭w的健康是否會造成不利的影響,尚還沒有明確的定論。但這些標(biāo)記基因有可能傳遞給人腸道正常微生物群,引起菌群譜和數(shù)量的改變,從而影響人的正常消化功能。

3.3.4營養(yǎng)成分的改變。新基因的編碼過程可能會造成現(xiàn)有基因產(chǎn)物水平的改變,導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中的主要營養(yǎng)成分、微量營養(yǎng)成分及抗?fàn)I因子發(fā)生變化,從而降低食品的營養(yǎng)價值。英國倫理和毒性中心的實驗報告稱,與一般大豆相比,耐除草劑或耐除銹劑的轉(zhuǎn)基因大豆中防癌的成分異黃酮分別減少了14%和12%。在炎熱干燥氣候條件下,轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)生大規(guī)模莖桿爆裂事件,大豆體內(nèi)木質(zhì)素含量增加,而大豆中生長激素的含量比普通大豆要低12%~14%,這意味著大豆?fàn)I養(yǎng)質(zhì)量下降。

3.3.5免疫力問題。轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品有可能降低動物乃至人類的免疫能力,從而對動物和人類健康安全甚至生存能力產(chǎn)生影響。1998年8月英國科學(xué)家披露,試驗白鼠在食用轉(zhuǎn)基因大豆后,器官生長異常,體重減輕,免

疫系統(tǒng)遭受破壞。

4中國轉(zhuǎn)基因作物的管理對策

4.1加強食品安全管理,實行標(biāo)簽制度

在轉(zhuǎn)基因食品對人體的安全性問題尚未得到明確結(jié)論之前,加強對轉(zhuǎn)基因食品的管理非常重要。目前,針對轉(zhuǎn)基因生物的管理、安全性評價和監(jiān)控等存在的問題,很多國家都制定了相應(yīng)的法規(guī)。雖然人們對于轉(zhuǎn)基因食品可以實行嚴(yán)格的安全評估審批制度,但卻有可能引起個別的過敏反應(yīng)。因此,標(biāo)簽標(biāo)示制度的實行顯得尤為必要。我國在這方面的管理還比較薄弱,轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品雖確實貼有標(biāo)簽,但標(biāo)簽的醒目程度還有欠缺。

4.2加強生物安全立法

同國際社會生物安全法的發(fā)展相比,中國生物安全性的法治理念和法律意識相對薄弱,生物安全理念比較缺乏,立法遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于生物安全管理的需要。《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》是我國最高層次上對轉(zhuǎn)基因作物實施全面監(jiān)管的法規(guī),條例內(nèi)容體現(xiàn)了法治精神與原則,并與國際規(guī)則相融。但是面對基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展,中國還必須全面規(guī)劃制定有關(guān)生物安全的法律體系。對生物安全性要求必須采取預(yù)防為主的原則和科學(xué)合理的謹(jǐn)慎態(tài)度,不能套用“實質(zhì)等同”概念,要堅持科學(xué)評估程序,但也不宜要求過高或控制不嚴(yán)。

4.3重視生物安全科學(xué)普及和培訓(xùn)教育工作

公眾參與既是生物安全管理的重要組成部分,又是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要保證,一方面,掌握必要安全知識的公眾是安全管理的一個重要監(jiān)督力量,另一方面,了解現(xiàn)代生物技術(shù)知識可以避免對新生事物的盲目恐懼,從而將為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造一個良好的社會和市場環(huán)境。

具體從事相關(guān)工作的單位,從業(yè)人員的安全知識、技能、責(zé)任心直接關(guān)系到生物安全管理目標(biāo)的實現(xiàn)。應(yīng)針對不同人員舉辦不同形式、不同層次的培訓(xùn)班、研討班,不斷提高、更新他們的安全知識水平、安全防范意識與事故處理技能;應(yīng)考慮將生物安全列入相關(guān)教學(xué)計劃并在具有一定基礎(chǔ)條件時設(shè)立專門的生物安全專業(yè),培養(yǎng)專門人才。

4.4加強國際之間的交流

隨著生物技術(shù)的突飛猛進(jìn),生物安全已經(jīng)成為國際生物技術(shù)研究開發(fā)和技術(shù)合作與交流的重要內(nèi)容。通過開展積極、廣泛、卓有成效的國際合作與交流,不僅可以借鑒國外在評審、檢測、評價、監(jiān)督以及技術(shù)支撐能力等方面的經(jīng)驗和教訓(xùn),全面提高我國生物安全管理的水平和效能,并且有助于加強對外宣傳,樹立我國生物安全管理的良好形象,保障我國生物技術(shù)從研究開發(fā)到商業(yè)化生產(chǎn)以及對外經(jīng)貿(mào)工作的順利開展,同時為全球生物安全管理體系的建立和完善做出貢獻(xiàn)。

4.5加強轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性評估

1993年提出了轉(zhuǎn)基因食品是否與目前市場上銷售的傳統(tǒng)食品具有實質(zhì)等同性的“實質(zhì)等同性”概念。隨后,FAO(世界糧農(nóng)組織)、WHO(世界衛(wèi)生組織)公布了致敏性評估程序。目前,食品安全與環(huán)境檢測的管理機構(gòu)和安全標(biāo)準(zhǔn)在美國、加拿大、澳大利亞等國都已建立了健全的規(guī)定。入世之后,隨著大量轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品流入我國,中國應(yīng)加強轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性檢測,以對本國的物種和生態(tài)進(jìn)行有效的保護(hù)。

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