第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性

1、第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第二章第二章 轉(zhuǎn)基因植物的安全性轉(zhuǎn)基因植物的安全性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第一節(jié)第一節(jié) 轉(zhuǎn)基因植物概況轉(zhuǎn)基因植物概況第二節(jié)第二節(jié) 轉(zhuǎn)基因植物安全性評價轉(zhuǎn)基因植物安全性評價 第三節(jié)第三節(jié) 主要轉(zhuǎn)基因植物安全性評價主要轉(zhuǎn)基因植物安全性評價第四節(jié)第四節(jié) 轉(zhuǎn)基因植物安全管理轉(zhuǎn)基因植物安全管理第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第一節(jié) 轉(zhuǎn)基因植物概述l轉(zhuǎn)基因植物是指采用基因工程手段將外源轉(zhuǎn)基因植物是指采用基因工程手段將外源基因基因( (動物動物, , 微生物微生物, ,或其他植物或其他植物) )導(dǎo)入受體導(dǎo)入受體植物細(xì)胞植物細(xì)胞, ,并由重組體細(xì)胞再生而成的植物并由重組體細(xì)胞再生而成的植物體體( (

2、GMP).).轉(zhuǎn)基因植物也稱基因修飾植物轉(zhuǎn)基因植物也稱基因修飾植物. .l世界上首例轉(zhuǎn)基因植物是世界上首例轉(zhuǎn)基因植物是19831983年問世的轉(zhuǎn)年問世的轉(zhuǎn)基因煙草基因煙草. .l最早進(jìn)行田間試驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因植物是轉(zhuǎn)基因最早進(jìn)行田間試驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因植物是轉(zhuǎn)基因棉花棉花(1986)(1986)l現(xiàn)全球已在現(xiàn)全球已在200200多種植物中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因多種植物中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性一一 轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用1 全球轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的狀況全球轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的狀況l 目前在轉(zhuǎn)基因植物中成功表達(dá)的基因主要有目前在轉(zhuǎn)基因植物中成功表達(dá)

3、的基因主要有: : 抗抗除草劑基因除草劑基因, , 抗蟲基因抗蟲基因, , 抗病基因抗病基因, , 抗逆基因抗逆基因, , 品質(zhì)改良基因品質(zhì)改良基因, , 雄性不育基因雄性不育基因, , 遲熟基因和改變遲熟基因和改變花色基因等數(shù)十種花色基因等數(shù)十種. .l 已從這些轉(zhuǎn)基因植物中選育出眾多具有豐產(chǎn)、優(yōu)已從這些轉(zhuǎn)基因植物中選育出眾多具有豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗蟲、抗除草劑、抗寒、抗早、耐鹽質(zhì)、抗病、抗蟲、抗除草劑、抗寒、抗早、耐鹽堿等優(yōu)良性狀的新品種堿等優(yōu)良性狀的新品種. .l 至至20102010年年, , 全球已有全球已有2222個國家共種植個國家共種植1.481.48億公頃億公頃轉(zhuǎn)基因作物轉(zhuǎn)基因

4、作物. . 主要種植國家是美國、阿根廷、巴主要種植國家是美國、阿根廷、巴西、加拿大、印度及中國西、加拿大、印度及中國. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 中國轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的現(xiàn)狀中國轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的現(xiàn)狀l 我國從上世紀(jì)我國從上世紀(jì)9090年代開始轉(zhuǎn)基因植物的研發(fā)和應(yīng)年代開始轉(zhuǎn)基因植物的研發(fā)和應(yīng)用用, , 實(shí)現(xiàn)從實(shí)現(xiàn)從 跟蹤跟蹤仿制仿制自主創(chuàng)新自主創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)業(yè)化 的的跨越跨越, , 走在發(fā)展中國家的前列走在發(fā)展中國家的前列. .l 自主克隆的基因已超過自主克隆的基因已超過400400個，其中抗蟲基因約個，其中抗蟲基因約5050個、抗病基因近個、抗病基因近6060個、抗逆基因個、抗逆基因160160多

5、個、生長發(fā)多個、生長發(fā)育相關(guān)基因近育相關(guān)基因近8080個、品質(zhì)與產(chǎn)量相關(guān)基因個、品質(zhì)與產(chǎn)量相關(guān)基因7070多個、多個、抗除草劑基因抗除草劑基因4 4個個, , 共申請專利共申請專利300300多項(xiàng)多項(xiàng). .l 20102010年年, , 我國共種植轉(zhuǎn)基因植物我國共種植轉(zhuǎn)基因植物350350萬公頃萬公頃, , 主要主要包括包括: : 棉花、番木瓜、白楊、蕃茄和甜椒等棉花、番木瓜、白楊、蕃茄和甜椒等. . 其其中抗蟲棉種植面積占全國棉花總種植面積的中抗蟲棉種植面積占全國棉花總種植面積的66%.66%.l 中國已批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品包括中國已批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品包括: :轉(zhuǎn)基因油菜轉(zhuǎn)基因油菜(

6、(籽籽) )、轉(zhuǎn)基因棉花、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因棉花、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆. . 第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性3 轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的利弊轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的利弊l 中國轉(zhuǎn)基因植物實(shí)驗(yàn)品種包括中國轉(zhuǎn)基因植物實(shí)驗(yàn)品種包括: : 棉花、木瓜、番棉花、木瓜、番茄、甜椒、楊樹、牽?；ā⒛敛?、草莓、葡萄、茄、甜椒、楊樹、牽牛花、牧草、草莓、葡萄、甘蔗，可能還有更多甘蔗，可能還有更多. .l 轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)業(yè)化，由于提高產(chǎn)量、品質(zhì)和節(jié)轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)業(yè)化，由于提高產(chǎn)量、品質(zhì)和節(jié)約大量勞力，而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。全球轉(zhuǎn)基約大量勞力，而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。全球轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的銷售額因植物產(chǎn)品的

7、銷售額1995年僅年僅7500萬美元，萬美元，1996年達(dá)年達(dá)2.35億美元，到億美元，到1999年達(dá)到年達(dá)到23億美元億美元, 預(yù)計現(xiàn)已達(dá)到預(yù)計現(xiàn)已達(dá)到35 -45億美元億美元.l 種轉(zhuǎn)基因抗病蟲和抗逆種轉(zhuǎn)基因抗病蟲和抗逆(耐耐)植物可減少農(nóng)用化學(xué)植物可減少農(nóng)用化學(xué)品使用品使用, 有利于改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品安全有利于改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品安全.第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 開發(fā)利用轉(zhuǎn)基因植物還能夠拓展產(chǎn)業(yè)形態(tài)，提高開發(fā)利用轉(zhuǎn)基因植物還能夠拓展產(chǎn)業(yè)形態(tài)，提高產(chǎn)品附加值產(chǎn)品附加值: : 功能性和治療性轉(zhuǎn)基因食品功能性和治療性轉(zhuǎn)基因食品; ; 轉(zhuǎn)基因生物能源和環(huán)保產(chǎn)品轉(zhuǎn)基因生物能源和環(huán)保產(chǎn)品;

8、; 利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因醫(yī)藥和檢測試劑利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因醫(yī)藥和檢測試劑. .l 轉(zhuǎn)基因作物及轉(zhuǎn)基因食品的泛濫或失控可能造成轉(zhuǎn)基因作物及轉(zhuǎn)基因食品的泛濫或失控可能造成的對于環(huán)境、生態(tài)、生物多樣性、動物與人類健的對于環(huán)境、生態(tài)、生物多樣性、動物與人類健康的危害或風(fēng)險康的危害或風(fēng)險, , 引起越來越多的爭議和擔(dān)擾引起越來越多的爭議和擔(dān)擾. . 轉(zhuǎn)基因植物向外釋放對生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險轉(zhuǎn)基因植物向外釋放對生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險; ; 抗性基因向雜草轉(zhuǎn)移的可能性和潛在危險性抗性基因向雜草轉(zhuǎn)移的可能性和潛在危險性; ; 轉(zhuǎn)基因食品對人體健康的影響轉(zhuǎn)基因食品對人體健康的影響; ; 公眾的知情權(quán)和消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)公

