转基因食品及作物环境安全性分析要点

1、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

2、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-1 S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

3、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

4、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

5、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AbstractTran sge nic tech no logy is the represe ntative of new tech no logy revol

6、uti on of scie nee and tech no logy, has bee n applied to many in dustries. Tran sge nic tech no logy in our country is developing steadily, and follow the safety of transgenic crops on the principle of priority. This paper studies three importa nt problems of tran sge nic safety evaluati on at pres

7、e nt in our coun try. Rice is the high yield crop, our climate suitable for the growth of rice. However, i n the growth process of rice, prone to pests and diseases, serious impact on rice yield. Therefore, cultivati on of tran sge nic in sect resista nt, disease resista nee and herbicide resista nt

8、 rice varieties imminent. Taking Guangzhou as a representative of Southern China rice ecological zones of the test, the tran sge nic rice L201 (in cludi ng a herbicide resista nee gene Ban ta) as polle n donor, field product ion simulatio n experime nts, study on the hybrid rice tran sge nic to meal

9、 two-li ne and three line, and study the com mon wild rice gene flow of AA geno me, and explore its in flue ncing factors. Taking Guangzhou as a representative of Southern China rice ecological zones of the test, the tran sge nic rice L201 (in cludi ng a herbicide resista nee gene Ban ta) as polle n

10、 donor, field product ion simulatio n experime nts, study on the hybrid rice tran sge nic to meal two-li ne and three line, and study the com mon wild rice gene flow of AA geno me, and explore its in flue ncing factors.Experime ntal results show that, differe nt receptor material has great in flue n

11、ee on the rice gene flow freque ncy, and differe nt. I n the 0 m regi on due to drift freque ncy, accord ing to the seed seedli ng calculati on, sterile line Bo A freque ncy is highest, reachi ng 35.235%; the freque ncy of 9A is more tha n 34.431%; male sterile line GD-1 S and Peiai 64S is seco nd,

12、reached 9.140% and 4.315% respectively; the lowest drift frequency is hybrid rice Yueza 922 and cultivated hybrid double seven, its frequency is only 0.132% and 0.026%. Factors affecting the genetic drift is dista nee, as the dista nee in creases, the gene flow freque ncy receptors decreased rapidly

13、, whe n the dista nee is around 2m drastically decreased.After a long term research and observation, under natural conditions, the two kinds of com mon wild rice pla nting beside the tran sge nic rice L201 (0m), can be detected by the gene drift in the O. Rufipogo n and O. ni vara, which shows that

14、betwee n com mon wild rice and cultivated rice, have high rates of gene flow.Through Iong-term experiments, environmental risks of transgenic rice with observation, found that the gene flow frequency GM to conventional rice is relatively small, the maximum dista nee affected is relatively short, so

15、the risks are relatively low gene flow from tran sge nic rice; high freque ncy to the male sterile line of rice, affected the maximum drift dista nee is relatively large, the risk is relatively high. Therefore, in future research, should consider the impact of tran sge nic drift on rice seed purity,

16、 and the environmen tal risk of their possible con seque nces of.Gen etically modified food safety evaluati on method can be applied to bioin formatics, carry on the con trast to the gen etically modified food and traditi onal corresp onding food, an alysis of the con cept of substa ntial equivale n

17、ee factor. Retrieval of the major gene and prote in in the database data in this paper were collected, toxic prote in amino acid seque nee data of 2013 pla nts, in cludi ng toxic prote in 201, bacterial tox in prote in 496, ani mal prote in 354, also in cludes other biological toxin prote in 56. In

18、a database, retrieved the anti nu triti on factor prote in data of 1743, in cludi ng 1453 lectin data, 290 protease in hibitor data.As globalizati on deepe ns, in flue need by intern ati onal political, econo mic and other factors, the tran sge nic tech no logy has bee n paid more atte ntio n, so fa

19、r, there have bee n more tha n 50 coun tries and regi ons (in cludi ng the Europea n Union) of the related laws and regulati ons, and set of tran sge nic orga ni sms and their products of ide ntity man ageme nt system, strict man ageme nt of transgenic organisms and their products. China has also fo

