轉(zhuǎn)基因技術(shù)及轉(zhuǎn)基因食品的安全性

呂軍 劉興胥 吳健程 甘敏鑫

（南寧市新科健生物技術(shù)有限責任公司 廣西南寧 530003）

轉(zhuǎn)基因技術(shù)及轉(zhuǎn)基因食品的安全性

呂軍 劉興胥 吳健程 甘敏鑫*

（南寧市新科健生物技術(shù)有限責任公司 廣西南寧 530003）

現(xiàn)代生物技術(shù)的快速發(fā)展，特別是轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對解決人口過多問題、資源短缺、環(huán)境惡化等問題有著重大作用，對科技發(fā)展、社會進步和經(jīng)濟增長產(chǎn)生極其重要、深遠的影響。本文介紹了轉(zhuǎn)基因技術(shù)的方法、應用，以及由此而引發(fā)的安全性問題及其帶來的不良影響，以期能夠比較好的了解現(xiàn)代生物技術(shù)。

轉(zhuǎn)基因技術(shù) 轉(zhuǎn)基因食品 安全性 應用

近二十年來，轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)發(fā)展可謂十分迅猛，各國都紛紛投人巨大的人力 、物力、財力進行研究，就連聯(lián)合國前秘書長安南也曾在聯(lián)合國大會上贊揚轉(zhuǎn)基因食品是“繼綠色革命后的一次藍色革命”［1］。目前，許多國家對轉(zhuǎn)基因食品都有不同程度的研究?？偟恼f，發(fā)達國家的轉(zhuǎn)基因食品研究水平較高，生物安全意識較高，而發(fā)展中國家的轉(zhuǎn)基因食品研究水平較弱，生物安全意識相對淡薄［2］。

1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義

現(xiàn)代生物技術(shù)，指的是以基因工程為核心的轉(zhuǎn)基因技術(shù)，即通過基因工程將人工分離和修飾過的基因或DNA導入到生物體細胞基因組中，由于導入基因的表達，引起生物體的性狀穩(wěn)定地整合、表達并可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱為轉(zhuǎn)基因技術(shù)［3］。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)一般包括5個步驟：一是取得符合人們要求的DNA片段，這種DNA片段被稱為“目的基因”；二是將目的基因與質(zhì)粒或病毒DNA連接成重組DNA；三是把重組DNA引入某種細胞；四是把目的基因能表達的受體細胞挑選出來；五是表達成蛋白，采用合適的條件得到高表達的產(chǎn)品［4］。

2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的方法

2.1 農(nóng)桿菌介導轉(zhuǎn)化法

利用根癌農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌為中間介體，讓農(nóng)桿菌感染受傷的植物細胞，然后將它所攜帶的質(zhì)粒DNA片段整合到植物細胞基因組中實現(xiàn)外源DNA到寄主植物細胞的轉(zhuǎn)化。

2.2 基因槍法

將外源基因或 DNA在Ca2+或亞精胺等作用下吸附在重金屬金或鎢粒子表面，制成DNA微彈，利用基因槍將微彈高速射人植物受體細胞或組織中實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。

2.3 顯微注射法

在顯微鏡下，用一極細的玻璃針（直徑1～2μm）直接將 DNA注射到胚胎細胞核內(nèi)，再把注射過DNA的胚胎移植到動物體內(nèi)，使之發(fā)育成正常幼仔。

2.4 種質(zhì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化法

種質(zhì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，或稱生物媒體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，即利用花粉粒、花粉管通道或利用子房、幼穗及種胚注射外源DNA等方法，實現(xiàn)外源基因的導入［5］。

2.5 性腺轉(zhuǎn)基因方法

Shen［6］首先直接向雄兔睪丸內(nèi)注射攜帶綠色熒光表達的外源DNA及二甲基亞楓的介質(zhì)，使DNA能夠進入睪丸細胞和生精細胞。一個月后用處理的雄兔與雌兔交配，所產(chǎn)生后代的56%仔兔能高效地表達所導入的外源基因。Yang［7］直接對小鼠的卵巢注射綠色熒光蛋白基因，也可以得到轉(zhuǎn)基因小鼠，并且檢測后代的陽性率達54%，并且發(fā)現(xiàn)獲得6代以內(nèi)轉(zhuǎn)基因小鼠都具有較好的遺傳穩(wěn)定性。

2.6 定點制作轉(zhuǎn)基因動物的方法

包括胚胎干細胞（ES細胞）基因打靶方法和體細胞基因打靶方法［8］?；虼虬惺窃谂咛ジ杉毎夹g(shù)和同源重組技術(shù)基礎上發(fā)展起來的可對基因組進行定點修飾的實驗技術(shù)?；虼虬型ㄟ^外源DNA與染色體DN A之間的同源重組、精細地定點修飾和改造基因DN A片段，具有位點專一性強和打靶后目的片段可以與染色體DNA共同穩(wěn)定遺傳的特點。Lai L［9］通過敲除牛朊蛋白（PRNP）基因制作了能夠合成多不飽和脂肪酸的豬。