9、眾的知情權(quán)和消費(fèi)者權(quán)益保護(hù). .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性二二 抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性1 除草劑的種類及應(yīng)用除草劑的種類及應(yīng)用l 除草劑是指能殺死田間雜草的化學(xué)藥劑除草劑是指能殺死田間雜草的化學(xué)藥劑. .l 目前使用的除草劑可分為選擇性除草劑和滅生性目前使用的除草劑可分為選擇性除草劑和滅生性除草劑兩類除草劑兩類, , 后者為非選擇性除草劑后者為非選擇性除草劑. .l 選擇性除草劑可在一定劑量范圍內(nèi)殺死雜草而對選擇性除草劑可在一定劑量范圍內(nèi)殺死雜草而對作物無害或低毒作物無害或低毒. . 可在特定農(nóng)田中防除部分雜草可在特定農(nóng)田中防除部分雜草. .l 滅生性除草劑能殺

10、死作物和雜草滅生性除草劑能殺死作物和雜草, , 只能用于種植只能用于種植前除草、定向除草或樹下除草前除草、定向除草或樹下除草. .l 任何除草劑的過量使用都有可能對作物產(chǎn)生毒害任何除草劑的過量使用都有可能對作物產(chǎn)生毒害和殘留和殘留, , 包括土壤殘留包括土壤殘留. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物l 一些微生物和植物能夠產(chǎn)生分解某種除草劑的酶一些微生物和植物能夠產(chǎn)生分解某種除草劑的酶, , 其編碼基因稱為抗除草劑基因其編碼基因稱為抗除草劑基因. .l 利用基因工程技術(shù)將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入植物中表利用基因工程技術(shù)將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入植物中表達(dá)而形成的轉(zhuǎn)基因植物達(dá)而形成

11、的轉(zhuǎn)基因植物, ,賦予了抗某種除草劑的特賦予了抗某種除草劑的特性性, , 稱為抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物稱為抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物. .l 種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物的農(nóng)田可在生長期間較種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物的農(nóng)田可在生長期間較高劑量地使用除草劑高劑量地使用除草劑. .l 種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物可簡化除草作業(yè)、提高種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物可簡化除草作業(yè)、提高產(chǎn)量；并有利于推廣少耕或免耕技術(shù)，從而保護(hù)產(chǎn)量；并有利于推廣少耕或免耕技術(shù)，從而保護(hù)土壤，節(jié)約能源、肥料和灌溉用水，具有明顯的土壤，節(jié)約能源、肥料和灌溉用水，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和一定的生態(tài)效益。經(jīng)濟(jì)效益和一定的生態(tài)效益。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性3 抗除草劑轉(zhuǎn)基

12、因植物的抗性機(jī)理抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物的抗性機(jī)理l 提高靶標(biāo)酶或靶標(biāo)蛋白基因的表達(dá)量，減輕或消提高靶標(biāo)酶或靶標(biāo)蛋白基因的表達(dá)量，減輕或消除靶標(biāo)酶或靶標(biāo)蛋白受抑制，即被除草劑結(jié)合后除靶標(biāo)酶或靶標(biāo)蛋白受抑制，即被除草劑結(jié)合后仍有相當(dāng)濃度的靶標(biāo)物，從而產(chǎn)生除草劑耐性仍有相當(dāng)濃度的靶標(biāo)物，從而產(chǎn)生除草劑耐性；l 通過基因突變產(chǎn)生對除草劑不敏感的靶標(biāo)酶或靶通過基因突變產(chǎn)生對除草劑不敏感的靶標(biāo)酶或靶標(biāo)蛋白異構(gòu)體，使其不能與除草劑結(jié)合，但生物標(biāo)蛋白異構(gòu)體，使其不能與除草劑結(jié)合，但生物活性不降低，因而對除草劑具有抗性?；钚圆唤档?，因而對除草劑具有抗性。l 抗除草劑基因表達(dá)產(chǎn)生能降解（或轉(zhuǎn)化）除草劑抗除草劑基因表達(dá)

13、產(chǎn)生能降解（或轉(zhuǎn)化）除草劑的酶或酶系統(tǒng)，將除草劑分解（或轉(zhuǎn)化）為無毒的酶或酶系統(tǒng)，將除草劑分解（或轉(zhuǎn)化）為無毒或低毒的代謝產(chǎn)物，或在一定程度上降低甚至消或低毒的代謝產(chǎn)物，或在一定程度上降低甚至消解除草劑的危害。解除草劑的危害。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性三 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性1 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用狀況抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用狀況l 害蟲是農(nóng)業(yè)的第一危害，引起作物產(chǎn)量下降、品害蟲是農(nóng)業(yè)的第一危害，引起作物產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低，而殺蟲劑的應(yīng)用在減少蟲害的同時，也質(zhì)降低，而殺蟲劑的應(yīng)用在減少蟲害的同時，也可能導(dǎo)致害蟲的抗藥性和農(nóng)藥在植物產(chǎn)品和土壤可能導(dǎo)致害蟲的抗藥性和農(nóng)藥在植物產(chǎn)品和土壤中的

14、殘留中的殘留. .l 將蘇云金芽孢桿菌將蘇云金芽孢桿菌(Bt)(Bt)毒蛋白基因轉(zhuǎn)入植物中表毒蛋白基因轉(zhuǎn)入植物中表達(dá)達(dá), , 所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞能產(chǎn)生毒蛋白所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞能產(chǎn)生毒蛋白, , 表表現(xiàn)出抗蟲性現(xiàn)出抗蟲性, , 稱為轉(zhuǎn)基因抗蟲植物稱為轉(zhuǎn)基因抗蟲植物. .l 1987年美年美Agracetus公司首獲轉(zhuǎn)基因抗蟲棉公司首獲轉(zhuǎn)基因抗蟲棉, 一一 年后年后Monsanto公司獲基因改造后的轉(zhuǎn)基因抗蟲公司獲基因改造后的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉棉, 1995年獲美環(huán)保局批準(zhǔn)登記進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)年獲美環(huán)保局批準(zhǔn)登記進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn).l 已獲轉(zhuǎn)已獲轉(zhuǎn)Bt抗蟲棉的國家有美、中、澳、埃、法、抗蟲棉的國家有美

15、、中、澳、埃、法、印、俄、泰等國印、俄、泰等國. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 中國中國19901990年自主分離獲年自主分離獲BtBt基因克隆，其后對基因克隆，其后對BtBt基基因進(jìn)行改造，人工合成因進(jìn)行改造，人工合成 BtCry IA基因基因. 1993. 1993年將年將BtCry IA基因成功轉(zhuǎn)入中棉基因成功轉(zhuǎn)入中棉12和泗棉和泗棉3號等主栽號等主栽品種品種, 表現(xiàn)對棉鈴蟲抗蟲能力達(dá)表現(xiàn)對棉鈴蟲抗蟲能力達(dá)90%以上以上.l 此后此后, 我國科學(xué)家還將我國科學(xué)家還將BtCry IA基因和基因和修飾后的豇修飾后的豇豆胰蛋白酶抑制基因豆胰蛋白酶抑制基因CPTI共導(dǎo)入棉花共導(dǎo)入棉花, 獲雙價抗獲

