轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)研究綜述

董姍姍,章嫡妮,張振華,于賜剛,劉燕,#,王長(zhǎng)永,*

1. 環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，南京 210042 2. 環(huán)境保護(hù)生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210042

轉(zhuǎn)基因作物潛在的健康和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)一直以來(lái)頗受爭(zhēng)議，外源基因的隨機(jī)插入可能會(huì)影響轉(zhuǎn)基因作物本身內(nèi)源基因的表達(dá)，進(jìn)而產(chǎn)生非預(yù)期效應(yīng)，例如：改變作物中的大量元素、微量元素、抗?fàn)I養(yǎng)因子或固有植物毒素的表達(dá)水平[1-2]。如果作為動(dòng)物飼料的轉(zhuǎn)基因作物發(fā)生了這些改變，可能會(huì)對(duì)動(dòng)物的健康產(chǎn)生潛在影響，而且有研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因作物在加工成飼料后其中的外源蛋白會(huì)有一定量的殘留，可能會(huì)誘導(dǎo)動(dòng)物產(chǎn)生免疫應(yīng)激反應(yīng)[3]，影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖等[4]。

目前對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的飼用安全性評(píng)價(jià)多參照經(jīng)典的生態(tài)毒理學(xué)評(píng)價(jià)方法，采用不同的飼喂時(shí)間、不同的劑量水平、不同的模式動(dòng)物和毒性參數(shù)(表1)。Kuiper和Kleter[5]建議對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物飼用安全性全面深入的評(píng)估應(yīng)該包括對(duì)外源蛋白的毒性、致敏性，外源基因的分子特征、非預(yù)期效應(yīng)及其水平轉(zhuǎn)移到其他物種的潛力等方面的評(píng)估。以往對(duì)轉(zhuǎn)基因作物飼用安全性的研究中因轉(zhuǎn)基因作物的品種、劑量水平、動(dòng)物種類、實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間、對(duì)照組的選擇以及評(píng)價(jià)參數(shù)的不同，其結(jié)果會(huì)明顯不同[6-13]，這在一定程度上表明轉(zhuǎn)基因作物飼用安全性評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，需要個(gè)案分析。

魚(yú)類是水體中主要生物之一,是水生脊椎動(dòng)物的代表, 因其對(duì)水環(huán)境的物理、化學(xué)及生物變化比較敏感,已被廣泛應(yīng)用于指示水環(huán)境質(zhì)量的變化。目前以魚(yú)類為模式動(dòng)物的生態(tài)毒理學(xué)研究主要是水體中農(nóng)藥、抗生素、重金屬以及其他化學(xué)品等有毒物質(zhì)的毒理效應(yīng),轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的安全性研究相對(duì)較少,國(guó)外在這方面的研究中較多使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是大西洋鮭(Salmosalar)、虹鱒魚(yú)(Oncorhynchusmykiss)和斑馬魚(yú)(Daniorerio)等[14]。常見(jiàn)的方法是配制含有一定劑量的轉(zhuǎn)基因作物飼料給魚(yú)喂食一段時(shí)間，評(píng)估魚(yú)的健康狀況。常見(jiàn)的毒性參數(shù)為魚(yú)的生長(zhǎng)率、死亡率、健康指數(shù)、臟器功能及發(fā)育、組織病理學(xué)指標(biāo)、血液學(xué)指標(biāo)、臟器組織中抗氧化酶活性及敏感蛋白的mRNA表達(dá)水平等。

