轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物對(duì)鱗翅目非靶標(biāo)昆蟲(chóng)生態(tài)影響的研究進(jìn)展

楊 艷， 李云河， 曹鳳勤， 程立生， 彭于發(fā)

1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193； 2海南大學(xué)環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院，海南 海口 570228； 3瓊臺(tái)師范高等專(zhuān)科學(xué)校，海南 ?？?571127

轉(zhuǎn)基因植物主要利用基因工程技術(shù)將其他生物如蘇云金桿菌(Bacillusthuringiensis,Bt)的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入靶標(biāo)植物的基因組中，使其獲得新的性狀(如抗蟲(chóng)等)，或者將植物基因組中的不良基因敲除，得到品質(zhì)更好的植物新品系。自世界上第1例轉(zhuǎn)基因植物——煙草于1983年問(wèn)世以來(lái)，轉(zhuǎn)基因植物的研究和應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展。1996年，轉(zhuǎn)基因作物在美國(guó)開(kāi)始商業(yè)化種植，隨后越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始種植轉(zhuǎn)基因作物，2013年，全球種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家為27個(gè)，種植面積達(dá)到1.75億hm2。我國(guó)于1997年開(kāi)始商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因Bt棉花，到2013年我國(guó)轉(zhuǎn)基因棉花的種植面積達(dá)到420萬(wàn)hm2，占我國(guó)棉花總種植面積的90%；2006年開(kāi)始商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜，目前，轉(zhuǎn)基因番木瓜只在我國(guó)廣東和海南2個(gè)省份種植，2013年總種植面積達(dá)58萬(wàn)hm2(James,2014)。

轉(zhuǎn)基因作物的廣泛種植帶給人類(lèi)巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，如抗病蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物的種植，有效減少了廣譜化學(xué)農(nóng)藥的施用，增加了農(nóng)民收入，改善了生態(tài)環(huán)境，提高了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等(Brookes & Barfoot,2013)。同時(shí)，轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用為解決糧食短缺和能源匱乏等問(wèn)題帶來(lái)了曙光(胡笑形，2012)。然而，轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用也可能給人類(lèi)和環(huán)境帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)(Yuetal.,2011)。因此，伴隨著轉(zhuǎn)基因生物的產(chǎn)生，其安全問(wèn)題一直備受關(guān)注，爭(zhēng)論持續(xù)不斷。為有效預(yù)防和控制轉(zhuǎn)基因作物可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，在任何轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化應(yīng)用前，都必須通過(guò)嚴(yán)格的安全性評(píng)價(jià)(EFSA,2010； Lietal.,2014)。

在轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)非靶標(biāo)有益節(jié)肢動(dòng)物(如經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)、天敵昆蟲(chóng)和觀賞昆蟲(chóng)等)的潛在影響一直是科學(xué)界關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。目前，國(guó)際上已制定了相對(duì)完善的評(píng)價(jià)程序和方法，可以對(duì)轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(王園園等，2011； Lietal.,2014； Romeisetal.,2008a、2012)；在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物如Bt棉花、玉米和水稻對(duì)非靶標(biāo)生物影響評(píng)價(jià)方面積累了大量的數(shù)據(jù)(Chenetal.,2011； Romeisetal.,2006、2008b)。目前種植的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物主要表達(dá)對(duì)鱗翅目昆蟲(chóng)具有殺蟲(chóng)活性的Cry1和Cry2類(lèi)蛋白，因此，評(píng)價(jià)其對(duì)鱗翅目蝶類(lèi)和蠶類(lèi)等非靶標(biāo)節(jié)肢動(dòng)物的潛在影響是當(dāng)前轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物環(huán)境安全評(píng)價(jià)的一個(gè)重要方面(Yuetal.,2011)。本文在歸納總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析當(dāng)前種植的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)鱗翅目非靶標(biāo)蝶類(lèi)和蠶類(lèi)昆蟲(chóng)的潛在影響，以期為相關(guān)科研工作者及我國(guó)轉(zhuǎn)基因植物的安全應(yīng)用和管理提供參考。

