转基因植物的安全性

关于转基因植物的安全性第一节

转基因植物概况第二节

转基因植物安全性评价

第三节

主要转基因植物安全性评价第四节

转基因植物安全管理第2页,共89页，星期六，2024年，5月第一节转基因植物概述转基因植物是指采用基因工程手段将外源基因(动物,微生物,或其他植物)导入受体植物细胞,并由重组体细胞再生而成的植物体(GMP).转基因植物也称基因修饰植物.世界上首例转基因植物是1983年问世的转基因烟草.最早进行田间试验的转基因植物是转基因棉花(1986)现全球已在200多种植物中实现转基因.第3页,共89页，星期六，2024年，5月转基因植物生产疫苗第4页,共89页，星期六，2024年，5月一

转基因植物的应用1全球转基因植物应用的状况目前在转基因植物中成功表达的基因主要有:抗除草剂基因,抗虫基因,抗病基因,抗逆基因,品质改良基因,雄性不育基因,迟熟基因和改变花色基因等数十种.已从这些转基因植物中选育出众多具有丰产、优质、抗病、抗虫、抗除草剂、抗寒、抗早、耐盐碱等优良性状的新品种.至2010年,全球已有22个国家共种植1.48亿公顷转基因作物.主要种植国家是美国、阿根廷、巴西、加拿大、印度及中国.第5页,共89页，星期六，2024年，5月2中国转基因植物应用的现状我国从上世纪90年代开始转基因植物的研发和应用,实现从跟踪—仿制—自主创新—产业化的跨越,走在发展中国家的前列.自主克隆的基因已超过400个，其中抗虫基因约50个、抗病基因近60个、抗逆基因160多个、生长发育相关基因近80个、品质与产量相关基因70多个、抗除草剂基因4个,共申请专利300多项.2010年,我国共种植转基因植物350万公顷,主要包括:棉花、番木瓜、白杨、蕃茄和甜椒等.其中抗虫棉种植面积占全国棉花总种植面积的66%.中国已批准进口的转基因农产品包括:转基因油菜(籽)、转基因棉花、转基因玉米、转基因大豆.

第6页,共89页，星期六，2024年，5月第7页,共89页，星期六，2024年，5月3

转基因植物应用的利弊中国转基因植物实验品种包括:棉花、木瓜、番茄、甜椒、杨树、牵牛花、牧草、草莓、葡萄、甘蔗，可能还有更多.转基因植物的产业化，由于提高产量、品质和节约大量劳力，而带来巨大的经济效益。全球转基因植物产品的销售额1995年仅7500万美元，1996年达2.35亿美元，到1999年达到23亿美元,预计现已达到35

-45亿美元.种转基因抗病虫和抗逆(耐)植物可减少农用化学品使用,

有利于改善农业生态环境和农产品安全.第8页,共89页，星期六，2024年，5月开发利用转基因植物还能够拓展产业形态，提高产品附加值:

▲功能性和治疗性转基因食品;

▲转基因生物能源和环保产品;

▲利用生物反应器生产转基因医药和检测试剂.转基因作物及转基因食品的泛滥或失控可能造成的对于环境、生态、生物多样性、动物与人类健康的危害或风险,引起越来越多的争议和担扰.▲转基因植物向外释放对生态环境的风险;

▲抗性基因向杂草转移的可能性和潜在危险性;▲转基因食品对人体健康的影响;

▲公众的知情权和消费者权益保护.第9页,共89页，星期六，2024年，5月二

抗除草剂转基因植物第10页,共89页，星期六，2024年，5月1除草剂的种类及应用除草剂是指能杀死田间杂草的化学药剂.目前使用的除草剂可分为选择性除草剂和灭生性除草剂两类,后者为非选择性除草剂.选择性除草剂可在一定剂量范围内杀死杂草而对作物无害或低毒.可在特定农田中防除部分杂草.灭生性除草剂能杀死作物和杂草,只能用于种植前除草、定向除草或树下除草.任何除草剂的过量使用都有可能对作物产生毒害和残留,包括土壤残留.第11页,共89页，星期六，2024年，5月2抗除草剂转基因作物一些微生物和植物能够产生分解某种除草剂的酶,其编码基因称为抗除草剂基因.利用基因工程技术将抗除草剂基因转入植物中表达而形成的转基因植物,赋予了抗某种除草剂的特性,称为抗除草剂转基因植物.种植抗除草剂转基因植物的农田可在生长期间较高剂量地使用除草剂.种植抗除草剂转基因植物可简化除草作业、提高产量；并有利于推广少耕或免耕技术，从而保护土壤，节约能源、肥料和灌溉用水，具有明显的经济效益和一定的生态效益。第12页,共89页，星期六，2024年，5月3抗除草剂转基因植物的抗性机理提高靶标酶或靶标蛋白基因的表达量，减轻或消除靶标酶或靶标蛋白受抑制，即被除草剂结合后仍有相当浓度的靶标物，从而产生除草剂耐性；通过基因突变产生对除草剂不敏感的靶标酶或靶标蛋白异构体，使其不能与除草剂结合，但生物活性不降低，因而对除草剂具有抗性。抗除草剂基因表达产生能降解（或转化）除草剂的酶或酶系统，将除草剂分解（或转化）为无毒或低毒的代谢产物，或在一定程度上降低甚至消解除草剂的危害。第13页,共89页，星期六，2024年，5月三抗虫转基因植物第14页,共89页，星期六，2024年，5月1