16、雙價抗蟲棉蟲棉, 1997年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉商業(yè)化生年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉商業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn), 到目前共審批了到目前共審批了60個單價和雙價抗蟲棉品種個單價和雙價抗蟲棉品種.l 我國抗蟲棉種植從我國抗蟲棉種植從1998年年27萬公頃萬公頃(5.4%)發(fā)展至發(fā)展至2005年的年的330萬公頃萬公頃(70%以上以上), 目前抗蟲棉種植目前抗蟲棉種植約占棉花總種植面積的約占棉花總種植面積的80%左右左右.l 除抗蟲棉除抗蟲棉, , 我國還批準(zhǔn)轉(zhuǎn)我國還批準(zhǔn)轉(zhuǎn)Bt玉米進(jìn)行環(huán)境釋放試玉米進(jìn)行環(huán)境釋放試驗(yàn)驗(yàn); ; 抗蟲稻已完成實(shí)驗(yàn)室研制抗蟲稻已完成實(shí)驗(yàn)室研制, , 尚未商業(yè)化種植尚未商業(yè)化種植. .第二章

17、轉(zhuǎn)基因植物安全性2 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機(jī)理抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機(jī)理- Bt- Bt毒蛋白毒蛋白l BtBt毒蛋白對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等毒蛋白對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等9 9個目的昆個目的昆蟲，螨類、寄生性線蟲、原生動物、扁形動物等蟲，螨類、寄生性線蟲、原生動物、扁形動物等有特異性毒性，對人畜安全，害蟲不易產(chǎn)生抗毒有特異性毒性，對人畜安全，害蟲不易產(chǎn)生抗毒性，易于工業(yè)化生產(chǎn)性，易于工業(yè)化生產(chǎn)( ( BtBt 殺蟲劑殺蟲劑).).l BtBt毒蛋白毒蛋白( (ICP) )由由N端活性片段和端活性片段和C端結(jié)構(gòu)片段構(gòu)端結(jié)構(gòu)片段構(gòu)成成, , 為堿溶性蛋白為堿溶性蛋白, , 被敏感昆蟲取食后被敏感

18、昆蟲取食后, , 由于其由于其腸道的堿性條件腸道的堿性條件, ICP, ICP受消化酶的作用受消化酶的作用, , 產(chǎn)生有活產(chǎn)生有活性的毒性肽性的毒性肽, , 作用于昆蟲中腸上皮細(xì)胞作用于昆蟲中腸上皮細(xì)胞, , 與膜上與膜上特異受體結(jié)合特異受體結(jié)合, , 使細(xì)胞穿孔使細(xì)胞穿孔, , 細(xì)胞結(jié)構(gòu)受破壞而細(xì)胞結(jié)構(gòu)受破壞而喪失吸收功能喪失吸收功能, , 最終導(dǎo)致昆蟲死亡最終導(dǎo)致昆蟲死亡. .l 目前已發(fā)現(xiàn)有多種功能不同的目前已發(fā)現(xiàn)有多種功能不同的BtBt毒蛋白毒蛋白, , 其毒力其毒力和殺蟲的特異性有一定差異和殺蟲的特異性有一定差異. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機(jī)理抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的

19、抗蟲機(jī)理-蛋白酶抑制劑蛋白酶抑制劑l 蛋白酶抑制劑是由植物組織細(xì)胞產(chǎn)生并儲存的一蛋白酶抑制劑是由植物組織細(xì)胞產(chǎn)生并儲存的一類天然蛋白質(zhì)類天然蛋白質(zhì). .l 蛋白酶抑制劑能與蛋白酶的活性部位或變構(gòu)部位蛋白酶抑制劑能與蛋白酶的活性部位或變構(gòu)部位特異性結(jié)合特異性結(jié)合, , 抑制其催化活性抑制其催化活性, , 或阻止蛋白酶原或阻止蛋白酶原轉(zhuǎn)化為有活性的蛋白酶轉(zhuǎn)化為有活性的蛋白酶, , 從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝. .l 當(dāng)植物組織受損傷時當(dāng)植物組織受損傷時, , 細(xì)胞內(nèi)蛋白酶抑制劑的表細(xì)胞內(nèi)蛋白酶抑制劑的表達(dá)量劇增達(dá)量劇增. .l 昆蟲取食植物組織昆蟲取食植物組織, , 植物組織中的蛋白酶抑

20、制劑植物組織中的蛋白酶抑制劑與其消化道中的蛋白酶特異結(jié)合與其消化道中的蛋白酶特異結(jié)合, , 抑制蛋白酶活抑制蛋白酶活性性, , 影響昆蟲對食物中蛋白質(zhì)的消化吸收影響昆蟲對食物中蛋白質(zhì)的消化吸收, , 擾亂擾亂昆蟲的正常代謝昆蟲的正常代謝, , 導(dǎo)致其發(fā)育異常導(dǎo)致其發(fā)育異常, , 最終致死最終致死. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機(jī)理抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲機(jī)理外源凝集素外源凝集素l 外源凝集素是一組廣泛存在于植物組織中的蛋白外源凝集素是一組廣泛存在于植物組織中的蛋白質(zhì)質(zhì), , 在不同植物及植物的不同器官中的分布有一在不同植物及植物的不同器官中的分布有一定差異定差異, , 以種子中

21、含量最高以種子中含量最高. .l 植物組織被昆蟲取食后植物組織被昆蟲取食后, ,外源凝集素釋放出來外源凝集素釋放出來, , 與與腸道圍食膜上的糖蛋白結(jié)合腸道圍食膜上的糖蛋白結(jié)合, , 影響昆蟲的營養(yǎng)吸影響昆蟲的營養(yǎng)吸收收. . 此外此外, , 外源凝集素還可誘發(fā)昆蟲消化道的病外源凝集素還可誘發(fā)昆蟲消化道的病灶灶, , 促進(jìn)腸道有害細(xì)菌的增生促進(jìn)腸道有害細(xì)菌的增生, , 對蟲體造成危害對蟲體造成危害. .l 外源凝集素對人畜有毒副作用外源凝集素對人畜有毒副作用, , 應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食品生產(chǎn)有難度品生產(chǎn)有難度, , 但豌豆和雪花蓮的外源凝集素對但豌豆和雪花蓮的外源凝集素對人毒性極低人毒

22、性極低, , 對昆蟲強(qiáng)毒對昆蟲強(qiáng)毒, , 因而受到重視因而受到重視. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性四四 抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物1 植物病害與抗病性植物病害與抗病性l 植物病害的病原生物包括真菌、細(xì)菌、病毒、支植物病害的病原生物包括真菌、細(xì)菌、病毒、支原體和線蟲等。原體和線蟲等。l 植物病害可導(dǎo)致植物體組織細(xì)胞受損、新陳代謝植物病害可導(dǎo)致植物體組織細(xì)胞受損、新陳代謝異常、生長發(fā)育不正常、種性退化等癥狀，嚴(yán)重異常、生長發(fā)育不正常、種性退化等癥狀，嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡。的可導(dǎo)致死亡。l 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，植物病害可引起嚴(yán)重減產(chǎn)、品質(zhì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，植物病害可引起嚴(yán)重減產(chǎn)、品質(zhì)降低降低、甚至使農(nóng)產(chǎn)品帶病菌毒素

