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转基因水稻食用安全性评价内容与主要争论问题分析图文
杂交水稻(HYBRIDRICE,2012,27(1:
1—6
・专题与综述・Specialthesis&overview
转基因水稻食用安全性评价内容与主要争论问题分析
肖国樱,陈芬,孟秋成,周浩
(中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室,湖南长沙410125
摘要:
介绍了中国转基因水稻食用安全性评价的政策依据,并以实例为基础介绍了食用安全性评价的主要内容、检测标准:
新表达物质毒理学评价、新表达物质致敏性评价、关键营养成份与抗营养因子检测、新表达物质含量(表达量检测、新表达物质热稳定性和可消化性检测、全食品安全性检测等。
针对转基因水稻螟虫不能吃,人是否能吃,是否能长期吃,实质等同性原则是否存在逻辑错误、偏袒大公司等问题进行了分析。
对中国转基因水稻的发展前景进行了评论,认为前期需要有一个渐进、积累的过程,但之后将快速覆盖、急剧增长。
关键词:
转基因水稻;食用安全性;评价标准;争论
中图分类号:
¥511.03;Q78文献标识码:
A文章编号:
1005—3956(201201—0001-06
自从1994年美国CMgene公司的延熟保鲜转基因西红柿获得美国农业部和美国食品与药物管理局的批准进人市场以来,转基因作物大规模商业化生产已经走过了17a。
2010年全球转基因作物种植面积达到1.48亿hm2,比1996年增长87倍;种植面积超过500万hm2的国家有美国、巴西、阿根廷、印度、加拿大,主要转基因作物为大豆、玉米、棉花和油菜…。
2009年转基因水稻华恢1号和Bt汕优63获得中国农业部颁发的农业转基因生物生产应用安全证书,标志着转Bt基因抗虫水稻具备了进行商业化生产的前提条件之一。
但对于中国农业科技领域的这一重大进展,社会、特别是网络舆论对于它的知识产权归属问题、食用安全性问题提出了质疑,形成了一股反对主粮转基因化的浪潮,延迟和阻碍了这一先进农业技术的推广应用。
事实上,中国对于包括华恢1号和Bt汕优63在内的转基因水稻食用安全性已经进行了较为深入的研究和评价口以1|,它们作为食品(主食是安全的。
本文主要介绍转基因水稻食用安全性的评价程序和检测标准,并对食用安全性的主要争论问题进行讨论,以增强对转基因水稻食用安全性的信心,明辨是非,还原转基因水稻的本来面貌。
1转基因水稻食用安全性评价依据与内容中国现行对农业转基因生物的管理主要依据国务院2001年5月23日颁布的《农业转基因生物安全管理条例》,以及农业部2002年1月5日发布的《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》和《农业转基因生物标识管理办法》3个配套规章H0’12J。
转基因水稻食用安全性评价实施的具体依据是农业部发布的中华人民共和国农业行业标准NYl101—2006:
《转基因植物及其产品食用安全性评价导则》、《转基因植物安全评价指南(试行》,以及具体检测项目的相关行业标准或技术规程¨0|。
根据上述法规,转基因水稻的研发分为科学研究、中间试验、环境释放、生产性试验、申报生产应用安全证书5个阶段,每个阶段都有需要完成的食用安全性检测试验和需要提供的评价资料(表1。
2转基因水稻食用安全性评价标准与实例
2.1新表达物质毒理学评价
新表达物质毒理学评价必须由农业部审核的具有资质的检验检测机构进行,检测标准为《急性毒性试验GB15193.3—2003。
据农业部转基因生物食用安全监督检验测试中心(北京对转基因抗除草剂水稻Bar68—1¨列中的外源Bar基因的原核表达蛋白进行小鼠经口急性毒性试验,蛋白以5g/kg(即每千克小鼠体重灌胃5g蛋白的灌胃量灌胃小鼠后,无小鼠死亡或中毒情况出现,受试组的体重增长、器官重量与空白对照及阴性对照组无生物学意义上的差异,受试组器官组织切片未显示毒理性病变;根据GB15193.3—2003判定,该蛋白属实际无
收稿日期:
2011—09—26
基金项目:
国家科技重大专项(2011ZX08001—003;湖南省科技重大专项(2009FJl004
作者简介:
肖国樱(1965一,男,湖南安化人,研究员,博士。
电话:
0731—84619770;E—mail:
xiaoguoying@。
万方数据
・2・杂交水(HYBRIDRICE,2012,27(12012年1月(Jan.,2012
表1转基因水稻各试验阶段的食用安全性评价内容
Table1.Assessmentoffoodsafetyoftransgenicriceindifferentphasesofresearchanddevelopment(R&D.
