我國轉(zhuǎn)基因棉花應(yīng)用進(jìn)展及安全管理策略

我國轉(zhuǎn)基因棉花應(yīng)用進(jìn)展及安全管理策略

棉花產(chǎn)業(yè)在世界和我國國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉為棉花主要害蟲棉鈴蟲等的控制提供了新的技術(shù)手段，可有效地控制棉鈴蟲等的為害。本文綜述了目前我國轉(zhuǎn)基因棉花的應(yīng)用進(jìn)展和安全管理策略。

轉(zhuǎn)基因棉花；應(yīng)用；安全管理

棉花是世界上最主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，也是紡織工業(yè)和精細(xì)化工的主導(dǎo)原料，又是重要的油料作物，是我國農(nóng)業(yè)的支柱性產(chǎn)業(yè)，在世界及我國國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位。棉花害蟲是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，鱗翅目害蟲如棉鈴蟲、紅鈴蟲和玉米螟等是危害棉花的主要害蟲，這些害蟲大發(fā)生時，廣大棉農(nóng)只能依靠大量多次的使用農(nóng)藥控制棉鈴蟲等害蟲，長期大量的使用化學(xué)農(nóng)藥，不但造成了害蟲抗藥性的產(chǎn)生，對生態(tài)環(huán)境和人民健康也存在著很大的威脅作用。

利用基因工程技術(shù)把Bt的抗蟲基因轉(zhuǎn)入棉花植株中，再通過遺傳育種技術(shù)手段獲得的轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉花，為棉花主要害蟲棉鈴蟲、紅鈴蟲和玉米螟等的控制提供了新的手段。轉(zhuǎn)基因棉花有效地控制了棉鈴蟲等的為害，大大減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用［1］。本文綜述了我國轉(zhuǎn)基因棉花的應(yīng)用進(jìn)展和安全管理策略。

1　轉(zhuǎn)基因棉花在我國的應(yīng)用進(jìn)展

1997年，我國開始商業(yè)化種植Bt抗蟲棉，首先在河北省推廣種植美國孟山都公司的Bt抗蟲棉33B（cry1Ac）。1994年中國成功研制出第一代單價抗蟲棉（GK），成為繼美國之后在世界上第二個研制出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的國家［2］，到1999年，GK系列抗蟲棉在我國不同植棉區(qū)推廣總面積達(dá)18萬公頃以上。1999年，我國又成功研制出雙抗抗蟲轉(zhuǎn)基因棉GK系列，并在安徽、山東、山西和湖北4個省開展商業(yè)化種植［3-4］。2012年，我國Bt抗蟲棉的種植面積達(dá)359萬公頃，占棉花種植總面積的80%［5］。2015年，中國轉(zhuǎn)基因棉花的種植面積為370多萬公頃，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在中國已推廣應(yīng)用了近20年的時間。

Bt基因是應(yīng)用最廣泛、對鱗翅目害蟲效果顯著的一類基因，對棉鈴蟲、紅鈴蟲、玉米螟等靶標(biāo)害蟲有較高的殺蟲活性，同時對天敵沒有殺傷作用，保證了人畜的安全［6～7］。當(dāng)前，我國大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉主要為單價抗蟲棉和雙價抗蟲棉［8］。通過轉(zhuǎn)基因進(jìn)行棉花重要性狀的遺傳改良還涉及到抗逆、抗除草劑、抗旱耐鹽堿、抗病、纖維品質(zhì)改良和早衰及耐澇等。不同類型轉(zhuǎn)基因棉花的研究，可以極大地豐富我國棉花種質(zhì)資源，促進(jìn)我國棉花的育種研究。目前我國商業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因棉花僅限于轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，并且是我國唯一大規(guī)模應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。

2　轉(zhuǎn)基因作物安全性評價和管理策略

2.1我國轉(zhuǎn)基因作物安全性評價。轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品有3個生產(chǎn)階段：一是實(shí)驗室階段，目前大多數(shù)轉(zhuǎn)基因作物均處于這一階段；二是中間實(shí)驗和環(huán)境釋放階段；三是商業(yè)化生產(chǎn)的大田農(nóng)產(chǎn)品［8］。具有優(yōu)良性狀的商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物新品種（如轉(zhuǎn)基因棉花、轉(zhuǎn)基因大豆和轉(zhuǎn)基因玉米等）在許多國家的大面積推廣，在帶來直接經(jīng)濟(jì)效益的同時，也為解決未來世界糧食問題、能源問題等提供了新的途徑，但由于轉(zhuǎn)基因作物是通過打破物種間的生物隔離而產(chǎn)生的，可能會將對人類和生態(tài)不利的有害基因轉(zhuǎn)入自然生物中，從而引發(fā)潛在的風(fēng)險，因此，必須對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物和產(chǎn)品進(jìn)行安全性評價和管理。

轉(zhuǎn)基因作物的安全問題已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，并且已經(jīng)有大量深入而廣泛的研究，但其潛在的安全性問題至今尚無定論［9］。目前對轉(zhuǎn)基因及其產(chǎn)品的安全性評價主要包括環(huán)境安全性和食品安全性。