20、rmulated the law, regulations on genetically modified organisms. This paper analyzes several national identity management, an alysis of differe nt coun tries and regi ons of ide ntity man ageme nt policies, and are found in the transgenic biological knowledge management problems, and these problems

21、are analyzed. Through these an alysis, based on the detect ion of tran sge nic products impleme ntati on of tran sge nic orga ni sms and their products of ide ntity man ageme nt system, through the study of the rape and cott on tran sge nic soybea n, maize, the most widely used exoge nous gene tech

22、no logy, and needle exchange control components, is established based on the PCR detection method for qualitative to GM pla nts and their products, and the successful developme nt of GMO detecti on kit. Keywords: transgenic rice; gene flow; protein; anti nutritional factor; database; identification;

23、 GMO detection tech nology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

24、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

25、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

26、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

27、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GK 19、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

28、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

29、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。

30、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

31、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

32、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

33、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

34、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o 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。2.1.4转基因抗虫作物的安全性虫病是农作物上产中的另一种危害， 传统的除虫方法就是使用杀虫剂。 但是传统的杀虫 剂不仅会对害虫造成毁灭性的伤害， 而且对无

35、害的其他昆虫和动物也有一定的毒性，从事杀虫剂喷撒的人也会受到影响。杀虫剂杀死了害虫，也杀伤了益虫和某些害虫的天敌， 减少了 昆虫堵塞树龄，污染了环境。抗虫转基因作物的应用和推广，减少了环境的污染，降低了由于不当操作带来的人畜中 毒事故。我国推广种植 Bt基因抗虫棉后，农药使用量减少了60% 75%。但是，抗虫转基因作物种植也存在着潜在一定的负面效应，不争取的使用，在一定情况下，如长期使用同一种抗虫转基因作物， 会使害虫对抗虫基因产生抗性， 从而失去其抗虫的 作用。2.1.5抗病毒转基因作物的潜在风险在转基因作物中不同种类的病毒之间可以相互作用，可能加速毒病的发展或者变异。实验发现，在某些辅助病

36、毒进入转基因植物后，在其自然侵染过程中，如果有其他的病毒入侵， 两者之间就会发生包衣壳作用，有可能产生新的病毒病，或者使已存在的病症加重。2.2转基因作物的食品安全性问题把基因导入新的作物后， 不同的基因类型相互组合，可能产生具有某系毒素的物质，在转基因作物中会出现转入基因的DNA分子。这两类新的分子会对转基因作物和其产品的安全产生影响，要对转基因食品安全进行评价就是主要对这两种分子进行分析。2.2.1转基因DNA分子本身和其他普通植物一样，转基因植物的DNA分子本身对人畜没有毒性，可以被人和牲畜的消化道吸收，不会对人和牲畜生长有什么影响。在大量的实验证明下，绝大多数的DNA分子在消化道内部被

37、降解吸收，就失去了任何活性。现在有人担心，如果吃了由转基因植物作为饲料喂养长大的猪的肉，人也会受到影响。其实这种担忧是完全没有科学依据的。2.2.2转基因编码蛋白的安全性蛋白在动物和植物细胞是中天然存在的， 它是一种具有特定氨基酸排列的大分子。 人类 每天摄入大量不同的蛋白， 这些蛋白在消化道中被分解成小肤和氨基酸， 从而被吸收。因此 当这些蛋白作为食物被人畜消化时不存在任何安全性问题。分析一种蛋白是否为毒蛋白，我们要充分进行试验， 分析器可能产生的结果， 要看它是不是表现为急性毒性机制，有些毒素在某些条件下才会表现出毒性或者潜在毒性。2.2.3非预期效应对转基因食品安全的考虑还有一方面，那就

