转基因生物的基因会漂移吗

转基因生物的基因会漂移吗 梁文青 厦门大学 环境与生态学院,福建 厦门 摘要：随着转基因技术的发展，转基因生物的安全问题备受关注。基因漂移成为焦点之一。转基因生物的基因漂移是指转入转基因生物体内的外源基因通过与外界自然环境接触转移到了非转基因生物中。转基因生物的基因漂移有多个方面。第一，目前研究较多的是转基因植物通过花粉介导的基因漂移，国内外很多专家做了大量相关实验来研究转基因作物的基因漂移问题，结果表明转基因植物通过花粉介导的基因漂移确实存在，且基因漂移频率明显受时空距离，植物自身品类等因素影响。第二，转基因动物在自然环境中放牧散养或发生逃逸时，有可能会和其他野生型和异种物种杂交发生基因漂移，这种风险可以通过人为加强管理规避，对环境几乎没什么影响。第三，不同物种间的基因漂移也被发现，动物体胃肠道内微生物有可能发展出摄入DNA片段的能力，但这种漂移几率很小，且目前并没有足够的证据。可以总结出，对转基因漂移的研究重点是转基因植物，而事实证明转基因植物的基因漂移是存在的。 关键词：转基因生物 基因漂移 随着转基因生物技术的迅速发展,越来越多的转基因生物被培育出来，为世界发展带来新的机遇。但是转基因生物的环境释放和商品化生产也引起了全世界对转基因生物生物安全问题的极大关注。争论问题之一是：既然外源基因可以转入到受体细胞形成转基因生物，那么，转基因生物环境释放后，外源基因是否会通过杂交等方式进入非转基因生物呢？研究转基因漂移的可能性及频率是转基因逃逸生物安全评估的第一步，能够为转基因生物的环境释放和商品化生产提供必要的科学数据支持。目前已有不少对转基因漂移的研究工作，本论文的目的是综合分析已有事实和实验数据，得出对转基因漂移的总体认识。 1.转基因发展现状 据统计, 目前转基因研究至少在35科120种植物中获得成功, 涉及抗虫、 抗病、 抗除草剂、 抗逆境、 品质改良、 改变农艺性状, 以及调控生长发育以提高产量潜力等方面。 1996至 2006 年转基因作物商业栽培面积扩大了 50倍; 截至 2005 年, 全球栽培转基因作物的国家达到了 21 个。[1]转基因动物在提高动物生长率,提高动物产毛性能和品质,改良优良品种,改善肉质,提高动物抗病性,保护动物遗传资源等方面作用显著。随着基因工程研究的不断深入, 大批转基因植物和动物获得环境释放, 研究并应用转基因作物的国家也不断增加。

2.典型事件 2.1美国星联玉米事件 这种玉米是1998年美国环保局批准商业化生产的转苏云金杆菌杀虫蛋白基因的玉米．当时批准可用作动物性饲料，不是用于人食用，因为它对人体有过敏，可能产生皮疹、腹泻。但是，2000年9月在市场上30多种玉米食品当中发现了这种玉米的蛋白质成分，所以美国政府下令把所有的这种转基因玉米收回。 2.2加拿大转基因油菜超级杂草 加拿大是世界第二油菜生产大国，主要采用抗除草剂转基因油菜品种。而在加拿大西部，英国政府野生动物顾问团发现的一种叫Canola的油菜。这种由转基因油菜与杂草杂交而成的多抗性超高级杂草具有抗多种除草剂的综合性基因，对所有的杀草剂都耐受。 2.3墨西哥玉米基因污染事件 玉米起源于墨西哥。为了避免转基因污染影响整个玉米的遗传多样性，墨西哥政府曾经规定，不种植转基因玉米。但是，后来由于种种原因，美国转基因玉米到了墨西哥，有些是作为救济物资进入的，数量还不少。玉米的基因污染在该国两个州之间的一些地区终于发生了。2001年1月29日，《自然》发表了一篇名为《转基因DNA渗入墨西哥Oaxaca当地传统玉米品种》的文章（Quist，Chapela2001），公布了基因污染的分子证据，此后，在该杂志上，科学家之间展开了激烈的争论。2002年1月，墨西哥环境部门公布了一份报告，确认了基因污染的事实，其中，有些地区玉米的基因污染比例达到了35%。2002年4月，《自然》宣布收回这篇争议文章，理由是该文章证据不足。环保和反生物技术团体的强烈抗议，许多科学家也批评这是不道德行为。 3.近年研究 近年来对转基因植物的研究证实, 油菜、甘蔗、莴苣、向日葵、 草莓、 马铃薯、 玉米、 棉花和水稻、 谷子等转基因植物均可通过花粉传播使外源基因发生向相关近缘种或杂草的自发基因转移。在对转基因植物基因漂移的研究中,需要关注的问题有转基因植物花粉的数量、生命力及扩散形式等生态学和生物学特征; 转基因植物和接受种花期是否相遇; 杂交是否亲和; 两者的空间距离; 转基因植物的种植面积; 杂交后代和子代的可育性以及繁殖能力等。[1] 3.1Bt/CpTI转基因稻及其非转基因亲本对照在间隔种植条件下的转基因漂移 复旦大学生物多样性科学研究所和福建省农业科学院农业遗传工程重点实验室合作进行了转基因稻的基因漂移实验。