隨著集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，魚(yú)用人工配合飼料的應(yīng)用也日漸廣泛，魚(yú)粉的需求量激增，由于受全球性的酷漁濫捕及環(huán)境污染等影響，魚(yú)粉的產(chǎn)量逐年下降，植物性來(lái)源諸如大豆和玉米在魚(yú)飼料中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。自1996年轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植以來(lái)，其產(chǎn)量相對(duì)于作物總產(chǎn)量的比例逐年增加。在2014年，轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米和油菜的種植面積分別占比為82%、68%、30%和25%[15]。轉(zhuǎn)基因作物是否與傳統(tǒng)作物具有一樣的營(yíng)養(yǎng)成分，其中的外源基因及其表達(dá)蛋白是否會(huì)對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)、健康產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn)逐漸成為魚(yú)類養(yǎng)殖業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文基于轉(zhuǎn)基因作物作為魚(yú)飼料原料對(duì)魚(yú)類生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)的研究現(xiàn)狀，綜述了轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)表現(xiàn)、生理生化、臟器功能及發(fā)育、組織病理以及行為活動(dòng)等方面的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)，分析了當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題，并對(duì)今后的研究趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

1 轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)(Ecotoxicological effects of genetically modified crops on fish)

目前以魚(yú)類作為模式動(dòng)物進(jìn)行轉(zhuǎn)基因作物飼用安全性評(píng)價(jià)的研究還比較少，而且這些研究選取的魚(yú)的種類、評(píng)價(jià)的毒性參數(shù)、采用的轉(zhuǎn)基因作物品種及其在飼料中的含量，以及實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間都有所不同，其結(jié)果也不盡相同。

1.1 對(duì)生長(zhǎng)表現(xiàn)的影響

檢測(cè)魚(yú)的體重、體長(zhǎng)、外形指數(shù)、特定增長(zhǎng)率等生長(zhǎng)指標(biāo)是評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因作物生態(tài)毒理效應(yīng)的基本手段。例如：Sissener等[8]通過(guò)喂食斑馬魚(yú)含有25%轉(zhuǎn)基因大豆和20%轉(zhuǎn)基因玉米的人工飼料，調(diào)查了斑馬魚(yú)的攝食量、體重、體長(zhǎng)和特定增長(zhǎng)率等生長(zhǎng)指標(biāo)，結(jié)果顯示與非轉(zhuǎn)基因玉米組相比，轉(zhuǎn)基因玉米組斑馬魚(yú)體重顯著偏高。Sanden等[6]用含有19%轉(zhuǎn)Bt基因玉米的飼料喂食兩代斑馬魚(yú)，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因玉米組親代斑馬魚(yú)的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)與非轉(zhuǎn)基因玉米組相比沒(méi)有顯著差異，但轉(zhuǎn)基因玉米組子代斑馬魚(yú)的體重、特定增長(zhǎng)率和食物轉(zhuǎn)化率都明顯高于非轉(zhuǎn)基因玉米組的，總體來(lái)看，喂食轉(zhuǎn)基因玉米飼料的兩代斑馬魚(yú)在生長(zhǎng)表現(xiàn)上都好于喂食非轉(zhuǎn)基因玉米飼料的，推測(cè)這可能與非轉(zhuǎn)基因玉米中的伏馬毒素B1和黃曲酶毒素B1的含量相對(duì)偏高有關(guān)。Hemre等[16]在對(duì)大西洋鮭喂食轉(zhuǎn)基因玉米(MON810)飼料82 d的研究中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米組的攝食量、生長(zhǎng)率和最終體重與非轉(zhuǎn)基因玉米組相比都顯著偏低。Brown等[17]分別以2種抗除草劑轉(zhuǎn)基因油菜(GT200和GT73)為飼料原料喂食虹鱒魚(yú)，實(shí)驗(yàn)中設(shè)置5%～20%這4個(gè)劑量梯度，以非轉(zhuǎn)基因親本材料和不含油菜的飼料為對(duì)照，研究發(fā)現(xiàn)GT200轉(zhuǎn)基因油菜組虹鱒的體重、食物轉(zhuǎn)化率、蛋白效率比和蛋白沉積與非轉(zhuǎn)基因組相比無(wú)顯著差異，但CT73組虹鱒的體重增加值、食物轉(zhuǎn)化率和蛋白效率比隨著轉(zhuǎn)基因油菜在飼料中含量的增加而減少，而且與非轉(zhuǎn)基因親本組相比CT73組虹鱒魚(yú)身體中蛋白、水分及蛋白沉積增加，脂肪含量減少，推測(cè)可能由于轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因油菜仔本身蛋白含量和溶解度的差異所導(dǎo)致。Chainark等[18]以虹鱒魚(yú)幼魚(yú)為模式動(dòng)物，通過(guò)3個(gè)月的喂養(yǎng)試驗(yàn)評(píng)估轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)其生態(tài)毒理效應(yīng)，在該研究中設(shè)置了15%和30%共2種劑量水平，結(jié)果顯示虹鱒魚(yú)的生長(zhǎng)和攝食在轉(zhuǎn)基因大豆和非轉(zhuǎn)基因大豆組間沒(méi)有顯著差異。Li等[19]通過(guò)8周的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)評(píng)估了4種轉(zhuǎn)基因棉花對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰的生態(tài)毒理效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中以非轉(zhuǎn)基因親本和商業(yè)化的飼料為對(duì)照，棉花籽在飼料中的含量均為20%，通過(guò)對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰的生長(zhǎng)、存活、飼料轉(zhuǎn)化率和魚(yú)體的成分分析，結(jié)果顯示Bollgard×Roundup Ready和BollgardⅡ×Roundup Ready組斑點(diǎn)叉尾鮰的蛋白含量與非轉(zhuǎn)基因親本相比顯著偏低。

