楊瑞芳++白建江++方軍++曾威++李剛夑++樸鐘澤

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.095

摘要：秀水134-Bt是以秀水134為受體材料，通過(guò)根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法導(dǎo)入抗蟲(chóng)基因cry1Ac1獲得的轉(zhuǎn)基因純合品系。對(duì)轉(zhuǎn)cry1Ac1抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt與其原親本秀水134稻米的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行比較分析，包括對(duì)水分、脂肪、粗灰分、粗蛋白、氨基酸、脂肪酸、礦物質(zhì)和維生素的測(cè)定分析等。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因水稻秀水134-Bt與非轉(zhuǎn)基因親本秀水134非常相似，在關(guān)鍵性營(yíng)養(yǎng)成分上差異不明顯。表明在水稻遺傳轉(zhuǎn)化操作過(guò)程中，T-DNA 插入并未明顯改變?cè)H本的上述品質(zhì)性狀。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因水稻；抗蟲(chóng)；cry1Ac1；營(yíng)養(yǎng)成分

中圖分類號(hào)： S511.034文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0328-03

收稿日期：2015-08-11

基金項(xiàng)目：上海市基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：13JC1408600）；上海市自然科學(xué)基金（編號(hào)：13ZR1460800）；2015年度上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年人才成長(zhǎng)計(jì)劃[編號(hào)：滬農(nóng)青字（2015）第1-1號(hào)]；中韓國(guó)際合作項(xiàng)目（編號(hào)：PJ01125703）。

作者簡(jiǎn)介：楊瑞芳（1982—），女，河南安陽(yáng)人，博士，助理研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。Tel：（021）62204273；E-mail：yangruifang1982@163.com。

通信作者：樸鐘澤，博士，研究員，研究方向?yàn)樗具z傳育種。Tel：（021）62204273；E-mail：zzpiao@163.com。水稻是人類重要的糧食作物之一，我國(guó)是世界上最大的稻米生產(chǎn)國(guó)，水稻產(chǎn)量占據(jù)了世界稻米總產(chǎn)的1/3。保證水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)不僅是人民生活的基本需要，也是確保社會(huì)和平穩(wěn)定的政治需求。蟲(chóng)害是造成水稻減產(chǎn)的主要因素之一，每年因此造成的產(chǎn)量損失為10%以上[1]。轉(zhuǎn)基因生物的產(chǎn)業(yè)化自20世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)展迅猛，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、食品及能源等領(lǐng)域[2]。發(fā)展轉(zhuǎn)基因作物可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。目前，轉(zhuǎn)基因生物的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模逐年遞增，所涉及的作物種類甚多，生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的產(chǎn)品有抗蟲(chóng)玉米、抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)大豆、保鮮西紅柿及抗蟲(chóng)楊樹(shù)等[3]。在Bt抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因水稻研究中，已經(jīng)有很多研究人員陸續(xù)將修飾的Bt基因?qū)胨?，并進(jìn)行了毒蛋白表達(dá)和室內(nèi)抗蟲(chóng)性鑒定，獲得了優(yōu)良的抗蟲(chóng)水稻品種[4-6]。

安全是生物技術(shù)的核心問(wèn)題，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是否存在營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分的變化已經(jīng)成為食品安全評(píng)價(jià)的熱點(diǎn)，衡量轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品食用安全性的重要指標(biāo)之一就是轉(zhuǎn)基因食品關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分與親本之間是否存在差異[7]。目前，世界上普遍公認(rèn)的轉(zhuǎn)基因食品安全分析原則是經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作組織（簡(jiǎn)稱OECD）1993年提出的“實(shí)質(zhì)等同性”原則，即指出如果某個(gè)新食品或食品成分與現(xiàn)有的食品或食品成分大體相同，那么它們是同等安全的[8-9]。營(yíng)養(yǎng)成分包括脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、灰分、氨基酸、脂肪酸和維生素等。Park等對(duì)轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻與常規(guī)對(duì)照種子之間的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了比較研究，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)兩者存在明顯差異[10]。朱亞熙等對(duì)轉(zhuǎn)草甘膦抗性基因玉米與對(duì)照親本營(yíng)養(yǎng)成分比較分析，表明基因的插入并沒(méi)有干擾玉米的營(yíng)養(yǎng)品衡，大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定結(jié)果都在正常范圍內(nèi)[11]。朱元招等對(duì)抗草甘膦大豆豆粕中的普通營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸、脂肪酸和微量元素指標(biāo)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因品種與對(duì)照品種相比基本一致，具有營(yíng)養(yǎng)學(xué)的實(shí)質(zhì)等同性[12]。沈希宏等對(duì)轉(zhuǎn)抗除草劑基因水稻與其親本的稻米理化特性及主要營(yíng)養(yǎng)成分比較分析，表明T-DNA的插入并未顯著改變?cè)杏H本的理化特性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀[13]。

