郝梓萌,劉曉晨,孫德勝,劉振寧,霍如雪*
(1.臨沂大學(xué) 農(nóng)林科學(xué)學(xué)院,山東臨沂 276000;2.臨沂市農(nóng)業(yè)綜合執(zhí)法支隊,山東臨沂 276000)
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指通過DNA重組技術(shù)將人為分離和修飾過的基因轉(zhuǎn)移到目的生物體基因組中,通過外源基因的穩(wěn)定遺傳和表達(dá),使生物體產(chǎn)生可預(yù)期的、定向的遺傳改變,從而達(dá)到品種創(chuàng)新和遺傳改良目的的技術(shù)。轉(zhuǎn)基因食品又稱基因改造食品,是用基因工程相關(guān)的方法在目標(biāo)物種中插入某些其他生物的基因片段,改變目標(biāo)物種的基因組構(gòu)成,使該物種表達(dá)出相應(yīng)的產(chǎn)物,并獲得人們所需性狀的產(chǎn)品或以其為原材料加工出來的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯運番茄和抗旱玉米等轉(zhuǎn)基因植物的出現(xiàn),極大地促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但轉(zhuǎn)基因食品是否安全、是否會對人們的健康造成危害一直受到人們的高度關(guān)注。
1973年,美籍科學(xué)家斯坦利科恩首先把癩蛤蟆的基因直接植入植物細(xì)胞中,并進(jìn)行人類有史以來第一個轉(zhuǎn)基因試驗。1983年,世上第一個轉(zhuǎn)基因植株——抗除草劑煙草在美洲問世。自轉(zhuǎn)基因煙草問世以來,該技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、制造業(yè)等多個領(lǐng)域持續(xù)滲透,特別是在種植業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了快速發(fā)展,已批準(zhǔn)了棉花、大豆、油菜等24種轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行商業(yè)化種植。中國是世界上較早參與生物育種和轉(zhuǎn)基因種子研究的國家,也是較早在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用生物工程的國家之一,在發(fā)展中國家仍處于領(lǐng)先地位,并且對于轉(zhuǎn)基因水稻的研究走在了世界前列[1]。
植物在生長發(fā)育過程中會面臨諸多生物因素的威脅。因此,通過基因遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)提高植物在生長發(fā)育階段中的抗蟲性是行之有效的方法。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是將蘇云金芽孢桿菌中產(chǎn)Bt毒蛋白的基因轉(zhuǎn)入棉花中,它的殺蟲機理是其菌株可產(chǎn)生內(nèi)毒素和外毒素兩類毒素,使害蟲停止取食從而殺滅害蟲。
病害是限制作物高產(chǎn)的重要因素,因此利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗病品種是克服病害的關(guān)鍵措施。以水稻為例,當(dāng)前最成功的一種方法是“借助外殼蛋白的保護法”,危害水稻的水稻條紋葉枯病的病毒外殼蛋白基因已被分離克隆并成功在水稻中得到了轉(zhuǎn)化,而且再生植株具有抗病的特性,這種抗性還可遺傳給子代。目前,中國在棉花、水稻、小麥和大豆等糧食作物轉(zhuǎn)基因的研發(fā)上已取得了重要的研究成果。
以轉(zhuǎn)基因大豆為例,在轉(zhuǎn)基因大豆的食用安全性評價方法中,普遍采用國際食品法典委員會指定的評價標(biāo)準(zhǔn),其評價轉(zhuǎn)基因大豆的食用安全性的法則是實質(zhì)性等同法則,該法則主要包括營養(yǎng)學(xué)、毒理學(xué)和過敏性等方面。
3.1.1 營養(yǎng)學(xué)評價
通常使用轉(zhuǎn)基因大豆飼養(yǎng)動物,通過測定飼養(yǎng)動物的生長生理和營養(yǎng)指標(biāo)評估轉(zhuǎn)基因大豆對飼養(yǎng)動物的營養(yǎng)學(xué)影響。有研究表明,使用抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆喂養(yǎng)老鼠、雞、鲇魚和奶牛等,飼養(yǎng)動物的生理和營養(yǎng)指標(biāo)未發(fā)生顯著性變化[2]。相反,也有相關(guān)研究表明,在某些方面轉(zhuǎn)基因大豆在營養(yǎng)學(xué)上不如非轉(zhuǎn)基因大豆,例如金紅等[3]指出抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆中具有抗癌作用的異黃酮成分含量與非轉(zhuǎn)基因大豆相比減少13%左右。
3.1.2 毒理學(xué)評價
通常使用轉(zhuǎn)基因大豆飼養(yǎng)動物,測定飼養(yǎng)動物的中毒癥狀和相關(guān)毒害指標(biāo),根據(jù)毒性和攝入量參考值對其安全性進(jìn)行評價。有研究表明,使用抗草甘膦豆粕飼養(yǎng)大鼠,大鼠的生長生理指標(biāo)和組織器官病變指標(biāo)較對照組無顯著變化,相應(yīng)肌肉組織中未檢測出抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆的外源DNA殘留[4]。吳爭等[5]通過研究轉(zhuǎn)基因大豆油對低營養(yǎng)模型小鼠免疫功能的影響發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因大豆油未對模型動物細(xì)胞的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響,但非轉(zhuǎn)基因大豆油較轉(zhuǎn)基因大豆油對免疫功能促進(jìn)有更好的效果。但也有研究指出,轉(zhuǎn)基因大豆對生物體也可產(chǎn)生毒害影響,MALATESTA等[6]使用抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆飼養(yǎng)大鼠2年,發(fā)現(xiàn)老鼠體內(nèi)的衰老標(biāo)記物表達(dá)量明顯增多。
