转基因食品安全：挑战与机遇

转基因食品安全：挑战与机遇SafetyIssuesofGeneticallyModifiedFoods:ChallengesandOpportunities农业部转基因生物产品成分监督检验测试中心（上海）（农业部认可和国家计量认证）SupervisionandTestingCenterforGeneticallyModifiedOrganisms,MinistryofAgriculture(AccreditedbyMOAandtheNMA)上海交通大学转基因生物分子特征验证测试中心（CNAS认可）CenterfortheMolecularCharacterizationofGeneticallyModifiedOrganisms,ShanghaiJiaoTongUniversity（AccreditedbyCNAS）2.转基因食品检测现状和面临的挑战ChallengesofGMFoodDetection转基因食品及其安全GMFoodsandTheirSafety3.我们目前的研究工作StudiesinOurLaboratory报告内容/OutlineIntroductionofGMODetection转基因食品及其安全GMFoodsandSafety转基因作物应用迅猛发展StatusofGMCropPlantingWorldwide国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)中国已成为世界最主要的转基因植物研发国Chinahasbecomeoneoftheworld'sleadersinR&DofGMplantsa.Chinalaunchedspecialbreedingprojectongeneticallymodifiedorganismsin2008a.2008年，我国开始实施“转基因生物新品种培育”重大专项c.AlargenumberofdomesticallydevelopedGMcropsareexpectedtobereleasedforthetestinthefieldandenvironmentinthenext10yearsc.预计在未来10年内我国将会有大量转基因作物进入田间实验和环境释放等阶段b.ChinaissuedforthefirsttimethecertificatestotwoGMriceandoneGMmaizelinesin2009.Allcertificateswereapprovedagainin2014b.2009年首次颁布了转基因抗虫水稻和转植酸酶基因玉米的安全证书。2014年它们获得续申请中国转基因作物的种植现状GMCropPlantinginChina转基因作物种类（GMCrops）种植面积（公顷）Area(hectare)性状（Traits）棉花（Cotton）3900000抗虫（Insectresistant）木瓜（Papaya）8500抗病毒（Virusresistant）杨树（Poplar）543抗虫（Insectresistant）CliveJames,2014国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)8我国安全证书发放情况

CertificatesIssuedinChina截止目前，共批准发放7种转基因作物安全证书a.1997年耐储存番茄（证书失效）b.1997年抗虫棉花（证书有效，商业化种植）c.1999年改变花色矮牵牛（证书失效）d.1999年抗病辣椒（证书失效）e.2006年抗病番木瓜（证书有效，商业化种植）f.2009年抗虫水稻和转植酸酶玉米（证书有效，未商业化种植）Sofar,7certificateshavebeenissueda.1997,longshelflifetomato（expired）b.1997，Btcotton（valid,commercialized）c.1999,pigmentedpetunia（expired）d.1999,diseaseresistantpepper（expired）e.2006,virusresistantpapaya（valid,commercialized）f.2009,Btriceandphytaseoverexpressingmaize(valid,notcommercializedyet）中国进口转基因作物的种类及事件TypesandEventsofGMCropImportedinChinaUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》5种作物41个转化事件5crops41events中国进口转基因作物的性状TraitsofGMCropImportedinChinaUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》中国进口转基因作物的研发者DevelopersofGMCropsImportinChinaUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》中国转基因玉米的进口数量AmountsofImportedGMmaizeinChina2011201220132014World全球1.755.213.261.99美国USA1.695.112.971.01乌克兰Ukraine000.110.57泰国Thailand00.0200.29百万吨/MillionTonUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》中国转基因大豆的进口数量AmountsofImportedGMSoybeaninChina2011201220132014World全球52.6358.3863.4062.87巴西Brazil20.6223.8931.8131.83美国USA22.3525.9722.2622.25阿根廷Argentina7.845.906.125.82百万吨/MillionTonUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》中国转基因棉花的进口数量AmountsofImportedGMCottonsinChina2011201220132014World全球3.375.144.152.18印度India1.011.441.190.74美国USA0.981.461.150.50澳大利亚Australia0.530.820.800.48吨/TonUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》中国转基因棉花的出口数量AmountsofGMCropExportedfromChina2011201220132014World全球2569817558673313121孟加拉国Bangladesh3678504104391越南Vietnam460079025062383朝鲜NorthKorea5631320520821958吨/TonUSDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部外国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》转基因生物GMO

增产Increasedagriculturalproductivity减少杀菌剂用量Reducedpesticideuse脱贫温饱Reducedpovertyandhunger