试验阶段R&Dphase
食用安全性评价内容
Assessmentoffoodsafe哆indifferentR&Dphases
申闻试蛤①新表达物质毒理学评价;②新表达物质致敏性评价;③关键营养成份与抗营养因子检测。
①T0x一。
1.27竺icologicalassessmentofforeignprotein.@Allergenassessmentofforeignprotein.③Assessmentofmajor………
nutrientcompositionandanti-nutritionalfactorsinGMOproducts.
Envi三三慧放release④新表达物质含量(表达量检测。
④c。
ntentassessmentofforeignproteininGMoproducts.
⑤新表达物质热稳定性和可消化性检测;⑥全食品安全性检测;⑦生产加工对食用安全性影响的评
生产性试验价;⑧按个案分析的原则需要进行的其它评价。
⑤Thermalstabilityanddigestibilityofforeignprotein.Productivetrial@FoodsdetyassessmentforwholeGMOproducts.QEffectsofproductionandprocessingofGMOprod—uctsonfoodsafety.⑧Additionalassessmentsresultedfromcase.by.caseprinciple.
毒。
对于小鼠5g/kg的摄入量,张启发院士有一个更直观的解释:
华恢1号稻米中抗虫蛋白含量约为2.5mg/kg,要达到5g/kg的受试剂量,体重60kg的人需要吃120t稻米;一个成人每天吃500g稻米的话,120t稻米可供吃657a。
2.2新表达物质致敏性评价
新表达物质致敏性评价必须由农业部审核的具有资质的检验检测机构进行。
农业部转基因生物食用安全监督检验测试中心(北京对转Bar基因水稻Bar68—1中的外源基因表达蛋白PAT在在线致敏原数据库、食品安全致敏原数据库、致敏蛋白结构数据库进行生物信息学分析的结果表明:
(1全长序列比对没有发现高度序列同源性;(2连续80个氨基酸序列同源性低于35%;(3没有发现连续8个相同氨基酸;(4空间结构分析结果为阴性。
因此,转Bar基因水稻Bar68—1外源基因表达蛋白PAT氨基酸序列与已知过敏原序列同源性较低,不会导致过敏。
2.3关键营养成份与抗营养因子检测
关键营养成份与抗营养因子检测必须由农业部审核的具有资质的检验检测机构进行,检测标准为GB/T5009.3—2003,GB/T5009.4—2003,GB/T5009.5—2003,GB/T5009.6—2003,GB/T5009.10—2003,GB/T5009.11—2003,GB/T5009.12—2003,GB/T5009.82—2003,GB/T5009.124—2003,GB/T5009.153—2003,NY/T1103.2—2006。
农业部转基因生物食用安全监督检验测试中心(北京对转Bar基因水稻Bar68—1的稻米中水分、灰分、蛋白质、脂肪、粗纤维、氨基酸、VE、VBl、VB2、铁、锌、钙、钾、钠、磷、铜、锰、镁、胰蛋白酶抑制活性TIM、植酸等营养素和抗营养因子进行了检测,发现转Bar基因水稻和非转基因对照没有本质差异,具有实质等同性"J。
2.4新表达物质含量(表达量检测
新表达物质含量(表达量的检测必须由农业部审核的具有资质的检验检测机构进行。
农业部转基因生物食用安全监督检验测试中心(北京用En—virologixPat/Bar蛋白检测试剂盒对转基因稻谷Bar68—1进行检测,结果表明,稻谷中的PAT蛋白含量均低于试剂盒的最低检出限。
谢小波等L141用EnvirologixCrylAb/CrylAc试剂盒快速测定了转基因水稻“克螟稻”直径为100目的细米粉中Bt杀虫蛋白含量,结果表明含量在2.65~3.10mg/kg,试剂盒最低检测剂量为0.15¨g/kg。
2.5新表达物质热稳定性和可消化性检测
新表达物质热稳定性和可消化性检测必须由农业部审核的具有资质的检验检测机构进行。