3.1.3 過敏性評價
大豆中含有大量的蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)是重要的過敏原之一。轉(zhuǎn)基因大豆中,由于外源基因的轉(zhuǎn)入,可能會發(fā)生外源基因的表達(dá)產(chǎn)生可能導(dǎo)致動物或人體過敏的特異蛋白。馬啟斌等[7]認(rèn)為抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆中的CP4-EPSPS蛋白無明顯過敏性,且精煉大豆油可去除大多數(shù)CP4-RPSPS蛋白,降低其在大豆制品中所占的比例,降低其致敏性從而不引起人體的過敏反應(yīng)。但對于轉(zhuǎn)基因大豆的致敏性,仍需進(jìn)行深入研究,曾有報道指出,轉(zhuǎn)基因大豆制成的豆?jié){被兒童飲用會導(dǎo)致過敏。
由于轉(zhuǎn)基因大豆是由人為操作修改大豆基因而形成的品種,其在自然環(huán)境中種植可能會發(fā)生基因漂移、造成基因污染和破壞自然生態(tài)中生物多樣性平衡。對于轉(zhuǎn)基因大豆生態(tài)安全性評價,主要從其對近緣植物、近親植物和生態(tài)環(huán)境(例如土壤營養(yǎng)和土壤微生物)的影響等幾方面評價。
3.2.1 轉(zhuǎn)基因大豆對近緣植物的影響
轉(zhuǎn)基因大豆可能會對其周邊環(huán)境種植的近緣野生植物產(chǎn)生影響。①基因可能會通過花粉或其他介質(zhì)向其周邊的近緣野生大豆轉(zhuǎn)移,從而使近緣野生大豆產(chǎn)生同樣的抗性效果。②轉(zhuǎn)基因大豆由大范圍栽培,且經(jīng)過了選擇作用,其自身也有一定的可能性成為優(yōu)勢種,成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中的“雜草”。以上兩種情況都會導(dǎo)致“超級雜草”的產(chǎn)生。但有研究表明,在中長期的轉(zhuǎn)基因大豆種植下,轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草的可能性為零或較低,表明轉(zhuǎn)基因大豆在栽培地?zé)o生存競爭優(yōu)勢,雜草化的潛力和可能性較低[8]。
3.2.2 轉(zhuǎn)基因大豆對近親植物的影響
轉(zhuǎn)基因大豆栽培過程中產(chǎn)生的花粉可能會通過基因逃逸或自然轉(zhuǎn)基因現(xiàn)象的發(fā)生對原生種野生大豆的原始性狀產(chǎn)生干擾或破壞。當(dāng)轉(zhuǎn)基因從轉(zhuǎn)基因大豆向野生種大豆逃逸時,會導(dǎo)致原生種大豆的等位基因丟失,造成野生種基因污染或消失。有研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因大豆和野生大豆同地栽培,會發(fā)生兩者的自發(fā)雜交,同時在分子水平也發(fā)現(xiàn)兩者會發(fā)生基因漸滲現(xiàn)象,說明轉(zhuǎn)基因大豆可能通過基因逃逸的方式向野生種大豆發(fā)生基因漂移[9]。
3.2.3 轉(zhuǎn)基因大豆對土壤微生物的影響
土壤微生物是土壤生態(tài)環(huán)境的重要組成部分之一,轉(zhuǎn)基因大豆中產(chǎn)生的特異性蛋白可能會對土壤生態(tài)環(huán)境中的微生物產(chǎn)生毒害作用而抑制其生長,或有利于微生物生長。杜偉等[10]研究發(fā)現(xiàn)抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆可以影響根際土壤微生物的數(shù)量,但其影響的規(guī)律未知;章秋艷等[11]通過盤栽種植多種轉(zhuǎn)基因大豆和非轉(zhuǎn)基因大豆,對比成熟期大豆的根際土壤中固氮細(xì)菌的多樣性,結(jié)果表明其根基土壤中固氮細(xì)菌的多樣性和均勻度指數(shù)均無顯著差異。
3.2.4 轉(zhuǎn)基因大豆對生態(tài)環(huán)境動物的影響
轉(zhuǎn)基因大豆對生態(tài)環(huán)境影響的方面主要在于其種植后對于其種植區(qū)域生態(tài)環(huán)境中生物多樣性的影響。生物多樣性不僅包括其土壤環(huán)境中的微生物,還包括其種植區(qū)域中的其他生物,如有益昆蟲、有害昆蟲、天敵群落以及大型生物等不同種生物。如果轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)生的特異性蛋白或有毒物質(zhì)對其周邊生物產(chǎn)生毒害,有可能引起種植區(qū)域的生態(tài)失衡,導(dǎo)致更大的問題出現(xiàn)。
綜上所述,對于轉(zhuǎn)基因技術(shù)與產(chǎn)品,人們應(yīng)客觀理性地對待。根據(jù)《中華人民共和國種子法》的相關(guān)要求,轉(zhuǎn)基因作物在進(jìn)入大面積的商業(yè)種植前需獲得品種批準(zhǔn)證書和生產(chǎn)許可證經(jīng)驗許可證。目前,只有棉花和木瓜的轉(zhuǎn)基因品種可用于商業(yè)種植。中國對于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的態(tài)度普遍謹(jǐn)慎,并且一直堅持“科學(xué)規(guī)劃、積極研究、穩(wěn)步發(fā)展、加強管理”的原則來發(fā)展轉(zhuǎn)基因相關(guān)的生物技術(shù)。