转基因逃逸及其可能带来的生态风险，本文主要内容关键词为：转基因论文,生态论文,风险论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
转基因技术的潜在危险
自20世纪80年代初第一例转基因植物问世以来，以基因工程为中心的现代生物技术得到了迅猛发展并广泛地应用于农作物品种改良以及农业研究的其他领域。一个被称之为“基因革命”(Gene Revolution)的新兴生物技术革命在解决世界粮食不足的问题上确实给予我们了极大帮助。然而，科学是一把无情的“双刃剑”，转基因生物技术在为人类带来福音的同时也带来了一系列的生物安全问题，并越来越受到人们的关注。
生物安全涵盖的内容非常广泛，指一切自然因素和人类活动所造成与生物有关的安全性问题。包括转基因技术及其遗传改良有机体，有害外来生物种的入侵和爆发，有害动植物和害虫的传入，由人类活动引发的自然灾害，生物多样性的侵蚀，生态环境污染以及跨国界人畜疾病（如疯牛病、口蹄疫和爱滋病等）的传播、扩散和流行所带来的不安全因素和不利影响。本文所讨论的是狭义的生物安全(Biosafety)概念，指转基因生物技术及其遗传工程修饰产品在其研究、生产、开发和利用的全过程中可能对植物、动物、人类的身体健康和安全、遗传资源、生物多样性和生态环境带来的不利影响和危害，及其研究和避免这种可能带来危害的方法、程序以及法律措施。
由转基因作物及其产品带来的生物安全问题是多方面的，如食物安全、环境安全，以及由此而引起的社会伦理、道德方面的一些负面影响和与之相关的法律法规、转基因标识与检测等。其中最引人注目的安全问题之一便是外源转基因的逃逸及其可能带来的环境和生态安全问题。外源转基因通过异交或基因漂流逃逸到农田生态系统有着极大的可能性，因为基因飘流是大自然中的一个普遍现象，而且这一过程一旦发生便不可逆转。外源转基因逃逸到非转基因作物品种或其野生近缘种，可以造成非转基因品种的污染和外源基因在野生近缘种种群中的固定和累加。如果该外源基因能够提高野生近缘种的生态适合度（如对天敌病虫制约的克服和对除草剂抗性能力的增强等），可能会促使该野生近缘种迅速发展而形成难以控制的恶性杂草，造成难以预测的生态风险。
转基因逃逸的概念
转基因逃逸(Transgene Escape)是指由遗传工程的方法转移到某一作物品种或其他生物有机体的遗传信息（外源转基因）在生物的个体、种群甚至是物种之间通过异交而发生转移的过程。包括目标基因在转基因作物同一品种个体之间的转移、在该作物的不同品种之间以及在该作物和野生近缘种（包括杂草类型）之间的转移。外源转基因在同一转基因品种内个体之间产生的基因流动不会带来生物安全问题，但是外源转基因流向非转基因品种或是其野生近缘种便会带来上述的生物安全问题。
在植物中，转基因的逃逸或称基因漂流(Gene Flow)可以通过两种方式来实现。第一种方式是通过种子传播(Seed Dispersal)，即转基因作物的种子通过散播在另一个品种或野生近缘种的种群内建立能自我繁育的个体来实现。通常，通过种子散播导致基因逃逸的距离较近、效率也较低。第二种方式是通过花粉流(Pollen Flow)，即转基因作物通过花粉的传播与其他非转基因作物品种或其野生近缘种进行杂交，并在非转基因品种和野生近缘种的种群中建立可育的杂种及其后代来实现。通常，通过花粉传播而导致的基因漂流可以是远距离的，特别是虫媒传粉植物的花粉传播距离可以在数公里以上。本文仅对由花粉传播导致的转基因逃逸进行讨论。
外源转基因逃逸的途径
外源转基因向非转基因品种逃逸。大多数栽培作物如水稻、小麦、大麦、高梁、小米和豆类等都属于自花授粉植物。但是这些作物的不同个体和品种之间，特别是栽种距离较近的品种之间也会产生一定频率的异交（通常低于2%）。而异花授粉作物如玉米、油菜、棉花、瓜类和大多数果树等，其个体和品种之间的异交频率就要高得多。所谓异交(Outcrossing)是指同一品种或不同品种的个体之间产生有性杂交和受精的现象。异交的特性通常是由植物生殖器官的形态特征和生理性状来决定的，而异交的频率在很大程度上决定着外源转基因逃逸的效率。外源转基因可以通过异交向同一种作物的非转基因品种进行漂流，如果转基因品种和非转基因品种的种植距离较近，这种漂流的可能性就非常大，因为转基因作物和非转基因品种的生育期、开花习性都非常相似。
外源转基因向其野生近缘种逃逸。栽培作物是由野生物种通过人类漫长的驯化和选育过程而形成的，每一种作物都有其野生近缘种以及杂草类型。野生近缘种是指与栽培作物亲缘关系很近的野生物种，通常野生近缘种与栽培种享有相同的基因组。如多年生普通野生稻(Oryza Rufipogon)就是亚洲栽培稻亲缘关系最近的野生物种；一年生野生大豆(Glycinesoja)以及四倍体硬粒小麦(Triticumturgidum)和二倍体节节麦(Aegilopstauschii)分别是栽培大豆和普通小麦的野生近缘种。作物的杂草类型(Weedy Type)是指栽培作物的返祖退化类型或是与其野生近缘种产生天然杂交分离和种质渗入后形成的伴生杂草，它一般与栽培作物是同一个生物学种，如：杂草稻和杂草大豆等。许多作物的野生近缘种和杂草类型与栽培作物没有显著的生殖隔离，它们之间很容易产生基因交流。因此，如果在栽培作物的起源中心和杂草类型多发生的地区种植转基因作物，转基因从栽培作物逃逸到其野生近缘种的可能性是非常大的。这方面的研究和报道并不鲜见。