表1 轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)Table 1 Ecotoxicological effects of genetically modified (GM) crops on fish

1.2 對(duì)生理生化方面的影響

1.2.1 血液學(xué)

血液學(xué)參數(shù)已被廣泛地用來(lái)評(píng)價(jià)魚(yú)類的健康狀況、營(yíng)養(yǎng)狀況及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)狀況，是重要的生理、病理和毒理學(xué)指標(biāo)[20]。研究顯示飼料的配比、添加劑、傳染病以及環(huán)境因子脅迫等都可能對(duì)魚(yú)的血液參數(shù)產(chǎn)生影響[21-22]。在轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理學(xué)研究中已有很多采用血液學(xué)指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)魚(yú)體的生理變化。例如：Sagstad等[23]發(fā)現(xiàn)喂食轉(zhuǎn)基因玉米的大西洋鮭血液中的粒細(xì)胞與非轉(zhuǎn)基因玉米組的相比比例明顯偏高，推測(cè)可能是轉(zhuǎn)Bt基因玉米引起了與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的免疫反應(yīng)變化。J?rgensen[24]用含有19%抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因玉米的飼料喂食斑馬魚(yú)45 d，對(duì)白細(xì)胞的數(shù)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因玉米組與其非轉(zhuǎn)基因近等系對(duì)照組間沒(méi)有顯著差異。血液指標(biāo)的改變?cè)谝欢ǔ潭壬现甘玖松餀C(jī)體的功能變化，通過(guò)檢測(cè)血漿中營(yíng)養(yǎng)素和酶的含量可以對(duì)魚(yú)進(jìn)行健康篩查，比較不同實(shí)驗(yàn)組間的營(yíng)養(yǎng)水平。一項(xiàng)用分別含有15%和30%的轉(zhuǎn)基因大豆的飼料喂食大西洋鮭28 d的研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因大豆組大西洋鮭血漿甘油三酯水平與非轉(zhuǎn)基因大豆組相比顯著偏低，推測(cè)可能是由于2種大豆中皂苷水平的差異所導(dǎo)致[25]。Sanden等[26]喂食幼年大西洋鮭含有抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆的飼料8個(gè)月，結(jié)果也發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因大豆組的大西洋鮭與常規(guī)大豆組相比血漿甘油三酯顯著偏低。同樣一項(xiàng)用含有轉(zhuǎn)基因大豆的飼料喂食大西洋鮭7個(gè)月的研究顯示，大西洋鮭血漿中的血糖和蛋白質(zhì)含量在轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因大豆組間沒(méi)有顯著差異，但轉(zhuǎn)基因大豆組血漿甘油三酯濃度相對(duì)于非轉(zhuǎn)基因大豆組偏高，與前人的研究結(jié)果剛好相反，這種差異表明很有可能不是轉(zhuǎn)基因的效應(yīng)引起的，而與不同品種大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子、抗原、代謝產(chǎn)物或者其他未知因素的差異有關(guān)[27]。丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALAT)和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ASAT)主要存在于動(dòng)物肝臟、心臟和骨骼肌組織細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞膜完整時(shí)它們?cè)谘獫{中的含量較低，當(dāng)組織細(xì)胞受到損傷或壞死時(shí)血漿中的含量升高，血漿中ALAT和ASAT的含量可以作為診斷魚(yú)肝臟和腎臟疾病的指標(biāo)。例如：通過(guò)對(duì)不同飼料組大西洋鮭血漿中ALAT和ASAT含量的檢測(cè)，比較研究轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)大西洋鮭臟器的影響[26]。