23、甚至使農(nóng)產(chǎn)品帶病菌毒素, , 影響人體健康影響人體健康. .l 抗病育種一直是主要的育種目標(biāo)，其中抗病轉(zhuǎn)基抗病育種一直是主要的育種目標(biāo)，其中抗病轉(zhuǎn)基因植物的選育越來越受重視。因植物的選育越來越受重視。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性平整土地平整土地第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 抗病基因的抗病機(jī)理抗病基因的抗病機(jī)理l 植物抗病基因：來自植物，在植物生長發(fā)育的某植物抗病基因：來自植物，在植物生長發(fā)育的某個階段或全生長期組成性表達(dá)，其表達(dá)產(chǎn)物能抑個階段或全生長期組成性表達(dá)，其表達(dá)產(chǎn)物能抑制病原生物的生長或消解病原毒素的作用。制病原生物的生長或消解病原毒素的作用。l 抗真菌病害機(jī)理：病程相關(guān)蛋白抗真菌病害機(jī)理：病程

24、相關(guān)蛋白PR, PR, 核糖體大亞核糖體大亞單位滅活蛋白單位滅活蛋白, , 植物凝集素植物凝集素( (與胞壁幾丁質(zhì)結(jié)合與胞壁幾丁質(zhì)結(jié)合),), 次生代謝物關(guān)鍵酶次生代謝物關(guān)鍵酶( (產(chǎn)生植保素的酶或酶系產(chǎn)生植保素的酶或酶系),), 真真菌酶菌酶, , 毒素抑制劑毒素抑制劑. .l 抗細(xì)菌病害機(jī)理抗細(xì)菌病害機(jī)理: : 抗菌肽抗菌肽( (破壞細(xì)胞膜破壞細(xì)胞膜),), 溶菌酶溶菌酶 ( (破壞細(xì)胞壁破壞細(xì)胞壁).).l 抗病毒病害機(jī)理抗病毒病害機(jī)理: : 抗外殼蛋白基因抗外殼蛋白基因( (抑制細(xì)胞合成抑制細(xì)胞合成外殼蛋白外殼蛋白),), 復(fù)制酶介導(dǎo)的抗性復(fù)制酶介導(dǎo)的抗性( (抑制病毒抑制病毒RNAR

25、NA復(fù)制復(fù)制酶基因表達(dá)酶基因表達(dá)),), 小分子小分子RNARNA介導(dǎo)的抗病性介導(dǎo)的抗病性(RNA(RNA干擾干擾) )第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性五五 利用轉(zhuǎn)基因植物的優(yōu)勢利用轉(zhuǎn)基因植物的優(yōu)勢l改良植物性狀改良植物性狀: : 打破物種間的生殖隔離打破物種間的生殖隔離, , 實(shí)現(xiàn)無障礙基因重組實(shí)現(xiàn)無障礙基因重組, , 產(chǎn)生新性狀產(chǎn)生新性狀. .l改善植物產(chǎn)品品質(zhì)改善植物產(chǎn)品品質(zhì): : 獲得本物種所不具備獲得本物種所不具備的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、糖成份等。的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、糖成份等。l改良花色：新花葉顏色、熒光色等改良花色：新花葉顏色、熒光色等l生物反應(yīng)器：培養(yǎng)細(xì)胞分離次生代謝物、生物反應(yīng)器

26、：培養(yǎng)細(xì)胞分離次生代謝物、生產(chǎn)藥品、酶制劑、以及其他生物制品。生產(chǎn)藥品、酶制劑、以及其他生物制品。l改良產(chǎn)品貨架期和貯運(yùn)品質(zhì)：遲熟蕃茄。改良產(chǎn)品貨架期和貯運(yùn)品質(zhì)：遲熟蕃茄。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性 第二節(jié)第二節(jié) 轉(zhuǎn)基因植物安全性評價轉(zhuǎn)基因植物安全性評價 l所謂安全性，是指某一事物或事件在一定所謂安全性，是指某一事物或事件在一定條件下所造成的危害程度條件下所造成的危害程度( (是否危險是否危險? ? 危險危險性多大性多大?)?)和公眾對風(fēng)險的接受程度。和公眾對風(fēng)險的接受程度。l安全性評價是對某一事物或事件的安全性安全性評價是對某一事物或事件的安全性進(jìn)行權(quán)

27、衡，了解是否有害、發(fā)生概率和危進(jìn)行權(quán)衡，了解是否有害、發(fā)生概率和危害的可接受程度。害的可接受程度。l轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價應(yīng)貫穿從研發(fā)到轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價應(yīng)貫穿從研發(fā)到應(yīng)用的全過程應(yīng)用的全過程, , 不僅是對當(dāng)前的評價不僅是對當(dāng)前的評價, , 也也應(yīng)包括對將來的評價，既針對轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)包括對將來的評價，既針對轉(zhuǎn)基因植物本身，也針對其衍生產(chǎn)品本身，也針對其衍生產(chǎn)品. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性1 轉(zhuǎn)基因植物雜草化轉(zhuǎn)基因植物雜草化l 雜草是適應(yīng)人工環(huán)境、持續(xù)危害栽培植物和耕作的雜草是適應(yīng)人工環(huán)境、持續(xù)危害栽培植物和耕作的非目標(biāo)栽培植物的統(tǒng)稱。非目標(biāo)栽培植物的統(tǒng)稱。l 雜草在漫長進(jìn)化中由于自然選擇

28、作用，適應(yīng)了耕地雜草在漫長進(jìn)化中由于自然選擇作用，適應(yīng)了耕地生態(tài)環(huán)境，具有對目標(biāo)栽培植物的自然競爭優(yōu)勢：生態(tài)環(huán)境，具有對目標(biāo)栽培植物的自然競爭優(yōu)勢： 旺盛而頑強(qiáng)的生命力旺盛而頑強(qiáng)的生命力 抗抗( (耐耐) )逆性和繁殖力極強(qiáng)逆性和繁殖力極強(qiáng) 可塑性大可塑性大 在不同生境下的生長發(fā)育和繁殖調(diào)節(jié)在不同生境下的生長發(fā)育和繁殖調(diào)節(jié) 繁衍的復(fù)雜性和強(qiáng)勢性繁衍的復(fù)雜性和強(qiáng)勢性 結(jié)實(shí)率高、種子壽命長結(jié)實(shí)率高、種子壽命長 繁殖方式多樣繁殖方式多樣、有利傳播有利傳播 種子成熟度參差不齊種子成熟度參差不齊 再生能力強(qiáng)再生能力強(qiáng)一一 轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 雜草化是原本自然

29、分布或被栽培的植物在人工生雜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為雜草的過程。理論上，野生植物和境中演化成為雜草的過程。理論上，野生植物和栽培植物如果在人工生境中不受控制，都有演化栽培植物如果在人工生境中不受控制，都有演化為雜草的潛力。為雜草的潛力。l 轉(zhuǎn)基因植物由于導(dǎo)入新基因，有可能改變其生存轉(zhuǎn)基因植物由于導(dǎo)入新基因，有可能改變其生存競爭力，或產(chǎn)生更強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)性，釋放到競爭力，或產(chǎn)生更強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)性，釋放到環(huán)境中如果管控不當(dāng)，就有可能演化為雜草。環(huán)境中如果管控不當(dāng)，就有可能演化為雜草。l 許多性狀的改變都可能增加轉(zhuǎn)基因植物演化為雜許多性狀的改變都可能增加轉(zhuǎn)基因植物演化

