王園園，李云河，陳秀萍，武紅巾，彭于發(fā)

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室，北京 100193

在害蟲綜合防治(IPM)技術(shù)中，利用傳統(tǒng)育種方法發(fā)展抗蟲作物，如小麥、玉米、水稻、苜蓿等，曾發(fā)揮了巨大的作用(Dhaliwal＆Singh，2005)，主要體現(xiàn)在減少農(nóng)藥施用量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、降低投入、增加農(nóng)民收入等方面(Barfoot＆ Brookes，2010)。據(jù)估計，在美國，抗蟲小麥的利用每年可以為農(nóng)民增加1.9億美元的收入(Smith，2005)。但是，利用傳統(tǒng)育種方法獲得抗性品系有很大局限性。第一，抗性基因的轉(zhuǎn)移僅限于異花授粉的植物物種之間;第二，一些自然發(fā)生的抗性基因僅限于目標(biāo)植物的遠(yuǎn)源物種或近緣野生物種，幾乎沒有可能或很難高效地把這些基因通過異花授粉方式轉(zhuǎn)入目標(biāo)植物，并使其穩(wěn)定遺傳和表達(dá);第三，難以獲得較高的抗蟲特性。另外，傳統(tǒng)育種過程非常復(fù)雜、費時費力。

基因重組技術(shù)(recombination DNA technology)的出現(xiàn)，使作物育種更簡單、快捷。1987年Vaecket al.首次將土壤蘇云金桿菌Bacillus thunringiensis殺蟲蛋白基因?qū)霟煵?，獲得具有抗煙草天蛾Manduca sextaL.的轉(zhuǎn)基因Bt煙草品系。自此，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，許多編碼殺蟲蛋白(如Cry蛋白、蛋白酶抑制劑和植物凝集素等)的抗蟲基因被轉(zhuǎn)入不同植物中(Maloneet al.，2008)。自1996年轉(zhuǎn)基因Bt作物在美國首次商業(yè)化種植以來，轉(zhuǎn)基因抗蟲作物在全球的種植面積持續(xù)快速增長(James，2010)。轉(zhuǎn)Bt抗蟲植物的種植能有效減少廣譜化學(xué)殺蟲劑的施用，保護(hù)人類健康和生態(tài)環(huán)境平衡(Barfoot＆Brookes，2010)。例如，Bt棉花在美國商業(yè)化種植后，用于控制棉花害蟲的殺蟲劑施用次數(shù)從平均每年4.6次(1992～1995年)下降到 0.8次(1999～2001年)(FAOUN，2004)。在我國，Bt棉花的種植使棉田農(nóng)藥總施用量下降了60% ～80%(Fit，2004)。

轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的利用是作物害蟲防治技術(shù)的一次巨大綠色變革。然而，像其他害蟲防治措施一樣，其為人類帶來利益的同時，也可能會對環(huán)境造成潛在的生態(tài)風(fēng)險。轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的環(huán)境風(fēng)險問題主要包括雜草性問題、基因漂移、非靶標(biāo)生物影響、靶標(biāo)害蟲抗性進(jìn)化、對生物多樣性的影響等。近20年來，國內(nèi)外已開展了大量的實驗室和田間試驗，來評價轉(zhuǎn)基因抗蟲植物對生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險。其中，轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的非靶標(biāo)生物影響一直是相關(guān)研究者關(guān)注的焦點(Romeiset al.，2008;Wolfenbargeret al.，2008)，研究工作主要集中在對農(nóng)田生態(tài)體系發(fā)揮重要功能的害蟲天敵(捕食者和寄生者)、傳粉者(蜜蜂和蝴蝶)和經(jīng)濟(jì)昆蟲(家蠶)等的影響方面。因此，在任何轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化利用之前都必須通過系統(tǒng)深入的環(huán)境安全性評價(Romeiset al.，2008;彭于發(fā)等，2008)。本文就評價轉(zhuǎn)基因作物對農(nóng)田有益節(jié)肢動物影響方面的試驗方法、程序和技術(shù)做簡要概括和分析，并對當(dāng)前已經(jīng)商業(yè)化種植的2例轉(zhuǎn)基因抗蟲作物(Bt玉米和Bt棉花)的非靶標(biāo)生物影響方面的研究進(jìn)行綜合分析和探討，以期為我國相關(guān)科研工作者提供參考，并為完善我國的轉(zhuǎn)基因作物風(fēng)險評價理論及風(fēng)險管理方法提供依據(jù)。