1 非靶標(biāo)指示性物種的選擇

由于農(nóng)田有益節(jié)肢動(dòng)物種類(lèi)繁多，不可能對(duì)每個(gè)物種逐一評(píng)價(jià)，需要選擇合適的、具有代表性的節(jié)肢動(dòng)物物種作為指示生物進(jìn)行評(píng)價(jià)(李云河和吳孔明，2013； 王園園等，2011； EFSA,2010； Romeisetal.,2008a、2013)。一般情況下，選擇指示性生物應(yīng)遵循4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(李云河和吳孔明，2013； Romeisetal.,2008a、2013)。(1)在作物田中發(fā)揮重要生態(tài)功能的節(jié)肢動(dòng)物種，如捕食性天敵草蛉和瓢蟲(chóng)等。(2)在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物田，較容易暴露于外源殺蟲(chóng)化合物，最有可能受到影響的節(jié)肢動(dòng)物種。由于當(dāng)前的轉(zhuǎn)基因作物表達(dá)的外源殺蟲(chóng)蛋白全部為胃毒性殺蟲(chóng)化合物，只有那些有機(jī)會(huì)取食到(暴露于)轉(zhuǎn)基因殺蟲(chóng)蛋白的物種才有可能受到負(fù)面影響。(3)與轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物靶標(biāo)昆蟲(chóng)親緣關(guān)系較近，最有可能對(duì)植物所表達(dá)殺蟲(chóng)蛋白敏感的節(jié)肢動(dòng)物種，如當(dāng)評(píng)價(jià)以鱗翅目害蟲(chóng)為靶標(biāo)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)該將鱗翅目非靶標(biāo)昆蟲(chóng)作為重點(diǎn)評(píng)價(jià)對(duì)象。(4)在試驗(yàn)操作上具有便利性和可行性。一般來(lái)說(shuō)，易于在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)、易于在試驗(yàn)中處理和觀察的非靶標(biāo)節(jié)肢動(dòng)物應(yīng)優(yōu)先選擇為指示性物種。

當(dāng)前，全世界種植的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物可分為2類(lèi)：(1)表達(dá)一種或多種cry1、cry2類(lèi)和vips類(lèi)基因的轉(zhuǎn)基因作物，以鱗翅目害蟲(chóng)為靶標(biāo)；(2)表達(dá)cry3類(lèi)基因的轉(zhuǎn)基因作物，以鞘翅目害蟲(chóng)為靶標(biāo)(Yuetal.,2011)。蝶類(lèi)和蠶類(lèi)均屬于鱗翅目昆蟲(chóng)，其幼蟲(chóng)對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物表達(dá)的殺蟲(chóng)蛋白可能具有一定的敏感性。蝶類(lèi)作為重要的傳粉昆蟲(chóng)，大多具有美學(xué)觀賞價(jià)值，其中部分蝶類(lèi)昆蟲(chóng)被鑒定為稀有瀕危的生物物種；而蠶類(lèi)則為重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)。蝶類(lèi)和蠶類(lèi)幼蟲(chóng)分別喜食馬利筋草AsclepiascurassavicaL.和桑樹(shù)MorusalbaL.葉片，如果其取食的葉片上飄落有轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物的花粉，2種昆蟲(chóng)就會(huì)受到殺蟲(chóng)蛋白的威脅。因此，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)蝶類(lèi)和蠶類(lèi)昆蟲(chóng)的潛在影響備受關(guān)注，一度成為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究熱點(diǎn)(Chenetal.,2011； Hellmichetal.,2001、2008； Loseyetal.,1999； Stanley-Hornetal.,2001)。

2 轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)的影響

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一般原理

風(fēng)險(xiǎn)由危險(xiǎn)和產(chǎn)生這種危險(xiǎn)的可能性組成。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是鑒定“危險(xiǎn)”是否存在和“危險(xiǎn)”發(fā)生可能性的過(guò)程。評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)非靶標(biāo)生物的潛在影響，不但要鑒定其所表達(dá)的外源殺蟲(chóng)蛋白對(duì)受試生物的毒性(toxicity)，而且要明確受試?yán)ハx(chóng)暴露(exposure)于殺蟲(chóng)化合物的途徑和程度，然后根據(jù)2個(gè)方面的研究數(shù)據(jù)綜合分析轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)受試生物的影響。只注重毒性評(píng)價(jià)，而忽視暴露水平的鑒定將可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的研究結(jié)論。例如，Loseyetal.(1999)指出，帝王斑蝶DanausplexippusL.取食人工撒在馬利筋草葉片上的轉(zhuǎn)cry1Ab基因玉米花粉后，其幼蟲(chóng)的存活率顯著下降。該報(bào)道引起了公眾的廣泛關(guān)注，美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局和美國(guó)農(nóng)業(yè)部及時(shí)組織了相關(guān)科學(xué)家開(kāi)展了為期2年的深入研究。結(jié)果表明：雖然帝王斑蝶幼蟲(chóng)對(duì)轉(zhuǎn)Bt玉米表達(dá)的Cry1Ab蛋白敏感，但在田間自然條件下，其幼蟲(chóng)暴露于Bt蛋白的劑量十分低，遠(yuǎn)未達(dá)到影響帝王斑蝶種群密度的程度。因此，該轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)玉米對(duì)美國(guó)帝王斑蝶的種群密度不會(huì)造成顯著的負(fù)面影響(Hellmichetal.,2008)。

除美國(guó)帝王斑蝶，其他蝶類(lèi)昆蟲(chóng)也引起了相關(guān)研究者的關(guān)注，如北美黑鳳蝶PapiliopolyxenesFabr.、歐洲粉蝶PierisbrassicaeL.、孔雀蛺蝶InachisioL.、藍(lán)灰蝶PseudozizeeriamahaKollar、金鳳蝶PapiliomachaonL.和蕁麻蛺蝶AglaisurticaeL.等。研究工作主要集中在2個(gè)方面：(1)實(shí)驗(yàn)室條件下評(píng)價(jià)取食不同劑量Bt作物花粉或純Bt殺蟲(chóng)蛋白對(duì)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響(表1)；(2)田間調(diào)查不同蝶類(lèi)昆蟲(chóng)暴露于Bt殺蟲(chóng)蛋白的途徑和程度。