38、是转基因是否会使原作物中沉默的毒素在此激活。研究发现，在植物的长期进化过程中，某些毒素会在特定的条件下不再展现其毒性， 变成沉默的代谢途径。 这些代谢途径的产物在遇到转基因时是否会被激活，再次成为具有活力的毒素也应该被考虑在其中。另一种非预期效应是在传统育种中的基因插入或转移的过程中产生的。在此基础上的大部分的代谢物质与被育种过程中导入的外源基因相遇而激活的可能性并不大。在转基因后， 需要对生氰素、葡萄糖异硫氰酸盐、配糖生物碱、棉子酚、凝集素、草酸盐、酚类物质、植 酸盐、蛋白酶抑制剂、皂素和单宁等这些常见的植物毒素及抗营养因子进行分析，看看以上成分及主要营养成分结构是否发生变化，这也是食品安全

39、性分析的重要内容。食物中的毒素来源比较广，有可能是其自身产生的，也可能来自其病原物。第3章 基因水稻中外源基因向相关物种漂流的 研究3.1不同栽培稻受体的基因漂流频率育种家们为了提高制种的产量，他们在在杂交稻育种中， 分析了釉、粳稻不育系（13个卜恢复系、常规稻及杂交稻品种的柱头外露率，结果表明釉、粳不育系的柱头外露率明显高于其他品种的水稻。本试验选用的是釉型两系不育系、 三系不育系及杂交稻品种各两个作为受体， 在花粉源 供体和受体面积较大的条件下， 完全依靠风媒进行传粉授粉的过程。 结果发现，在相邻种植 （0 m区）时，转基因稻向不育系和杂交稻品种的基因漂流频率相差23个数量级。水稻为自花授

40、粉作物，与其他异花授粉的植物相比， 其异交率很低。在两个不同气候区， 水稻的天然异交率为仅为 0.28%0.39%。这一结论已经被很多科学家证明。试验中的4个不育系，博 A和中9A为釉型三系不育系，釉型两系不育系是GD-1 S和培矮64S为。不同不育系作为受体时，基因漂流频率会有显著差异。在有充足花粉供应的 情况下，颖壳的开张度、柱头结构和外露率等因素决定着不育系异交结实率的高低。实验表明，釉型两系不育系的培矮 64S柱头细小，柱头活力相对较差， 而釉型三系不育系中的博 A 的柱头粗大，接受外来花粉的能力高。在所有供试的不育系中，GD-1 S的柱头活力最长，可达67天，这就决定了它异交结实会比

41、其他品种要高。3.2大田生产条件下影响水稻基因漂流的因素生物学和物理因素是影响基因漂流频率的两大要素。花期相遇是在大田生产过程中对基因漂流的影响最大的因素。盛花期重叠及每天开花节律的一致将会大大提高基因漂流率。由于各水稻品种每天开花节律基本上没有差异，因此盛花期相遇成为影响基因漂流的重中之 重。在本试验中，将采取花粉源供体和受体分两期播种，这样就保证供体与受体的盛花期基本相遇。本试验中采用粳稻作花粉源供体，用粕稻作为受体，进行异交。根据水稻遗传育种规律，釉、粳交配不存在任何障碍。由于本次试验的水稻以风作为传粉媒介，影响基因漂流频率的物理因素就是水稻与花粉源的距离及风向、风速。实验结果表明，随着

42、距离的增加，基因漂流频率急剧下降，急剧下 降的拐点约在2m左右。不同的风速，同一受体的基因漂流频率也会有明显差异。3.3基因漂流最大距离及水稻育种安全隔离距离水稻花粉在在空气中存活的时间很短，花药从开裂到散粉，在空气中除了在某些特定情况下可以持续15 min生活力外，其一般只有不到5 min的生活力。不同的测定方法可能会导致不同的检测结果。基于水稻花粉在空气中只能短暂的存活，因此对于远距离地来说它是不可进行有效授粉。这次试验中的4个不育系的水稻在 73 m处已经检侧不到基因漂流。在现代杂交稻制种中，为保证培育出纯度在 99.5%以上的种子，规定了 210 rr的安全隔离距离， 即在这一范围内不