1 風(fēng)險評價一般原理

風(fēng)險是由危險和實現(xiàn)這種危險的可能性組成的，兩者缺一，風(fēng)險就不能確立。因此，風(fēng)險評價就是鑒定某個危險對人類或環(huán)境的危害性及該危害發(fā)生的可能性(Garcia-Alonsoet al.，2006)。具體到評價轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的非靶標(biāo)生物影響，就是鑒定轉(zhuǎn)基因表達(dá)的殺蟲蛋白對該生物的毒性(toxicity)和該生物暴露(exposure)于殺蟲蛋白的途徑和程度，然后根據(jù)2個方面的研究數(shù)據(jù)綜合分析轉(zhuǎn)基因作物的種植對該非靶標(biāo)生物產(chǎn)生的生態(tài)后果(Duttonet al.，2003;Garcia-Alonsoet al.，2006;Romeiset al.，2008)。

1.1 殺蟲蛋白對非靶標(biāo)生物的毒性鑒定

研究轉(zhuǎn)基因作物外源殺蟲蛋白對某生物的毒性，先要收集現(xiàn)有信息，弄清殺蟲蛋白的作用方式、毒理特性(如引起生物死亡和延遲發(fā)育等)，確定潛在的敏感生物和外源殺蟲蛋白可能的釋放環(huán)境等因素。根據(jù)這些信息，設(shè)計合適的試驗方法，選擇具有代表性的受試生物，確立受試生物在生測體系中暴露于殺蟲蛋白的時間以及選擇合適的評價指標(biāo)(assessment endpoints)等(USEPA，2007;Romeiset al.，2008)。例如，不同的Bt蛋白作用機(jī)制可能有所不同，但其毒理特性基本一致。通過綜合分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)，就可以選擇合適的受試生物，制定合適的試驗方案。

1.2 非靶標(biāo)生物暴露于殺蟲蛋白的程度鑒定

鑒定非靶標(biāo)節(jié)肢動物暴露于外源殺蟲蛋白的途徑和程度是一個復(fù)雜的過程，需要綜合考慮和評價抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的生理生化、遺傳特性、生存環(huán)境及其與非靶標(biāo)生物的直接和間接關(guān)系等因素(USEPA，2007)。一個非靶標(biāo)生物暴露于植物外源殺蟲蛋白的程度取決于其所接觸殺蟲蛋白的濃度、時間和頻率。非靶標(biāo)生物暴露于轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的外源殺蟲蛋白的途徑有直接和間接2種方式。直接方式如通過直接取食轉(zhuǎn)基因植物組織(Liet al.，2008);間接方式如害蟲天敵(捕食者和寄生者)通過捕食和寄生取食過轉(zhuǎn)基因作物組織的植食性害蟲等(Li＆Romeis，2010)。因此，評價非靶標(biāo)生物暴露于轉(zhuǎn)基因植物外源殺蟲蛋白的程度，不但要弄清殺蟲蛋白在轉(zhuǎn)基因植物組織中的時空表達(dá)模式、表達(dá)濃度和所釋放的環(huán)境，還要弄清楚這些外源殺蟲蛋白在環(huán)境中的傳遞、降解、累積、存在方式和狀態(tài) (Liet al.，2007;Zurbrügg ＆ Nentwig，2009)，以及目標(biāo)生物的生物學(xué)特性。

2 分層次的評價程序

目前，在研究轉(zhuǎn)基因植物對非靶標(biāo)生物的影響方面，被風(fēng)險評價工作者和相關(guān)轉(zhuǎn)基因植物管理部門廣泛接受的是分層次評價體系(Garcia-Alonsoet al.，2006;Romeiset al.，2008;USEPA，2007)。簡單地說，該研究體系就是先選擇合適的受試生物，然后依次開展從實驗室試驗(lower-tier)到半田間試驗(middle-tier)，再到田間試驗(higher-tier)的分層次、分階段進(jìn)行的系統(tǒng)評價(圖1)。