30、為雜草的潛力和趨勢：草的潛力和趨勢： 對有害生物和逆境的抗對有害生物和逆境的抗( (耐耐) )性的提高；性的提高； 種子休眠期改變、萌發(fā)率提高、繁殖力增強(qiáng)；種子休眠期改變、萌發(fā)率提高、繁殖力增強(qiáng)； 轉(zhuǎn)基因植物的自然突變產(chǎn)生新的有利性狀。轉(zhuǎn)基因植物的自然突變產(chǎn)生新的有利性狀。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 轉(zhuǎn)基因植物的基因漂移轉(zhuǎn)基因植物的基因漂移l 基因漂移或轉(zhuǎn)基因逃逸是指由遺傳工程方法轉(zhuǎn)移基因漂移或轉(zhuǎn)基因逃逸是指由遺傳工程方法轉(zhuǎn)移到某一生物體的遺傳信息到某一生物體的遺傳信息( (目標(biāo)基因目標(biāo)基因) )在非轉(zhuǎn)基因在非轉(zhuǎn)基因生物的個體生物的個體、種群乃至物種之間自發(fā)移動的過程種群乃至物種之間自發(fā)移動的過

31、程. .l 基因漂移包括：目標(biāo)基因在轉(zhuǎn)基因作物同品種個基因漂移包括：目標(biāo)基因在轉(zhuǎn)基因作物同品種個體間移動體間移動；在該作物不同品種間移動；在該作物在該作物不同品種間移動；在該作物的野生近緣種的野生近緣種( (包括其雜草類型包括其雜草類型) )間移動間移動. . 在同一在同一轉(zhuǎn)基因品種個體間的基因漂移不會造成生物安全轉(zhuǎn)基因品種個體間的基因漂移不會造成生物安全問題問題，但轉(zhuǎn)基因流向非轉(zhuǎn)基因品種或其野生近緣但轉(zhuǎn)基因流向非轉(zhuǎn)基因品種或其野生近緣種可能帶來一系列的生物安全問題種可能帶來一系列的生物安全問題. .l 基因漂移主要通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：一是種子基因漂移主要通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：一是種子傳播傳

32、播；二是花粉流即有性雜交二是花粉流即有性雜交. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 轉(zhuǎn)基因植物的種子傳播是指其種子傳播到另一個轉(zhuǎn)基因植物的種子傳播是指其種子傳播到另一個品種或其野生近緣種的種群內(nèi)品種或其野生近緣種的種群內(nèi), , 并建立能自我繁并建立能自我繁育的個體育的個體. . 種子傳播導(dǎo)致基因逃逸的距離較近種子傳播導(dǎo)致基因逃逸的距離較近. .l 轉(zhuǎn)基因植物的花粉流傳播是通過花粉與其他非轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因植物的花粉流傳播是通過花粉與其他非轉(zhuǎn)基因品種或其野生近緣種進(jìn)行雜交和回交基因品種或其野生近緣種進(jìn)行雜交和回交, , 而在而在非轉(zhuǎn)基因品種非轉(zhuǎn)基因品種、野生近緣種的種群中建立可育的野生近緣種的種群中建立可育的雜交

33、和回交后代的過程雜交和回交后代的過程. . 通過花粉傳播而導(dǎo)致的通過花粉傳播而導(dǎo)致的基因漂移可以是遠(yuǎn)距離的基因漂移可以是遠(yuǎn)距離的. .l 通過花粉流發(fā)生的基因漂移的轉(zhuǎn)基因必須是位于通過花粉流發(fā)生的基因漂移的轉(zhuǎn)基因必須是位于細(xì)胞核內(nèi)，即染色體基因組上細(xì)胞核內(nèi)，即染色體基因組上. . 細(xì)胞質(zhì)基因組上細(xì)胞質(zhì)基因組上的基因通常不能通過花粉傳播的基因通常不能通過花粉傳播. .l 發(fā)生花粉流基因漂移的基本條件發(fā)生花粉流基因漂移的基本條件: : 親和性親和性; ; 花期花期一致一致; ; 空間距離空間距離; ; 雜交后代的適合度雜交后代的適合度. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性3 對非目標(biāo)生物的影響對非目標(biāo)生物的

34、影響l 對傳粉昆蟲的影響對傳粉昆蟲的影響: : 包括對取食花粉和花蜜行為包括對取食花粉和花蜜行為的影響的影響, , 花粉花蜜成份變化對其生長發(fā)育的影響花粉花蜜成份變化對其生長發(fā)育的影響. .l 對天敵昆蟲的影響對天敵昆蟲的影響: : 即轉(zhuǎn)基因植物影響取食害蟲即轉(zhuǎn)基因植物影響取食害蟲的生長發(fā)育的生長發(fā)育, , 進(jìn)而對取食昆蟲的天敵發(fā)生影響進(jìn)而對取食昆蟲的天敵發(fā)生影響, , 或者發(fā)生毒性轉(zhuǎn)移或者發(fā)生毒性轉(zhuǎn)移. .l 對次要害蟲的影響對次要害蟲的影響: : 由于轉(zhuǎn)基因抗蟲植物使主要由于轉(zhuǎn)基因抗蟲植物使主要害蟲受抑制害蟲受抑制, , 導(dǎo)致次要害蟲的數(shù)量增加導(dǎo)致次要害蟲的數(shù)量增加. .l 對非靶標(biāo)生物影

35、響對非靶標(biāo)生物影響: : 指轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物的應(yīng)指轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物的應(yīng)用導(dǎo)致除草劑使用增加，殺滅雜草后用導(dǎo)致除草劑使用增加，殺滅雜草后, , 使以其為使以其為食的昆蟲、鳥類、爬行類和哺乳動物成為受害者食的昆蟲、鳥類、爬行類和哺乳動物成為受害者. .l 目標(biāo)害蟲對轉(zhuǎn)基因植物的抗性目標(biāo)害蟲對轉(zhuǎn)基因植物的抗性. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性4 對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響l 轉(zhuǎn)基因植物影響土壤生物（動植物和微生物）群轉(zhuǎn)基因植物影響土壤生物（動植物和微生物）群落的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的改變落的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的改變. .l 種植轉(zhuǎn)基因植物后種植轉(zhuǎn)基因植物后, ,留在

36、土壤中的植物殘體和植物留在土壤中的植物殘體和植物根系分泌物在一定程度上影響土壤微生物的數(shù)量根系分泌物在一定程度上影響土壤微生物的數(shù)量的增減的增減, , 且對不同種類的微生物的影響可能不同且對不同種類的微生物的影響可能不同. .l 轉(zhuǎn)基因植物殘體轉(zhuǎn)基因植物殘體( (成份變化成份變化) )也可能影響土壤中或也可能影響土壤中或地表上取食動物的代謝和生長發(fā)育地表上取食動物的代謝和生長發(fā)育. .l 地表動植物、土壤動物和微生物的變化直接或間地表動植物、土壤動物和微生物的變化直接或間接影響土壤理化特性接影響土壤理化特性. .l 土壤生物和土壤理化特性的變化導(dǎo)致土壤生態(tài)系土壤生物和土壤理化特性的變化導(dǎo)致土壤

37、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性5 轉(zhuǎn)基因植物的其他安全性問題轉(zhuǎn)基因植物的其他安全性問題l 抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可能引起的潛在風(fēng)險抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可能引起的潛在風(fēng)險: : 病毒基病毒基因組之間的重組因組之間的重組, , 病毒基因組與外殼蛋白的重組病毒基因組與外殼蛋白的重組. .l 對農(nóng)田雜草群落的影響對農(nóng)田雜草群落的影響: : 除草劑使用后使出苗雜除草劑使用后使出苗雜草被殺死草被殺死, , 但未出苗種子不受損害但未出苗種子不受損害, , 導(dǎo)致后期雜導(dǎo)致后期雜草群落的變化草群落的變化; ; 重復(fù)多次使用同類除草劑會誘發(fā)重復(fù)多次使用同類除草劑會誘發(fā)雜草的抗藥性雜草