选用了3个含双价抗虫基因（Bt/CpTI）的转基因水稻品系及其相对应的非转基因水稻亲本品种（近等基因系），采用转基因与非转基因水稻品种间隔种植的培养方式，分别在福建省福州市和海南省三亚市的转基因环境安全试验地进行实验，并利用潮霉素抗性筛选标记基因来鉴定转基因和非转基因稻的杂种。共检测了从非转基因水稻品种随机收获的70,056颗种子，以此计算出转基因漂流频率。在实验条件下测得转基因漂移频率仅在0.275-0.832%之间。Song等在对水稻品种明恢-63的花粉流研究中观察到，随着与花粉源空间距离的不断增加，空气中的花粉密度迅速衰减。同时，在实验中观察到杂交稻品种之间基因漂移的频率略高于常规稻品种之间，这是因为杂交稻的异交率通常比常规稻要高。[2] 3.2玉米花粉介导基因漂移的时空距离 培育遗传改良玉米需要强有力的措施来阻止花粉介导的基因飘移和确保新性状的隔离，不论这些性状是传统育种的结果还是现代遗传技术的产物。本试验在加利福尼亚和华盛顿评价了花粉介导基因飘移时空隔离的关系。用籽粒颜色来检测 0.4—1．2ha源头小区与距离750 Min以外和间隔3周的接受小区间的异交率。源头小区与接受小区间的异交率为 0．0002％。增加种植时问隔离就 能减少达到遗传隔离效果所需的距离。当源头小区和授受小区同时开花时，500m处的：异交率 <0．01％ ，而采用 2周种植时问隔离后仅需 62m或者更小的距离就能达到同样的隔离效果。当采用 2周的种植隔离时，在 75GITI 处就没有检 0到异交结实。[3] 3.3 转基因油菜基因飘移的评估 Chevre等人用了几年时间在各个位点对作物做处于一系列试验条件下的共培养，最后估计以野萝卜作母本产生抗除草剂杂种的频率为3×10-5 ~ 3×10-7 [4]。李旭锋等[5]通过人工去雄杂交结合胚 胎培养认为B. napus与蓝花子及诸葛菜的的杂种率为 7-8×10-5。Heyn等以甘蓝型油菜(B．napus)与芝麻菜 远缘杂交研究获得了杂种[6]。甘蓝型油菜与十字花科 其 他 属 如 Diplotavis, Erncastrum, Eruca, Raphanus, Sinapis等的杂交相对较难，但杂交方向不同难易程度 不同[7]。Kerlan等[8]通过对种间杂交的染色体行为观 察，认为油菜中的转基因入侵其它种的能力依 B. oleracea、Rraphanistrum、B.adpressa、S.arvensis、B.nigra 次序递减。Hu Qiong等[9]认为甘蓝型油菜与新疆野生 油菜或野芥（S. arvensis) 间杂交亲和性极低，只有通过 体细胞融合或子房培养才能获得属间杂种，但伍晓明等[10]研究结果显示重复授粉可能获得甘蓝型油菜与新 疆野生油菜间的属间杂种。戴兴临等[11]用油菜与蔊菜 进行的远缘杂交结果表明以甘蓝型油菜为母本时杂交有一定的亲和性。 3.4转基因动物肠道内基因漂移研究 有研究表明，动物体内最有可能发生基因漂移的地方时胃肠道。动物肠道微生物菌群是一个较为复杂的生态非常重要的影响。动物的胃肠道菌群的结构和动物机体内营养代谢水平有着非常密切的联系，菌群和胃肠道环境会相互影响，相互作用，例如转基因动物的代谢产物对宿主动物的肠道生理有非常重要的影响。粪便最直接的能反映出动物胃肠道的结构。余乾[12]使用转eGFP小鼠做实验测定其粪便中微生物是否含外源基因，结果并未发现有基因漂移发生。这种漂移的几率非常小，但不排除特殊物种在适宜条件下发生。 4.结论 转基因植物基因漂移是指外源基因通过花粉授精杂交、种子传播等途径在种群之间扩散的过程[ 1] 。花粉传播是转基因植物外源基因漂移的主要途径,植物花粉可以借助风昆虫、鸟、野生动物和流水或在运输过程中发生转移。转基因作物与接受种的杂交亲和性是外源基因发生转移的前提条件, 只有两者能够杂交, 外源基因才有可能通过花粉的传播产生漂移。 转基因动物在环境释放后可能由于放牧，散养，逃逸和非转基因动物杂交而造成基因漂移，但一方面家养动物自然竞争力弱，另一方面大部分易于人工管理控制，所以对环境危害不大。 转基因动物肠道内外源基因向菌群逃逸有理论可能，但实验表明几率很小，不过一旦发生可能造成严重的后果。 对基因漂移问题目前的认识仍然有限，有待于更深一步的研究。 Will the transgene outflow occur ? Liang wenqing Xiamen University, College of Environment and Ecology ,Fujian,Xiamen Abstract: With the fast development of biotechnology, many transgenic crops and animals have been developed and are in the pipelines for environmental release. People are more and more