农业部转基因生物食用安全监督检验测试中心(北京根据《转基因生物及其产品食用安全检测一模拟胃肠液外源蛋白质消化稳定性试验方法》(农业部869号公告一2—2007对转基因水稻Bar68—1中的外源Bar基因原核表达蛋白进行模拟胃肠道消化稳定性试验,结果表明,该蛋白在模拟胃液与模拟肠液中均在15s内迅速被消化,不具有消化稳定性;热稳定试验结果表明,该蛋白在加热条件下至少稳定存在60min,具有较强的热稳定性。
2.6全食品安全性检测
全食品安全性检测必须由农业部审核的具有资质的检验检测机构进行,检测标准为《转基因植物及其产品食用安全检测——大鼠90d喂养试验》(NY/T1102—2006。
农业部转基因生物食用安全监督检验测试中心(北京用转Bar基因水稻Bar68
万方数据
肖国樱等:
转基因水稻食用安全性评价内容与主要争论问题分析・3・
一1的大米及其非转基因亲本D68的大米进行大鼠90d喂养试验的结果表明,各组大鼠均未发现明显中毒症状,无死亡情况发生;添加大米组的总进食量比基础日粮组偏低,可能与食物适口性及饲料成分有关;转基因大米组与非转基因大米组相比,大鼠的体重与食物利用率、总进食量等指标无剂量相关性或性别相关性差异,主要脏器亦未出现特异性病理改变;脏器重量、脏体比、血液学指标、血液生化学指标、尿常规检测虽有少数指标出现差异,但是不具有剂量相关性与性别相关性;检测结果表明,该转基因水稻食用是安全的。
王茵等怛。
用转Bar基因抗除草剂水稻样品进行了30d喂养试验,结果表明,16,32,64g/埏各剂量组大鼠生长发育、体重、食物利用率、血常规、脏体比及病理组织学观察等指标与阴性对照组差异均不显著,无作用剂量为64g/kg,表明转Bar基因抗除草剂水稻食用是安全的。
2.7其它食用安全性评价
转基因水稻作为主食是煮熟后食用,蒸煮加工过程可以提高转基因水稻的食用安全性,因此生产加工对食用安全性影响的评价可由研发单位完成。
对关键成份有明显改变的转基因植物,需要根据个案分析的原则,提供该成份改变后的食用安全性和营养学评价资料;是否需要具有资质的检测机构评价,也需要根据所要评价的内容确定。
3食用安全性主要争论问题分析
3.1虫子不能吃,人能吃?
昆虫不能吃、人能吃的例子很多。
韭菜、大蒜人能吃,但一般没有虫子吃,因为这些植物体中有一种叫植物凝集素的物质,它能杀死某些昆虫。
国外已经将大蒜叶中产生凝集素的基因转入水稻,培育出了一种新的抗虫转基因水稻H5|。
水稻及野生稻中也存在抗虫基因,如在水稻及野生稻中已经定位了21个抗褐飞虱的基因¨6|,其中Bphl4基因已经由中国科学家克隆了,它来源于广西药用野生稻u7|。
用携带这些基因的品种通过杂交转育的方法培育的抗虫水稻品种已经大面积应用于生产¨引;褐飞虱不能吃或者不去吃这些水稻品种,但人能吃。
水稻及其近缘种中至今没有发现抗螟虫等鳞翅目昆虫的抗源,而每年二化螟、三化螟等鳞翅目害虫在亚洲造成的稻谷损失大约占总产量的10%左右¨9|,因此只能求助于苏云金杆菌产生的Bt毒蛋白。
Bt毒蛋白只是对鳞翅目等少数种类昆虫有毒,对人类和其它非靶标昆虫是安全的。
Bt毒蛋白杀虫的原理为啪j:
Bt毒蛋白在碱性条件下溶解,然后被昆虫体内某些特定的蛋白酶水解释放出毒性肽,毒性肽与消化道表皮细胞膜上受体结合,使细胞膜穿孔,破坏细胞的渗透平衡,引起细胞裂解,导致昆虫死亡。
由于不同昆虫的消化道存在差异(如pH值不同,消化道表皮细胞上结合受体的种类不同,导致Bt毒蛋白杀虫范围具有局限性,如CrylB(Bt毒蛋白的一种可以毒杀玉米螟,却对马铃薯甲虫无毒杀作用。
人类消化道与昆虫存在很大差别,首先人类消化道表皮上没有与昆虫相似的毒性肽受体,其次人类的消化道比昆虫长很多、内环境也相差很大,食物经胃、十二指肠、小肠后消化、分解比较完全。
检测表明,转基因水稻华恢1号的Bt毒蛋白在模拟胃液与模拟肠液中均在15s内被迅速消化,不具有消化稳定性。
因此对螟虫有毒的Bt毒蛋白,对人类来说是很好的食物。
3.2长期食用转基因水稻安全吗?
从2005年开始就有中国农民自发大面积种植转Bt基因水稻的报道,反对者与拥护者相互叫阵,使人们无所适从。
在2009年转Bt基因水稻华恢1号和Bt汕优63获得安全证书之后,又一次掀起了反对转基因水稻的高潮,主要质疑问题之一是食用转基因水稻的长期安全性:
当代食用没有问题,子孙后代是否会有问题?