抗虫转基因植物的应用状况害虫是农业的第一危害，引起作物产量下降、品质降低，而杀虫剂的应用在减少虫害的同时，也可能导致害虫的抗药性和农药在植物产品和土壤中的残留.将苏云金芽孢杆菌(Bt)毒蛋白基因转入植物中表达,所产生的转基因植物细胞能产生毒蛋白,表现出抗虫性,称为转基因抗虫植物.1987年美Agracetus公司首获转基因抗虫棉,一年后Monsanto公司获基因改造后的转基因抗虫棉,1995年获美环保局批准登记进入商业化生产.已获转Bt抗虫棉的国家有美、中、澳、埃、法、印、俄、泰等国.第15页,共89页，星期六，2024年，5月中国1990年自主分离获Bt基因克隆，其后对Bt基因进行改造，人工合成

BtCryIA基因.1993年将BtCryIA基因成功转入中棉12和泗棉3号等主栽品种,表现对棉铃虫抗虫能力达90%以上.此后,我国科学家还将BtCryIA基因和修饰后的豇豆胰蛋白酶抑制基因CPTI共导入棉花,获双价抗虫棉,1997年农业部批准转基因抗虫棉商业化生产,到目前共审批了60个单价和双价抗虫棉品种.我国抗虫棉种植从1998年27万公顷(5.4%)发展至2005年的330万公顷(70%以上),目前抗虫棉种植约占棉花总种植面积的80%左右.除抗虫棉,我国还批准转Bt玉米进行环境释放试验;

抗虫稻已完成实验室研制,

尚未商业化种植.第16页,共89页，星期六，2024年，5月2抗虫转基因植物的抗虫机理--Bt毒蛋白Bt毒蛋白对鳞翅目、双翅目、鞘翅目等9个目的昆虫，螨类、寄生性线虫、原生动物、扁形动物等有特异性毒性，对人畜安全，害虫不易产生抗毒性，易于工业化生产(

Bt

杀虫剂).Bt毒蛋白(ICP)由N端活性片段和C端结构片段构成,为碱溶性蛋白,被敏感昆虫取食后,由于其肠道的碱性条件,ICP受消化酶的作用,产生有活性的毒性肽,作用于昆虫中肠上皮细胞,与膜上特异受体结合,使细胞穿孔,细胞结构受破坏而丧失吸收功能,最终导致昆虫死亡.目前已发现有多种功能不同的Bt毒蛋白,其毒力和杀虫的特异性有一定差异.第17页,共89页，星期六，2024年，5月2抗虫转基因植物的抗虫机理--蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂是由植物组织细胞产生并储存的一类天然蛋白质.蛋白酶抑制剂能与蛋白酶的活性部位或变构部位特异性结合,抑制其催化活性,或阻止蛋白酶原转化为有活性的蛋白酶,从而调节蛋白质代谢.当植物组织受损伤时,细胞内蛋白酶抑制剂的表达量剧增.昆虫取食植物组织,植物组织中的蛋白酶抑制剂与其消化道中的蛋白酶特异结合,抑制蛋白酶活性,影响昆虫对食物中蛋白质的消化吸收,扰乱昆虫的正常代谢,导致其发育异常,最终致死.第18页,共89页，星期六，2024年，5月2抗虫转基因植物的抗虫机理—外源凝集素外源凝集素是一组广泛存在于植物组织中的蛋白质,在不同植物及植物的不同器官中的分布有一定差异,以种子中含量最高.植物组织被昆虫取食后,外源凝集素释放出来,与肠道围食膜上的糖蛋白结合,影响昆虫的营养吸收.此外,外源凝集素还可诱发昆虫消化道的病灶,促进肠道有害细菌的增生,对虫体造成危害.外源凝集素对人畜有毒副作用,应用于转基因食品生产有难度,但豌豆和雪花莲的外源凝集素对人毒性极低,对昆虫强毒,因而受到重视.第19页,共89页，星期六，2024年，5月四抗病转基因植物1

