转基因食品及作物环境安全性分析.docx

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转基因食品及作物环境安全性分析

转基因食品及作物环境安全性分析

摘要

转基因技术是新科技革命的代表技术，被应用到很多产业生产上。

我国的转基因技术正在稳步发展，并遵循转基因作物研究安全性优先的原则。

本文研究了我国现阶段转基因安全性评价中的三个热点问题。

水稻是我国主要的粮食作物，年产量居世界第四位。

水稻是产量比较高的农作物，我国的气候适合水稻的生长。

但是，水稻在生长过程中，容易发生病虫害，严重影响水稻的产量。

所以，培育转基因抗虫、抗病及抗除草剂水稻品种迫在眉睫。

以广州作为华南水稻生态区的代表进行试验，以转基因粳稻L201（含抗除草剂Banta基因）为花粉供体，进行大田生产进行模拟实验，研究转基因向粕型两系及三系杂交稻，并对含AA基因组的普通野生稻的基因漂流进行研究，探索其影响因素。

试验结果表明，受体材料不同对水稻基因漂流频率有很大的影响，而且差别较大。

在0m区的因漂流频率，按种子成苗计算，不育系博A的频率最高，达到35.235%；9A的频率其次达34.431%；不育系GD-1S和培矮64S居于第二，分别达到9.140%和4.315%；漂流频率最低的是杂交稻品种粤杂922和培杂双七，其频率仅仅是0.132%和0.026%。

影响基因漂流的因素是距离，随着距离不断的增加，受体的基因漂流频率迅速下降，距离在2m左右的时候会发生大幅度下降。

经过长期的研究与观察，在自然条件下，把两种普通野生水稻种植在转基因水稻L201旁边（0m区），在O.Rufipogon和O.nivara上都能检测到基因漂流，这说明在栽培稻与普通野生稻之间，有相当高的基因漂流率。

通过长期的实验，对转基因水稻的环境风险进行观察，发现转基因向常规稻的基因漂流频率比较小，受影响的最大距离也较短，所以风险也会相对较低；转基因水稻向不育系水稻的基因漂流频率较高，受影响的最大漂流距离也比较大，其相应的风险也就相对较高。

所以，在以后的研究中，应重点考虑转基因漂流对稻制种纯度的影响，并对其可能引起的环境风险后果进行探索。

转基因食品安全性评价可以应用生物信息学方法，对转基因食品及其传统对应食品进行对比，对其实质等同性因素分析。

本文中对主要基因和蛋白数据库中的数据进行检索，共收集毒蛋白氨基酸序列数据2013个，其中包括植物毒蛋白201个，细菌毒蛋白496个，动物毒蛋白354个，还包括其它生物的毒蛋白56个。

在数据库中还检索到抗营养因子蛋白数据1743个，这其中包括1453个凝集素数据，290个蛋白酶抑制剂数据。

随着国际化进程的加深，受到国际政治、经济等因素的影响，转基因技术已经受到重视，到目前为止，已经有50余个国家和地区（包括欧盟）制了相关的法律、法规，并制定了对转基因生物及其产品标识管理的制度，严格管理转基因生物及其产品。

我国也制定了对转基因生物的管理法律、法规。

本文分析了多个国家的管理标识，分析不同国家和地区的标识管理政策，并发现了在转基因生物标识管理中存在的问题，并对这些问题进行了分析。

通过这些分析发现，转基因生物及其产品的标识管理制度实施的基础转基因产品检测技术，本文通过研究目前在全球转基因大豆、玉米、油菜和棉花中应用最为广泛的外源基因技术，并针对调控元件，在此基础上建立了对转基因植物及其产品进行定性的PCR检测方法，并研制成功了转基因产品检测试剂盒。

关键词：

转基因水稻；基因漂流；毒蛋白；抗营养因子；数据库；标识；GMO检测技术

Abstract

Transgenictechnologyistherepresentativeofnewtechnologyrevolutionofscienceandtechnology,hasbeenappliedtomanyindustries.Transgenictechnologyinourcountryisdevelopingsteadily,andfollowthesafetyoftransgeniccropsontheprincipleofpriority.Thispaperstudiesthreeimportantproblemsoftransgenicsafetyevaluationatpresentinourcountry.