外源转基因向非近缘野生植物逃逸。在转基因作物的农田生态系统中常常会有一些与该作物亲缘关系相对较远的植物种类，如稻田周围的假稻属(Leersia)、茭白(Zizania)和稗属(Echinochloa)植物，油菜地周围的其他非芸苔属植物如芝麻菜属(Eruca)和萝卜属(Raphanus)植物等。在一般情况下栽培作物与其非近缘野生种在进化过程中，已经形成了非常明显的生殖隔离，不可能产生天然杂交和发生种质渗入。然而，即使是亲缘关系较远的植物种类也有可能在特定条件下与栽培作物产生频率极低的天然杂交而造成种质渗入。水稻与假稻（Leersia aristata四倍体）已成功地进行了人工杂交而获得了杂种后代，分子标记的研究也表明茭白(Zizania aquatica)和水稻曾经发生过自然的基因交流。
外源转基因逃逸可能带来的生态风险
外源转基因一旦通过异交逃逸到非转基因品种和其野生近缘种，并在这些种群中得到固定和累积，便可能带来不同程度的生态风险和环境问题。外源转基因如果逃逸到非转基因作物品种，并且在非转基因品种中繁殖和形成一定的频率，这将在很大程度上影响非转基因品种的纯度。由于大多数转基因性状如抗除草剂、杀虫和抗病等是肉眼不能分辨的，被外源基因污染的种子很容易与非转基因品种的种子混在一起而传播开来。这不仅会降低非转基因品种的纯度，改变非转基因品种和转基因品种在农业生态系统中的合理布局，而且通过转基因的不断传播，还可能带来难以预测的环境问题，如抗除草剂的转基因作物逸生形成杂草。非转基因作物品种中如果混入了转基因作物的个体，会使我国的粮食出口贸易，特别是向转基因产品控制较严国家的出口造成很大的影响，甚至引起一些有关法规、法律方面的纠纷。
一些抗虫、抗病、抗旱、抗盐碱和抗除草剂等抗逆性强的外源转基因如果逃逸到野生近缘种和杂草类型，并按一定频率被固定下来和繁殖下去，可能使野生近缘种和杂草类型的生态适合度大大增强。例如，某个野生近缘种的种群能被某种昆虫或某一病害所制约，而这个野生近缘种又获得了这些病虫的抗性基因，那么该野生近缘种的种群可能失去其天敌的控制而迅速生长并扩散，发展成为恶性杂草。假使抗除草剂基因也被这个种群获得，那么人为的努力也很难控制这种恶性杂草，便可能会造成严重的生态危害。栽培作物与野生近缘种经天然杂交形成杂种而直接成为恶性杂草的例子可以在七种世界重要农作物及其野生近缘种的杂种中发现。值得一提的例子是海甜菜(Beta vulgarissubsp.naritima)和甜菜(B.vu lgarissubsp.vulgaris)之间的天然杂种已经形成了一种新的恶性杂草而对欧洲甜菜的生产产生了很大的负面影响，另据报道在加拿大有三种抗不同除草剂的外源转基因累积到了杂草型油菜，而使其变成了非常难以控制的杂草，从而严重地影响了当地的油菜生产。当然并不是所有的天然杂交和种质渗入都会导致转基因的逃逸，也并不是所有转基因的逃逸都会导致生态风险，但是应认识到这种风险一旦发生，将会带来不可预测的生态后果和对环境造成的长期影响，因此不得不引起我们的高度重视。
虽然外源转基因逃逸到非近缘野生种的概率极低，但是这种逃逸一旦发生也会带来不可预测的生态风险，因为许多非近缘的野生植物种类，已经是作物的农田杂草了，如果这些植物种类再接受一些抗旱、抗逆、抗除草剂的外源转基因，则将使这些野生植物种类的生态适应性大大增强，可能得到迅速发展而变成难以控制的杂草。曾有报道认为向日葵和油菜与其非近缘的野生自然杂种可能影响向日葵和油菜的生产。设想如果这种天然杂交是发生在转基因作物与野生近缘种之间，而含有抗性外源基因的新杂草比其“母本”具有更强的生态适应能力，那么它对农作物群落的影响是可想而知的。
另外，转基因的逃逸还可能污染野生近缘种的遗传资源，甚至导致或加速稀有野生近缘种的灭绝。如果外源转基因渗入到野生近缘种或是杂草而且被固定下来和繁殖下去，就会形成一定的群体，如果这个携带外源转基因的群体具有很高的生态适合性，那么就会迅速地发展起来而影响野生近缘种的纯度，甚至在数代之后取代野生近缘种（特别是稀有或已经处于濒危的近缘野生种），而导致该稀有野生近缘种在种群水平上的灭绝。已经有好几个实例证明栽培作物和其野生近缘种天然杂交所产生的杂种群体具有很强的竞争能力而导致了真正野生近缘种的灭绝。如分布于台湾的野生稻与栽培稻产生了天然杂种，杂种种群的迅速发展最终导致了这一分布狭窄的野生稻种在该地区的灭绝。显然，栽培作物向野生近缘种的基因漂流有时会带来意想不到的负面结果，如果渗入的是来自于转基因作物中的外源基因，而这个基因又对环境具有很强的适应性，那么造成这类野生近缘种灭绝的可能性更大。正如Rhyner和Simberloff所指出的那样：“天然杂交无论是否导致了种质渗入都可能对稀有物种的生存带来威胁甚至导致它们的灭绝”。