保护生态Protectedbiologicaldiversity减少CO2排放ReducedtheemissionsofCO2社会和环境效应SocialandEnvironmentalBenefits转基因生物GMO政治Political宗教Religious技术Technical食品安全Foodsafety环境安全Environ-mentsafetyEconomic,socialandculturalcontext顾虑和担忧ConcernsandWorries争论的焦点和实质FocusandEssenceoftheDebate科学认知Scientificcognition技术认同Technicalapproval其他Others安全否Safeornot?风险分析

RiskAnalysis风险评估RiskAssessment风险交流RiskManagement风险管理RiskCommunication风险评估

RiskAssessment分子特征食用安全环境安全Labeling转基因食品的安全性

GMFoodSafetya.FDAWHO,andFAOclaimthatthenutritionandsafetyofGMfoodsaresubstantialequivalencetotraditionalfoodsaslongastheyareofficiallyapproveda.美国食品与药品管理局（FDA），世界卫生组织和世界粮农组织（WHO/FAO）认为：经过审批的转基因食品，营养和安全上跟传统食品“实质等同”b.Sofar,thereisnoevenonefoodsafetyaccidentcaseresultfromconsumingGMfoodsb.到目前为止，没有一例食品安全事故是由转基因食品造成的c.LabelingGMisonlyamodeofregulation,whichhasnothingtodowithfoodsafetyitselfc.转基因标记是一种管理模式，与其食品安全本身无关CurrentStatusofGMODetectionCurrentChallengesofGMODetection2.转基因食品检测现状和面临的挑战ChallengesofGMFood

Detection基于蛋白质的检测Proteindetection酶联免疫吸附法ELISA免疫试纸条Lateralflowstrip转基因食品的检测策略StrategyofGMODetection核苷酸提取DNAExtraction定性聚合酶链式反应QualitativePCR不含转基因成分NoGMcontent阴性Negative阳性Positive含转基因成分ContainGMcontent转基因成分含量GMOcontents（%）

QuantitativePCR基于核苷酸的检测Nucleicaciddetection定量PCR基于蛋白质的检测方法的缺陷DisadvantagesofProtein-basedGMDetectionMethodsa.Onlyidentifythepresenceofthetransgenicproteinbutdoesnotdifferentiatebetweendifferenteventscontainingthesametransgenicconstruct.a.只能鉴定转基因蛋白的存在,但不能区分含有相同蛋白的不同转基因事件b.Someproteinsareinstableandmostofthemarenearlyimpossibletobereliablydetectedinprocessedfoods.b.一些蛋白质在加工过程中易降解，因而不可能被检测到基于DNA检测方法的缺陷DisadvantagesofDNA-basedGMDetectionMethodsa.设计引物时需要预先获得转化事件的DNA序列

b.相对定量，需要标准曲线

c.需要有证标准物质进行定量a.PriorinformationontheeventisneededtodesignspecificPCRprimers.b.Relativequantitationandstandardcurveisneeded.

c.Certificatedreferencematerialsareneeded.基于DNA的检测方法更可靠，应用更广泛DNA-baseddetectionismorereliableandwidelyused转基因食品检测面临的挑战ChallengesofGMFoodDetectionb.Un-authorizedGMO:broadscreeningisessentiala.StackedGMO:singledetectionisnotenoughc.NewTechnologyGeneratedGMO:newdetectionmethodsneededb.非法转基因事件广泛的筛查必不可少a.复合转基因事件用检测单一事件方法无效c.新技术产生的转基因事件传统的检测技术无法检测复合转基因事件越来越多StackedGMCropEventsAreIncreasingCliveJames,2014国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)复合转基因作物的由来WaystoObtainStackedGMCrops杂交共转化同时转化多个性状再转化USDA-FASGAINReportNumber:14032.China-PeoplesRepublicofAgriculturalBiotechnologyAnnual美国农业部我国农业局2015年1月5日发布的《中国农业生物技术年报》a.ProductofMonsantoandDowAgroSciencesb.Contains6insectresistanceand2herbicidetolerancegenesc.ImportapprovedbyKoreaandTaiwan.a.孟山都和陶氏产品b.含6

个抗虫基因和2个抗除草剂基因c.获得韩国和台湾的进口许可一个著名的复合转基因玉米ASampleofStackedGMMaizeUn-authorizedGMCrops