38、的抗藥性; ; 抗除草劑基因的漂移可能會產(chǎn)生抗除草劑基因的漂移可能會產(chǎn)生抗除草劑的雜草抗除草劑的雜草. .l 推廣抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物可能增加除草劑的使用推廣抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物可能增加除草劑的使用, , 加重對土壤環(huán)境的污染加重對土壤環(huán)境的污染, ,也加重對除草劑使用的依也加重對除草劑使用的依賴性賴性, , 從而加速抗性雜草的演化從而加速抗性雜草的演化. .l 轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品特別是食品對人體健康的風(fēng)險轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品特別是食品對人體健康的風(fēng)險. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險 對環(huán)境的不利影響對環(huán)境的不利影響 造成影響的過程造成影響的過程農(nóng)田農(nóng)田 增加殺蟲劑使用增

39、加殺蟲劑使用 抗蟲基因轉(zhuǎn)移而致害蟲危害作物抗蟲基因轉(zhuǎn)移而致害蟲危害作物生態(tài)生態(tài) 產(chǎn)生新的農(nóng)田雜草產(chǎn)生新的農(nóng)田雜草 基因漂移和雜交而致雜草化基因漂移和雜交而致雜草化系統(tǒng)系統(tǒng) 自身變?yōu)殡s草自身變?yōu)殡s草 轉(zhuǎn)基因植物自然競爭優(yōu)勢轉(zhuǎn)基因植物自然競爭優(yōu)勢 產(chǎn)生新病毒產(chǎn)生新病毒 其他病毒基因組與外殼蛋白組裝其他病毒基因組與外殼蛋白組裝 產(chǎn)生新病蟲害產(chǎn)生新病蟲害 新原新原- -植物互作，昆蟲植物互作，昆蟲- -植物互作植物互作 對非目標(biāo)生物傷害對非目標(biāo)生物傷害 食草動物誤食食草動物誤食自然自然 成為新的入侵生物成為新的入侵生物 花粉花粉/ /種子傳播、競爭、失控種子傳播、競爭、失控生態(tài)生態(tài) 生物遺傳多樣性的生

40、物遺傳多樣性的 基因流基因流、雜交雜交、競爭競爭、脅迫、脅迫、系統(tǒng)系統(tǒng) 下降或喪失下降或喪失 迅速擴(kuò)繁迅速擴(kuò)繁 對非目標(biāo)生物傷害對非目標(biāo)生物傷害 改變互生、共生關(guān)系改變互生、共生關(guān)系 初級生產(chǎn)力的改變初級生產(chǎn)力的改變 物種組成或種群結(jié)構(gòu)改變物種組成或種群結(jié)構(gòu)改變 土壤流失增加土壤流失增加 群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境互作群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境互作 第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性二二 轉(zhuǎn)基因植物安全性評價簡介轉(zhuǎn)基因植物安全性評價簡介概述概述：l 依據(jù)我國依據(jù)我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法, 對轉(zhuǎn)基因植物的安全性實(shí)行分級評價和管理對轉(zhuǎn)基因植物的安全性實(shí)行分級評價和管理.l 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評

41、價管理辦法農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法規(guī)定規(guī)定, 按照按照轉(zhuǎn)基因植物對人、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境的轉(zhuǎn)基因植物對人、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境的危險程度，從不存在危險、低度危險、中度危險危險程度，從不存在危險、低度危險、中度危險至高度危險，分為四個安全等級至高度危險，分為四個安全等級.l 轉(zhuǎn)基因植物安全性評價主要包括轉(zhuǎn)基因植物安全性評價主要包括: 受體植物的安全受體植物的安全性評價、基因操作的安全性評價、轉(zhuǎn)基因植物的性評價、基因操作的安全性評價、轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價和轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的安全性評價安全性評價和轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的安全性評價.第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性1 1 受體植物的安全性評價受體植物的

42、安全性評價l 受體植物的安全性評價首先需了解其背景資料受體植物的安全性評價首先需了解其背景資料, , 包括包括: : 學(xué)名和俗名學(xué)名和俗名, , 分類地位分類地位, , 品種或品系品種或品系, ,野生野生還是栽培還是栽培, , 原產(chǎn)地及引種時間原產(chǎn)地及引種時間, , 用途及種植加工用途及種植加工歷史歷史, , 應(yīng)用期間的安全記錄應(yīng)用期間的安全記錄, , 雜草化的可能性等雜草化的可能性等. .l 受體植物的生物學(xué)特性受體植物的生物學(xué)特性: : 生長發(fā)育特性生長發(fā)育特性, , 毒性及毒性及存在部位存在部位, , 致敏性及敏原部位致敏性及敏原部位, , 繁殖方式繁殖方式, , 品種品種間或種間異交率

43、間或種間異交率, , 育性育性, , 耐逆性耐逆性, , 適應(yīng)性等適應(yīng)性等. .l 受體植物的生態(tài)環(huán)境受體植物的生態(tài)環(huán)境: : 地理分布地理分布, , 自然生境自然生境, , 生生長發(fā)育的環(huán)境要求長發(fā)育的環(huán)境要求, , 與其他生物的生態(tài)關(guān)系與其他生物的生態(tài)關(guān)系. .l 受體植物遺傳變異性及其可能對人體健康和生態(tài)環(huán)受體植物遺傳變異性及其可能對人體健康和生態(tài)環(huán)境的不利影響。境的不利影響。 第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 基因操作的安全性評價基因操作的安全性評價l 目的基因性狀表現(xiàn)：基因、性狀與功能的關(guān)系；目的基因性狀表現(xiàn)：基因、性狀與功能的關(guān)系；目的基因的物理圖譜和遺傳圖譜；對受體植物其目的基因的物理圖

44、譜和遺傳圖譜；對受體植物其他基因功能作用的影響。他基因功能作用的影響。l 插入插入( (刪除刪除) )序列及其大小和結(jié)構(gòu)、所在基因組及序列及其大小和結(jié)構(gòu)、所在基因組及其定位、拷貝數(shù)。其定位、拷貝數(shù)。l 載體的名稱、來源、結(jié)構(gòu)、特性、安全性、漂移載體的名稱、來源、結(jié)構(gòu)、特性、安全性、漂移性，以及演變?yōu)橹虏⌒缘目赡苄?；載體上標(biāo)記基性，以及演變?yōu)橹虏⌒缘目赡苄?；載體上標(biāo)記基因、報告基因、酶切位點(diǎn)、表達(dá)和調(diào)控序列。因、報告基因、酶切位點(diǎn)、表達(dá)和調(diào)控序列。l 插入序列表達(dá)的資料：表達(dá)的器官和組織，表達(dá)插入序列表達(dá)的資料：表達(dá)的器官和組織，表達(dá)量及表達(dá)的穩(wěn)定性，表達(dá)產(chǎn)物的生物活性。量及表達(dá)的穩(wěn)定性，表達(dá)產(chǎn)

45、物的生物活性。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性3 轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的安全性評價轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的安全性評價l 轉(zhuǎn)基因植物的安全性。包括：轉(zhuǎn)基因植物與受體轉(zhuǎn)基因植物的安全性。包括：轉(zhuǎn)基因植物與受體植物在環(huán)境安全性方面的差異；轉(zhuǎn)基因植物與受植物在環(huán)境安全性方面的差異；轉(zhuǎn)基因植物與受體植物在對人體健康影響方面的差異，以及食用體植物在對人體健康影響方面的差異，以及食用轉(zhuǎn)基因植物的安全性差異。轉(zhuǎn)基因植物的安全性差異。l 轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的安全性。包括：生產(chǎn)、加工活轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的安全性。包括：生產(chǎn)、加工活動對轉(zhuǎn)基因植物安全性的影響；轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品動對轉(zhuǎn)基因植物安全性的影響；轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品的穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)

46、基因植物產(chǎn)品在環(huán)境的穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品在環(huán)境安全性上的差異；轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品安全性上的差異；轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品對人體健康影響方面的差異。對人體健康影響方面的差異。l 對人體健康的影響包括：致病性、致敏性、營養(yǎng)對人體健康的影響包括：致病性、致敏性、營養(yǎng)性、是否存在抗?fàn)I養(yǎng)因子、抗生素抗性，等等。性、是否存在抗?fàn)I養(yǎng)因子、抗生素抗性，等等。第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性三三 轉(zhuǎn)基因植物雜草化的安全性評價轉(zhuǎn)基因植物雜草化的安全性評價1 轉(zhuǎn)基因植物雜草化的評價方法轉(zhuǎn)基因植物雜草化的評價方法l Rissler and Mellon 提出三步式評估法提出三步式評估法( (1996).