植物病害与抗病性植物病害的病原生物包括真菌、细菌、病毒、支原体和线虫等。植物病害可导致植物体组织细胞受损、新陈代谢异常、生长发育不正常、种性退化等症状，严重的可导致死亡。在农业生产上，植物病害可引起严重减产、品质降低、甚至使农产品带病菌毒素,影响人体健康.抗病育种一直是主要的育种目标，其中抗病转基因植物的选育越来越受重视。第20页,共89页，星期六，2024年，5月平整土地第21页,共89页，星期六，2024年，5月2抗病基因的抗病机理植物抗病基因：来自植物，在植物生长发育的某个阶段或全生长期组成性表达，其表达产物能抑制病原生物的生长或消解病原毒素的作用。抗真菌病害机理：病程相关蛋白PR,核糖体大亚单位灭活蛋白,植物凝集素(与胞壁几丁质结合),次生代谢物关键酶(产生植保素的酶或酶系),真菌酶,毒素抑制剂.抗细菌病害机理:抗菌肽(破坏细胞膜),溶菌酶(破坏细胞壁).抗病毒病害机理:抗外壳蛋白基因(抑制细胞合成外壳蛋白),复制酶介导的抗性(抑制病毒RNA复制酶基因表达),小分子RNA介导的抗病性(RNA干扰)第22页,共89页，星期六，2024年，5月五利用转基因植物的优势改良植物性状:打破物种间的生殖隔离,实现无障碍基因重组,产生新性状.改善植物产品品质:获得本物种所不具备的蛋白质、氨基酸、脂肪酸、糖成份等。改良花色：新花叶颜色、荧光色等生物反应器：培养细胞分离次生代谢物、生产药品、酶制剂、以及其他生物制品。改良产品货架期和贮运品质：迟熟蕃茄。第23页,共89页，星期六，2024年，5月第24页,共89页，星期六，2024年，5月第25页,共89页，星期六，2024年，5月

第二节

转基因植物安全性评价

所谓安全性，是指某一事物或事件在一定条件下所造成的危害程度(是否危险?危险性多大?)和公众对风险的接受程度。安全性评价是对某一事物或事件的安全性进行权衡，了解是否有害、发生概率和危害的可接受程度。转基因植物的安全性评价应贯穿从研发到应用的全过程,不仅是对当前的评价,也应包括对将来的评价，既针对转基因植物本身，也针对其衍生产品.第26页,共89页，星期六，2024年，5月1转基因植物杂草化杂草是适应人工环境、持续危害栽培植物和耕作的非目标栽培植物的统称。杂草在漫长进化中由于自然选择作用，适应了耕地生态环境，具有对目标栽培植物的自然竞争优势：

旺盛而顽强的生命力

—

抗(耐)逆性和繁殖力极强

可塑性大

—

在不同生境下的生长发育和繁殖调节

繁衍的复杂性和强势性

—

结实率高、种子寿命长

繁殖方式多样、有利传播

种子成熟度参差不齐

再生能力强一转基因植物的生态风险第27页,共89页，星期六，2024年，5月杂草化是原本自然分布或被栽培的植物在人工生境中演化成为杂草的过程。理论上，野生植物和栽培植物如果在人工生境中不受控制，都有演化为杂草的潜力。转基因植物由于导入新基因，有可能改变其生存竞争力，或产生更强的抗逆性和适应性，释放到环境中如果管控不当，就有可能演化为杂草。许多性状的改变都可能增加转基因植物演化为杂草的潜力和趋势：

对有害生物和逆境的抗(耐)性的提高；

种子休眠期改变、萌发率提高、繁殖力增强；转基因植物的自然突变产生新的有利性状。第28页,共89页，星期六，2024年，5月2

转基因植物的基因漂移基因漂移或转基因逃逸是指由遗传工程方法转移到某一生物体的遗传信息(目标基因)在非转基因生物的个体、种群乃至物种之间自发移动的过程.基因漂移包括：目标基因在转基因作物同品种个体间移动；在该作物不同品种间移动；在该作物的野生近缘种(包括其杂草类型)间移动.在同一转基因品种个体间的基因漂移不会造成生物安全问题，但转基因流向非转基因品种或其野生近缘种可能带来一系列的生物安全问题.基因漂移主要通过以下两种方式实现：一是种子传播；二是花粉流即有性杂交.