2.2 毒性評(píng)價(jià)

大量的研究數(shù)據(jù)顯示，由于蝶類(lèi)昆蟲(chóng)屬鱗翅目，對(duì)以鱗翅目害蟲(chóng)為靶標(biāo)的轉(zhuǎn)Bt基因作物表達(dá)的Cry1Ab等殺蟲(chóng)蛋白同樣敏感。因此，表達(dá)這類(lèi)Bt蛋白的轉(zhuǎn)基因作物花粉可能對(duì)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)的存活率和生長(zhǎng)發(fā)育具有負(fù)面影響，然而不同蝶類(lèi)昆蟲(chóng)對(duì)同一Bt蛋白的敏感程度存在差異(表1)。例如，帝王斑蝶初孵幼蟲(chóng)取食附有轉(zhuǎn)基因玉米Event 176花粉(表達(dá)Cry1Ab蛋白)的馬利筋草48 h，即使花粉濃度僅為5～10?！m-2，生長(zhǎng)發(fā)育也會(huì)受到抑制，且死亡率隨著花粉濃度的升高而增大，體質(zhì)量顯著降低(Hasen & Obrycki,2000; Hellmichetal.,2001)。同樣，取食附有轉(zhuǎn)基因玉米Event 176花粉的葉片對(duì)北美黑鳳蝶、歐洲粉蝶、孔雀蛺蝶、藍(lán)灰蝶和金鳳蝶幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育均產(chǎn)生不利影響，且隨著花粉濃度的增大，幼蟲(chóng)體質(zhì)量和存活率均顯著降低(Felkeetal.,2002、2010； Lang & Vojtech,2006；

Shirai & Takahashi,2005； Wraightetal.,2000； Zangerletal.,2001)。由于轉(zhuǎn)基因玉米Event 176花粉對(duì)多數(shù)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)表現(xiàn)出較高的毒性，該轉(zhuǎn)基因品種已不再商業(yè)化種植(Flipse & Dsseweijer,2013； Meissle,2013)。但是，同樣表達(dá)Cry1Ab蛋白的轉(zhuǎn)基因玉米Mon 810及Bt 11的花粉對(duì)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)的影響較低。例如，帝王斑蝶幼蟲(chóng)取食附有高濃度轉(zhuǎn)基因玉米Mon 810花粉(601～1000?！m-2)的馬利筋草葉片后，生長(zhǎng)發(fā)育未受負(fù)面影響，體質(zhì)量反而增長(zhǎng)。取食附有轉(zhuǎn)基因玉米Bt 11花粉(濃度大于1600?！m-2)的馬利筋草葉片，與取食非轉(zhuǎn)基因玉米花粉相比，帝王斑蝶幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)顯著差異(Hellmichetal.,2001)。其他蝶類(lèi)昆蟲(chóng)如北美黑鳳蝶取食附有高濃度(10000粒·cm-2)轉(zhuǎn)基因玉米Mon 810花粉的葉片后，各項(xiàng)生理指標(biāo)均未受到顯著不良影響(Wraightetal.,2000)。雖然有一些研究表明,取食轉(zhuǎn)基因玉米Mon 810和Bt 11花粉或/和花藥對(duì)帝王斑蝶生命參數(shù)產(chǎn)生了一定的影響，如取食量下降、羽化率下降、發(fā)育遲緩等，但影響程度明顯低于轉(zhuǎn)基因玉米Event 176花粉(Andersonetal.,2004、2005； Divelyetal.,2004； Mülleretal.,2012； Prasifkaetal.,2007)。

不同轉(zhuǎn)基因玉米花粉對(duì)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)的影響程度不同，主要是由于Cry1Ab蛋白在不同轉(zhuǎn)基因玉米花粉中的表達(dá)量存在差異，如Cry1Ab蛋白在Event 176玉米花粉中的表達(dá)量為90.5 ng·g-1～29.3 μg·g-1(Lang & Vojtech,2006； Shirai & Takahashi,2005； Wraightetal.,2000)，而在Bt 11和Mon 810玉米花粉中的表達(dá)量?jī)H為2.1 ng·g-1～0.9 μg·g-1(EPA,1999； Hansen & Obrycki,2000； Hellmichetal.,2001； Mülleretal.,2012； Wraightetal.,2000)。相關(guān)研究表明,蝶類(lèi)昆蟲(chóng)對(duì)Bt蛋白的敏感性隨著齡期的增大而降低，如帝王斑蝶幼蟲(chóng)取食附有相同濃度Bt玉米花藥的馬利筋草葉片，初孵幼蟲(chóng)死亡率顯著高于3齡幼蟲(chóng)(Andersonetal.,2004； Hansen & Obrycki,2000)。除了研究表達(dá)Cry1Ab蛋白的轉(zhuǎn)基因玉米花粉外，還涉及表達(dá)Cry1Ac、Cry1F和Cry9C蛋白的轉(zhuǎn)基因玉米花粉?？傮w來(lái)說(shuō)，帝王斑蝶對(duì)Cry1Ab和Cry1Ac蛋白較為敏感，但對(duì)Cry1F和Cry9C蛋白不太敏感(Hellmichetal.,2001)。

