轉(zhuǎn)基因玉米環(huán)境安全評價進(jìn)展

1.轉(zhuǎn)基因玉米概述

當(dāng)前世界上種植轉(zhuǎn)基因植物種類主要有大豆、玉米、棉花、油菜、馬鈴薯、西葫蘆和木瓜等，玉米約占30%。按轉(zhuǎn)基因植物的性狀劃分：抗除草劑轉(zhuǎn)基因，如抗除草劑大豆、油菜、玉米和棉花，玉米約占5%；抗蟲轉(zhuǎn)基因植物，如抗蟲玉米和抗蟲棉，玉米約占20%；抗蟲兼抗除草劑轉(zhuǎn)基因，如抗蟲兼抗除草劑玉米和棉花，玉米約占5%；抗病毒和其它性狀轉(zhuǎn)基因植物。

從GMCs的特性上來看，主要有耐除草劑(EPSPS)、抗蟲(Bt)、兼具抗蟲特性和耐除草劑及品質(zhì)特性(高油酸、高月桂酸、植酸酶等)。分別有25%轉(zhuǎn)基因玉米品種帶有抗害蟲和抗除草劑基因，其余的品種同時含有耐除草劑、抗蟲基因。轉(zhuǎn)Bt基因玉米（轉(zhuǎn)crylAb, cry9C, crylAc和crylFBt基因）面積占轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米面積的80%。轉(zhuǎn)基因玉米品種有MON802, MON810, NK603，MON810×NK603，T25, Event176, Btll, GA21, DLL25等。轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米MON810主要轉(zhuǎn)入 Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制基因(絲氨酸蛋白酶抑制基因，類胰蛋白酶)，淀粉酶抑制基因(植物外源凝集素基因，核糖體失活蛋白基因，豌豆脂肪氧化酶基因，昆蟲保幼激素、昆蟲毒素基因)等。轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米主要轉(zhuǎn)入抗EPSPS(莽草酸輕基乙酞轉(zhuǎn)移酶基因)抑制劑基因、抗ALS抑制劑基因、乙酸CoA轉(zhuǎn)移酶基因等。轉(zhuǎn)基因抗逆玉米主要轉(zhuǎn)入應(yīng)用的是抗凍蛋白基因，抗(耐)鹽基因(脯氨酸轉(zhuǎn)換基因，去飽和酸基因)和抗早基因(繭蜜糖合成酶基因) (楊崇良等，2005)。

轉(zhuǎn)基因作物2019年種植面積近2億公頃，其中轉(zhuǎn)基因玉米占30%，轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米和耐除草劑特性的轉(zhuǎn)基因玉米種植面積均明顯增加，兼具抗蟲和耐除草劑特性的轉(zhuǎn)基因玉米種植面積較大，超過當(dāng)年轉(zhuǎn)基因玉米總面積的50%。

轉(zhuǎn)基因作物市場上，美國孟山都農(nóng)產(chǎn)品公司約占80%份額，德國安萬特公司約占7%，德國巴斯夫公司和瑞士先正達(dá)公司各約占5%，美國杜邦公司約占3%。孟山都公司育成的玉米品種包括轉(zhuǎn)人工合成BtcrylAb基因抗歐洲玉米螟蟲玉米MON810、MON802、MON 863、抗切根蟲YieldGard（R ） Rootworm，抗除草劑草甘磷轉(zhuǎn)EPSPS基因NK603，抗蟲抗草MG、RP2和SmartStax、Starlink corn等。先正達(dá)公司有轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲玉米Bt11、轉(zhuǎn)BtcrylAb基因Event176和抗草甘磷轉(zhuǎn)玉米點突變epsps基因玉米GA21等。品種數(shù)量較多的還有AgrEvo公司和Cagene公司。有多種國外轉(zhuǎn)基因玉米申請向我國出口，其中MON810, T25, Event176, Btll, MON863和GA21等己被批準(zhǔn)進(jìn)口用作加工原料。

2.環(huán)境安全評價

環(huán)境風(fēng)險順序為:基因漂移，產(chǎn)生“超級雜草”，提高有害生物抗性，影響非靶標(biāo)生物體，減少生物多樣性，改變生態(tài)系統(tǒng)。