1995+年美国开始转Bt基因玉米的商业化生产,至2010年全球转基因玉米的面积达到4680万hm2HJ,其中绝大多数为转Bt基因玉米,因此转Bt基因食物至少食用了16a。
食用转Bt基因稻米短期肯定没有问题,因为中国农民自发生产的转Bt基因水稻已经被种植者或不知情的消费者食用过了。
经过以实质等同性为原则的安全性评价,转Bt基因水稻华恢l号和Bt汕优63获得了安全证书,说明它们的外源表达蛋白质没有急性毒性、不产生过敏、在人体内能迅速消化,各项检测成分都在水稻变异范围之内。
怀疑和指责转Bt基因水稻当代食用有问题已经不切实际。
那食用转基因稻米后子孙后代是否会有问题?
要搞清转基因水稻是否对子孙后代产生影响,首先要搞清转基因成份是否影响当代遗传系统,其次要搞清当代如何影响后代。
转基因水稻与非转基因水稻的区别是具有外源基因以及外源基因表达产生的外源蛋白质。
外源蛋白质也是蛋白质,其化学本质都是由20种氨基酸按不同顺序连接组成的一段长链大分子。
蛋白质在人
万方数据
・4・杂交水稻(HYBRIDRICE,2012,27(12012年1月(Jan.,2012
体内经消化道消化成20种氨基酸的混合物,即使消化不完全也只会引起消化不良反应或过敏反应,而不会对遗传系统产生影响。
外源基因也是基因,其化学本质都是由4种脱氧核糖核苷酸按不同顺序连接组成的一段DNA长链大分子。
食物中的核酸在小肠内被核酸酶、二酯酶、核苷酸酶水解为核苷酸、核苷、磷酸、核糖、碱基;人体内核苷酸有“从头合成途径”和利用游离的碱基合成核苷酸的“补救途径”;外源核酸不可能直接被人体细胞吸收利用,人体细胞中的核酸都是自己合成的旧1|。
在食品加工过程中及通过胃肠道时,食品中的DNA(包括重组DNA可被降解,如果食物中的DNA或重组DNA片断进入血液,也可被机体的防御机制排除旧2|。
因此,外源基因(重组DNA进入不了血液循环系统,更进入不了生殖系统,进入不了细胞,更进不了细胞核,那么就不会影响人体当代遗传系统。
当代变异要向后代传递,需要通过有性杂交。
当代遗传系统不受影响,后代也就无从受到当代的影响。
因此,长期食用转基因水稻不会影响到子孙后代。
3.3“实质等同性”原则存在逻辑错误吗?
1993年经合组织(OECD在“现代生物技术安全性评价:
概念和原则”的报告中提出了“实质等同性”的概念,即转基因食品是否与目前市场上销售的传统食品具有实质等同性。
1996年在世界粮农组织和世界卫生组织专家咨询会上,专家建议“实质等同性”的原则适应于所有转基因生物的安全性评价H2'23|。
目前,这一概念已经成为判定转基因食品与其对照食品在健康和营养特征上相似性的国际公认标准。
实质等同并不是风险评估的终点,而是起点。
对于转基因食品,采用该原则评价,其结果可能会产生3种情况,即与对照食品实质等同,与对照食品除了个别差异外实质等同,与对照食品实质不等同。
只要转基因食品与相应的传统食品实质等同,就认为与其同样安全。
但是,那些与相应传统食品并不实质等同的转基因食品也可能是安全的,但上市之前必须经过更广泛的试验和评估¨叫。
但反对者认为,“实质等同性”原则存在逻辑错误,掩盖事实上的不同,损害消费者知情权。
实质等同并不是完完全全的相同,而是指转基因水稻与非转基因水稻相比,两者之间的差异程度和变化水平在可接受的范围或者在水稻物种本身的变异范围之内,不存在掩盖事实上不同的企图。
中国和其它多数国家一样,实行农业转基因生物标识管理u0|,消费者具有知情权。
事实上,世界上没有完全相同的2种事物,同一水稻品种在湖南种植与在湖北种植,由于土壤、水分、阳光的差异,它们也会具有某些成份的微小变化,但并不认为它们就不具备“实质等同性”。
由转基因水稻(A与非转基因水稻(B具有“实质等同性”,逻辑推导出A=B的结论,是对“实质等同性”的误解。
关于对“实质等同性”的批评,联合国粮农组织和世界卫生组织专家的联合报告给予了反驳,认为批评者实际上对这一概念的理解存在偏差:
“实质等同性”并不是安全评估的全部工作,在某种意义上,其实它更是安全评估体系的框架或者说是原则;即便在最近分子生物学研究人员找到了一些更微观的实验方法,例如DNA分析、信息RNA指纹法、蛋白质指纹法、次级代谢产物的分布方法和体内的毒理学试验方法等,但是整体上来看,目前还没有比“实质等同性”更好的评估体系;这些更为微观的方法,包括动物毒理学实验都可以作为安全评估体系的重要组成部分,或作为“实质等同性”原则的重要补充,提供更有说服力的数据和结论旧3|。
事实上,中国转基因作物食用安全性评价中已经强制采用了毒理学检测、免疫学评价、全食品安全性检测等评价方法u0|,它们已经成为“实质等同性”评价体系的重要组成部分。
t
3.4“实质等同性”原则有偏向性吗?