2.3 暴露評(píng)價(jià)

研究者一般通過(guò)調(diào)查田間Bt玉米花粉飄落在蝶類(lèi)昆蟲(chóng)寄主植物葉片的情況,分析不同蝶類(lèi)昆蟲(chóng)暴露于Bt殺蟲(chóng)蛋白的途徑和程度。研究表明,玉米花粉能飄落至距離玉米田60 m外的地方(Raynoretal.,1972)，但花粉大多沉積在距離田邊3 m的范圍內(nèi)。據(jù)報(bào)道，花粉在田間馬利筋草葉片上的平均沉積量為0～217粒·cm-2，葉片上花粉沉積量超過(guò)300粒·cm-2的概率較低(Hansen & Obrycki,2000； Jesse & Obrycki,2003； Kochetal.,2003； Shirai & Takahashi,2005)。盡管Pleasantsetal.(2001)發(fā)現(xiàn)玉米田間馬利筋草葉片上的玉米花粉最高沉積量達(dá)1449?！m-2，但這是特例，其平均沉積量?jī)H170.6?！m-2。Hansen & Obrycki(2000)報(bào)道,田間轉(zhuǎn)基因玉米Event 176花粉在田間馬利筋草葉片上的沉積量平均為217粒·cm-2，而田間Bt 11花粉在馬利筋草葉片上的平均沉積量則為74.2粒·cm-2。關(guān)于上述差異的原因需要進(jìn)一步研究。也有研究發(fā)現(xiàn)，與玉米植株相同距離的不同植物葉片上的玉米花粉密度不同，這可能與植物的高度、葉面的性質(zhì)等因素有關(guān)(Gathmannetal.,2006； Zangerletal.,2001)?？傊?，由于玉米花粉粒相對(duì)較重，其漂移距離有限，隨著與玉米植株距離的增大，花粉飄落量將顯著減少，如距離玉米田邊0.5 m的歐洲防風(fēng)草PastinacasativaL.葉片上飄落的玉米花粉平均密度為210?！m-2，而距離田邊7 m處花粉密度迅速降低19倍，僅為11?！m-2(Wraightetal.,2000)。

綜上所述，轉(zhuǎn)基因Bt玉米的種植是否會(huì)給蝶類(lèi)昆蟲(chóng)帶來(lái)顯著的負(fù)面影響，不僅取決于蝶類(lèi)昆蟲(chóng)對(duì)花粉中表達(dá)的Bt蛋白的敏感性，而且取決于自然條件下這些昆蟲(chóng)取食的Bt玉米花粉量。從2個(gè)方面的研究數(shù)據(jù)分析，目前國(guó)際上的普遍共識(shí)是：雖然一些蝶類(lèi)昆蟲(chóng)對(duì)抗鱗翅目轉(zhuǎn)基因玉米花粉中的Cry1Ab、Cry1Ac等殺蟲(chóng)蛋白敏感，但在自然條件下，其暴露于Cry殺蟲(chóng)蛋白的水平很低，因此，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)玉米的種植不會(huì)顯著影響田間蝶類(lèi)昆蟲(chóng)的種群密度。但是，為進(jìn)一步確保轉(zhuǎn)基因Bt玉米對(duì)蝶類(lèi)昆蟲(chóng)的安全性，目前推薦種植的抗鱗翅目害蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因玉米品種花粉中不表達(dá)外源殺蟲(chóng)蛋白或表達(dá)量較低。

3 轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物對(duì)蠶類(lèi)昆蟲(chóng)的影響

我國(guó)是世界蠶業(yè)的起源地(胡龍成，2000)，栽桑養(yǎng)蠶、制絲織綢一直是我國(guó)的歷史傳統(tǒng)(方旭東等，2011)。我國(guó)除西藏、青海外，其他各省(市、自治區(qū))均有蠶桑生產(chǎn)，其中以浙江、江蘇和四川等地為主產(chǎn)省，而上述養(yǎng)蠶主產(chǎn)區(qū)均為我國(guó)重要水稻產(chǎn)區(qū)，并且桑稻間種的種植模式在這些地區(qū)比較流行(蔣彩英，2004； 王忠華等，2001)。因此，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻如Bt水稻在我國(guó)一旦商業(yè)化應(yīng)用，其花粉將可能飄落到稻田附近的桑葉上，進(jìn)而對(duì)蠶類(lèi)昆蟲(chóng)產(chǎn)生影響。樊龍江等(2003)報(bào)道，稻田附近的桑葉上水稻花粉的沉積量為13.3～199.0?！m-2，平均沉積量為93?！m-2；Yaoetal.(2006)報(bào)道，稻田附近的桑葉上水稻花粉沉積濃度最高可達(dá)1635.9?！m-2，但發(fā)生概率僅為0.2%。所以，家蠶通過(guò)取食附有轉(zhuǎn)Bt基因水稻花粉的桑葉而取食到Bt殺蟲(chóng)蛋白的可能性很高。另外，目前培育的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻大多數(shù)以鱗翅目害蟲(chóng)為靶標(biāo)，而家蠶同屬鱗翅目，其可能對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻表達(dá)的Bt蛋白也敏感(Yuetal.,2011; Romeisetal.,2008a、2013)。因此，在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻環(huán)境安全評(píng)價(jià)工作中，其對(duì)蠶類(lèi)昆蟲(chóng)的潛在影響受到廣泛關(guān)注(表2)。