43、能出现其他可能产生影响的植物，但到目前为止还没有具体的试验数据能作为依据，它只是一个经验值供人们参考使用。3.4转基因水稻向普通野生稻的基因漂流在自然条件下，不同基因组种水稻之间存在明显的生殖隔离障碍，不能实现天然异交， 只有采取人工杂交并进行胚抢救才能获得杂种。普通野生稻、药用野生稻及虎粒野生稻是我国最主要的3种野生稻，其中普通野生稻分布范围最广。为了研究在大田生产条件下，转基因栽培稻对普通野生稻的基因漂流的影响因素，仅选用同具AA基因组的普通野生稻 O. nivara和O. rufipogon作为本次试验的受体，在大田环境下进行栽培。 试验结果证明，在相邻种植时普通野生稻 O. rufip

44、ogon和O. nivara两 者之间有较高频率的基因交流。这说明它们之间的亲缘关系较近，生殖隔离障碍较小，证明了之前的研究结果是正确的。3.5转基因水稻的环境风险分析结合以上实验数据，将转基因水稻的环境风险性结合考虑，对于不一样的受体材料，转基因水稻外源基因向常规稻的基因漂流风险是非常低的，基因漂流频率及最大距离都非常小转基因水稻向不育系的基因漂流风险较高，基因漂流频率较高，最大漂流距离也较大。在这种情况下，需要采取隔离措施。由于转基因漂流对杂交稻制种纯度会产生很大的影响，在同一地区栽培转基因水稻和进行杂交稻制种时，应重点考虑可能引起的环境风险后果。实验结果表明，转基因的环境风险并不来自于基

45、因漂流的本身，而是基因漂流可能引起的环境后果。在不少文献中，防止发生基因漂流而产生影响，常常建议让转基因作物不育。但对杂交稻而言，如果不育系水稻在制种过程中高频率地接受外来的转基因的影响，那么在大面积种植杂种的过程中， 该转基因非常可能通过花粉漂移而扩散，依然存在一定的危险性。转基因向相关野生种漂流时，转入外源基因后是否会改变相关野生种的生存竞争性、入侵性和杂草性，这是其表现出的环境风险。这一环境风险是由转入基因的种类及其所提供的表型性状所决定的。实验表明，如果转入的基因和原有的基因在品质性状方面与品质性状相 关，就不会其生存竞争性、杂草性和入侵性产生影响。但是，转入的抗生物逆境的基因或是除草

46、剂抗性基因，它们与原有的基因不相关甚至是相反的，在选择性存在的情况下， 可能会导致与野生种的生存环境产生竞争性。转入的外源基因有可能会导致相关野生种群的灭绝。台湾岛在上世纪不断扩大水稻栽培面积，这就使栽培稻与台湾野生稻O. rufipogon ssp. formosana之间产生了天然异交， 发生基因渐渗，使台湾野生稻的性状逐渐发生变化，其性状逐渐偏向于栽培稻，导致杂种产生的后代的育性大大降低。所以必须要对基因漂流的环境风险进行充分的分析。3.6水稻基因漂流研究的试验设计3.6.1水稻基因漂流试验的空间设计本课题的主要是通过大田试验，研究转基因抗除草剂水稻为在大田生产情况下，其外源基因向相关物

47、种漂流的频率，以及影响基因漂流的因素，最终目的是为了找出这些因素并采取适当的措施将基因漂流的潜在风险降到最低，降低转基因漂流的发生。试验尽量模拟大田生产各种情况，充分考虑影响水稻基因漂流的生物和物理因素。本实验在广东进行，根据广东农科院水稻所白云试验基地提供的往年的气候数据，结合我们的试验目的及试验设计的可操作性，我们采用了与主流风向即东北风一致的长方形试验地模拟大田生产。这样不仅考虑了基因漂流的影响因素，还大大减少了占地面积。3.6.2水稻基因漂流研究中的花期调节要使基因漂流试验能够成功进行，关键是使花粉供体及受体的花期能相遇，这就要对它们的开花期进行调节。在本次试验中使用的花粉源供体为粳稻