圖1 評價轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)生物影響的一般程序Fig.1 General procedure for assessing the non-target effects of insect-resistant transgenic plants

2.1 非靶標(biāo)受試生物的選擇

農(nóng)田有益節(jié)肢動物種類繁多，不可能對每個物種都進(jìn)行安全性評價。因此，選擇合適的具有農(nóng)田生態(tài)和經(jīng)濟(jì)重要性的節(jié)肢動物物種作為指示生物(indicator species)是評價轉(zhuǎn)基因植物非靶標(biāo)生物影響的重要環(huán)節(jié)(Romeiset al.，2008)。選擇指示性生物一般可遵循幾個標(biāo)準(zhǔn):(1)所選擇的受試物種應(yīng)該具有重要生態(tài)功能，如對害蟲具有控制作用的天敵、傳粉昆蟲、土壤中的腐蝕生物等;(2)具有美學(xué)價值和被鑒定為稀有或瀕危的生物物種;(3)評價轉(zhuǎn)基因植物對非靶標(biāo)生物的影響，主要關(guān)注的是轉(zhuǎn)基因植物對非靶標(biāo)生物的直接影響，也就是轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的外源殺蟲蛋白對某生物的直接毒性，因此，在農(nóng)田系統(tǒng)中較多暴露于殺蟲蛋白的非靶標(biāo)生物更應(yīng)該成為評價對象;(4)在試驗操作中應(yīng)具有便利性和可行性，一般來說，易于在實驗室飼養(yǎng)、在試驗中易處理和觀察的非靶標(biāo)生物應(yīng)該被優(yōu)先考慮作為指示性生物(USEPA，2007;Romeiset al.，2008)。

2.2 實驗室試驗

實驗室試驗的主要目的是研究轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的殺蟲蛋白對受試生物是否具有毒性。試驗一般要求在可控的環(huán)境條件中進(jìn)行，對試驗設(shè)計要求較高，試驗應(yīng)該完全可以被重復(fù)(Romeiset al.，2011)。受試生物一般被暴露在比其在田間環(huán)境中實際接觸的殺蟲蛋白濃度高的條件下(worst-case situation)。在生物測定試驗中，研究者一般采用的殺蟲蛋白劑量高于植物組織中最高表達(dá)濃度的10倍(USEPA，2001)。如有合適的人工飼料，一般采用將純化后的殺蟲蛋白加入人工飼料直接飼喂受試生物的方法進(jìn)行試驗(Romeiset al.，2004;Liet al.，2008;Duanet al.，2008)。如果沒有合適的人工飼料，可以考慮通過三級營養(yǎng)體系進(jìn)行試驗，即把高劑量的殺蟲蛋白飼喂給受試生物的獵物或寄主，通過獵物或寄主把高濃度的殺蟲蛋白傳遞給其天敵(Duttonet al.，2003;Chenet al.，2008)。在這樣的試驗體系中，必須要弄清獵物或寄主傳遞給天敵的實際劑量和殺蟲蛋白的生物活性狀況。另外，研究中發(fā)現(xiàn)的負(fù)面影響可能是源于殺蟲蛋白的直接毒性(direct toxicity)，也可能是源于取食了殺蟲蛋白的獵物或寄主營養(yǎng)質(zhì)量下降(prey/host-mediated effect)(Duttonet al.，2002;Hilbecket al.，1998;Romeiset al.，2006)。因此，很多研究者建議選擇對殺蟲蛋白不敏感或已經(jīng)產(chǎn)生抗性的昆蟲作為獵物或寄主(Chenet al.，2008;Li＆ Romeis，2010)。