評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻對(duì)家蠶的潛在影響，主要通過(guò)室內(nèi)生物測(cè)定比較家蠶取食Bt水稻花粉與非轉(zhuǎn)基因水稻花粉后，生存率、發(fā)育歷期、體質(zhì)量等生命參數(shù)的差異(表2)。許多結(jié)果表明，取食表達(dá)同類(lèi)Bt蛋白的不同轉(zhuǎn)基因水稻花粉對(duì)家蠶的影響差異顯著，這主要由Bt蛋白在不同水稻品種花粉中的含量不同所致。例如，轉(zhuǎn)基因水稻KMD1和B1花粉中的Cry1Ab蛋白濃度是TT9-3花粉的3倍以上，從而造成KMD1和B1花粉對(duì)家蠶幼蟲(chóng)的毒性顯著高于TT9-3(Yaoetal., 2008)。家蠶幼蟲(chóng)對(duì)Bt水稻花粉的敏感程度隨齡期的增長(zhǎng)而逐漸下降(表2)(袁志東等，2006； Yaoetal.,2008)。此外，不同品種家蠶對(duì)同種Bt水稻花粉敏感程度不同，其中以菁松幼蟲(chóng)對(duì)Cry1Ab蛋白最為敏感(袁志東等，2006a、2006b)。短期取食較低濃度的Bt水稻花粉對(duì)家蠶幼蟲(chóng)不會(huì)產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響(王忠華等，2001； Yangetal.,2014)；但是，家蠶整個(gè)幼蟲(chóng)期取食表達(dá)cry1C和cry2A基因的水稻花粉后，發(fā)育延緩，且14 d體質(zhì)量、羽化率均顯著下降(Yangetal.,2014)。然而，田間調(diào)查表明，大田桑葉上沉積的花粉量非常有限，顯著低于對(duì)家蠶有負(fù)面影響的劑量。因此，種植當(dāng)前培育的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻對(duì)我國(guó)的蠶絲產(chǎn)業(yè)造成負(fù)面影響的可能性較小(Chenetal.,2011； Kimetal.,2008； Lietal.,2005； Yangetal.,2014； Yaoetal.,2008)。但是，為確保轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)環(huán)境的安全性，在未來(lái)轉(zhuǎn)Bt基因水稻培育中，應(yīng)盡量降低Bt蛋白在花粉中的表達(dá)量。

此外，在其他轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物如Bt棉花和玉米環(huán)境安全評(píng)價(jià)中，蠶類(lèi)昆蟲(chóng)也受到許多研究者的關(guān)注(表2)。研究發(fā)現(xiàn)，取食Bt抗蟲(chóng)棉(轉(zhuǎn)Cry1Ac或Cry1A+CpTI)花粉對(duì)家蠶或柞蠶的生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有顯著的負(fù)面影響，這可能是因?yàn)槊藁ɑǚ壑械腂t蛋白含量遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)Bt水稻花粉(李文東等，2002、2003； Lietal.,2002、2005)。Niuetal.(2013)也報(bào)道，長(zhǎng)期取食表達(dá)Cry1Ac或Cry1Ac/Cry2Ab蛋白的棉花花粉對(duì)家蠶的生存率和體質(zhì)量均無(wú)顯著影響。此外，Lietal.(2002)報(bào)道，家蠶幼蟲(chóng)取食表達(dá)Cry1Ab蛋白的MON 810玉米花粉，即使取食較高花粉劑量，其生長(zhǎng)發(fā)育均未受到顯著負(fù)面影響，這可能也是因?yàn)镃ry1Ab蛋白在MON 810玉米花粉中的含量極低(表1)。

4 結(jié)語(yǔ)

