轉(zhuǎn)基因抗病植物的原理與優(yōu)點(diǎn)以及存在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

轉(zhuǎn)基因作物，是利用基因工程將原有作物的基因加入其它生物的遺傳物質(zhì)，并將不良基因移除，從而造成品質(zhì)更好的作物。通常轉(zhuǎn)基因作物，可增加作物的產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提高抗旱、抗寒及其它特性。

轉(zhuǎn)基因作物（Genetically Modified Foods，GMF）因有抗寒、抗旱、抗蟲等能力而為糧食缺少的國家所推崇

植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將從動物、植物、細(xì)菌或病毒等生物中分離的目的基因，通過基因槍、農(nóng)桿菌介導(dǎo)等方法轉(zhuǎn)移到受體植物的基因組中，使之穩(wěn)定遺傳并賦予受體植物新的農(nóng)藝性狀，如抗蟲、抗病、抗逆(抗鹽、抗旱)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等

1983年獲得第一株轉(zhuǎn)基因煙草，

 1994年第一次批準(zhǔn)延遲成熟的轉(zhuǎn)基因番茄在美國上市。

我國于1997年批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因延熟西紅柿商品化。

至今，國際上已相繼有30多個國家批準(zhǔn)3 000多例轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入田間實(shí)驗(yàn)，已有35科近200種植物轉(zhuǎn)基因成功，并在美國、加拿大、中國等國批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因植物商品化生產(chǎn)

近年來，轉(zhuǎn)基因作物也從實(shí)驗(yàn)研究走向?qū)嵱猛茝V階段，種植國家從1992年僅1個發(fā)展到1999年的12個，種植面積從1996年的284萬hm2擴(kuò)大到1999年的3 980萬hm2，目前還在進(jìn)一步擴(kuò)大。主要種植種類有：抗昆蟲玉米、抗除草劑大豆、抗病害棉花、富含胡蘿卜素的水稻、耐寒抗旱小麥、抗病毒瓜類和控制成熟速度及硬度的西紅柿等

轉(zhuǎn)基因抗病植物的原理

根癌農(nóng)桿菌(Agrobacterium  tumefaciens)

一種革蘭氏陰性土壤桿菌，它含有Ti質(zhì)粒，能誘導(dǎo)被侵染的植物細(xì)胞形成腫瘤，即誘發(fā)冠癭瘤。Ti質(zhì)粒上有一段轉(zhuǎn)移DNA，在農(nóng)桿菌侵染寄主植物時，這段DNA可以轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞，并穩(wěn)定的保留在植物細(xì)胞染色體中，變?yōu)橹参锛?xì)胞新增加的群基因，最終能通過誘導(dǎo)世代遺傳給子代。

轉(zhuǎn)基因抗病植物的優(yōu)點(diǎn)

解決糧食短缺問題

減少農(nóng)藥使用，避免環(huán)境污染

開發(fā)周期短，種子易于保存，表達(dá)量高

基因結(jié)構(gòu)清楚，無植物病毒影響，生產(chǎn)費(fèi)用低

可增加作物單位面積產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本

可以擺脫季節(jié)、氣候的影響，四季低成本供應(yīng)

提高農(nóng)產(chǎn)品的耐貯性，延長保鮮期，滿足人民生活需求

打破物種界限，不斷培植新物種，生產(chǎn)出有利于人類健康的食品

從理論上講，轉(zhuǎn)基因技術(shù)和常規(guī)雜交育種都是通過優(yōu)良基因重組獲得新品種的，但常規(guī)育種是模擬自然現(xiàn)象進(jìn)行的，基因重組和交流的范圍僅限于種內(nèi)近緣種間，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)則可以把任何生物甚至是人工合成的基因轉(zhuǎn)入植物中

轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性是指它作為一個新物種進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，對生態(tài)平衡可能產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。

主要包括三方面：一是它本身或者其他雜草的生長變得難以控制；二是通過基因在物種問的橫向漂移而破壞生態(tài)平衡；三是它的Bt抗性（Ht抗性）

轉(zhuǎn)基因植物是否會演變成農(nóng)田雜草

基因漂流到近源野生種的可能性

美國雜草科學(xué)委員會將雜草簡單定義為：“對人類行為或利益有害或有干擾的任何植物。”

雜草往往生長迅速并且具有強(qiáng)大生存競爭力，能夠生產(chǎn)大量長期有活力的種子而且這些種子具有遠(yuǎn)、近不同距離的傳播能力，甚至能夠以某種方式阻礙其他植物的生長。

由于雜草具有以上特征，所以常常給世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失¨ 。

一種植物是否成為難以控制的雜草，取決于它內(nèi)在的遺傳特性及其特征表現(xiàn)所需要的特定環(huán)境，兩者缺一不可。

從目前的水稻、玉米、棉花、馬鈴薯、亞麻和蘆筍等轉(zhuǎn)基因植物的田間實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，大多數(shù)植物的生存競爭力并沒有比常規(guī)植物增加引用。

不過最近有報(bào)道，加拿大轉(zhuǎn)基因油菜在麥田中已經(jīng)變成了雜草，而且難以治理。所以那些原本具有雜草特性的植物如向日葵、油菜、草莓等在進(jìn)行基因遺傳轉(zhuǎn)化時，也同樣應(yīng)該重視可能出現(xiàn)的雜草化問題。