2.3 半田間試驗

如果實驗室試驗?zāi)艽_定受試非靶標(biāo)生物對轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的殺蟲蛋白不敏感，一般來說，評價工作可以就此終止;但如果檢測到負(fù)面影響，或者對研究結(jié)論不完全確定，應(yīng)該重新設(shè)計，開展更嚴(yán)格的實驗室試驗，或者進(jìn)入下一個評價階段，開展與大田環(huán)境接近的半田間試驗(Duttonet al.，2003;Romeiset al.，2008、2011)。這類試驗一般在玻璃室、網(wǎng)室等環(huán)境中進(jìn)行。試驗中，需要充分考慮受試生物在自然條件下實際暴露于殺蟲蛋白的途徑和程度，使試驗結(jié)果更能體現(xiàn)自然實際情況。試驗可以通過直接飼喂受試生物轉(zhuǎn)基因植物組織如花粉(Liet al.，2008)或取食過轉(zhuǎn)基因植物的獵物或寄主(Li ＆ Romeis，2010; álvarez-Alfagemeet al.，2011)的方式進(jìn)行。研究中要弄清受試生物實際暴露于殺蟲蛋白的濃度，一般通過生化試驗手段(ELISA＆Western-blotting)追蹤和鑒別殺蟲蛋白在整個食物鏈中的傳遞和生物活性狀態(tài)(Li＆Romeis，2009、2010; álvarez-Alfagemeet al.，2011)。

2.4 田間試驗

同樣，如果在半田間試驗中未檢測到轉(zhuǎn)基因作物對受試生物的負(fù)面影響，或者影響微弱至可以忽略不計，即可終止評價工作(Romeiset al.，2008;USEPA，2007)。但有些研究者認(rèn)為，實驗室和半田間試驗不能代表田間實際環(huán)境，其研究結(jié)論有待田間試驗的驗證(Andow＆Hilbeck，2004)。在田間試驗中，一般通過調(diào)查轉(zhuǎn)基因植物和非轉(zhuǎn)基因親本植物田間非靶標(biāo)生物的群體動態(tài)如種群密度、種群多樣性等參數(shù)，研究轉(zhuǎn)基因植物的種植可能造成的生態(tài)風(fēng)險。值得說明的是，由于田間生物種群動態(tài)受到生物或非生物、直接或間接等多種復(fù)雜因素的影響，很難把生物群體的改變與某個單一影響因素聯(lián)系起來。因此，很難對田間調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和合理的解釋。這樣的研究一般需要多年的重復(fù)試驗(Perryet al.，2009;Wuet al.，2008;Luet al.，2010)。

3 商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)節(jié)肢動物的生態(tài)影響

3.1 Bt玉米的非靶標(biāo)影響

當(dāng)前，根據(jù)所表達(dá)殺蟲蛋白的靶標(biāo)害蟲種類，將全球已注冊的轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲玉米品種分為2類。(1)表達(dá)Cry1、Cry2或Cry9類殺蟲蛋白。如孟山都公司(Monsanto)生產(chǎn)的MON810表達(dá)Cry1Ab蛋白，DeKalb Genetics公司生產(chǎn)的 CBH351表達(dá)Cry9C蛋白，Pioneer-Hi-Bred生產(chǎn)的 TC1507表達(dá)Cry1F 蛋白等(Hellmichet al.，2008)。這些Bt蛋白對鱗翅目害蟲如亞洲玉米螟Ostrinia furnacalisGuenée等有殺蟲活性。(2)表達(dá) Cry3、Cry34 或Cry35類殺蟲蛋白。如 Monsanto公司生產(chǎn)的MON88017和MON863表達(dá) Cry3Bb1蛋白，Pionerr Hi-Bred公司生產(chǎn)的 DAS-59122-7表達(dá) Cry34/35Ab1蛋白。這類殺蟲蛋白對鞘翅目如玉米根螢甲蟲Diabrotica virgijeraLeconte具有殺蟲活性(Hellmichet al.，2008)。轉(zhuǎn)Bt玉米于1996 年在美國開始商業(yè)化種植，至2008年，全球種植Bt玉米的國家已有13個，種植總面積達(dá)3.5千萬 hm2(James，2010)。研究表明，轉(zhuǎn)基因Bt玉米的種植有效地控制了玉米重要害蟲，提高了玉米產(chǎn)量。另外，由于化學(xué)農(nóng)藥施用量的減少，降低了玉米生產(chǎn)成本，提高了農(nóng)民收入，同時也改善了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，保護(hù)了種植者的健康(Barfoot＆ Brookes，2010)。

轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米對非靶標(biāo)節(jié)肢動物，特別是對在農(nóng)田系統(tǒng)中起到重要生態(tài)功能的功能團(tuán)，如害蟲天敵、傳粉者、經(jīng)濟(jì)昆蟲等的影響，引起了生物學(xué)家和環(huán)境風(fēng)險評價者的廣泛關(guān)注(Romeiset al.，2006、2008)。大量的研究數(shù)據(jù)表明，Bt玉米表達(dá)的Cry殺蟲蛋白對害蟲天敵沒有毒性(Hellmichet al.，2008);同時，田間試驗也證實，與施用農(nóng)藥的非轉(zhuǎn)基因玉米相比，Bt玉米的種植能提高玉米田的生物多樣性(Romeiset al.，2006;Marvieret al.，2007;Hellmichet al.，2008)。由于玉米花粉產(chǎn)量很高，在一些玉米品種如MON88017花粉中，Bt殺蟲蛋白的表達(dá)量很高，一些以玉米花粉為食的有益生物就會因取食玉米花粉而暴露于Bt殺蟲蛋白(Liet al.，2008;Li＆Romeis，2010)。但實驗室生測結(jié)果表明，Bt玉米花粉對瓢蟲Coleomegilla maculataDe-Geer(Duanet al.，2002;Lundgren ＆ Wiedenmann，2002)、普通草蛉Chrysoperla carneaStephen成蟲(Liet al.，2008)、蜜蜂幼蟲和成蟲(Duanet al.，2008)均沒有毒性。

一些研究者也報道了Bt玉米對非靶標(biāo)節(jié)肢動物的負(fù)面影響。如Hilbecket al.(1998)報道了Bt玉米表達(dá)的Cry1Ab蛋白對普通草蛉幼蟲有負(fù)面影響。但該報道引起的一系列后續(xù)試驗證明，Cry1Ab對普通草蛉幼蟲沒有直接毒性(Duttonet al.，2002;Romeiset al.，2004;Rodrigo-Simonet al.，2006)。用取食過Bt玉米的二斑葉螨(對Cry1Ab不敏感)和海灰翅夜蛾(對Cry1Ab敏感)飼喂草蛉幼蟲發(fā)現(xiàn)，取食海灰翅夜蛾幼蟲的草蛉生長發(fā)育受到負(fù)面影響，而取食二斑葉螨的草蛉生長發(fā)育未受任何影響，盡管 ELISA檢測結(jié)果顯示二斑葉螨體內(nèi)的Cry1Ab蛋白含量明顯高于?；页嵋苟?Duttonet al.，2002)。這些結(jié)果說明，此前發(fā)現(xiàn)的負(fù)面影響并不是Cry1Ab造成的，而是由于試驗中所用獵物對Cry1Ab蛋白敏感而使其生長發(fā)育受到影響，進(jìn)而間接地影響了捕食者的生長發(fā)育(Romeiset al.，2006;Lawoet al.，2010)。 此 外，Loseyet al.(1999)也發(fā)現(xiàn)，取食表面附有Bt玉米花粉的馬利筋草的帝王斑蝶Danaus plexippusLinnaeus幼蟲死亡率明顯提高，進(jìn)而得出Bt玉米的種植可能會導(dǎo)致帝王斑蝶種群數(shù)量降低的結(jié)論。然而，一系列更詳細(xì)的研究發(fā)現(xiàn)，由于帝王斑蝶幼蟲暴露于玉米花粉的程度極其有限，且Bt玉米花粉對斑蝶幼蟲的毒性較低，Bt玉米的種植幾乎不會對帝王斑蝶種群數(shù)量產(chǎn)生負(fù)面影響(Hellmichet al.，2001;Oberhauseret al.，2001;Searset al.，2001;Zangerlet al.，2001;Woltet al.，2003)。盡管如此，由于Bt玉米event 176花粉中Cry1Ab蛋白表達(dá)量很高，可能會對帝王斑蝶幼蟲產(chǎn)生急性毒性影響(Zangerlet al.，2001;Hellmichet al.，2001)，該玉米品種已退出市場。另外，最近有研究發(fā)現(xiàn)，取食外壁包裹Cry1Ab或Cry3Bb1殺蟲蛋白的地中海斑螟Ephestia kuehniellaZeller卵的二星瓢蟲Adalia bipunctataLinnaeus幼蟲死亡率明顯提高(Schmidtet al.，2009)。然而，由于該試驗中受試?yán)ハx暴露于殺蟲蛋白的實際濃度不明確及對照組中的高死亡率(21%)，使得很多相關(guān)研究者對試驗方法和結(jié)論產(chǎn)生質(zhì)疑(Ricrochet al.，2010)。更系 統(tǒng)的研 究證明，Cry1Ab 和Cry3Bb1對二星瓢蟲并沒有毒性，所報道的負(fù)面影響可能源于試驗設(shè)計和方法的不完善(álvarez-Alfagemeet al.，2011)。