基因重組技術(shù)作為21世紀(jì)最有價(jià)值的生物技術(shù)，必將帶來(lái)一場(chǎng)農(nóng)業(yè)“綠色革命”。我國(guó)耕地資源相對(duì)貧乏，農(nóng)業(yè)發(fā)展受到諸多因素的制約，采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率顯得尤其重要。但是，基因重組技術(shù)的應(yīng)用也可能對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，因此，加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)與管理是保障生物育種技術(shù)持續(xù)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物環(huán)境安全評(píng)價(jià)中，其對(duì)非靶標(biāo)節(jié)肢動(dòng)物的潛在影響是一項(xiàng)重要的評(píng)價(jià)內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外大量研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物專(zhuān)一性強(qiáng)，僅對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)及與其親緣關(guān)系十分近的非靶標(biāo)昆蟲(chóng)具有毒殺作用(Romeisetal.,2008a)。但由于這類(lèi)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)在自然條件下暴露于Cry殺蟲(chóng)蛋白的水平很低，抗鱗翅目害蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物的種植不可能顯著影響田間蝶類(lèi)昆蟲(chóng)的種群密度，也不會(huì)對(duì)蠶絲產(chǎn)業(yè)帶來(lái)負(fù)面影響。

雖然大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)了當(dāng)前培育的轉(zhuǎn)Bt基因作物的安全性，但由于公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及其風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)知不足，對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品的安全性過(guò)于擔(dān)憂，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)業(yè)化步伐緩慢，這將嚴(yán)重影響這一新興技術(shù)的發(fā)展。因此，我國(guó)相關(guān)科學(xué)家及政府部門(mén)應(yīng)該在生物技術(shù)科普教育中發(fā)揮更積極的作用，使民眾對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及其安全性有更全面和理性的認(rèn)識(shí)，為我國(guó)生物技術(shù)健康發(fā)展和應(yīng)用營(yíng)造良好有序的環(huán)境。

樊龍江， 吳月友， 龐洪泉， 吳建國(guó)， 舒慶堯， 徐孟奎， 陸劍飛. 2003. 轉(zhuǎn)基因Bt水稻花粉在桑葉上的自然飄落濃度. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 23(4): 826-833.

方旭東， 張建華， 許冠鈞. 2011. 論蠶桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策. 科技和產(chǎn)業(yè)， (5): 4-9.

胡龍成. 2000. 一身是寶說(shuō)家蠶. 綠化與生活， 11(5): 33-34.

胡笑形. 2012. 轉(zhuǎn)基因作物與農(nóng)藥的關(guān)系和作用. 精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品， 20(4): 1-10.

蔣彩英. 2004.Bt水稻花粉對(duì)家蠶安全性評(píng)價(jià)及對(duì)家蠶安全的Bt菌株生物學(xué)的研究. 杭州： 浙江大學(xué).

李文東， 吳孔明， 王小奇， 郭予元. 2003. 轉(zhuǎn)Cry1Ac和Cry1A+CpTI基因棉花粉對(duì)柞蠶生長(zhǎng)發(fā)育影響的評(píng)價(jià). 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào)， 11(5): 488-493.

李文東， 葉恭銀， 吳孔明， 王小奇， 郭予元. 2002. 轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因棉花和玉米花粉對(duì)家蠶生長(zhǎng)發(fā)育影響的評(píng)價(jià). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 35(11): 1543-1549.

李云河， 吳孔明. 2013. 轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植的生態(tài)效應(yīng)∥李文華,等. 中國(guó)當(dāng)代生態(tài)學(xué)研究: 可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué). 北京: 科學(xué)出版社, 197-214.

王園園， 李云河， 陳秀萍， 武紅巾， 彭于發(fā). 2011. 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物對(duì)非靶標(biāo)節(jié)肢動(dòng)物生態(tài)影響的研究進(jìn)展. 生物安全學(xué)報(bào)， 20(2): 100-107.

王忠華， 倪新強(qiáng)， 徐孟奎， 舒慶堯， 夏英武. 2001.Bt水稻“克螟稻”花粉對(duì)家蠶生長(zhǎng)發(fā)育的影響. 遺傳， 23(5): 463-466.

袁艷華， 楊妮娜， 胡華偉， 董兆克， 張國(guó)安. 2007. 轉(zhuǎn)Bt-cry1Ab/Ac水稻花粉對(duì)家蠶生長(zhǎng)發(fā)育及體內(nèi)酶活性的影響∥植物保護(hù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——中國(guó)植物保護(hù)學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集. 北京： 中國(guó)植物保護(hù)學(xué)會(huì), 1.

袁志東. 2006a.Bt水稻花粉對(duì)家蠶不同品種的毒力測(cè)定和生物學(xué)影響研究. 杭州： 浙江大學(xué).

袁志東， 姚洪渭， 葉恭銀， 胡萃. 2006b. 轉(zhuǎn)Bt基因水稻花粉對(duì)家蠶不同品種幼蟲(chóng)的生存分析. 蠶桑通報(bào)， 37(3): 23-27.

Anderson P L, Hellmich R L, Prasifka J R and Lewis L C. 2005. Effects on fitness and behavior of monarch butterfly larvae exposed to a combination ofCry1Ab-expressing corn anthers and pollen.EnvironmentalEntomology, 34: 944-952.

Anderson P L, Hellmich R L, Sears M K, Sumerford D V and Lewis L C. 2004. Effects ofCry1Ab-expressing corn anthers on monarch butterfly larvae.EnvironmentalEntomology, 33: 1109-1115.

