转基因农作物的安全评估，本文主要内容关键词为：转基因论文,农作物论文，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。
文章编号：1005-4944(2007)05-0064-04
伴随着人口数量的急剧增长，人们对粮食的需求大大增加。在发展中国家，人口的急剧增加导致贫穷和营养不良。科学家们利用生物技术和遗传工程学对农作物进行改良。在最近十年里，转基因产品广泛应用于农作物生产中[1]。改良的农作物与传统农作物相比具有如下优点：(1)有较长的保存时间；(2)农业学特性得到加强如对除草剂、微生物、昆虫都有一定的耐受力，对周围环境有一定的忍受力；(3)有较高的营养价值。科学家通过对农作物进行生物工程学，基因工程学和转基因的改良可以提高粮食产量，满足人们的需要[2]。当今，转基因技术已经广泛应用于现代农业生产中。然而，经过基因工程学改良的农作物也有可能对环境产生不利的影响。
没有哪种技术是绝对安全的，转基因技术也如此。我们应该从环境、食物的安全性及伦理方面进行评估。
1转基因农作物的产生方法
转基因农作物的获得是利用先进的基因工程技术从不同的物种转换基因[3]。一些转基因的农作物已经广泛应用并受到好评(表1)[4]。
植物转基因技术实现转化的方法很多，但主要有2种。一种是基因枪法，又称为“高速微弹法”。这种方法用表面附着DNA分子(含目的基因)的金属微粒，经过加速装置，轰击植物细胞，将DNA直接射入植物带壁的细胞。这种方法不受受体种类限制，快速简便，但是设备昂贵。目前这种方法的转化率已达到8％～10％，需进行进一步研究。
另一种是农杆菌介导法，又称为“共培养法”。这种方法是将农杆菌与植物细胞共同培养，用农杆菌含有目的基因的质粒去转化植物细胞。通常是在含有适量抗生素的培养基上，筛选具有抗生素抗性标记的转化细胞，然后用特定培养基诱导这些细胞形成植株。这是目前最常用的方法。
2筛选
我们通过可选择的标记基因和不可选择的标记基因以及指示基因对转基因植物进行筛选。可选择的标记基因有利于对转基因细胞的鉴别，筛选出所需的后代。可选择的标记基因通常与目的基因共转化。如果转基因植物能够通过传统的基因杂交，那么可选择的标记基因将失去它的主要作用。根据在外部基质存在时，筛选是正选择还是负选择，有条件还是无条件，有人将标记分为几种类型。正选择标记基因可以促进转基因组织的生长，负选择标记基因导致转基因组织的死亡[4]。无条件的正选择筛选系统不需要外部的基质，然而能够促进选择物的生长并区别转基因物质[5]。例如ipt基因通过改变植物激素水平提高芽的生长[6]。负选择则能导致转基因细胞的死亡，例如细菌的细胞色素P450单氧合酶基因，细菌的卤代烷脱卤素酶基因[7]。
非选择标记基因系统和指示主要用于对转基因过程监控，从非转基因物质中分离转基因物质。在相互转化试验里，指示基因用于确认转基因过程。绿色荧光蛋白测定法对植物体无破坏性，且易操作。所以，这种方法扮演着重要的角色[8]。我们需要专门的检测仪器对生物体中的荧光素酶进行测定。在转基因植物产生之后，我们需要清除它的标记基因，一般的方法是在诱导型启动子控制下，使用特殊重组酶进行删除。
3检测
对转基因农作物的测定，一般采用以核酸或蛋白质为基础的检测试验。以核酸为基础的检测试验主要有DNA斑迹法和多聚酶链式反应(PCR)，见表2。DNA斑迹法是近红外荧光染料与碳化二亚胺基团配对，直接与DNA结合，反应5 min。再通过红外图像检测出它的反应信号。在对环境中转基因农作物的检测中，PCR应用更为广泛，一般分为3种：复合PCR，定量竞争性PCR，即时PCR[9、10]；多重PCR的优点是可以将若干个靶基因序列进行部分屏蔽，在单个反应中检测出来，既节省了时间又减少了人力物力[11]。另外，微阵列技术也广泛应用于DNA分析。Rudi et al.[12]还提出了利用这种技术对转基因农作物进行检测。蛋白质的检测方法则基于免疫测定。酶联免疫吸附法和免疫层析法是检测特异性蛋白的常用方法[13～15]。这种技术需要在较短的时间间隔里检测低浓度的分析蛋白[9、14]。免疫层析法在商业上被用来检测苏芸金芽胞杆菌所表达的内毒素。
除了上述2种方法外，色谱仪法、质谱测定法、近红外色谱法也应用于转基因农作物对环境的研究。
4转基因的“漂移”