第29页,共89页，星期六，2024年，5月转基因植物的种子传播是指其种子传播到另一个品种或其野生近缘种的种群内,并建立能自我繁育的个体.种子传播导致基因逃逸的距离较近.转基因植物的花粉流传播是通过花粉与其他非转基因品种或其野生近缘种进行杂交和回交,而在非转基因品种、野生近缘种的种群中建立可育的杂交和回交后代的过程.通过花粉传播而导致的基因漂移可以是远距离的.通过花粉流发生的基因漂移的转基因必须是位于细胞核内，即染色体基因组上.细胞质基因组上的基因通常不能通过花粉传播.发生花粉流基因漂移的基本条件:亲和性;花期一致;空间距离;杂交后代的适合度.第30页,共89页，星期六，2024年，5月3

对非目标生物的影响对传粉昆虫的影响:包括对取食花粉和花蜜行为的影响,

花粉花蜜成份变化对其生长发育的影响.对天敌昆虫的影响:即转基因植物影响取食害虫的生长发育,进而对取食昆虫的天敌发生影响,或者发生毒性转移.对次要害虫的影响:由于转基因抗虫植物使主要害虫受抑制,导致次要害虫的数量增加.对非靶标生物影响:指转基因抗除草剂植物的应用导致除草剂使用增加，杀灭杂草后,使以其为食的昆虫、鸟类、爬行类和哺乳动物成为受害者.目标害虫对转基因植物的抗性.第31页,共89页，星期六，2024年，5月4

对土壤生态系统的影响转基因植物影响土壤生物（动植物和微生物）群落的结构，最终导致土壤生态系统功能的改变.种植转基因植物后,留在土壤中的植物残体和植物根系分泌物在一定程度上影响土壤微生物的数量的增减,且对不同种类的微生物的影响可能不同.转基因植物残体(成份变化)也可能影响土壤中或地表上取食动物的代谢和生长发育.地表动植物、土壤动物和微生物的变化直接或间接影响土壤理化特性.土壤生物和土壤理化特性的变化导致土壤生态系统结构和功能的变化.第32页,共89页，星期六，2024年，5月5转基因植物的其他安全性问题抗病毒转基因植物可能引起的潜在风险:病毒基因组之间的重组,

病毒基因组与外壳蛋白的重组.对农田杂草群落的影响:除草剂使用后使出苗杂草被杀死,但未出苗种子不受损害,导致后期杂草群落的变化;重复多次使用同类除草剂会诱发杂草的抗药性;抗除草剂基因的漂移可能会产生抗除草剂的杂草.推广抗除草剂转基因植物可能增加除草剂的使用,加重对土壤环境的污染,也加重对除草剂使用的依赖性,从而加速抗性杂草的演化.转基因植物产品特别是食品对人体健康的风险.第33页,共89页，星期六，2024年，5月转基因植物的生态风险———————————————————————对环境的不利影响造成影响的过程———————————————————————农田增加杀虫剂使用抗虫基因转移而致害虫危害作物生态产生新的农田杂草基因漂移和杂交而致杂草化系统自身变为杂草转基因植物自然竞争优势

产生新病毒其他病毒基因组与外壳蛋白组装

产生新病虫害新原-植物互作，昆虫-植物互作对非目标生物伤害食草动物误食自然成为新的入侵生物花粉/种子传播、竞争、失控生态生物遗传多样性的基因流、杂交、竞争、胁迫、系统下降或丧失迅速扩繁对非目标生物伤害改变互生、共生关系

初级生产力的改变物种组成或种群结构改变

土壤流失增加群落结构与环境互作

第34页,共89页，星期六，2024年，5月二

转基因植物安全性评价简介概述：依据我国《农业转基因生物安全评价管理办法》,对转基因植物的安全性实行分级评价和管理.《农业转基因生物安全评价管理办法》规定,按照转基因植物对人、动植物、微生物和生态环境的危险程度，从不存在危险、低度危险、中度危险至高度危险，分为四个安全等级.转基因植物安全性评价主要包括:受体植物的安全性评价、基因操作的安全性评价、转基因植物的安全性评价和转基因植物产品的安全性评价.第35页,共89页，星期六，2024年，5月1受体植物的安全性评价受体植物的安全性评价首先需了解其背景资料,包括:学名和俗名,分类地位,品种或品系,野生还是栽培,原产地及引种时间,用途及种植加工历史,应用期间的安全记录,杂草化的可能性等.受体植物的生物学特性:生长发育特性,毒性及存在部位,致敏性及敏原部位,繁殖方式,品种间或种间异交率,育性,耐逆性,适应性等.受体植物的生态环境:地理分布,自然生境,生长发育的环境要求,与其他生物的生态关系.受体植物遗传变异性及其可能对人体健康和生态环境的不利影响。第36页,共89页，星期六，2024年，5月2