3.2 Bt棉花的非靶標(biāo)影響

目前，全球種植的Bt棉花品種主要有2大類，即表達(dá)1個外源Bt基因(cry1)的第1代轉(zhuǎn)基因抗蟲棉和表達(dá)2個外源基因(cry1+cry2)的第2代轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。第1代Bt棉的靶標(biāo)害蟲主要包括棉鈴蟲Helicoverpa armigeraHübner、棉紅玲蟲Pectinophora gossypiellaSaunders和多種棉金剛鉆Eariasspp.等。然而，第1代單基因抗蟲棉對甜菜夜蛾Spodoptera exiguaHubner、斜紋夜蛾Spodoptera lituraFabricius及小地老虎Agrotis ypsilonRottemberg等的防治效果較差。轉(zhuǎn)雙基因的第2代抗蟲棉對鱗翅目棉花害蟲的殺蟲譜增寬，涵蓋了多種一代抗蟲棉不能有效控制的棉花害蟲，并提高了對棉鈴蟲的防效(Naranjoet al.，2008)。另外，由于第2代轉(zhuǎn)基因抗蟲棉表達(dá)的2個Bt基因(cry1Ac和cry2Ab)與靶標(biāo)害蟲中腸的結(jié)合位點不同，一般認(rèn)為不會產(chǎn)生交互抗性。因此，雙基因抗蟲棉的利用可能會有效地延遲靶標(biāo)害蟲對Bt棉花的抗性進(jìn)化(Liuet al.，2005)。自1996年Bt棉花在美國、澳大利亞和墨西哥商業(yè)化種植以來，其在全球的種植面積逐年增加。2009年，全球有11個國家種植Bt棉花，種植總面積達(dá)1500萬hm2，大約占全球棉花總種植面積的50%(Naranjo，2010)。Bt棉花的利用有效地控制了棉花重要害蟲的發(fā)生，大大降低了化學(xué)農(nóng)藥的使用。據(jù)統(tǒng)計，1996～2008年，Bt棉花的種植減少了1.4億kg化學(xué)農(nóng)藥活性成分的施用(Barfoot＆Brooks，2010)。