2.1 玉米花粉漂移

玉米的漂移率與距離成正相關(guān)，在lm時漂移率均在40%以上，最大漂移頻率為45.10%, 5m以內(nèi)玉米的漂移率較高，均在9%以上，15m外漂移率明顯降低，在60m時最大漂移率仍達(dá)到1%, 150m處仍能檢測到外源基因的漂移。0.5m處平均達(dá)到145.7粒/cm2 (55%以上葉片超過平均值)，最高可達(dá)1390粒/cm2，在lm處時平均最高達(dá)到114.5粒/cm2，當(dāng)該距離為2.5m時，花粉濃度降為37.5粒/cm2，在l0m以外，花粉濃度均低于2.5粒/cm2,60米時僅為0.8粒/cm2。轉(zhuǎn)基因玉米花粉漂移的最大距離為150-200m。

2.2 產(chǎn)生“超級雜草”

“雜草”的定義是在錯誤的地點、錯誤的時間內(nèi)生長的植物。另一種更廣泛的定義是:非人為種植、對人類而言其不利性狀多于有利性狀的植物。美國雜草科學(xué)委員會(WSSA)將其簡單定義為:“對人類行為或利益有害或有干擾的任何植物?！币环N植物在某地可能是對人類有益的農(nóng)作物，而在另一地方卻可能成為有害的雜草。雜草常常帶有一些特定的生理和結(jié)構(gòu)特征，使之能有效地與農(nóng)作物或其它植物竟

爭，確保它們得以維系生存。

應(yīng)遵循個案分析(case by case)的原則，結(jié)合轉(zhuǎn)基因受體植物的生物學(xué)特性，以及外源基因?qū)胄誀钸M(jìn)行綜合評價。

2.3 轉(zhuǎn)基因作物中外源基因向相關(guān)物種的漂移

基因漂流是指不同物種或不同生物群體之間遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，包括通過花粉漂移和種子或無性繁殖體的混雜。理論上只要大量種植轉(zhuǎn)基因作物，而且附近存在與該作物有雜交親和性的近緣種或雜草時，GMC中的外源基因就有可能通過花粉傳遞給這些近緣植物。

如果基因漂流發(fā)生在GMC和生物多樣性中心的近緣野生種之間，則有可能降低生物多樣性中心的遺傳多樣性，甚至可能導(dǎo)致瀕危物種的滅絕;如果這種基因漂流發(fā)生在轉(zhuǎn)基因作物和有親緣關(guān)系的雜草之間，則有可能增加雜草的適應(yīng)性和竟?fàn)幮?，產(chǎn)生更加難以控制的雜草。

風(fēng)險評價同樣應(yīng)遵循個案分析的原則，并重點研究基因漂流引起的后果，考察轉(zhuǎn)基因作物與傳統(tǒng)作物相比，是否會增加新的風(fēng)險。

2.4 轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物的安全性

如過渡依賴少數(shù)幾種除草劑，從而增加對抗除草劑雜草的選擇壓力，或者使雜草種群結(jié)構(gòu)偏向抗除草劑雜草種；轉(zhuǎn)基因的多效性；轉(zhuǎn)基因作物的自生苗成為雜草等(Duke,1999;Liebman &Brummer,20 00；Powleset al.,1997)。轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物中使用的除草劑抗性，包括cyclohexanedione,im idazolinone,su lfonylurea,和‘a(chǎn)zinech emical類除草劑及bromoxynf,草胺磷(glufosinate)，和草甘麟(glyphosate)等，除草胺嶙外，其它除草劑在大田條件下都有關(guān)于抗性雜草的報道。轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物的使用，還存在除草劑抗性基因向相關(guān)野生種及雜草種漂移、形成新的除草劑抗性雜草的潛在風(fēng)險(Duke,19 99;Dyer,1993)。理論上，除草劑抗性的基因漂流，會替代或加速除草劑抗性自發(fā)突變的速率。

2.5 轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對野生生物的影響

轉(zhuǎn)基因植物種植推廣后，釋放到自然環(huán)境中的機(jī)會多。因其具有野生植物缺少的多種抗性，將會迅速成為新的優(yōu)勢種群，從而影響生態(tài)平衡。雖然利用”終止因子技術(shù)”，以及"化學(xué)催化”技術(shù)可以限制轉(zhuǎn)基因植物的擴(kuò)散，但因此項技術(shù)對農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展等諸多方面影響而受到多方面的關(guān)注。