基因操作的安全性评价目的基因性状表现：基因、性状与功能的关系；目的基因的物理图谱和遗传图谱；对受体植物其他基因功能作用的影响。插入(删除)序列及其大小和结构、所在基因组及其定位、拷贝数。载体的名称、来源、结构、特性、安全性、漂移性，以及演变为致病性的可能性；载体上标记基因、报告基因、酶切位点、表达和调控序列。插入序列表达的资料：表达的器官和组织，表达量及表达的稳定性，表达产物的生物活性。第37页,共89页，星期六，2024年，5月3转基因植物及其产品的安全性评价转基因植物的安全性。包括：转基因植物与受体植物在环境安全性方面的差异；转基因植物与受体植物在对人体健康影响方面的差异，以及食用转基因植物的安全性差异。转基因植物产品的安全性。包括：生产、加工活动对转基因植物安全性的影响；转基因植物产品的稳定性；转基因植物与转基因植物产品在环境安全性上的差异；转基因植物与转基因植物产品对人体健康影响方面的差异。对人体健康的影响包括：致病性、致敏性、营养性、是否存在抗营养因子、抗生素抗性，等等。第38页,共89页，星期六，2024年，5月三转基因植物杂草化的安全性评价1转基因植物杂草化的评价方法RisslerandMellon提出三步式评估法(1996).

第一步:转基因植物的亲本是否具有杂草性,是

否有近缘杂草物种?是—较高风险

否—无或低风险

第二步:转基因植物与亲本植物相比是否具有更

高的生态上的行为表现,如生长优势、

适应性强、繁殖率高等.有—较高风险

无—较低风险

第三步:转基因植物与亲本植物相比,其杂草化

趋势是否增加.是—较高风险

否—较低风险第39页,共89页，星期六，2024年，5月种群替代指当年种群被自已产生后代或被另一类更有活力植物后代所取代的过程.种群替代实验可检验转基因植物不同世代间其基因型的增减变化(生态行为表现):即转基因植物种群自身被替代的频率和种群种子库的持久性.净替代率R=后代产生的种子数/播种的种子数

若

R

＜

1,则种群不能自我更新维持,

需人工种植

若

R

＝

1,则种群刚好能够自我更新维持

若

R

＞

1,则种群能自我扩增维持,扩增倍数

R-1种子半衰期指达到种子库中有一半种子死亡或只有一半种子萌发时所需要的时间.第40页,共89页，星期六，2024年，5月第一步转基因植物的亲本是否具有杂草性,

亲本植物是否有近缘杂草物种?

↓↓

是否

↓↓

较高风险较低或无风险↓↓

进入第二步进入第二步

标准的实验评估简化的实验评估第41页,共89页，星期六，2024年，5月第二步转基因植物与亲本植物相比是否具有

更高的生态行为上的表现?

↓↓

种群替代实验种群替代实验↓↓

是否

↓↓

较高风险较低风险↓↓

进入第三步分析结束

或对其商业化

生产重新考虑第42页,共89页，星期六，2024年，5月第三步转基因植物的杂草化趋势是否增加?

↓

杂草化实验↓↓

是否

↓↓

较高风险较低风险↓↓对其商业化分析结束

生产重新考虑第43页,共89页，星期六，2024年，5月2转基因植物杂草化的风险评估生存竞争力:竞争力(与受体品种和当地常规品种相比较的萌发率和生长势)强则杂草化潜力大.繁殖能力:包括结实率和无性繁殖能力,繁殖能力越强则其种群替代能力也越强.在野生环境和人工生境中的持续性:转基因植物能否在不同生境中自生繁衍是其杂草化潜力的重要因素.落粒性及种子在土壤中的存活时期:杂草具有果实种子成熟期相差较大,边成熟边落粒,种子在土壤中保持长时期活力的特性.适应性和抗(耐)逆性:杂草的适应性和抗(耐)逆性是否强于栽培植物.第44页,共89页，星期六，2024年，5月四抗性基因漂移的安全性评价1