2.7 慢病毒載體技術(shù)

慢病毒載體技術(shù)是一種高效的轉(zhuǎn)基因動物制備技術(shù)， 轉(zhuǎn)基因效率可達60%以上。Clark等利用慢病毒載體制備轉(zhuǎn)基因動物的效率可達80%～100%，生產(chǎn)1只轉(zhuǎn)基因綿羊只需5只受體母羊，而傳統(tǒng)的顯微注射法則需70只受體母羊［10］。

3 轉(zhuǎn)基因食品的應用及安全性

3.1 轉(zhuǎn)基因植物的研究及應用

近年來，國內(nèi)外應用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出了抗蟲性強的棉花、玉米、水稻等。在國內(nèi)外已大面積種植的抗蟲棉花和抗蟲玉米，它們的推廣大幅度地降低了農(nóng)藥的用量。氮肥高效利用的轉(zhuǎn)基因小麥、磷肥高效利用的轉(zhuǎn)基因煙草能有效地提高作物的肥料利用效率，降低肥料用量；利用調(diào)節(jié)植物水分狀態(tài)使植物耐旱的基因?qū)嘤瞿秃?、耐鹽堿、耐鋁毒的轉(zhuǎn)基因植物使農(nóng)業(yè)種植面積有所增加。還有耐儲藏保鮮番茄、富含維生素A的“金米”等。中天楊是利用歐美速生楊與中國小葉楊雜交選育，采用生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)，歷經(jīng)8年時間成功培育抗鹽堿、耐干旱楊樹新品種，中天楊在鹽堿地育苗及造林能正常生長，這是一種抗性強、經(jīng)濟效益及生態(tài)效益高的抗鹽堿楊樹品種［11］。陳勝偉［12］將克隆到的竹子部分成花基因通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)運用到水稻和擬南芥上后，可以提早或延遲其開花、結(jié)果，促進水稻分蘗，部分基因還可以使水稻稈更加壯實，從而提高水稻產(chǎn)量。

3.2 轉(zhuǎn)基因動物的研究及應用

目前，科研人員正在開發(fā)具備提高食品產(chǎn)量特點的轉(zhuǎn)基因動物——“超級動物”。澳大利亞已培育出一種超級豬，它帶有牛的基因，體型大，生長快。美國科學家Reh等［13］培育了對心血管病人的健康非常有益的轉(zhuǎn)有大鼠硬脂酰輔酶A去飽和酶基因的轉(zhuǎn)基因山羊，其乳樣中單不飽和脂肪酸和共軛亞油酸比例顯著高于對照組。Maga等［14］培育出在乳腺中特異表達人溶菌酶的轉(zhuǎn)基因山羊，其奶樣對豬仔的飼喂試驗表明，能顯著減少豬仔胃腸道的大腸桿菌等細菌數(shù)。與提高家畜生產(chǎn)性能和改善畜產(chǎn)品質(zhì)量一樣，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高動物的抗病能力具有十分樂觀的應用前景，張雙虎［15］采用精原干細胞介導法將攜帶外源抗禽流感基因植入公雞睪丸二得到抗禽流感基因雞。

3.3 轉(zhuǎn)基因食品的安全性

由于農(nóng)作物的復雜性及生長、地理條件不同影響，農(nóng)作物比化學品、藥品或加工食品更難以評估其安全性。有很多觀點報道轉(zhuǎn)基因食品對健康的危害，卻鮮有數(shù)據(jù)可以證明轉(zhuǎn)基因食品對人體健康的影響，即使動物研究也幾乎沒有［16］。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織提供的信息，目前國際市場上的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品全部通過了各國主管部門的危險性評估。這些評估沒有表明這些產(chǎn)品對人類健康有任何危險［17］。但是過去幾年間發(fā)表在國際科學刊物上的綜述文章沒有發(fā)現(xiàn)，或者只發(fā)現(xiàn)極少數(shù)量的關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品對人類和動物的毒理學/健康威脅進行研究的參考文獻［18］。我們知道裸露、單純的DNA核酸分子，在人的消化系統(tǒng)中很快被消化、降解。而轉(zhuǎn)基因食品中的DNA，被植物組織、細胞壁、染色質(zhì)等緊緊地包裹著，可以長時間存活于人的消化系統(tǒng)中；這一點，已經(jīng)被科學試驗充分地證明了。另外，在人、畜的腸胃中，存在著大量的微生物菌群。這些微生物，主要是細菌，與食物中的轉(zhuǎn)基因直接接觸，轉(zhuǎn)基因分子能夠比較容易地進入這些微生物的細胞之中。這種可能性也已經(jīng)被科學試驗所證實［19］。細菌沒有細胞核，并且其基因組沒有染色質(zhì)包被，所以轉(zhuǎn)基因與腸胃微生物基因組發(fā)生重組的可能性比人類基因組要大得多［20］。與腸道微生物基因重組的轉(zhuǎn)基因能夠在人體內(nèi)長期存在，在一定的條件下，就有可能與人類的基因組發(fā)生重組。