Brookes G and Barfoot P. 2013. Key environmental impacts of

global genetically modified (GM) crop use 1996-2011.GMCropsandFood:BiotechnologyinAgricultureandtheFoodChain, 4: 109-119.

Chen M, Shelton A and Ye G Y. 2011. Insect-resistant genetically modified rice in China: from research to commercialization.AnnualReviewofEntomology, 56: 81-101.

Dively G P, Rose R, Sears M K, Hellmich R L, Stanley-Horn D E, Calvin D D, Russo J M and Anderson P L. 2004. Effects on monarch butterfly larvae (Lepidoptera: Danaidae) after continuous exposure to Cry1Ab-expressing corn during anthesis.EnvironmentalEntomology, 33: 1116-1125.

EPA. 1999. Biopesticide fact sheet:BacillusthuringiensisCryIA(b)Delta-endotoxinandtheGeneticMaterialNecessaryforItsProductioninCorn. http:∥www.epa. gov/pesticides/biopesticides /factsheets/ fs006430t.htm.

EFSA. 2010. Guidance on the environmental risk assessment of genetically modified plants.TheEFSAJournal, 8: 1879.

Felke M, Lorenz N and Langenbruch G A. 2002. Laboratory studies on the effects of pollen fromBt-maize on larvae of some butterfly species.JournalofAppliedEntomology, 126: 320-325.

Felke M, Lorenz N, Langenbruch G A, Feiertag S and Kassa A. 2010. Effect ofBt-176 maize pollen on first instar larvae of the Peacock butterfly (Inachisio)(Lepidoptera; Nymphalidae).EnvironmentalBiosafetyResearch, 9: 5-12.

Flipse S M and Osseweijer P. 2013. Media attention to GM food cases: an innovation perspective.PublicUnderstandingofScience, 22: 185-202.

Gathmann A, Wirooks L, Hothorn L A, Bartsch D and Schuphan I. 2006. Impact ofBtmaize pollen (MON810) on lepidopteran larvae living on accompanying weeds.MolecularEcology, 15: 2677-2685.

Hansen L C and Obrycki J J. 2000. Field deposition ofBttransgenic corn pollen: lethal effects on the monarch butterfly.Oecologia, 125: 241- 248.

Hellmich R L, Albajes R, Bergvinson D, Prasifka J R, Wang Z Y and Weiss M J. 2008. The present and future role of insect-resistant genetically modified maize∥Romeis J, Shelton A M and Kennedy G G.IntergationofInsect-resistantGeneticallyModifiedCropswithIPMSystems. Berlin: Springer, 119-158.

Hellmich R L, Siegfried B D, Sears M K, Stanley-Horn D E, Daniels M J, Mattila H R, Spencer T, Bidne K G and Lewis L C. 2001. Monarch larvae sensitivity toBacillusthuringiensis-purified proteins and pollen.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 98: 11925-11930.

James C. 2014.GlobalStatusofCommercializedBiotech/GMCropsin2013. Ithaca, NY, USA: International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA).

Jesse L C and Obrycki J J. 2003. Occurrence ofDanausplexippusL. (Lepidoptera: Danaidae) on milkweedsAsclepiassyriacain transgenicBtcorn agroecosystems.Agriculture,EcosystemsandEnvironment, 97: 225-233.

Kim Y H, Kim H, Lee S and Lee S H. 2008. Effects ofBttransgenic Chinese cabbage pollen expressingBacillusthuringiensisCry1Ac toxin on the non-target insectBombyxmori(Lepidoptera: Bombyxidae) larvae.JournalofAsia-PacificEntomology, 11: 107-110.

Koch R L, Hutchison W D and Venette R C. 2003. Survival of monarch butterfly,Danausplexippus(Nymphalidae), larvae on milkweed nearBtcornfields.Journal-lepidopteristsSociety, 57: 92-99.

Lang A and Vojtech E. 2006. The effects of pollen consumption of transgenicBtmaize on the common swallowtail,PapiliomachaonL. (Lepidoptera, Papilionidae).BasicandAppliedEcology, 7: 296-306.

Li Y H, Romeis J, Wu K M and Peng Y F. 2014. Tier-1 assays for assessing the toxicity of insecticidal proteins produced by genetically engineered plants to non-target arthropods.InsectScience, 21: 125-134.

Li W D, Wu K M, Wang X Q, Wang G R and Guo Y Y. 2005. Impact of pollen grains fromBttransgenic corn on the growth and development of Chinese tussah silkworm,Antheraeapernyi(Lepidoptera: Saturniidae).EnvironmentalEntomology, 34: 922-928.

Li W D, Ye G Y, Wu K M, Wang X Q and Guo Y Y. 2002. Evaluation of impact of pollen grains fromBt,Bt/CpTItransgenic cotton andBtcorn plants on the growth and development of the mulberry silkworm,BombyxmoriLinnaeus (Lepidoptera: Bombycidae).AgriculturalSciencesinChina, 1: 1334-1343.

Losey J, Raynor L and Carter M E. 1999. Transgenic pollen harms Monarch larvae.Nature, 399: 214.