通过有性杂交发生的抗性基因漂移转基因植物花粉传播距离的测定

—确定安全距离和设置隔离带的依据

研究传粉距离的方法:直接观察法诱饵植物检测法转基因植物传粉距离及影响因子

不同转基因植物的传粉特性对传粉距离的影响

转基因植物在不同环境条件下传粉距离的差异转基因植物在不同气象条件下传粉距离的差异

转基因植物释放规模对传达粉距离的影响第45页,共89页，星期六，2024年，5月直接观察法：

以转基因植物样方为中心，在不同方向以相同的

距离一般为10米）设置花粉收集器，使其中之

一正对风向(以此计算收集的花粉粒数量)；

在盛花期计算每天每立方米空气中的花粉粒数量

收集器花粉量/(收集器面积×风速×时间)

诱饵植物检测法：以转基因植物样方为中心,在不同方向和不同距离取一定面积种植诱饵植物;

收获成熟的诱饵植物种子,分析其中转基因存在

的频率(DNA分析,或后代性状分析).不足：前者包括了死花粉,后者则受到亲和性影响第46页,共89页，星期六，2024年，5月2转基因植物与野生近缘种杂交结实率研究---花粉萌发、杂交结实率、杂种后代育性人工授粉条件下的杂交亲和性研究

人工去雄-→套袋-→人工授粉-→套袋防串粉

亲和性指数：饱满种子粒数/授粉花蕾数杂交不亲和性的表现程度：

花粉不萌发高不亲和性

花粉管不能穿过柱头

花粉管在花柱不同位置停止生长

不能受精

杂种胚乳败育，杂种胚生长停滞

杂种结实，但杂种后代不育低不亲和性第47页,共89页，星期六，2024年，5月第48页,共89页，星期六，2024年，5月第49页,共89页，星期六，2024年，5月克服杂交不亲和性---胚胎抢救

人工授粉后子房离体培养技术-→杂种杂种人工授粉后胚珠离体培养技术-→幼苗→育性人工授粉后幼胚离体培养技术-→鉴定观察抗性基因流动率估算—-开放授粉

转基因植物与野生近缘种混合种植→收集野生转基因植物与野生近缘种隔行种植→近缘植物野生近缘植物围绕转基因植物种植→全部种子

携抗性基因株数抗性基因流动率计算：流动率=

被检则的植株数第50页,共89页，星期六，2024年，5月3基因渗入基因渗入是转基因及其控制的性状从转基因植物进入非转基因植物(同品种,异品种,异种)的过程.向转基因植物近缘野生种的基因渗入,决定于:转基因植物与野生近缘种的杂交和回交

只有实现杂交才有可能向近缘野生植物基因渗入;

通过多次回交可使转基因向近缘野生种扩散;

杂交和回交后代适合度较高时基因漂移才稳定.杂交和回交后代的适合度适合度实际上就是一种(类)生物与其他生物相比较时的竞争力.可分为营养适合度和生殖适合度.营养适合度：种子萌发、生长势、营养体、光合能力.生殖适合度:开花结实、花粉活力、种子数、种子活力.第51页,共89页，星期六，2024年，5月五转基因植物花粉漂移的三步评估法1基因流分析—转基因能否流向近缘种杂草?转基因植物与近缘杂草能否具备有性生殖能力不具有—-较低风险,分析终止;有或难确定—-不能有性杂交,分析终止;

能有性杂交,进入下一步.是否存在与转基因植物有杂交亲和性的近缘种

不存在—-较低风险,分析终止;

存在或难确定—-进入下一步.转基因植物与近缘种授粉方式是否利于基因流出入

否---较低风险,期分析终止;是或不确定---进入下一步.第52页,共89页，星期六，2024年，5月转基因植物与近缘种是否花期相遇

否---较低风险,分析终止;

是或难确定---进入下一步.转基因植物与近缘种是否相同

否---较低风险,分析终止;