近10年來，國內(nèi)外風(fēng)險評價工作者對轉(zhuǎn)基因Bt棉花的非靶標(biāo)生物影響做了較為充分的研究，已有上百篇相關(guān)文章發(fā)表。通過綜合分析這些研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因Bt棉花表達(dá)的外源殺蟲蛋白的專一性非常強，對非靶標(biāo)生物沒有直接的影響(Romeiset al.，2006;Naranjoet al.，2008)。但也有極少部分研究報道了Bt棉花對捕食性天敵如花蝽Orius tristicolor(White)(Ponsardet al.，2002)和寄生性天敵緣腹絨繭蜂Cotesia marginiventris、佛州點緣跳小蜂Copidosoma floridanum、棉鈴蟲齒唇姬蜂Campoletis chlorideaeUchida(Baur ＆ Boethel，2003;Liuet al.，2005)等的負(fù)面影響。分析發(fā)現(xiàn)，這些試驗中采用的天敵獵物或寄主對Bt棉花所表達(dá)的殺蟲蛋白敏感，而在利用對Bt蛋白不敏感的昆蟲作為天敵獵物和寄主的研究中卻未發(fā)現(xiàn)負(fù)面影響(Li＆Romeis，2010)。這說明其負(fù)面影響是由于試驗中所利用的獵物或寄主對Bt蛋白敏感而營養(yǎng)質(zhì)量下降，進(jìn)而造成對昆蟲天敵的間接影響，并不是Bt蛋白對昆蟲天敵產(chǎn)生的直接毒性(Romeiset al.，2006;Naranjo，2009)。除了實驗室試驗，研究者還開展了大量的田間試驗，以研究Bt棉花對棉田體系中非靶標(biāo)生物種群動態(tài)的影響(Naranjo，2005)。大量的數(shù)據(jù)分析(meta-analysis)顯示，與未施用殺蟲劑的非Bt棉田相比，Bt棉花對棉田非靶標(biāo)節(jié)肢動物沒有明顯影響，而殺蟲劑對棉田非靶標(biāo)生物的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Bt棉花(Wolfenbargeret al.，2008)。總之，綜合大量的研究數(shù)據(jù)表明，轉(zhuǎn)Bt棉花的種植對棉田害蟲天敵不會造成直接的負(fù)面影響 (Marvieret al.，2007;Wolfenbargeret al.，2008)。

當(dāng)然，轉(zhuǎn)基因抗蟲作物引起的靶標(biāo)害蟲數(shù)量的下降、化學(xué)農(nóng)藥施用量的減少，將可能導(dǎo)致農(nóng)田生物群落結(jié)構(gòu)的變化。如Wuet al.(2008)報道，Bt棉花的利用有效控制了棉鈴蟲的發(fā)生，但由于用于控制棉鈴蟲的化學(xué)農(nóng)藥施用量的下降，導(dǎo)致原本在棉田發(fā)生不嚴(yán)重的盲蝽象成為棉田主要害蟲(Luet al.，2010)。這說明，轉(zhuǎn)基因抗蟲作物不是，也不可能是一勞永逸的害蟲控制措施，它只能作為IPM策略中的一個組成部分，應(yīng)與其他害蟲控制措施有機(jī)結(jié)合，對害蟲群體進(jìn)行有效調(diào)控。

4 小結(jié)

基因重組技術(shù)的發(fā)展為害蟲控制提供了一個有效的途徑。通過基因重組技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因抗蟲作物如Bt棉花和Bt玉米已經(jīng)在全世界多個國家開始種植，種植面積也逐年增多，給種植者帶來了巨大的利益，也改善了生態(tài)環(huán)境。但是，轉(zhuǎn)基因作物對環(huán)境可能造成的生態(tài)風(fēng)險也不容忽視。因此，在每例轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化釋放前都必須通過嚴(yán)格的環(huán)境安全評價。在評價轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)生物風(fēng)險時，需要充分考慮轉(zhuǎn)基因作物及其表達(dá)的外源殺蟲蛋白的特性，及其與非靶標(biāo)受試生物的關(guān)系，制定出合理、完善、具有可操作性、可重復(fù)的試驗方案，進(jìn)而得出可靠的、能真實體現(xiàn)客觀事實的研究結(jié)論(álvarez-Alfagemeet al.，2011;Romeiset al.，2011)。大量的實驗室和田間試驗表明，當(dāng)前已經(jīng)商業(yè)化釋放的轉(zhuǎn)基因抗蟲作物(Bt棉花和Bt玉米)不會對農(nóng)田非靶標(biāo)有益生物產(chǎn)生直接的負(fù)面影響。同時，Bt作物的種植減少了廣譜化學(xué)農(nóng)藥的使用，這將提高農(nóng)田有益生物如害蟲天敵的種群密度，加強控制害蟲的功能。因此，轉(zhuǎn)基因抗蟲作物將作為IPM策略中的一個組成部分，有望與其他害蟲控制措施相結(jié)合，加強對害蟲的有效控制。

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