Riceisthehighyieldcrop,ourclimatesuitableforthegrowthofrice.However,inthegrowthprocessofrice,pronetopestsanddiseases,seriousimpactonriceyield.Therefore,cultivationoftransgenicinsectresistant,diseaseresistanceandherbicideresistantricevarietiesimminent.TakingGuangzhouasarepresentativeofSouthernChinariceecologicalzonesofthetest,thetransgenicriceL201（includingaherbicideresistancegeneBanta）aspollendonor,fieldproductionsimulationexperiments,studyonthehybridricetransgenictomealtwo-lineandthreeline,andstudythecommonwildricegeneflowofAAgenome,andexploreitsinfluencingfactors.TakingGuangzhouasarepresentativeofSouthernChinariceecologicalzonesofthetest,thetransgenicriceL201（includingaherbicideresistancegeneBanta）aspollendonor,fieldproductionsimulationexperiments,studyonthehybridricetransgenictomealtwo-lineandthreeline,andstudythecommonwildricegeneflowofAAgenome,andexploreitsinfluencingfactors.

Experimentalresultsshowthat,differentreceptormaterialhasgreatinfluenceonthericegeneflowfrequency,anddifferent.Inthe0mregionduetodriftfrequency,accordingtotheseedseedlingcalculation,sterilelineBoAfrequencyishighest,reaching35.235%;thefrequencyof9Aismorethan34.431%;malesterilelineGD-1SandPeiai64Sissecond,reached9.140%and4.315%respectively;thelowestdriftfrequencyishybridriceYueza922andcultivatedhybriddoubleseven,itsfrequencyisonly0.132%and0.026%.Factorsaffectingthegeneticdriftisdistance,asthedistanceincreases,thegeneflowfrequencyreceptorsdecreasedrapidly,whenthedistanceisaround2mdrasticallydecreased.

Afteralongtermresearchandobservation,undernaturalconditions,thetwokindsofcommonwildriceplantingbesidethetransgenicriceL201（0m）,canbedetectedbythegenedriftintheO.RufipogonandO.nivara,whichshowsthatbetweencommonwildriceandcultivatedrice,havehighratesofgeneflow.

Throughlong-termexperiments,environmentalrisksoftransgenicricewithobservation,foundthatthegeneflowfrequencyGMtoconventionalriceisrelativelysmall,themaximumdistanceaffectedisrelativelyshort,sotherisksarerelativelylowgeneflowfromtransgenicrice;highfrequencytothemalesterilelineofrice,affectedthemaximumdriftdistanceisrelativelylarge,theriskisrelativelyhigh.Therefore,infutureresearch,shouldconsidertheimpactoftransgenicdriftonriceseedpurity,andtheenvironmentalriskoftheirpossibleconsequencesof.

Geneticallymodifiedfoodsafetyevaluationmethodcanbeappliedtobioinformatics,carryonthecontrasttothegeneticallymodifiedfoodandtraditionalcorrespondingfood,analysisoftheconceptofsubstantialequivalencefactor.Retrievalofthemajorgeneandproteininthedatabasedatainthispaperwerecollected,toxicproteinaminoacidsequencedataof2013plants,includingtoxicprotein201,bacterialtoxinprotein496,animalprotein354,alsoincludesotherbiologicaltoxinprotein56.Inadatabase,retrievedtheantinutritionfactorproteindataof1743,including1453lectindata,290proteaseinhibitordata.

Asglobalizationdeepens,influencedbyinternationalpolitical,economicandotherfactors,thetransgenictechnologyhasbeenpaidmoreattention,sofar,therehavebeenmorethan50countriesandregions（includingtheEuropeanUnion）oftherelatedlawsandregulations,andsetoftransgenicorganismsandtheirproductsofidentitymanagementsystem,strictmanagementoftransgenicorganismsandtheirproducts.Chinahasalsoformulatedthelaw,regulationsongeneticallymodifiedorganisms.Thispaperanalyzesseveralnationalidentitymanagement,analysisofdifferentcountriesandregionsofidentitymanagementpolicies,andarefoundinthetransgenicbiologicalknowledgemanagementproblems,andtheseproblemsareanalyzed.Throughtheseanalysis,basedonthedetectionoftransgenicproductsimplementationoftransgenicorganismsandtheirproductsofidentitymanagementsystem,throughthestudyoftherapeandcottontransgenicsoybean,maize,themostwidelyusedexogenousgenetechnology,andneedleexchangecontrolcomponents,isestablishedbasedonthePCRdetectionmethodforqualitativetoGMplantsandtheirproducts,andthesuccessfuldevelopmentofGMOdetectionkit.