在农业生产中，使用转基因农作物潜在危险是“漂移”到环境中的“转基因”能否对人类产生不利的影响。到目前为止，在土壤里没有发现裸露的“转基因”。但是，在比较复杂的环境下[20]，基因可以与土壤颗粒结合，耐分解，并保持转化活性。这有可能使植物体在生长和腐败的过程中，基因释放并与土壤微粒结合在一起，共存一段时间。葡糖苷酸酶可以在胃中被降解，人类和动物对这种酶都有一定的耐受性，因此，对低水平的葡糖苷酸酶蛋白是无毒的，无变态反应原性。目前，人们已经开始关注所转移的基因是否会从工程植株向野生植物漂移，然而，很少有人注意这些转基因植物和它们的共生微生物体系对人类和动物的影响。Netherwood et al.[21]进行一项研究，12名健康的志愿者和7名回肠造口术的志愿者同时食用转基因大豆，在健康的志愿者中，DNA在通过结肠后被完全分解，而从后者回肠造口术分泌物中检测出至少4％的转基因DNA未被分解，这说明对于具有胃肠疾病的患者大量的转基因残片可以顺利的通过胃和肠。因此，转基因农作物应用于生产之前，我们需要检测外源DNA和目标蛋白的稳定性。
5转基因农作物的好处和可能带来的危害
5.1转基因农作物的好处
转基因产品不同于传统的农业杂交，经过转基因的处理，使一个物种获得了本身或其变种不可能拥有的基因片段，从而使转基因农作物具有传统农作物无法比拟的优点，如抗病虫害、抗除草剂等。
5.1.1降低了农作物的生产成本，提高了农作物的产量
一些转基因农作物如棉花、谷类、大豆、玉米生产成本降低，产量提高。含有BT基因的棉花可以产生杀虫蛋白(Cry1Ac)，防止鳞翅类昆虫的损害。抗虫棉可以降低农药的使用量，改善对主要病虫害的控制，改良土壤，降低生产耗费，提高收益率，降低农业的风险。
5.1.2降低有毒化学药品对环境的危害
由于转基因农作物可以有效地抵御病虫害的危害，农药的使用量大大降低，从而降低了农药对土壤、空气、地下水以及生态系统的危害[31]。
5.1.3生态环境的监控和修复
最近几年，转基因植物作为一种良好的净化技术广泛应用于环境的监控和修复。它可以对环境污染进行检测和处理。据Rugh[22]报道，许多植物具有生物提取金属或生物降解有机物的能力。对于比较好的种类，我们需要从生理学、生物化学以及分子基因水平进行鉴定，并通过基因操控进行进一步的改良。将拟南芥和烟草基因与植物结合可以有效地处理有机汞和三氯乙烯溶剂所带来的污染。
5.1.4植物药物制剂
转基因植物可以提供大量安全、纯净、高活性的治疗蛋白，包括单克隆抗体、酶、血蛋白、新型的亚单位疫苗。生物药物制剂特别是单克隆抗体发展迅速，在临床评估中就有200多种产品，主要用于治疗关节炎、癌症、感染、发炎以及心血管疾病等。
5.2转基因农作物可能带来的危害
这种基因转入是按照人们的主观意图和目的而设计的，打破了生物种(类)之间的界限。这种不相干种群之间的基因转移可能会造成人类健康安全问题、生态平衡问题，如毒性、抗药性、超级杂草等。
5.2.1通过转基因技术将有害的蛋白引入到食物中
基因工程学能够将产生过敏原的基因引入到植物中，如果基因产品中含有这种基因，它的转基因植物也会产生这种过敏原，我们需要对食物进行毒性检验。然而，一些因素可以阻止人们对过敏原的免疫应答，例如，能够产生CP4[4]EPSPS酶的大豆可以在消化过程中被迅速降解。我们需要通过动物试验和蛋白质结构功能与敏化过程的关系解决这个问题。
5.2.2对非靶位物种和环境的危害
那些具有杀虫基因农作物可能对农业有益的物种产生不良影响。Hilbeck[23]用Bt玉米饲喂欧洲玉米螟，并以这种玉米螟作为其天敌草蛉的饲料，结果发现草蛉食转基因玉米饲喂的欧洲玉米螟后死亡率高达62％、发育期也延长。如果这样的欧洲玉米螟和草蛉被天敌鸟类所食，是否会对鸟类的多样性产生影响是生态学家研究的热点。种植耐除草剂基因的作物，由于很好地控制了杂草，可能会对以杂草种子为食的鸟类种类和种群数量产生影响[24]。
5.2.3抗虫性
转基因农作物对害虫进行了选择，具有抗转基因农作物的害虫生存了下来。例如，在全世界的对芸苔农作物有害的菱形黑蛀虫是第一个被证明对杀虫基因已产生了抗性。
5.2.4对生物多样性的影响
随着转基因作物的不断释放，大量转基因漂移进入野生植物基因库，可能会影响基因库的遗传结构，给生物多样性造成危害。转基因农作物的外源基因可通过基因逃逸的途径使转基因作物与其近源种进行基因交流。靠花粉的散布和种子的传播，外源基因逃逸可能产生“超级杂草”。
转基因技术既给传统农业带来巨大的变革，又给人们带来了未知的危险，为了应对这些危险许多国家制定了相应的体系对转基因农作物进行评估。
6展望
我们可通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术，改变植物的某些遗传特性，培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。而且可用转基因植物或离体培养的细胞，来生产外源基因的表达产物，如人的生长素、胰岛素、干扰素、白介素2、表皮生长因子、乙型肝炎疫苗等基因已在转基因植物中得到表达。
7结论
转基因技术应用于农业，在给人们带来惊喜的同时也带来了烦恼，相信只要通过科学家的进一步研究和各国对转基因技术的规范管理，保证转基因技术的研究和开发的健康而有序，制定相关的法律、法规，健全转基因生物和转基因食品的管理，使转基因技术能够真正的造福人类。