GMplantsthatarenotauthorizedforuseasfoodorfeedinatleastonecountryHolst-Jensenetal.,BiotechnolAdv30(2012)1318–1335非法转基因事件没有获得一个国家批准用于食品和饲料的转基因事件来源a.Asynchronousauthorizations:riceLL601(USAandJapan)a.不对称的批准：LL601转基因水稻c.Failureinthequalitycontrolattheseedproductionlevel:Bt10maizec.种子制备过程的质量控制失败：Bt10玉米b.Escapefromfield-trialreleasesb.田间试验不正当流失非法转基因事件Un-authorizedGMCropsBroedersetal(2012)JBiomedBiotechdoi:10.1155/2012/402418NewTechnologyDerivedGMCrops:GMplantsgeneratedfromothernewbiotechnologyratherthanconventionalDNAinsertionConventionalDNAinsertioncassette:consistsofaregulatorypromoterregion,acodingsequence(trait),andaterminator新技术产生的转基因事件NewTechnologyDerivedGMCropsOligonucleotidedirectedmutagenesisRNA-dependentDNAmethylationzincfingernucleaseLusseretal.NatureBiotechnol,2012,30(3):231-239.b.这些技术的产品用传统的转基因检测方法无法检测TheproductsofthesearenotdetectableoridentifiablewithstandardGMOdetectionmethodsa.新的技术包括锌指酶、TALENT、CRISPR等基因编辑技术。EmergingnewtechnologiesincludegeneeditingonessuchasZFN,TALENT,andCRISPRdetectionmethodsHowtoDealwithTheseChallenges如何面对这些挑战a.Changetheone-by-oneapproachpresentlyusedinGMOdetectionandidentification,itwillbecomepracticallyimpossibleandtoocostly.a.改变一对一的检测模式，研发多重复合转基因事件的检测技术b.Thereisanurgentneedforthedevelopmentofaccurate,reliableandcosteffectivedetectionmethodsforbothscreeningandquantificationofalltheseGMOs.b.迫切需要研发准确、可靠和经济有效的定性筛选检测和定量检测技术方法Future

ProspectsStudiesfromOurLaboratory3.我们目前的研究工作StudiesinOurLaboratoryResearchInterests研究方向a.MolecularcharacterizationofGMOsBasedontheprinciplesofsystembiologya.转基因生物分子特征的识别基于系统生物学原理的识别b.DevelopmentofhighthroughputqualitativeandquantitativemethodsforGMOdetectionAccurate,reliableandeconomicscreeningmethodAbsolutequantificationb.研发转基因生物定性和定量的高通量检测方法准确、可靠和经济有效的高通量筛选检测绝对定量方法基因组水平分子特征识别Genome-wideMolecularCharacterizationYangetal.SciRep.2013.No.2839TT51-1T1c-19ModelforNGSDataAnalysis代谢组水平分子特征识别Metabolome-wideMolecularCharacterizationHuet.al.ScientificReports2014.RiceseedmetabolomeLinet.al.JournalofIntegrativePlantBiology2014Soybeanseedmetabolome代谢组水平分子特征识别Metabolome-wideMolecularCharacterizationRaoet.al.Metabolomics.2014MaizeseedmetabolomeRaoetal.Unpublished微滴PCR毛细管电泳技术MPIC

（MicrodropletPCRImplementedCapillarygelelectrophoresis）a.同时检测14个转基因事件的24个靶标基因Simultaneouslydetect24GMtargetsfrom14GMeventswitharelativeLODof0.1%（w/w）Guoetal.AnalChem,2011,83:1579-1586四重复合简并PCR技术PCRApproacha.定靶于8个性状基因的9个DNA序列b.同时检测到超过90个的合法转基因作物a.FourPCRsystemstargetingonnineDNAsequencesfromeighttraitgenesb.Simultaneouslydetectmorethan90approvedGMOevents.c.LODis80copyGuoetal.,FoodChem.2011.132:1566–1573Shaoetal.AnalChem,2014,86(2):1269-1276芯片筛选检测技术MACRO：multiplexamplificationonachipwithreadoutonanoligomicroarraya.芯片上含有91个靶标转基因作物成分的DNA序列，可以涵盖目前97.1%商业化的转基因事件a.Contains91targets(18universalelements,20exogenousgenes,45events,and8endogenousreferencegenes)thatcovers97.1%ofcommercializedGMcrops.SampleDilutionPartitionPCRReadout数字PCRDigitalPCRforAbsoluteGMOQuantification数字PCR平台DigitalPCRPlatform有证标准物质的定值转基因作物拷贝数分析CopyNumberAnalysisofExogenousGeneinGMOsJiangetal.UnpublishedData转基因产品的绝对定量QuantificationofGMProductsJiangetal.UnpublishedDataRMmethodtestedvalue(%)bias(%)ddPCRcdPCR3D-dPCRddPCRcdP