Mattila H R, Sears M K and Duan J J. 2005. Response ofDanausplexippusto pollen of two new Bt corn events via laboratory bioassay.EntomologiaExperimentalisetApplicata, 116: 31-41.

Müller A K, Schuppener M and Rauschen S. 2012. Assessing the impact of Cry1Ab expressing corn pollen on larvae ofAglaisurticaein a laboratory bioassay.GMOsinIntegratedPlantProduction, 73: 55-60.

Niu L, Ma Y, Mannakkara A, Zhao Y, Ma W, Lei C and Chen L. 2013. Impact of single and stacked insect-resistantBt-cotton on the honey bee and silkworm.PLoSONE, 8: e72988.

Pleasants J M, Hellmich R L, Dively G P, Sears M K, Stanley-Horn D E, Mattila H R, Foster J E, Clark P and Jones G D. 2001. Corn pollen deposition on milkweeds in and near cornfields.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 98: 11919-11924.

Prasifka P L, Hellmich R L, Prasifka J R and Lewis L C. 2007. Effects of Cry1Ab-expressing corn anthers on the movement of monarch butterfly larvae.EnvironmentalEntomology, 36: 228-233.

Raynor G S, Ogden E C and Hayes J V. 1972. Dispersion and deposition of corn pollen from experimental sources.AgronomyJournal, 64: 420-427.

Romeis J,lvarez-Alfageme F and Bigler F. 2012. Putative effects of Cry1Ab to larvae ofAdaliabipunctata—reply to Hilbecketal. (2012).EnvironmentalSciencesEurope, 24: 18.

Romeis J, Bartsch D, Bigler F, Candolfi M, Gielkens M M C, Hartley S E, Hellmich R L, Huesing J E, Jepson P C, Layton R, Quemada H, Raybould A, Rose R I, Schiemann J, Sear M K, Shelton A M, Sweet J, Vaituzis Z and Wolt J D. 2008a. Assessment of risk of insect-resistant transgenic crops to nontarget arthropods.NatureBiotechnology, 26: 203-208.

Romeis J, Shelton A M and Kennedy G G. 2008b.IntegrationofInsectresistantGeneticallyModifiedCropswithinIPMPrograms. Dordrecht, The Netherlands： Springer.

Romeis J, Meissle M and Bigler F. 2006. Transgenic crops expressingBacillusthuringiensistoxins and biological control.NatureBiotechnology, 24: 63-71.

Romeis J, Raybould A, Bigler F, Candolfi M P, Hellmich R L, Huesing J E and Shelton A M. 2013. Deriving criteria to select arthropod species for laboratory tests to assess the ecological risks from cultivating arthropod-resistant genetically engineered crops.Chemosphere， 90: 901- 909.

Shirai Y and Takahashi M. 2005. Effects of transgenicBtcorn pollen on a non-target lycaenid butterfly,Pseudozizeeriamaha.AppliedEntomologyandZoology, 40: 151-159.

Stanley-Horn D E, Dively G P, Hellmich R L, Mattila H R, Sears M K, Rose R, Jesse L C H, Losey J E, Obrycki J J and Lewis L. 2001. Assessing the impact of Cry1Ab-expressing corn pollen on monarch butterfly larvae in field studies.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 98: 11931-11936.

Wraight C L, Zangerl A R, Carroll M J and Berenbaum M R. 2000. Absence of toxicity ofBacillusthuringiensispollen to black swallowtails under field conditions.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 97: 7700-7703.

Yang Y, Liu Y, Cao F Q, Chen X P, Cheng L S, Romeis J, Li Y H and Peng Y F. 2014. Consumption ofBtrice pollen containing Cry1C or Cry2A protein poses a low to negligible risk to the SilkwormBombyxmori(Lepidoptera: Bombyxidae).PLoSONE, 9: e102302.

Yao H, Ye G, Jiang C, Fan L, Datta K, Hu C and Datta S K. 2006. Effect of the pollen of transgenic rice line, TT9-3 with a fusedcry1Ab/cry1Acgene fromBacillusthuringiensisBerliner on non-target domestic silkworm,BombyxmoriLinnaeus (Lepidoptera: Bombyxidae).AppliedEntomologyandZoology, 41: 339-348.

Yao H W, Jiang C Y, Ye G Y, Hu C and Peng Y F. 2008. Toxicological assessment of pollen from differentBtrice lines onBombyxmori(Lepidoptera: Bombyxidae).EnvironmentalEntomology, 37: 825-837.

Yu H L, Li Y H and Wu K M. 2011. Risk assessment and ecological effects of transgenicBacillusthuringiensiscrops on non-target organisms.JournalofIntegrativePlantBiology, 53: 520-538.

Zangerl A R, McKenna D, Wraight C L, Carroll M, Ficarello P, Warner R and Berenbaum M R. 2001. Effects of exposure to event 176Bacillusthuringiensiscorn pollen on monarch and black swallowtail caterpillars under field conditions.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 98: 11908-11912.