1.2.2 敏感基因和蛋白

分子生物標(biāo)志物直接反映外界因素與細(xì)胞靶分子，特別是生物大分子如核酸和蛋白質(zhì)的相互作用及其后果，具有較高的敏感性。目前，在轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類生態(tài)毒理效應(yīng)研究中應(yīng)用較多的分子指標(biāo)主要是與免疫應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的熱休克蛋白、抗氧化酶及其mRNA轉(zhuǎn)錄水平。

熱休克蛋白(HSPs)是一類在遺傳上高度保守的分子，能保護(hù)細(xì)胞并促進(jìn)細(xì)胞對(duì)各種刺激所造成的損傷進(jìn)行自身修復(fù)，具有重要的生物學(xué)功能。在不受脅迫的細(xì)胞中它們能夠維持蛋白質(zhì)的穩(wěn)態(tài),參與細(xì)胞內(nèi)新合成蛋白質(zhì)的折疊、加工和轉(zhuǎn)運(yùn)；在有脅迫因子存在的情況下HSPs會(huì)被誘導(dǎo)合成,保護(hù)細(xì)胞免受損傷。研究顯示魚(yú)肝臟中的熱休克蛋白似乎對(duì)外界環(huán)境的刺激更加敏感[28]。例如：Sagstad等[23]等發(fā)現(xiàn)喂食大西洋鮭轉(zhuǎn)基因玉米飼料82 d，其肝臟中的HSP70蛋白含量與魚(yú)粉對(duì)照組相比顯著偏高，而非轉(zhuǎn)基因玉米組的處于中間水平，HSP70的mRNA轉(zhuǎn)錄水平在各組間沒(méi)有顯著差異。Sissener等[8]通過(guò)20 d的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，調(diào)查了抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)斑馬魚(yú)肝臟中HSP70 mRNA轉(zhuǎn)錄水平的影響，結(jié)果顯示非轉(zhuǎn)基因組斑馬魚(yú)肝臟中的HSP70 mRNA轉(zhuǎn)錄水平比轉(zhuǎn)基因玉米組的高出6.5倍，盡管統(tǒng)計(jì)上不顯著。

1.3 對(duì)臟器功能及發(fā)育的影響

臟器系數(shù)是毒理實(shí)驗(yàn)中常用的檢測(cè)指標(biāo)，臟器系數(shù)的變化可以在一定程度上反映動(dòng)物臟器的受損情況，為我們比較實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組間的差異提供線索。已有大量研究通過(guò)調(diào)查魚(yú)的肝臟、脾臟、腎臟或腸道等臟器系數(shù)及臟器功能，監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)[4,25,27,35]。例如，Sagstad等[25]和Hemre等[36]在用抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆配制的飼料喂食大西洋鮭時(shí)都發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因大豆組的大西洋鮭脾臟系數(shù)相對(duì)于非轉(zhuǎn)基因大豆組的顯著偏高，推測(cè)可能與白細(xì)胞的激活和增殖有關(guān)，這是機(jī)體在受到外界抗原刺激后普遍的免疫反應(yīng)。在一項(xiàng)同樣是喂食大西洋鮭轉(zhuǎn)基因大豆飼料的研究中，對(duì)大西洋鮭的臟器系數(shù)和功能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因組與非轉(zhuǎn)基因組的脾臟系數(shù)相似，但轉(zhuǎn)基因大豆組的中腸系數(shù)與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ战M相比顯著偏低[27]。