基因漂移(gene flow／dispersal)是指基因通過花粉授精、雜交等途徑在種群之間擴(kuò)散的過程。

轉(zhuǎn)基因植物基因(包括轉(zhuǎn)基因)漂流的途徑大致有兩個：一是通過轉(zhuǎn)基固植物的種子或組織擴(kuò)散到新的生境中，并生存下來；二是通過花粉向同種或近緣種非轉(zhuǎn)基固植物轉(zhuǎn)移可能存在的；第三條漂流途徑是非同種生物問，如植物與微生物(細(xì)菌、真菌、病毒等)間在自然界中發(fā)生基固轉(zhuǎn)移，但這條途徑至今還未得到證實(shí)

轉(zhuǎn)基因通過上述途徑發(fā)生漂流所造成的風(fēng)險(xiǎn)是多方面的，歸納起來主要包括兩類：

一是轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)移到其它植物體內(nèi)而造成的環(huán)境危害；

二是轉(zhuǎn)基因植物自身及其后代對環(huán)境造成危害

第一類風(fēng)險(xiǎn)

導(dǎo)致產(chǎn)生超級雜草

對自然基因庫(gene poo1)的影響  轉(zhuǎn)基因進(jìn)人野生植物的基固庫，進(jìn)而擴(kuò)散開來，并隨著轉(zhuǎn)基固植物不斷釋放．大量轉(zhuǎn)基因進(jìn)人基因庫，從而影響基固庫的遺傳結(jié)構(gòu)，給今后育種者和生物多樣性造成危害而來．有些轉(zhuǎn)基因植物則可能是新類型植物．這些植物或轉(zhuǎn)基因在環(huán)境中釋放．可能造成生物多樣性的毀滅性損失

第二類風(fēng)險(xiǎn)

轉(zhuǎn)基因植物對作物生態(tài)系統(tǒng)，乃至自然生態(tài)系統(tǒng)的直接影響

對生物多樣性的影響有些轉(zhuǎn)基固植物基固是以前植物體中不存在的．是從其它生物體中轉(zhuǎn)化

生態(tài)安全爭議事件1

帝王蝶事件　 1999年5月，康奈爾大學(xué)昆蟲學(xué)教授洛希（Losey）在Nature雜志發(fā)表文章，稱其用拌有轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米花粉的馬利筋雜草葉片飼喂帝王蝶幼蟲，發(fā)現(xiàn)這些幼蟲生長緩慢，并且死亡率高達(dá)44%。洛希認(rèn)為這一結(jié)果表明抗蟲轉(zhuǎn)基因作物同樣對非目標(biāo)昆蟲產(chǎn)生威脅

然而，洛希的實(shí)驗(yàn)受到了同行多方面質(zhì)疑。最重要的反對意見認(rèn)為，這一實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室完成的，并不反映田間情況，且沒有提供花粉量數(shù)據(jù)。

不久之后，美國環(huán)境保護(hù)局（EPA）組織昆蟲專家對帝王蝶問題展開專題研究。結(jié)論認(rèn)為轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米花粉在田間對帝王蝶并無威脅，

原因

（1）玉米花粉大而重，因此擴(kuò)散不遠(yuǎn)。在田間，距玉米田5米遠(yuǎn)的馬利筋雜草上，每平方厘米草葉上只發(fā)現(xiàn)有一粒玉米花粉。

（2）帝王蝶通常不吃玉米花粉，它們在玉米散粉之后才會大量產(chǎn)卵。

（3）在所調(diào)查的美國中西部田間，轉(zhuǎn)抗蟲基因玉米地占總玉米地面積的25%，但田間帝王蝶數(shù)量卻很大。 　　

另外，美國環(huán)保局在一項(xiàng)報(bào)告中指出，評價轉(zhuǎn)基因作物對非靶標(biāo)昆蟲的影響，應(yīng)以野外實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)，而不能僅僅依靠實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。

生態(tài)安全爭議事件2

墨西哥玉米事件     2001年11月，美國加州大學(xué)伯克利分校的微生物生態(tài)學(xué)家David Chapela 和David Quist在Nature雜志發(fā)表文章，指出在墨西哥南部Oaxaca地區(qū)采集的6個玉米品種樣本中，發(fā)現(xiàn)了一段可啟動基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列——花椰菜花葉病毒（CaMV） “35S啟動子”，同時發(fā)現(xiàn)與諾華（Novartis）種子公司代號為“Bt11”的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米所含“adh1基因”相似的基因序列。 　　墨西哥作為世界玉米的起源中心和多樣性中心，當(dāng)時明文禁止種植轉(zhuǎn)基因玉米，只是進(jìn)口轉(zhuǎn)基因玉米用作飼料。此消息一出，便引起了國際間的廣泛關(guān)注，綠色和平組織甚至稱墨西哥玉米已經(jīng)受到了“基因污染”。

然而，David Chapela 和David Quist的文章發(fā)表后受到了很多科學(xué)家的批評，指其實(shí)驗(yàn)在方法學(xué)上有很多錯誤。經(jīng)反復(fù)查證，文中所言測出的“CaMV35S啟動子”為假陽性，并不能啟動基因轉(zhuǎn)錄。另外經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，二人在墨西哥地方玉米品種中測出的“adh1基因”是玉米中本來就存在的“adh1-F基因”，與轉(zhuǎn)入“Bt玉米”中的“adh1-S基因”序列并不相同。