“实质等同性”原则的产生确实是各方(研制者、反对者、消费者、政府等利益博弈的结果。
20世纪90年代,在生物技术领域研发领先的国家试图找到一种方法来使转基因食品监督管理的措施具有可操作性,并能够得到国际上的广泛认可,为国内生物技术产业的发展扫清制度障碍。
这样,在各方利益主体的博弈过程中,“实质等同性”的概念应运而生,并且一经提出就得到了各方面的欢迎旧3|。
从“实质等同性”概念的提出到目前被各国转基因食品监管当局广泛采用,已经过去十多年了,在这段时间里,已经有许多转基因农产品经过了以“实质等同性”为原则的安全性评估,其中转基因大豆2010年种植面积高达7330万hm2¨J,每年食用人口超过10亿,并未发现任何对健康有副作用的证据,证明这个评价原则是行之有效的。
但反对者认为,“实质等同性”原则有利于跨国生物技术公司节约试验成本,加速转基因作物商业化的进程。
“实质等同性”作为政府管理与评估转基因食
万方数据
肖国樱等:
转基因水稻食用安全性评价内容与主要争论问题分析・5・
品安全性的原则,不存在偏好性,既能为跨国大公司节约评价成本,也能为中小公司节约评价成本,既管国外公司,也管国内研发单位。
“游戏规则”是把双刃剑,“绿色壁垒”挡住了别人,也束缚了自己¨2|,如果沦为保护落后的工具,最终是落后挨打的下场。
绿色和平组织之所以能够抓住中国转Bt基因水稻穷追猛打,也是因为它的种植超越了中国的“游戏规则”。
中国人吃着国外进口的转基因大豆,却让自己的转基因水稻受到侵犯国外专利、长期食用不安全的种种责难,“游戏规则”到底要偏袒谁、要为谁服务,确实令人深思。
4转基因水稻发展前景分析
转基因水稻食用安全性的争论已经超越了科学研究的范围,牵涉到政治、经济、宗教、贸易、部门与行业利益等诸多方面,成为了一个政治问题。
因此,转基因水稻最终能否走上中国人的餐桌,需要的是政治决断。
中国政府启动“转基因生物新品种培育”科技重大专项,标志着这个政治决断已经作出,转基因水稻产业必将成为中国新兴生物技术产业的重要组成部分,具有广阔发展前景。
好的决策需要民众的了解、理解和支持,消除“妖魔化”宣传的影响、还原转基因水稻的本来面貌需要时间,需要各方面的不懈努力。
政治决断需要有配套政策的支持,而现在只迈出了安全证书这一步,转基因水稻相关的区试、品种审定、种子销售、产品标示等环节的配套政策、措施还是空白,部门、行业之间的意见还没有完全统一、步调也不尽协调一致。
许多种子企业、科研院校还在犹豫、观望,对转基因水稻产业化的前景看得不清、兴趣不大,满足于现有育种成就和技术手段。
转基因技术与常规育种技术结合不紧密,学院式研究多,具有生产应用价值的转基因水稻品种少,上下游科研单位、种子企业各自为战,缺乏全产业链的协同。
每个转基因水稻转化事件均需要根据个案分析的原则进行安全性评估,历时较长。
现在通过安全性评估的水稻转化体还只有1个,将来爆发式增加的可能性不大,利用它进行育种改造需要时间。
上述种种原因决定了转基因水稻的发展需要有一个渐进、积累的过程。
但一旦政府政策措施配套,研发单位转基因技术和安全性评价规则运用娴熟,优势企业完成原始积累,转基因水稻发展的速度应该是惊人的,将在短期内实现品种更替、全面覆盖。
因为大家都希望田间的劳动轻松点、成本节省点、操作简单点、污染少一点,那么农药少打、除草方便、产量也不低的转基因水稻一定大受各方欢迎。
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