腸道是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要器官，在轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理學(xué)研究中，通常會(huì)把腸道中的消化酶活性作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一。Bakke-McKellep等[35]用含有抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆的飼料對(duì)大西洋鮭幼魚(yú)進(jìn)行8個(gè)月的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同腸道片段中的消化酶活性、活性葡萄糖攝取和鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(SGLT1)水平的檢測(cè)結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因大豆組大西洋鮭幽門垂中的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)率和SGLT1蛋白水平顯著偏高，非轉(zhuǎn)基因大豆組的處于中間水平，而魚(yú)粉組的最低。與非轉(zhuǎn)基因大豆組相比，轉(zhuǎn)基因大豆組大西洋鮭幽門垂中的麥芽糖酶活性明顯偏低。一項(xiàng)用分別含有15%和30%轉(zhuǎn)Bt基因玉米(MON810)的飼料喂食大西洋鮭的研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米組大西洋鮭中腸片段的麥芽糖酶活性顯著偏高，幽門垂中的葡萄糖攝取量也顯著偏高[16]。Gu等[37]通過(guò)99 d的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)調(diào)查了轉(zhuǎn)Bt基因玉米(MON810)對(duì)大西洋鮭消化功能的效應(yīng)，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因組大西洋鮭腸道中亮氨酸氨基肽酶和麥芽糖酶活性顯著降低，而且腸道中的膽汁鹽濃度也明顯偏低，該研究表明轉(zhuǎn)基因玉米中的Cry1Ab蛋白或其他成分上的差異可能會(huì)引起大西洋鮭幼魚(yú)腸道反應(yīng)的變化。

1.4 對(duì)組織病理學(xué)指標(biāo)的影響

組織病理參數(shù)是生態(tài)毒理學(xué)研究中的重要指標(biāo)之一，目前在轉(zhuǎn)基因作物的飼用安全性評(píng)價(jià)中也已廣泛應(yīng)用。Sissener等[7]對(duì)喂食了7個(gè)月轉(zhuǎn)基因大豆飼料的大西洋鮭的脾、頭腎和中腸的組織形態(tài)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因大豆組與非轉(zhuǎn)基因大豆組大西洋鮭的組織形態(tài)沒(méi)有明顯差異，但兩組的所有樣本都出現(xiàn)了腸道炎癥，推測(cè)這可能與飼料中的大豆含量水平有關(guān)。在一項(xiàng)以幼年大西洋鮭為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，以含有12.5%抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆的飼料為實(shí)驗(yàn)組，以商業(yè)化的非轉(zhuǎn)基因大豆和魚(yú)粉飼料為對(duì)照組，喂食8個(gè)月的研究顯示2種大豆組大西洋鮭的腸道、脾臟、肝臟、心臟和腦的臟器系數(shù)沒(méi)有顯著差異，在對(duì)腸道的進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，非轉(zhuǎn)基因大豆組腸道組織中增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)陽(yáng)性細(xì)胞增加，而且與魚(yú)粉組相比，2種大豆組都明顯提高，這可能是大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)引起的，各組腸道中的溶菌酶水平和免疫球蛋白M沒(méi)有顯著差異[38]。在對(duì)喂食了轉(zhuǎn)基因玉米飼料的子一代斑馬魚(yú)的近端小腸和中腸組織病理的研究中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米組和非轉(zhuǎn)基因玉米組都有個(gè)別樣本的腸道形態(tài)發(fā)生了輕微變化，而且轉(zhuǎn)基因玉米組有一個(gè)樣本的中腸出現(xiàn)了輕微炎癥，但總體來(lái)看，兩組腸道樣本的組織病理沒(méi)有顯著差異[6]。