47、). 第一步第一步: : 轉(zhuǎn)基因植物的親本是否具有雜草性轉(zhuǎn)基因植物的親本是否具有雜草性, , 是是 否有近緣雜草物種否有近緣雜草物種? ? 是是較高風(fēng)險較高風(fēng)險 否否無或低風(fēng)險無或低風(fēng)險 第二步第二步: : 轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比是否具有更轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比是否具有更 高的生態(tài)上的行為表現(xiàn)高的生態(tài)上的行為表現(xiàn), , 如生長優(yōu)勢如生長優(yōu)勢、 適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖率高等適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖率高等. .有有較高風(fēng)險較高風(fēng)險 無無較低風(fēng)險較低風(fēng)險 第三步第三步: : 轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比, , 其雜草化其雜草化 趨勢是否增加趨勢是否增加. . 是是較高風(fēng)險較高風(fēng)險 否否較低風(fēng)險

48、較低風(fēng)險第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 種群替代種群替代 指當(dāng)年種群被自已產(chǎn)生后代或被另一指當(dāng)年種群被自已產(chǎn)生后代或被另一類更有活力植物后代所取代的過程類更有活力植物后代所取代的過程. . 種群替代實(shí)種群替代實(shí)驗(yàn)可檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因植物不同世代間其基因型的增減驗(yàn)可檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因植物不同世代間其基因型的增減變化變化( (生態(tài)行為表現(xiàn)生態(tài)行為表現(xiàn)): ): 即轉(zhuǎn)基因植物種群自身被即轉(zhuǎn)基因植物種群自身被替代的頻率和種群種子庫的持久性替代的頻率和種群種子庫的持久性. .凈替代率凈替代率 R = R = 后代產(chǎn)生的種子數(shù)后代產(chǎn)生的種子數(shù)/ /播種的種子數(shù)播種的種子數(shù) 若若 R 1, , 則種群不能自我更新維持則種群不能自

49、我更新維持, , 需人工種植需人工種植 若若 R 1, , 則種群剛好能夠自我更新維持則種群剛好能夠自我更新維持 若若 R 1, , 則種群能自我擴(kuò)增維持則種群能自我擴(kuò)增維持, , 擴(kuò)增倍數(shù)擴(kuò)增倍數(shù) R-1l 種子半衰期種子半衰期 指達(dá)到種子庫中有一半種子死亡或只指達(dá)到種子庫中有一半種子死亡或只有一半種子萌發(fā)時所需要的時間有一半種子萌發(fā)時所需要的時間. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 第一步 轉(zhuǎn)基因植物的親本是否具有雜草性轉(zhuǎn)基因植物的親本是否具有雜草性, , 親本植物是否有近緣雜草物種親本植物是否有近緣雜草物種? ? 是 否 較高風(fēng)險 較低或無風(fēng)險 進(jìn)入第二步 進(jìn)入第二步 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)評估 簡化的實(shí)

50、驗(yàn)評估第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 第二步 轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比是否具有轉(zhuǎn)基因植物與親本植物相比是否具有 更高的生態(tài)行為上的表現(xiàn)更高的生態(tài)行為上的表現(xiàn)? ? 種群替代實(shí)驗(yàn)種群替代實(shí)驗(yàn) 種群替代實(shí)驗(yàn)種群替代實(shí)驗(yàn) 是 否 較高風(fēng)險較高風(fēng)險 較低風(fēng)險較低風(fēng)險 進(jìn)入第三步進(jìn)入第三步 分析結(jié)束分析結(jié)束 或?qū)ζ渖虡I(yè)化或?qū)ζ渖虡I(yè)化 生產(chǎn)重新考慮生產(chǎn)重新考慮第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 第三步第三步 轉(zhuǎn)基因植物的雜草化趨勢是否增加轉(zhuǎn)基因植物的雜草化趨勢是否增加? ? 雜草化實(shí)驗(yàn)雜草化實(shí)驗(yàn) 是是 否否 較高風(fēng)險較高風(fēng)險 較低風(fēng)險較低風(fēng)險 對其商業(yè)化對其商業(yè)化 分析結(jié)束分析結(jié)束 生產(chǎn)重新考慮生產(chǎn)重新考慮第二章轉(zhuǎn)基因植

51、物安全性2 轉(zhuǎn)基因植物雜草化的風(fēng)險評估轉(zhuǎn)基因植物雜草化的風(fēng)險評估l 生存競爭力生存競爭力: : 競爭力競爭力( (與受體品種和當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種與受體品種和當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種相比較的萌發(fā)率和生長勢相比較的萌發(fā)率和生長勢) )強(qiáng)則雜草化潛力大強(qiáng)則雜草化潛力大. .l 繁殖能力繁殖能力: : 包括結(jié)實(shí)率和無性繁殖能力包括結(jié)實(shí)率和無性繁殖能力, , 繁殖能繁殖能力越強(qiáng)則其種群替代能力也越強(qiáng)力越強(qiáng)則其種群替代能力也越強(qiáng). .l 在野生環(huán)境和人工生境中的持續(xù)性在野生環(huán)境和人工生境中的持續(xù)性: : 轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物能否在不同生境中自生繁衍是其雜草化潛力的重能否在不同生境中自生繁衍是其雜草化潛力的重要因素要因素.

52、.l 落粒性及種子在土壤中的存活時期落粒性及種子在土壤中的存活時期: : 雜草具有果雜草具有果實(shí)種子成熟期相差較大實(shí)種子成熟期相差較大, , 邊成熟邊落粒邊成熟邊落粒, , 種子在種子在土壤中保持長時期活力的特性土壤中保持長時期活力的特性. .l 適應(yīng)性和抗適應(yīng)性和抗( (耐耐) )逆性逆性: : 雜草的適應(yīng)性和抗雜草的適應(yīng)性和抗( (耐耐) )逆逆性是否強(qiáng)于栽培植物性是否強(qiáng)于栽培植物. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性四四 抗性基因漂移的安全性評價抗性基因漂移的安全性評價1 通過有性雜交發(fā)生的抗性基因漂移通過有性雜交發(fā)生的抗性基因漂移l 轉(zhuǎn)基因植物花粉傳播距離的測定轉(zhuǎn)基因植物花粉傳播距離的測定 確定