本研究對(duì)象秀水134-Bt是上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的一個(gè)以粳稻秀水134為受體材料，通過(guò)根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法導(dǎo)入抗蟲(chóng)基因cry1Ac1培育的轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因品系[14]，研究該轉(zhuǎn)基因水稻的食用安全性，為我國(guó)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)的安全、可持續(xù)性發(fā)作提供保障。本研究針對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻秀水 134-Bt 及其受體親本秀水134進(jìn)行了一系列營(yíng)養(yǎng)學(xué)及食用安全性評(píng)價(jià)，營(yíng)養(yǎng)成分主要包括水分、脂肪、粗灰分、粗蛋白、氨基酸、脂肪酸、礦物質(zhì)和維生素的測(cè)定分析等。

1材料和方法

1.1供試材料

供試水稻品種為粳稻品種秀水134（用作非轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻對(duì)照）以及用它作為受體材料育成的1個(gè)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因純合品系秀水134-Bt。秀水134-Bt轉(zhuǎn)基因品系是用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法獲得的，具體轉(zhuǎn)化方法參考楊瑞芳等[14]。2014年，上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院白鶴轉(zhuǎn)基因基地種植秀水134和秀水134-Bt種子，設(shè)3次重復(fù)。成熟后，收獲脫粒，曬干水分含量為11%～14%，脫糙米后把糙米用試驗(yàn)用旋風(fēng)式粉碎機(jī)磨成細(xì)粉，分析各營(yíng)養(yǎng)成分含量。

1.2試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)是在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所和國(guó)家輕工業(yè)食品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)上海站進(jìn)行。

1.2.1常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定水分測(cè)定采用直接干燥法（參照GB 5009.3—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》），粗蛋白質(zhì)測(cè)定采用微量凱氏定氮法（參照GB 5009.5—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》），粗纖維的測(cè)定參照GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》規(guī)定進(jìn)行，粗灰分測(cè)定采用馬福爐灰化法（參照GB 50094—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》），粗脂肪測(cè)定采用索氏提取法（參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》），碳水化合物測(cè)定參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 13432—2004《預(yù)包裝特殊膳食食品標(biāo)簽通則》方法測(cè)定。

1.2.2脂肪酸的測(cè)定脂肪酸的測(cè)定采用氣相色譜法，參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17377—2008《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》和GB/T 17376—2008《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯制備》。

1.2.3氨基酸含量測(cè)定參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測(cè)定》規(guī)定，經(jīng)氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定氨基酸含量。

1.2.4礦物質(zhì)元素測(cè)定礦物質(zhì)元素的測(cè)定分別參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。銅含量測(cè)定參照GB/T 5009.13—2003《食品中銅的測(cè)定》方法、鐵含量測(cè)定參照GB/T 5009.90—2003《食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定》方法、食品中鋅的測(cè)定含量測(cè)定參照GB/T 5009.14—2003《食品中鋅的測(cè)定》方法、鈣含量測(cè)定參照GB/T 5009.92—2003《食品中鈣的測(cè)定》方法、鉀含量測(cè)定參照GB/T 5009.91—2003《食品中鉀、鈉的測(cè)定》方法、鎂含量測(cè)定參照GB/T 5009.90—2003《食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定》方法、磷含量測(cè)定參照GB/T 5009.87—2003《食品中磷的測(cè)定》方法、鈉含量測(cè)定參照GB/T 5009.91—2003《食品中鉀鈉的測(cè)定》方法。

1.2.5維生素的測(cè)定維生素含量的測(cè)定參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。維生素B1含量測(cè)定參照GB/T 541311—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中維生素B1的測(cè)定》、維生素B2含量測(cè)定參照GB/T 5413.12—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中維生素B2的測(cè)定》、α維生素E含量測(cè)定參照GB/T 5413.9—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中維生素A、D、E的測(cè)定》。

2結(jié)果與分析

2.1主要營(yíng)養(yǎng)素含量

由表1可知，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt的水分、粗蛋白和粗脂肪含量均略低于對(duì)照親本秀水134，總灰分和碳水化合物含量略高于對(duì)照親本秀水134，兩者之間并無(wú)明顯差異。秀水134轉(zhuǎn)入抗蟲(chóng)基因T-DNA并不會(huì)明顯影響稻米的水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、碳水化合物含量。

2.2脂肪酸含量

由表2可知，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt的棕櫚酸（C16 ∶0）、油酸（C18 ∶1）、亞油酸（C18 ∶2）含量略低于對(duì)照秀水134，而花生酸（C20 ∶0）略高于對(duì)照親本，但均無(wú)明顯差異。其他脂肪酸豆蔻酸（C14 ∶0）、硬脂酸（C18 ∶0）、花生一烯酸（C20 ∶1）、亞麻酸（C18 ∶3）均無(wú)差異。以上說(shuō)明轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻中T-DNA的插入未影響親本水稻的脂肪酸含量。