1.5 對(duì)行為活動(dòng)的影響

行為參數(shù)主要反映較低生物水平的影響,包括環(huán)境激素物質(zhì)、有毒有害的有機(jī)與無(wú)機(jī)物、環(huán)境因素變化等引起的生物生理習(xí)性、健康狀態(tài)異常變化,從而確定其中的相關(guān)關(guān)系。已有研究發(fā)現(xiàn)魚(yú)在卵黃囊時(shí)期活動(dòng)的增加可能會(huì)影響其進(jìn)一步的生長(zhǎng)發(fā)育[39]，在轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的飼用安全性研究中大多是通過(guò)監(jiān)測(cè)魚(yú)的游動(dòng)情況來(lái)評(píng)估轉(zhuǎn)基因作物的生態(tài)毒理效應(yīng)。例如：Sanden等[6]在研究轉(zhuǎn)Bt基因玉米對(duì)兩代斑馬魚(yú)的效應(yīng)時(shí)，采用ZebraLab斑馬魚(yú)行為學(xué)分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)孵化出4 d的子一代斑馬魚(yú)的游動(dòng)軌跡，通過(guò)高分辨率數(shù)字紅外相機(jī)捕捉斑馬魚(yú)在特定區(qū)域的游動(dòng)時(shí)間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因組與非轉(zhuǎn)基因組斑馬魚(yú)在高度活躍區(qū)域的時(shí)間相似，轉(zhuǎn)Bt基因玉米對(duì)斑馬魚(yú)幼魚(yú)的游動(dòng)情況沒(méi)有顯著影響。

從以上研究可以看出，轉(zhuǎn)基因作物作為飼料成分對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)研究缺乏重復(fù)性，針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、設(shè)置不同的飼料配比或者采取不同的喂養(yǎng)時(shí)間其實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，甚至可能是相反的，這表明在這些研究中所檢測(cè)到的效應(yīng)很有可能不是轉(zhuǎn)基因及其表達(dá)蛋白所引起的，但有可能與轉(zhuǎn)基因的非預(yù)期效應(yīng)有關(guān)，因?yàn)檗D(zhuǎn)基因可能導(dǎo)致作物中的抗?fàn)I養(yǎng)因子水平、抗原、代謝產(chǎn)物或者其他不確定因素的變化。目前，轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)研究中，已調(diào)查了大量的與魚(yú)類生長(zhǎng)表現(xiàn)、生理生化、臟器功能及發(fā)育、組織病理以及行為活動(dòng)等相關(guān)的參數(shù)指標(biāo)，總體來(lái)看轉(zhuǎn)基因的效應(yīng)很小，只要在合理含量范圍內(nèi)轉(zhuǎn)基因作物與傳統(tǒng)作物一樣適合作為飼料來(lái)源。

2 存在的問(wèn)題(Problems)

(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇：目前在轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)研究中應(yīng)用的最廣泛的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是大西洋鮭，此外還有斑點(diǎn)叉尾鮰、虹鱒和斑馬魚(yú)等。但是對(duì)于某些種類的魚(yú)，特別是像大西洋鮭這種肉食性魚(yú)類，對(duì)某些植物成分非常敏感(例如：大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子)，用其作為轉(zhuǎn)基因作物飼用安全評(píng)估的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頗有爭(zhēng)議，因此，針對(duì)同種轉(zhuǎn)基因作物選用不同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行廣泛的評(píng)估是有必要的。