48、L201，为保证试验成功，我们收集了 L201在华南稻区的生育期和开花期的数据，并对其生育期和开花期进行了预测，对播期进行了调整。为了保证有足够的花粉供应，我们还在另一田块中播种第二批花粉供体，将于花时将其转入供体区。3.6.3假阳性问题假阳性问题将会影响试验的结果，它会影响基因漂流频率及最大漂流距离准确度。所以在试验中防止假阳性的出现十分重要。本试验中我们采取以下方式防止假阳性的出现：a、 对受体进行技术处理，喷除草剂，确保受体材料在使用前不含有bar基因；b、于苗期分三次喷撒 Basta，以降低因漏喷造成假阳性出现的可能性；Rc、设计bar基因引物，对Basta植株进行检测验证并及时清除。

49、364三种基因漂流频率估算方法的比较bar基因对于基因漂流的估算方法，我们采用计算种子成苗数、颖花数及单位面积接受的种子成苗数着三种方法。估算的结果是，这三种方法估算的结果显示的基因漂流值总体变 化趋势基本一致。目前通用也是最精确地方法就是用种子成苗数计算基因漂流频率。优点是操作起来较为简单，缺点是受外界环境影响较大，外来花粉竞争的大小会影响结实率高低，从而对基因漂流频率的估算值产生影响。水稻是自花授粉作物，若是正常的自身结实品种（组合），其结实率与周围花粉量并关系不大，用这种法估算基因漂流频率得到的数据是可靠的；但如果受体为不育系水稻，其结实率受外来花粉的影响就会很大，所以采用这种估算方法是

50、不适合的。 其中，自身正常结实的水稻品种 （组合）适合于该法，不育系水稻基因漂流的计算也不适合。按单位面积接受ba:基因的种子成苗数来进行估算，简便易行，只需要测量收种面积， 而无需估算种子数和其他数据，且结果比较直观，缺点是它的准确度会受到受体材料的种植密度和生长好接影响，从而影响基因漂流的估算值。按颖花数计算基因漂流频率不受受体种植密度与生长好坏的影响，适合范围比较广，缺点就是其估算值的数量级相对较低，无法与按种子成苗数计算的数值相比较。这三种对基因漂流估算的方法各有其适用范围和优缺点，在试验中应该结合使用。3.7本试验的创新点本试验研究内容有很多创新点。首先，杂交稻在我国的栽培面积约占水

51、稻总面积的50%以上，我们对基因漂流的研究成果不但对我国杂交水稻的安全生产有指导意义，而且对其他正在推广杂交水稻的印度、菲列宾等亚洲国家也有参考价值；其次，试验最大限度的模拟了大田生产的环境，在隔离条件下进行试验，更接近自然生产条件；再次，在试验设计和数据统计的过程中充分考虑了对基因漂流的影响的各种因素；最后，在基因漂流估算方法上考察了三种基因漂流频率估算方法的优缺点。在自然条件下生长的水稻， 基因漂流会受多种生物学和物理因素的影响，所以我们全国不同地区设立试验点，对水稻基因漂流的数据进行更为系统的研究。第四章天然毒蛋白及抗营养因子蛋白数据库的构建4.1毒蛋白信息来源毒蛋白数据的来源就是毒蛋白

52、库。 在毒蛋白数据结构中， 所有毒蛋白按不同分类方式可 分为多个层次。用户可按所要搜索的毒蛋白， 输入来源、类别、功能、名称等进行分类检索。 数据库还包括为用户提供有关毒蛋白的基础知识、氨基酸序列及相关文献等。舂蛋白及天然抗童养因孑蛋白数据障:抗營养因子蛋白P白舘抑制剂：植物 动物 微生物Li#集素：植物 动物 微生搦齊害白一植即毒蚩白P糠体失活送白：双旌小麦水椎亦相恩豆岳不同植物分类;动物毒蛋白華按动物名称:mtite按垂素娄别:长神经聲素短神经审素确脂酶离子盹阻塞蛋白蝎按畫素类别I ； 按动物名称：*吻蘇垂蛋白蛀養蛋白桶原细菌廉苴垂素：按不刚SMBacillus anthrac is vi