轉(zhuǎn)基因生物環(huán)境安全性評價過程包括5個階段：實(shí)驗研究、中間試驗、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗和生物安全證書申請。評價項目主要包括三個方面：一是受體生物的安全等級評價，包括其對人類健康和生態(tài)環(huán)境的影響、演化成有害生物的可能性和后期在自然環(huán)境中存活的可能性；二是基因操作對安全等級的影響評價，涉及遺傳工程體及其產(chǎn)品對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的直接影響和間接影響和通過與其它生物發(fā)生遺傳信息交換可能產(chǎn)生的影響；三是轉(zhuǎn)基因生物安全等級評價，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全性分為以下4個等級：尚不存在危險、具有低度危險、具有中度危險和具有高度危險。評價內(nèi)容主要包含外源基因漂移風(fēng)險評價；轉(zhuǎn)基因作物的生存競爭能力；基因漂移的環(huán)境影響；轉(zhuǎn)基因作物的功能效率評價；轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)生物的影響；對作物生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性的影響等。

食品安全性評價主要包括：新表達(dá)蛋白的毒理學(xué)評價；新表達(dá)蛋白的致敏性評價；轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品關(guān)鍵成分分析；轉(zhuǎn)基因植物食品安全性評價；營養(yǎng)學(xué)評價；轉(zhuǎn)基因食品加工方式和加工條件對關(guān)鍵營養(yǎng)素利用率的改變和涉及到食品安全的某些成分的影響；按個案分析原則需要進(jìn)行的其他食品安全性評價。目前針對環(huán)境安全評價尤其是生態(tài)安全的文獻(xiàn)較多，對食品安全性評價研究還較少。

2.2我國的轉(zhuǎn)基因作物管理策略。對于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，世界各國與相關(guān)國際組織建立了一套科學(xué)的評價指導(dǎo)原則，制定了嚴(yán)格的法律法規(guī)，用于從轉(zhuǎn)基因開發(fā)到形成產(chǎn)品的整個過程進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。

我國政府一直非常重視轉(zhuǎn)基因生物安全性的管理，針對這些安全性問題，我國已經(jīng)制定一系列安全性評價法規(guī)并組建了轉(zhuǎn)基因棉花環(huán)境安全風(fēng)險分析與管理技術(shù)體系，形成了安全評價技術(shù)規(guī)范。1993年，國家科委頒布 《基因工程安全管理辦法》，初步建立了轉(zhuǎn)基因生物安全管理框架；1996年農(nóng)業(yè)部頒布 《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實(shí)施辦法》；1997年農(nóng)業(yè)部發(fā)布 《關(guān)于貫徹執(zhí)行 〈農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理的實(shí)施辦法〉的通知》，同時成立“農(nóng)業(yè)生物基因工程安全委員會”和“農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理辦公室”；2001年國務(wù)院頒布《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》；2002年7月農(nóng)業(yè)部頒布實(shí)施了 《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》、 《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理辦法》、 《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識管理辦法》三個配套規(guī)章。2012年2月出臺 《糧食法（征求意見稿）》也明確規(guī)定，“任何單位和個人不得擅自在主要糧食品種上應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)”。

從1995年美國保鈴棉進(jìn)入中國以來，抗蟲棉在中國推廣應(yīng)用了近20年的時間，中國在全國范圍內(nèi)開展了針對農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品的環(huán)境安全性監(jiān)管工作，目前已經(jīng)形成了一套全面的轉(zhuǎn)基因作物及相關(guān)附屬產(chǎn)品環(huán)境安全性的監(jiān)管制度。

［1］Wu K，Lu Y，F(xiàn)eng H，et al.Suppression of cotton bollworm in multiple crops in China in areas with Bt toxin-containing cotton［J］.Science，2008（321）：1676～1678.

［2］郭三堆，倪萬潮，徐瓊芳.編碼殺蟲蛋白質(zhì)融合基因和表達(dá)載體及其應(yīng)用：中國.95119563.8，［P］.1995-12-28.

［3］郭三堆，崔洪志，夏蘭芹，等.雙價抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花研究.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999，32（3）：1～7.

［4］Wu K.Guo Y.The evolution of cotton pest management practices inChina［J］.Annual Review of Entomology，2005（50）：31～52.

［5］吳孔明.中國轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境安全評介與風(fēng)險管理 ［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，3（6）：112～114.

［6］馬惠，夏曉明，周玉，等.轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉對非靶標(biāo)昆蟲的影響 ［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（7）：214～218.

［7］蘇宏華，范娜，李達(dá)，等.轉(zhuǎn)Bt基因面對甜菜夜蛾的影響 ［J］.植物保護(hù)，2010，36（5）：1～5.

［8］郭三堆，王遠(yuǎn)，孫國清，等.中國轉(zhuǎn)基因棉花研發(fā)應(yīng)用二十年 ［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（17）：3372～3387.

［9］吳孔明.我國Bt棉花商業(yè)化的環(huán)境影響與風(fēng)險管理策略 ［J］.農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報，2007，15（1）：1～4.

071000河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所

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