53、安全距離和設(shè)置隔離帶的依據(jù)確定安全距離和設(shè)置隔離帶的依據(jù) 研究傳粉距離的方法研究傳粉距離的方法: : 直接觀察法直接觀察法 誘餌植物檢測法誘餌植物檢測法l 轉(zhuǎn)基因植物傳粉距離及影響因子轉(zhuǎn)基因植物傳粉距離及影響因子 不同轉(zhuǎn)基因植物的傳粉特性對傳粉距離的影響不同轉(zhuǎn)基因植物的傳粉特性對傳粉距離的影響 轉(zhuǎn)基因植物在不同環(huán)境條件下傳粉距離的差異轉(zhuǎn)基因植物在不同環(huán)境條件下傳粉距離的差異 轉(zhuǎn)基因植物在不同氣象條件下傳粉距離的差異轉(zhuǎn)基因植物在不同氣象條件下傳粉距離的差異 轉(zhuǎn)基因植物釋放規(guī)模對傳達(dá)粉距離的影響轉(zhuǎn)基因植物釋放規(guī)模對傳達(dá)粉距離的影響第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性直接觀察法：直接觀察法： 以轉(zhuǎn)基因植物樣方為中

54、心，在不同方向以相同的以轉(zhuǎn)基因植物樣方為中心，在不同方向以相同的 距離一般為距離一般為1010米）設(shè)置花粉收集器，使其中之米）設(shè)置花粉收集器，使其中之 一正對風(fēng)向一正對風(fēng)向( (以此計算收集的花粉粒數(shù)量以此計算收集的花粉粒數(shù)量) )； 在盛花期計算每天每立方米空氣中的花粉粒數(shù)量在盛花期計算每天每立方米空氣中的花粉粒數(shù)量 收集器花粉量收集器花粉量 / /( (收集器面積收集器面積風(fēng)速風(fēng)速時間時間) ) 誘餌植物檢測法：誘餌植物檢測法： 以轉(zhuǎn)基因植物樣方為中心以轉(zhuǎn)基因植物樣方為中心, , 在不同方向和不同距在不同方向和不同距 離取一定面積種植誘餌植物離取一定面積種植誘餌植物; ; 收獲成熟的誘餌植

55、物種子收獲成熟的誘餌植物種子, , 分析其中轉(zhuǎn)基因存在分析其中轉(zhuǎn)基因存在 的頻率的頻率(DNA(DNA分析分析, ,或后代性狀分析或后代性狀分析).).不足：不足：前者包括了死花粉前者包括了死花粉, , 后者則受到親和性影響后者則受到親和性影響第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性2 轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種雜交結(jié)實(shí)率研究轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種雜交結(jié)實(shí)率研究 - -花粉萌發(fā)花粉萌發(fā)、雜交結(jié)實(shí)率雜交結(jié)實(shí)率、雜種后代育性雜種后代育性l 人工授粉條件下的雜交親和性研究人工授粉條件下的雜交親和性研究 人工去雄人工去雄-套袋套袋-人工授粉人工授粉-套袋防串粉套袋防串粉 親和性指數(shù)：飽滿種子粒數(shù)親和性指數(shù)：飽滿種子粒數(shù)/

56、/授粉花蕾數(shù)授粉花蕾數(shù)l 雜交不親和性的表現(xiàn)程度：雜交不親和性的表現(xiàn)程度： 花粉不萌發(fā)花粉不萌發(fā) 高不親和性高不親和性 花粉管不能穿過柱頭花粉管不能穿過柱頭 花粉管在花柱不同位置停止生長花粉管在花柱不同位置停止生長 不能受精不能受精 雜種胚乳敗育，雜種胚生長停滯雜種胚乳敗育，雜種胚生長停滯 雜種結(jié)實(shí)，但雜種后代不育雜種結(jié)實(shí)，但雜種后代不育 低不親和性低不親和性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性l 克服雜交不親和性克服雜交不親和性-胚胎搶救胚胎搶救 人工授粉后子房離體培養(yǎng)技術(shù)人工授粉后子房離體培養(yǎng)技術(shù) -雜種雜種 雜種雜種 人工授粉后胚珠離體培養(yǎng)技術(shù)人工授粉后胚珠

57、離體培養(yǎng)技術(shù) -幼苗幼苗 育性育性 人工授粉后幼胚離體培養(yǎng)技術(shù)人工授粉后幼胚離體培養(yǎng)技術(shù) -鑒定鑒定 觀察觀察l 抗性基因流動率估算抗性基因流動率估算- -開放授粉開放授粉 轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種混合種植轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種混合種植 收集野生收集野生 轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種隔行種植轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種隔行種植 近緣植物近緣植物 野生近緣植物圍繞轉(zhuǎn)基因植物種植野生近緣植物圍繞轉(zhuǎn)基因植物種植 全部種子全部種子 攜抗性基因株數(shù)攜抗性基因株數(shù) 抗性基因流動率計算：流動率抗性基因流動率計算：流動率 = = 被檢則的植株數(shù)被檢則的植株數(shù)第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性3 基因滲入基因滲入基因滲入是轉(zhuǎn)基因及其控制

58、的性狀從轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入基因滲入是轉(zhuǎn)基因及其控制的性狀從轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入非轉(zhuǎn)基因植物非轉(zhuǎn)基因植物( (同品種同品種, , 異品種異品種, , 異種異種) )的過程的過程. .向轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)基因植物近緣野生種的基因滲入基因植物近緣野生種的基因滲入, , 決定于決定于: :l 轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種的雜交和回交轉(zhuǎn)基因植物與野生近緣種的雜交和回交 只有實(shí)現(xiàn)雜交才有可能向近緣野生植物基因滲入只有實(shí)現(xiàn)雜交才有可能向近緣野生植物基因滲入; ; 通過多次回交可使轉(zhuǎn)基因向近緣野生種擴(kuò)散通過多次回交可使轉(zhuǎn)基因向近緣野生種擴(kuò)散; ; 雜交和回交后代適合度較高時基因漂移才穩(wěn)定雜交和回交后代適合度較高時基因漂移才穩(wěn)定. .l

59、雜交和回交后代的適合度雜交和回交后代的適合度適合度實(shí)際上就是一種適合度實(shí)際上就是一種( (類類) )生物與其他生物相比較生物與其他生物相比較 時的競爭力時的競爭力. . 可分為營養(yǎng)適合度和生殖適合度可分為營養(yǎng)適合度和生殖適合度. .營養(yǎng)適合度：種子萌發(fā)營養(yǎng)適合度：種子萌發(fā)、生長勢生長勢、營養(yǎng)體營養(yǎng)體、光合能力光合能力. .生殖適合度生殖適合度: : 開花結(jié)實(shí)開花結(jié)實(shí)、花粉活力花粉活力、種子數(shù)種子數(shù)、種子活力種子活力. .第二章轉(zhuǎn)基因植物安全性五五 轉(zhuǎn)基因植物花粉漂移的三步評估法轉(zhuǎn)基因植物花粉漂移的三步評估法1 基因流分析基因流分析轉(zhuǎn)基因能否流向近緣種雜草轉(zhuǎn)基因能否流向近緣種雜草? ?l 轉(zhuǎn)基因

60、植物與近緣雜草能否具備有性生殖能力轉(zhuǎn)基因植物與近緣雜草能否具備有性生殖能力 不具有不具有- -較低風(fēng)險較低風(fēng)險, , 分析終止分析終止; ; 有或難確定有或難確定- -不能有性雜交不能有性雜交, , 分析終止分析終止; ; 能有性雜交能有性雜交, , 進(jìn)入下一步進(jìn)入下一步. .l 是否存在與轉(zhuǎn)基因植物有雜交親和性的近緣種是否存在與轉(zhuǎn)基因植物有雜交親和性的近緣種 不存在不存在- -較低風(fēng)險較低風(fēng)險, ,分析終止分析終止; ; 存在或難確定存在或難確定- -進(jìn)入下一步進(jìn)入下一步. .l 轉(zhuǎn)基因植物與近緣種授粉方式是否利于基因流出入轉(zhuǎn)基因植物與近緣種授粉方式是否利于基因流出入 否否-較低風(fēng)險較低風(fēng)險