(2)轉(zhuǎn)基因效應(yīng)的確定：在轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的飼用安全性研究中，盡管可以保證不同飼料組在飼料配比上是一致的，但是并不是飼料中的所有成分都會(huì)被分析，日糧成分上的某些差異是很難平衡的，例如植物雌激素或者皂苷等抗性因子的差異，或者是霉菌毒素、除草劑等農(nóng)藥殘留的差異。在實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到的不同飼料組在某些響應(yīng)參數(shù)上的差異，很大程度上還很難確定是否是轉(zhuǎn)基因的效應(yīng)引起的。而且這些差異通常都是孤立的，缺乏重復(fù)性的，差異的大小是否具有重要的生物學(xué)意義還需要進(jìn)一步的跟蹤研究。

(3)響應(yīng)參數(shù)的選擇：轉(zhuǎn)基因作物的飼用安全評(píng)價(jià)不僅需要調(diào)查魚(yú)的生存、生長(zhǎng)、繁殖等一般性指標(biāo)，還應(yīng)該包括能夠評(píng)估魚(yú)的健康水平以及對(duì)飲食的不良反應(yīng)進(jìn)行早期監(jiān)測(cè)的敏感指標(biāo)。但并不是檢測(cè)的響應(yīng)參數(shù)越多越能反應(yīng)轉(zhuǎn)基因的效應(yīng)，當(dāng)許多不同的參數(shù)被檢測(cè)時(shí)，其中某幾個(gè)參數(shù)很有可能會(huì)出現(xiàn)顯著差異，這些差異往往很難解釋，而真正的效應(yīng)可能由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等原因沒(méi)有被檢測(cè)出來(lái)。因此，選擇合適的響應(yīng)參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)基因作物對(duì)魚(yú)類的生長(zhǎng)、繁殖和健康的影響，是轉(zhuǎn)基因作物生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)研究中的關(guān)鍵。

(4)對(duì)照組的選擇：在大多數(shù)研究中，會(huì)選用與轉(zhuǎn)基因作物在相同條件下種植的非轉(zhuǎn)基因近等基因系作為對(duì)照，但是轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因親本在組成成分及營(yíng)養(yǎng)水平上的差異仍不可避免。在對(duì)照組的選擇上，存在的主要問(wèn)題是如何解釋與對(duì)照組在某些參數(shù)上的差異，如何區(qū)分這種差異是由轉(zhuǎn)基因蛋白還是轉(zhuǎn)基因的非預(yù)期效應(yīng)造成的，或者還是由于種植季節(jié)或地點(diǎn)的變化造成的隨機(jī)差異。針對(duì)這些問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)中選擇幾個(gè)商業(yè)化的非轉(zhuǎn)基因作物作為對(duì)照對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物的安全性評(píng)估可能會(huì)更加全面和準(zhǔn)確。

3 研究展望(Prospects)

目前，植物中哪種抗?fàn)I養(yǎng)因子或成分及其在何種水平上會(huì)對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)、健康產(chǎn)生不利影響，這方面的信息還比較匱乏。而且某些抗性因子間的相互作用會(huì)影響其抗性水平，使得更難預(yù)測(cè)對(duì)魚(yú)的效應(yīng)。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物內(nèi)在成分(例如：抗性因子、霉菌毒素或農(nóng)藥殘留等)差異的分析，可能會(huì)在一定程度上解釋不同飼料組間的反應(yīng)差異，或者至少可以說(shuō)明這些差異是轉(zhuǎn)基因的效應(yīng)還是其他因素所導(dǎo)致的。此外，對(duì)于作物和飼料中轉(zhuǎn)基因及其表達(dá)蛋白的定量檢測(cè)也有助于區(qū)分轉(zhuǎn)基因的預(yù)期與非預(yù)期效應(yīng)。采用非靶向性的篩選方法(如：基因芯片和蛋白質(zhì)組學(xué))分析轉(zhuǎn)基因作物在魚(yú)的靶標(biāo)器官中的非預(yù)期效應(yīng)也將在轉(zhuǎn)基因作物生態(tài)毒理學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。

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