由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)本身的不足，轉(zhuǎn)基因技術(shù)將異源基因從一生物轉(zhuǎn)入另一生物，雖然其DNA可以精確地切割，但不能將新基因準確地植入另一生物中，從而影響這一生物其他基因的基本功能，甚至生態(tài)環(huán)境和其他生物有機體都會產(chǎn)生不可預知的影響。例如，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)用基因工程細菌生產(chǎn)的食品添加劑色氨酸曾導致37人死亡和1500多人殘廢［21］。另外由于轉(zhuǎn)基因作物不是自然選擇的產(chǎn)物，可能會產(chǎn)生新的病蟲害或?qū)е略胁∠x害進一化變種。這些問題目前都無法解答，仍需大量學者繼續(xù)研究論證。

3.4 我國對轉(zhuǎn)基因食品的管理

轉(zhuǎn)基因生物安全性的管理從一開始就受到世界各國的重視，從事轉(zhuǎn)基因研究和開發(fā)的國家各自均有比較完善的、以科學為基礎的管理規(guī)則，這些制度的建立對轉(zhuǎn)基因的研究和開發(fā)的健康而有序地發(fā)展起到了很好的作用［22］。

國家科委于1993年頒布了《基因工程安全辦法》，農(nóng)業(yè)部在1996年頒布了《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》，對轉(zhuǎn)基因作物進行嚴格的安全性評價，規(guī)定在轉(zhuǎn)基因作物商品化之前，必須進行長時間的田間或中間試驗，以確保安全可靠。2000年8月，我國簽署了《生物多樣性公約 》的卡塔赫納生物安全議定書，成為簽署該議定書的第70個國家。2001年發(fā)布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因安全條例》，該條例中對轉(zhuǎn)基因食品的試驗、生產(chǎn)、應用等規(guī)定了生產(chǎn)許可證和經(jīng)營許可證制度。2002年3月20日我國正式實施《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標識管理辦法》。辦法明確規(guī)定“凡是列入標識管理目錄并用于銷售的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物應當進行標識；未標識和不按規(guī)定標識的，不得進行進口和出售”。 這些法規(guī)和辦法為我國市場上的轉(zhuǎn)基因食品的安全設下道道防線?？傊覈谏锇踩芾矸矫孀龀隽艘恍┏煽?，但仍需要完善。

4 展望

盡管轉(zhuǎn)基因食品安全性問題的爭論在相當長的時間內(nèi)會持續(xù)存在，但到目前為止，還沒有足夠的證據(jù)能證明轉(zhuǎn)基因食品的巨大危害，而且它對我國有極其重要的意義。我國人口眾多，土地資源相對貧乏，糧食生產(chǎn)壓力很大。轉(zhuǎn)基因作物能更好地防治病蟲害，抵御干旱，提高產(chǎn)量，改善食品品質(zhì)，減少農(nóng)藥使用量，未來對于解決世界的糧食問題必將發(fā)揮巨大的作用，因此發(fā)展前景十分廣闊。但同時也有資料顯示，目前轉(zhuǎn)基因的技術(shù)和手段還不完善，新基因的插入是隨機的，還沒有達到定向插入的程度。今后對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的研究重點放在兩個方面：一是對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性進行可靠的實驗研究，提高轉(zhuǎn)基因食品的檢測水平；二是深入研究，盡可能發(fā)揮轉(zhuǎn)基因食品的優(yōu)越性，杜絕一些不良反應的發(fā)生目的基因的定向插入技術(shù)。

總之，為了確保轉(zhuǎn)基因食品的安全性，除了在政策上加強轉(zhuǎn)基因食品安全性的管理，制定一系列更加完善、更加具體的管理法規(guī)。同時，還要加大對轉(zhuǎn)基因食品的研究和安全性評價，特別是轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù)和風險性評估，客觀、公正地評價轉(zhuǎn)基因食品的安全性，讓轉(zhuǎn)基因食品在安全的軌道上健康發(fā)展，更好地造福于人類。

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Transgenic Technology and the Safety of Genetically modified food

Lv Jun，Liu Xing-xu，Wu Jian-cheng，Gan Min-xin*
（Nanning Newkergen Biotechnology Sciences Co.，Ltd. ，Nanning GuangXi 530003）

rapid growth of biotechnology， particular transgenic technology， makes a important role in solving excessive population， resource shortage，environmental deterioration， and haves extremely significance among science development， society improvement， economic growth.. The paper summarizes the latest research advances in methods and application of transgenic technolongy， and also the biosafety and harmful effects which have initiated. looking forward to the prospect of biotechnology in the research work in the future.

transgenic technology Genetically modified （GM） foods biosafety application

Q788

A

1674-2060（2016）02-0060-03

呂軍（1981—），男，廣西桂林人，本科，畢業(yè)于廣西大學，助理工程師，研究方向：生物技術(shù)。

甘敏鑫（1985—），女，廣西南寧，本科，畢業(yè)于廣西大學行健文理學院，助理工程師，研究方向：生物技術(shù)。