是或难确定---进入下一步.转基因植物与近缘种在田间条件下能否自然异花传粉、受精并产生有活力的可育后代

不能---较低风险,分析终止；

能或不确定---进入下一步分析.杂种

间隔种植→收集种子→寻杂种种子→确定杂交率(实验至少进行两年)杂种活力第53页,共89页，星期六，2024年，5月2

野生杂草转入基因后的生态行为分析转入基因后在种群替代实验中是否比原杂草有更好的表现?否---风险较低,终止分析;是---风险较高,重新考虑其商业应用

或进入第三步.3转基因的杂草植株的杂草化实验是否在生态上有强的行为表现,杂草化趋势是否增加?是---风险较高,重新考虑其商业应用.否---风险较低,分析终止.第54页,共89页，星期六，2024年，5月六鉴定转基因存在的方法生物学性状检测:用抗性条件(除草剂、害虫、逆境),检测植物体或幼苗的抗性.等位酶分析:用酶学方法检测植物组织是否存在转基因所表达的特异酶活性,确定杂种后代植株(具有父、母本酶带).细胞遗传学检测:检查是否存在杂种核型血清学检测:通抗原抗体反应检查是否存在转基因表达产物(蛋白质或酶).分子生物学检测:用PCR或分子杂交方法,检测是否存在转基因的DNA序列.第55页,共89页，星期六，2024年，5月生物学性状检测第56页,共89页，星期六，2024年，5月酶学检测

DNA检测第57页,共89页，星期六，2024年，5月第三节主要转基因植物安全性评价

一转基因水稻的安全性评价20世纪80年代开始抗除草剂(草甘磷,草铵磷,咪唑啉酮)转基因水稻的研究.我国已发放两个抗虫转基因稻的安全证书.由于目前转基因水稻均为转抗除草剂基因或转抗虫基因,出于安全性考虑,转基因水稻仍未大规模商业化生产.水稻虽是自花受粉作物,且花粉散落后其活力持续时间较短,但仍存在基因漂移可能性.第58页,共89页，星期六，2024年，5月第59页,共89页，星期六，2024年，5月1

与杂草稻的基因漂移杂草稻又称杂草型稻或水稻杂种系,与栽培稻同属同种,在东南亚已成为最普遍的稻田杂草,在我国北方稻区和华中稻区也呈蔓延趋势.杂草稻变异类型丰富,生长茂盛,抗逆性强,边成熟边落粒,有较强休眠性;且与栽培稻营养要求相同,对除草剂反应一致,故很难对其进行有效的控制.杂草稻与栽培稻能自然杂交结实,如果相邻种植,存在着转基因稻向杂种稻基因漂移的可能性.转移了抗性基因的杂草稻往往具有更强的生存竞争力,有可能对水稻生产形成较大的威胁.第60页,共89页，星期六，2024年，5月第61页,共89页，星期六，2024年，5月2与野生稻的基因漂移全球野生稻有22种,我国分布有3种野生稻,即:普通野生稻、药用野生稻和疣粒野生稻.其中普通野生稻是栽培稻的近缘祖先.野生稻具有蔓生性和再生性,传粉特性和散粉后的持续活力均强于栽培稻,且野生稻的抗逆性和适应性强,若控制不得法,

有可能成为田间杂草.野生稻与栽培稻杂交有一定的育性,若两者相邻种植,

存在转基因稻向野生稻基因漂移的可能性.转基因稻向野生稻基因漂移与它们之间的亲缘关系密切相关.已有实验证据显示,漂移至普通野生稻较易,漂移至药用野生稻的可能性极小.第62页,共89页，星期六，2024年，5月第63页,共89页，星期六，2024年，5月3与杂草的基因漂移稗草是全球性的水稻恶性杂草,分布范围广,数量大,繁殖力强,种类多,如不控制将给水稻生产带来较大的产量损失.在稗草的竞争干扰下,水稻减产主要与稗草密度增大引起水稻分蘖数减少有关.虽然上世纪50年代至70年代有一些稻稗杂交获得杂种后代的报道,但近20年来通过严格的实验均表明:转基因稻与多种稗草之间存在着杂交不亲和性,并没有发现抗性基因漂移到稗草中.第64页,共89页，星期六，2024年，5月第65页,共89页，星期六，2024年，5月二转基因油菜的安全性评价油菜属十字花科芸苔属,泛指能用于收籽榨油的种类.我国栽培的油菜主要有

白菜型油菜、甘蓝型油菜和芥菜型油菜,其中以甘蓝型油菜居多.目前培育成功的转基因油菜是甘蓝型油菜,主要为抗除草剂转基因油菜.油菜是异花授粉作物,多数为虫媒传粉,其花粉传播距离较远,花粉活力持续时间较长,油菜近缘种分布广泛,发生基因漂移的风险相对较大.我国是十字花科植物的多样性起源中心,油菜的近缘种多,且有一些是危害较严重的杂草,对转基因油菜基因漂移更应引起重视.第66页,共89页，星期六，2024年，5月第67页,共89页，星期六，2024年，5月1