2.3氨基酸含量

由表3可知，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt的天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸都要高于非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼H本秀水134，而酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸略低于對(duì)照親本，其他氨基酸沒(méi)有差異，單因素方差分析表明這些差異均不顯著。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻并未改變?cè)杏H本的氨基酸含量。

2.4礦物質(zhì)含量

礦物質(zhì)是人體必需的元素，是構(gòu)成人體組織和維持正常生理功能必需的各種元素的總稱，且礦物質(zhì)無(wú)法自身產(chǎn)生、合成。稻米中所含的許多礦物質(zhì)都是人體重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，稻米礦物質(zhì)含量也是衡量營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由表4可知，Bt轉(zhuǎn)基因水稻與原親本秀水134相比，秀水134-Bt的銅、鐵、鉀、鎂、鈉含量略高于對(duì)照親本，鈣、磷含量略低于對(duì)照親本。各種礦物質(zhì)含量相差不明顯，說(shuō)明Bt轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻并未改變?cè)H本中的礦物質(zhì)含量。

2.5維生素含量

由表5可知，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt與其對(duì)照親本相比，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt的維生素B1含量略低于對(duì)照親本秀水134，維生B2含量都低于0.05，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻秀水134-Bt的α-維生素E含量略高于對(duì)照親本秀水134。差異都屬于自然變異，這充分說(shuō)明了Bt轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻并未改變?cè)H本中的維生素含量。

3討論

轉(zhuǎn)基因食品作為一種新型食品，其食用安全性引起了各國(guó)政府的高度重視。目前，國(guó)際上對(duì)轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)時(shí)， 關(guān)鍵性營(yíng)養(yǎng)成分與親本之間的差異是衡量轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品食用安全性的重要指標(biāo)之一。1993年國(guó)際經(jīng)合組織（OEDC）提出，用“實(shí)質(zhì)等同性”原則來(lái)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因食品的安全性，這一原則得到了普遍認(rèn)可?，F(xiàn)在有67個(gè)國(guó)家把這一原則作為轉(zhuǎn)基因食品安全評(píng)價(jià)的基本原則。所謂“實(shí)質(zhì)等同性”原則，主要是指通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)藝性狀和食品中各主要營(yíng)養(yǎng)成分、營(yíng)養(yǎng)拮抗物質(zhì)、毒性物質(zhì)及過(guò)敏性物質(zhì)等成分的種類和數(shù)量進(jìn)行分析，并與相應(yīng)的傳統(tǒng)食品進(jìn)行比較，若兩者之間沒(méi)有明顯差異，則認(rèn)為該轉(zhuǎn)基因食品與傳統(tǒng)食品在食用安全性方面具有實(shí)質(zhì)等同性，不存在安全性問(wèn)題。

進(jìn)行實(shí)質(zhì)等同性分析的關(guān)鍵之一是選取與轉(zhuǎn)基因品種具有可比性的對(duì)照品種。2009年12月，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因水稻華恢1號(hào)和Bt汕優(yōu)63首次獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的轉(zhuǎn)基因安全證書(shū)，對(duì)華恢1號(hào)轉(zhuǎn)基因水稻的遺傳穩(wěn)定性、農(nóng)業(yè)性狀、食品成分分析和潛在毒性或過(guò)敏性進(jìn)行了廣泛的評(píng)價(jià)，未發(fā)現(xiàn)非預(yù)期的效應(yīng)。除了引入了抗蟲(chóng)性狀外，試驗(yàn)結(jié)果表明，華恢1號(hào)轉(zhuǎn)基因水稻其他性狀與創(chuàng)痛的對(duì)照水稻無(wú)實(shí)質(zhì)性差異。本研究所用的材料轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻秀水134-Bt，是以秀水134為受體材料，通過(guò)根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法導(dǎo)入抗蟲(chóng)基因cry1Ac1獲得的轉(zhuǎn)基因純合品系，前期田間試驗(yàn)結(jié)果表明其對(duì)稻縱卷葉螟具有很好的抗性，除了株高與原品種有所差異外，千粒質(zhì)量、產(chǎn)量等主要農(nóng)藝性狀均沒(méi)有顯著差異[14]。本研究主要針對(duì)轉(zhuǎn)基因大米和親本大米的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了分析，結(jié)果可以看出，Bt轉(zhuǎn)基因水稻中稻米營(yíng)養(yǎng)成分并未發(fā)生多大的變化，說(shuō)明基因的插入并沒(méi)有干擾水稻的營(yíng)養(yǎng)平衡，保持與原有親本的稻米特征，本試驗(yàn)提供的數(shù)據(jù)具有較為可靠的參考和應(yīng)用價(jià)值。

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