2.6 對非靶標(biāo)生物的影響

James等(2005)研究發(fā)現(xiàn)，通過取食轉(zhuǎn)基因玉米，Cry1Ab內(nèi)毒素能夠進(jìn)入玉米跳甲、日本甲蟲和南方切根甲體內(nèi)，它們的捕食者如瓢蟲、蜘蛛、姬蝽等體內(nèi)也包含有明顯數(shù)量的內(nèi)毒素，說明這些毒素可以進(jìn)入較高營養(yǎng)級生物體內(nèi)。James等(2006)發(fā)現(xiàn)，取食轉(zhuǎn)基因玉米后，軟體動物蝸牛體內(nèi)Cry1Ab內(nèi)毒素濃度隨著時間的延長而減少；在室內(nèi)和田間試驗中，也沒有發(fā)現(xiàn)步甲吸收Cry1Ab內(nèi)毒素的證據(jù)。但是，殺蟲內(nèi)毒素在生態(tài)系統(tǒng)中較長時間的存在有明顯的證據(jù)，必須長期跟蹤監(jiān)測其對生態(tài)系統(tǒng)的影響。對非目標(biāo)生物的危害將不利于生物的多樣性。Hilbeck用轉(zhuǎn)基因Bt玉米，Birch用轉(zhuǎn)基因馬鈴薯進(jìn)行的研究表明，轉(zhuǎn)基因抗蟲作物可減輕蟲害，也會對有益昆蟲種群產(chǎn)生不利影響。但英國耕地研究所(IACR)研究認(rèn)為，Bt蛋白對小菜蛾寄生蜂的生存無直接不利影響。需要對該問題進(jìn)行長期細(xì)致的研究。

Stanley-Horn(2001)研究認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米對美國大斑蝶可能有影響作用。

中國路興波等（2006）通過對轉(zhuǎn)基因玉米MON810研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米對其他非靶標(biāo)害蟲和天敵的消長規(guī)律均無明顯影。但是，他發(fā)現(xiàn)，Bt玉米田和桑園之間如果在5-10m以內(nèi)，轉(zhuǎn)Bt基因玉米可能對家蠶的生長發(fā)育造成不良影響。

轉(zhuǎn)基因作物根系分泌物及其殘體進(jìn)入土壤后，可能與土壤微生物相互作用，對微生物群落結(jié)構(gòu)及其活動過程等構(gòu)成影響。Donegan 等發(fā)現(xiàn)，種植轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿的土壤細(xì)菌群落功能多樣性比非轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿土壤單一，但可培養(yǎng)的需氧芽孢桿菌和利用纖維素的細(xì)菌數(shù)量顯著增多；美國幾種Bt抗蟲棉土壤微生物數(shù)量、種群和組成與常規(guī)棉的差異顯著。轉(zhuǎn)基因作物對土壤酶活性的影響體現(xiàn)在土壤中各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，是反映土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)之一。王建武等（2005）研究結(jié)果表明，種植Bt玉米的根際土壤中雖然存在Bt蛋白, 但并沒有導(dǎo)致土壤微生物活性和土壤肥力的不利變化。土壤酶活性可作為轉(zhuǎn)Bt基因生物生態(tài)安全風(fēng)險性評價的潛在指標(biāo)。

3.環(huán)境安全評價體系

J. Kovach等提出了“環(huán)境影響系數(shù)（EIQ）”評價體系，體系分為5個等級，1表明對環(huán)境影響最小，5表明對環(huán)境影響最大。它從十個方面來綜合評價農(nóng)藥（含轉(zhuǎn)基因作物）對環(huán)境的影響：

對有害生物的作用方式、對哺乳動物如鼠或兔的皮膚的刺激作用、對農(nóng)民的長期的健康的影響、植物表面殘留物的半衰期、土壤中殘留物的半衰期、對魚的毒性、對鳥的毒性、對蜜蜂的毒性、對有益生物的毒性、對地表水和地下水的影響等方面來評價。

公式如下：

EIQ={C[(DT*5)+(DT*P)]+[(C*((S+P)/2)*SY)+(L)]+[(F*R)+(D*((S+P)/2)*3)+(Z*P*3)+(B*P*5)]}/3

DT = 對皮膚的刺激性， C = 對農(nóng)民的慢性毒性，SY = 作用方式， F =對魚的毒性， L = 浸提量，R = 表面殘留量，D = 對鳥的毒性， S =土壤中殘留物的半衰期，Z =對蜜蜂的毒性， B =對有益生物的毒性，P =植物表面殘留物的半衰期。

采用此系統(tǒng)，他們評價了轉(zhuǎn)耐除草劑（草甘磷）基因大豆、玉米和棉花等對環(huán)境的影響。