Keywords:

transgenicrice;geneflow;protein;antinutritionalfactor;database;identification;GMOdetectiontechnology

第一章绪论

1.1研究背景

转基因技术可以说是代表了当下生物科技中最先进的技术。

转基因生物是指经过最新的转基因技术进行改造，改变基因的结构成的生物。

大家熟悉的转基因植物、转基因动物和转基因微生物都是转基因生物。

转基因农作物（GMC）是其中发展最快、应用最广的。

转基因作物种类多种多样。

抗虫、抗病、抗逆境及抗除草剂等农艺性状改良叫做输入性状改良;输出性状改良就是对农作物的品质进行改良，在不改变原有情况下，能够生产高价值的化学制品及生物制的转基因作物被用作生物反应器。

转基因抗除草剂作物和转基因抗虫作物是目前应用最广泛转基因技术。

抗病及品质改良转基因技术也得到快速发展，并得到广泛应用。

1.2文献综述

转基因技术的发展只有几十年的时间，转基因烟草是世界首例转基因植物，在1983年问世。

转基因植物在1986年首次进入田间进行实验。

世界上第一个转基因植物产品是延熟保鲜转基因番茄，于1994年获准进入市场。

转基因农作物的种植面积在全球增长迅速。

数据显示，在1995年全球转基因农作物种植面积仅180万公顷，到了1996年猛增了1000万公顷，达到1180万公顷，1997年达了3780万公顷。

尽管转基因作物的安全性受到质疑，在这种情况下，1999年仍比上一年增加12%。

可以看出，转基因技术是作物技术中应用速度最快、范围最广的技术之一。

数据显示，到2002年，共有18个国家和地区的近720万农户种植了转基因作物。

美国、阿根廷、加拿大和中国成为转基因作物的主要国家。

其中，美国种植面积最大，达到4200万公顷，占全球转基因作物种植面积的26%，阿根廷次之，种植面积达1420万公顷，加拿大423万公顷，中国198万公顷。

转基因大豆、玉米、棉花和油菜是这些国家最主要的种植作物。

这4种转基因品种占全球该作物总面积的比例逐年提高，2001年，转基因大豆种植面积占全球大豆种植面积的51%（首次超过1半面积）。

这4种作物的转基因品种的种植比例上升幅度较大，到2001年可达20%一21%。

转基因技术的发展和应用，给农民带来了巨大的效益，不仅获得了经济效益，还获得了生态效益。

转基因作物技术在全世界范围内被广泛的应用，取得了巨大的经济效益和生态效益。

转基因作物应用给资源匾乏的发展中国家的农户带去了很好的收益，产量大大增加的同时，降低了生产的成本，减少了劳动强度。

南非的农民种植抗虫棉，收入大大提高，他们不仅可以用收入的钱供子女上学，还大大的还减少了劳动时间，使南非的妇女能抽出更多的时间来做其他的事情。

在我国，农民种植1公顷的转基因抗虫棉，每年可以增加收入约2210元左右。

转基因抗虫棉的推广，还有利于保护环境，2001年全球杀虫剂用量减少了4.2万吨，这一数量是往年的40%左右。

虽然我国的转基因技术还处于起步阶段，但也取得了明显的成果。

近几年，政府重视转基因技术的研发，不断加大对转基因技术研发的支持力度。

我国正在积极研发转基因生物，根据数据统计，我国正在研究的转基因生物有210多种。

棉花是我国最主要的经济作物，种植面积广，对抗虫棉花的研制一直没有停止，经近十年的努力，经国家审定的转基因抗虫棉53种，43个品种获准进入环境释放，其中GK19、中棉38等十几个优良品种已经在全国范围推广种植，获得了很好的经济效益。

转基因抗病棉花研究也正在积极进行，并取得阶段性进展。

经过十几年的探索研究，我国在转基因水稻方研究面已取得了令世界瞩目的成果，大大改善了水稻的品质，提高了水稻的产量。

在其它转基因作物研究方面，转基因抗虫玉米进入小规模田间试验阶段，在实验过程中取得了很好的效果。

转基因抗蚜虫大豆研究完成，在小部分地区开始推广。

转基因抗食心虫大豆也正在进行田间试验。

为了推广转基因生物的研究成果，使其转化为生产效益，经过农业部安全评价，水稻、玉米、棉花、大豆等10种转基因作物被批准环境释放。

“转基因棉花种子产业化”、“基因工程疫苗产业化”等高新技术项目是国正在实施的重大产业化项目，已经取得了初步的成效，在生产中发挥了不错的效益。

正当转基因技术在全世界推广时，1998年，英国的Pusztai博士研究发现，大鼠在食用转雪花莲凝集素基因的马铃薯后会出现一些不良现象，导致体重和器官减轻，同时免疫系统也会受到破坏。