油菜的近缘种芸苔属约有150种,根据其核型的染色体组成,认为该属是由3个基本种演化而成的.包括3类二倍体种和3类四倍体种.芸苔属除作为油料作物外,许多种类是食用蔬菜.白菜类

甘蓝型

甘蓝类2N=20

AA2N=38AACC2N=18

CC

芥菜型2N=36AABB黑芥2N=34BBCC芥菜类2N=16BB第68页,共89页，星期六，2024年，5月

甘蓝型油菜第69页,共89页，星期六，2024年，5月白菜型油菜第70页,共89页，星期六，2024年，5月芥菜型油菜第71页,共89页，星期六，2024年，5月2转基因油菜向近缘种的基因漂移甘蓝型油菜是异源四倍体(AACC),与其同类型油菜和白菜类(AA)及甘蓝类(CC)均存在着不同程度的杂交亲和性.回交后代育性增加.芥菜型油菜(AABB)与黑芥(BBCC也称埃塞俄比亚芥)和芥菜类(BB)杂交较易.回交后代育性增加.国内外实验表明,不论是人工杂交还是自然异交,均存在着转基因油菜的抗性基因向其近缘种漂移的可能性;与十字花科其他属间杂交,也有个别能得到极少量杂交种子.我国学者研究表明,转基因油菜的抗除草剂基因能够向其近缘野生油菜转移.第72页,共89页，星期六，2024年，5月3转基因油菜向野芥菜的基因漂移野芥菜是栽培芥菜型油菜自逸并长期适应野生和栽培环境的产物.其生境呈现多样性并形成多种类型,

适应性广,

已成为较高危害性的田间杂草.如果转基因油菜的抗性基因漂移到野芥菜中,将提高其生存竞争力,给有效防除野芥菜带来困难.甘蓝型和芥菜型油菜与野芥菜的杂交亲和性都很高,而白菜型油菜与野芥菜的交亲和性较低,但仍能获得少数杂交种子.虽然杂种一代的适合度没有增加或有所降低,但回交后代的适合度随回交代数而逐代上升.

实验表明,转基因芥菜型油菜和转基因甘蓝型油菜都有可能把抗除草除草剂基国漂移到野芥菜中.第73页,共89页，星期六，2024年，5月第74页,共89页，星期六，2024年，5月三转基因棉花的安全性评价抗虫性是转基因棉花的主要特性,其安全性评价集中在抗虫基因的漂移及应用的安全性等方面.1抗虫转基因棉花杂草化的可能性抗虫棉杂草化的可能性决定于其比亲本植物或其野生近缘种是否有更强的生存竞争力,可从以下几个方面进行研究:种子活力及越冬性.有些抗虫棉种子的发芽率、发芽势和发芽指数比常规棉花高,有些则较低.但活力指数略低,种子活力和越冬性没有提高.生长势.差别不大,一般前期生长慢,株偏小.抗逆性.除抗虫性外,其他指标没有提高.第75页,共89页，星期六，2024年，5月第76页,共89页，星期六，2024年，5月2

转基因抗虫棉基因漂移的可能性我国野外环境中不存在野生棉属种类,不存在抗虫棉基因漂移到棉花野生种的风险.但半野生棉属有中棉、海岛棉和陆地棉.中棉染色体组和倍性与转基因抗虫棉(陆地棉)有很大差异,杂交不亲和,抗虫棉向中棉基因漂移的可能性较小;陆地棉与海岛棉和半野生陆地棉的杂交能产生可育的种子,因此抗虫棉的抗性基因逃逸到海岛棉和半野生陆地棉的可能性大.与棉花同为锦葵科的许多杂草如苘麻、野西瓜、圆叶锦葵、梵天花(野棉花)、肖梵天花等,由于种群数量大,

一旦发生基因漂移,

后果将很严重.第77页,共89页，星期六，2024年，5月陆地棉海岛棉中棉第78页,共89页，星期六，2024年，5月四转基因大豆的安全性评价目前转基因大豆主要是转抗除草剂基因,可能的风险主要在转基因大豆杂草化和抗性基漂移两方面.转基因大豆杂草化的安全性评价.在农田生态环境条件下,转基因大豆的生存竞争力和繁殖力明显低于常规品种和受体品种,故转基因大豆杂草化的风险较低.转基因大豆抗性基因漂移.野生大豆的繁殖力和生存竞争力较弱,在自然条件下难以成片生长;而且大豆为严格自花授粉植物,即使偶然的基因漂移,也难以对农业造成严重的危害后果,但对