53、ruJe neeBoidetelh pertussisClostridium botuUnumt&phyloco ecus auxeys hige Ha dysentenw Vfcrio choleiae Yfemnia pestis直它:抹生物名称毒蛋白及天然抗营养因子蛋白数据库结构在互联网上，可以登陆一些基因或蛋白数据库对毒蛋白数据进行检索。除了在互联网上检索毒蛋白的相关数据外，散落于各种农业、生物及医学类刊物上的毒蛋白有关的文献信息和一些专门的天然毒素方面的期刊也可对毒蛋白数据的查询有很大帮 助。4.2蛋白酶抑制剂与凝集素蛋白酶抑制剂存在于几乎所有的生物中，它具有很强的专一性， 其表现为

54、不同的蛋白酶抑制剂只对某些特定的蛋白酶起抑制作用。研究发现，除少数的蛋白酶抑制剂在婴儿食品中会对婴儿的生长和肠道产生影响外，大部分蛋白酶抑制剂对人类健康的影响还处于未知的状 态，还有需一步研究。凝集素与蛋白酶抑制剂一样也广泛存在于所有生物中，因为它对昆虫和细菌的生长具有抑制作用，因此多被用于植物抗虫及抗病基因工程。在已知的50种以上的食用植物中都存在不同形式的凝集素，某些独特的烹饪手法或食品加工工艺， 使这些凝集素不断作用于人类 的胃肠，人类对这些凝集素具有长期的安全食用历史。大部分凝集素本身都不具毒性，但是在一些有毒蛋白如 II型RIPS, CNTX等中往往有一条含有毒素的凝集素链，所以凝集

55、素经常被笼统地列为毒蛋白。要评价凝集素的食品安全性，就要从以下三个方面进行考虑：首先，凝集素本身是否具有毒性；其次，凝集素是否会和某些与细胞的特异性结合从而产生毒性；再次，凝集素是否 会因为烹饪、加工而失去活性；最后，食物中凝集素的含量是多少。4.3传统食品的安全性食品的安全性与人们的健康息息相关，各个国家历来都重视食品安全。但是无论什么时候食品安全性都是一个动态的和相对的概念，任何人在任何时候都不可能保证食品供应 100%安全，0风险”是从来都不可能做到的。在我们的日常食用的食品中，存在各种病原 细菌和毒素的污染，也存在天然毒蛋白、过敏原或其它有毒物质。我们每天食用的粮食作物 中也含有不同的

56、有害蛋白。这些作物不正确的食用方式可能会对我们自身造成伤害。食品绝对安全做不到的。 要想吃到更加安全的食品的做法是， 对转基因食品的安全性进 行全面准确的评价，考察转基因操作以插入基因是否含有有毒物质，以及转移的基因是否会增加传统食品中有毒物质的含量。4.4毒蛋白数据库在转基因食品安全性评价中的应用实质等同性原则是转基因食品的安全性评价主要依据，这一方法将转基因食品与其传统对应食品进行比较，从而考察转基因食品和传统食品相比存在哪些安全风险。毒蛋白数据库可以为对转基因食品的实质等同性分析过程中提供以下两方面的信息一、哪种毒素蛋白存在传统的食品中，这些信息将成为实质等同性分析中主要依据；二、通过对

57、比已知毒蛋白的氨基酸序列，分析目的基因是否存在毒蛋白编码。第五章转基因食品的标识管理及其检测技术与标准化5.1全球转基因生物及其食品的标识管理现状5.1.1转基因食品标识管理的背景1998年，英国的Pusztai博士发表讲话，声称他通过大量的试验发现，大鼠在食用转雪 花莲凝集素基因的马铃薯后，会出现体重和器官重量减轻，免疫系统受到破坏等现象， 这一发现引发国际社会对转基因作物安全性问题的激烈争论。一些国家开始放弃对转基因作物的种植。受这些负面事件的影响， 消费者对转基因食品的态度也发生了变化。 而转基因食品标识 管理政策的提倡者和支持者们则认为， 政府需要对转基因食品安全性进行管理。 标识要向消 费