这件事在国际上引起了轰动，人们开始质疑转基因生物的安全性。

英国皇家学会对Pusztai博士的研究进行了反驳，并指出了他在试验中的6方面的错误。

一般情况下，科学家们在进行转基因植物育种时，都会考虑各种因素，通过不同的基因组合，都会经过大量的试验，避免使用对人类有毒的编码基因。

不久之后，康奈尔大学的一个研究组发表文章，声称他们发现用带有转基因抗虫玉米花粉的马利筋叶片饲喂的美国大斑蝶，44%的幼虫死亡。

这一文章又一次引发了全球对GMC环境安全性的争论。

人们对GMC安全性争论的焦点主要集中在的基因漂流问题。

科学的问题还要通过科学的方法加以解决。

GMC能过造福群人类，只是它还有需要完善的地方。

为了让GMC更好的造福人类，在人类的发展过程中，试验不断进步，不断完善技术，世界各国开始重视对转基因生物安全性的研究，并制订对转基因生物的安全性进行管理的相应政策。

1.3研究内容

根据国际上对转基因安全性的研究，结合我国转基因安全性研究，对转基因生物安全性问题，本文主要有以下三个方面的研究:

1、转基因水稻相关物种漂流率影响因素的研究;

2、构建毒蛋白数据库;

3、分析不同国家和地区对转基因产品标识管理政策，研究、对比转基因产品检测技术。

第二章转基因食品及作物环境安全性理论基础

2.1转基因作物的环境安全性

2.1.1转基因植物成为杂草的可能性

“杂草”被认为是生长在错误地点的植物。

更广泛的说法是义不是人为种植的，对人类的生产产生的不利性状多于有利性状的植物。

对一种植物是否是杂草进行判断不是绝对的，它可能在在某地是有害的杂草，而在另一地方却可能成为对人类有益的农作物。

转基因植物是否有可能成为杂草，要看它能否扩散至邻近植物的栖息地，并抢夺原来植物的生长资源，并在栖息地内持续存在直至取代原来的植物。

在结合转基因受体植物的生物学特性研究，GMC是否具有演变成新型杂草的潜在风险时，要与外源基因导入性状进行综合评价。

首先，要考虑被转基因植物有无杂草遗传特性。

有些植物经过人类的长期驯化，已经离不开人类的耕作，它们对对环境要求极为苛刻。

玉米就是一种被人类驯化的高产植物，它的生长和繁殖都离不开人类的作物，它已经失去了杂草的一系列遗传特性，如果在玉米基因中导入一、两个基因，它也很难变为杂草。

其次，GMC中导入的基因中是否存在杂草的遗传特性。

对环境适应能力越强的转基因植物，转变为杂草的可能性越大。

但这一说法只是一种理论，还没有得到试验证明。

2.1.2转基因作物中外源基因向相关物种的漂移

我们在不同的时期，发展不一样的，不同物种或不同生物群体之间通过有性繁殖或无性繁殖实现遗传物质的转移，这就是基因漂流。

理论上来说，大量的某种转基因植物的附近存在与该植物有杂交亲和性的植物时，就有可能通过花粉进行基因转移。

在这里需要指出的是，基因漂流并不是转基因作物才有的特性，其他植物在一定的条件下也可能发生基因漂流。

我们在实验过程中，除草剂的广泛而大量地使用，杂草逐渐对除草剂形成抗体，并重点研究作物与传统作物相比，转基因漂流是否会增加新的风险。

2.1.3转基因抗除草剂作物的安全性

杂草的生长会抢夺农作物的生长资源，近30年来防治杂草的最有效方法就是使用除草剂。

除草剂是每年的使用量超过了杀虫剂和杀真菌剂的总和。

除草剂的广泛而大量地使用产生了非常严重的影响，杂草逐渐对除草剂形成抗体，加速了抗除草剂杂草的形成。

首例抗除草剂杂草是在1970年发现的。

到目前为止，己经发现143种不同的杂草对一种或多种除草剂具有抗性，有些杂草对除草剂的抗性很强。

黎和绿穗觅是世界上最强的抗除草剂杂草。

为了解决杂草问题，各个国家都在研制转基因抗除草剂作物，它目前应用最广的转基因作物。

2011年，全球转基因抗除草剂作物种植面积为5723万公顷，占所有转基因作物的78%。

转基因抗除草剂作物的种植，可以很好地改善水土历史情况，增加土地肥力，减少水土流失，减少除草剂的使用，减轻农民的劳作量，同时还能减少环境污染。

但使用抗除草剂作物也不是一劳永逸的，过渡依赖少数几种除草剂，会增加对抗除草剂杂草的风险，或者由于长期使用除草剂从而使转基因作物的自生苗成为杂草等。