转基因玉米环境安全评价进展

1.转基因玉米概述

当前世界上种植转基因植物种类主要有大豆、玉米、棉花、油菜、马铃薯、西葫芦和木瓜等，玉米约占30%。按转基因植物的性状划分：抗除草剂转基因，如抗除草剂大豆、油菜、玉米和棉花，玉米约占5%；抗虫转基因植物，如抗虫玉米和抗虫棉，玉米约占20%；抗虫兼抗除草剂转基因，如抗虫兼抗除草剂玉米和棉花，玉米约占5%；抗病毒和其它性状转基因植物。

从GMCs的特性上来看，主要有耐除草剂(EPSPS)、抗虫(Bt)、兼具抗虫特性和耐除草剂及品质特性(高油酸、高月桂酸、植酸酶等)。分别有25%转基因玉米品种带有抗害虫和抗除草剂基因，其余的品种同时含有耐除草剂、抗虫基因。转Bt基因玉米（转crylAb, cry9C, crylAc和crylFBt基因）面积占转基因抗虫玉米面积的80%。转基因玉米品种有MON802, MON810, NK603，MON810×NK603，T25, Event176, Btll, GA21, DLL25等。转基因抗虫玉米MON810主要转入 Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制基因(丝氨酸蛋白酶抑制基因，类胰蛋白酶)，淀粉酶抑制基因(植物外源凝集素基因，核糖体失活蛋白基因，豌豆脂肪氧化酶基因，昆虫保幼激素、昆虫毒素基因)等。转基因抗除草剂玉米主要转入抗EPSPS(莽草酸轻基乙酞转移酶基因)抑制剂基因、抗ALS抑制剂基因、乙酸CoA转移酶基因等。转基因抗逆玉米主要转入应用的是抗冻蛋白基因，抗(耐)盐基因(脯氨酸转换基因，去饱和酸基因)和抗早基因(茧蜜糖合成酶基因) (杨崇良等，2005)。

转基因作物2019年种植面积近2亿公顷，其中转基因玉米占30%，转基因抗虫玉米和耐除草剂特性的转基因玉米种植面积均明显增加，兼具抗虫和耐除草剂特性的转基因玉米种植面积较大，超过当年转基因玉米总面积的50%。

转基因作物市场上，美国孟山都农产品公司约占80%份额，德国安万特公司约占7%，德国巴斯夫公司和瑞士先正达公司各约占5%，美国杜邦公司约占3%。孟山都公司育成的玉米品种包括转人工合成BtcrylAb基因抗欧洲玉米螟虫玉米MON810、MON802、MON 863、抗切根虫YieldGard（R ） Rootworm，抗除草剂草甘磷转EPSPS基因NK603，抗虫抗草MG、RP2和SmartStax、Starlink corn等。先正达公司有转Bt基因抗虫玉米Bt11、转BtcrylAb基因Event176和抗草甘磷转玉米点突变epsps基因玉米GA21等。品种数量较多的还有AgrEvo公司和Cagene公司。有多种国外转基因玉米申请向我国出口，其中MON810, T25, Event176, Btll, MON863和GA21等己被批准进口用作加工原料。

2.环境安全评价

环境风险顺序为:基因漂移，产生“超级杂草”，提高有害生物抗性，影响非靶标生物体，减少生物多样性，改变生态系统。

2.1 玉米花粉漂移

玉米的漂移率与距离成正相关，在lm时漂移率均在40%以上，最大漂移频率为45.10%, 5m以内玉米的漂移率较高，均在9%以上，15m外漂移率明显降低，在60m时最大漂移率仍达到1%, 150m处仍能检测到外源基因的漂移。0.5m处平均达到145.7粒/cm2 (55%以上叶片超过平均值)，最高可达1390粒/cm2，在lm处时平均最高达到114.5粒/cm2，当该距离为2.5m时，花粉浓度降为37.5粒/cm2，在l0m以外，花粉浓度均低于2.5粒/cm2,60米时仅为0.8粒/cm2。转基因玉米花粉漂移的最大距离为150-200m。

2.2 产生“超级杂草”

“杂草”的定义是在错误的地点、错误的时间内生长的植物。另一种更广泛的定义是:非人为种植、对人类而言其不利性状多于有利性状的植物。美国杂草科学委员会(WSSA)将其简单定义为:“对人类行为或利益有害或有干扰的任何植物。”一种植物在某地可能是对人类有益的农作物，而在另一地方却可能成为有害的杂草。杂草常常带有一些特定的生理和结构特征，使之能有效地与农作物或其它植物竟

争，确保它们得以维系生存。

应遵循个案分析(case by case)的原则，结合转基因受体植物的生物学特性，以及外源基因导入性状进行综合评价。

2.3 转基因作物中外源基因向相关物种的漂移

基因漂流是指不同物种或不同生物群体之间遗传物质的转移，包括通过花粉漂移和种子或无性繁殖体的混杂。理论上只要大量种植转基因作物，而且附近存在与该作物有杂交亲和性的近缘种或杂草时，GMC中的外源基因就有可能通过花粉传递给这些近缘植物。

如果基因漂流发生在GMC和生物多样性中心的近缘野生种之间，则有可能降低生物多样性中心的遗传多样性，甚至可能导致濒危物种的灭绝;如果这种基因漂流发生在转基因作物和有亲缘关系的杂草之间，则有可能增加杂草的适应性和竟争性，产生更加难以控制的杂草。

风险评价同样应遵循个案分析的原则，并重点研究基因漂流引起的后果，考察转基因作物与传统作物相比，是否会增加新的风险。

2.4 转基因抗除草剂作物的安全性

如过渡依赖少数几种除草剂，从而增加对抗除草剂杂草的选择压力，或者使杂草种群结构偏向抗除草剂杂草种；转基因的多效性；转基因作物的自生苗成为杂草等(Duke,1999;Liebman &Brummer,20 00；Powleset al.,1997)。转基因抗除草剂作物中使用的除草剂抗性，包括cyclohexanedione,im idazolinone,su lfonylurea,和‘azinech emical类除草剂及bromoxynf,草胺磷(glufosinate)，和草甘麟(glyphosate)等，除草胺嶙外，其它除草剂在大田条件下都有关于抗性杂草的报道。转基因抗除草剂作物的使用，还存在除草剂抗性基因向相关野生种及杂草种漂移、形成新的除草剂抗性杂草的潜在风险(Duke,19 99;Dyer,1993)。理论上，除草剂抗性的基因漂流，会替代或加速除草剂抗性自发突变的速率。

2.5 转基因抗虫作物对野生生物的影响

转基因植物种植推广后，释放到自然环境中的机会多。因其具有野生植物缺少的多种抗性，将会迅速成为新的优势种群，从而影响生态平衡。虽然利用”终止因子技术”，以及"化学催化”技术可以限制转基因植物的扩散，但因此项技术对农业的持续发展等诸多方面影响而受到多方面的关注。

2.6 对非靶标生物的影响

James等(2005)研究发现，通过取食转基因玉米，Cry1Ab内毒素能够进入玉米跳甲、日本甲虫和南方切根甲体内，它们的捕食者如瓢虫、蜘蛛、姬蝽等体内也包含有明显数量的内毒素，说明这些毒素可以进入较高营养级生物体内。James等(2006)发现，取食转基因玉米后，软体动物蜗牛体内Cry1Ab内毒素浓度随着时间的延长而减少；在室内和田间试验中，也没有发现步甲吸收Cry1Ab内毒素的证据。但是，杀虫内毒素在生态系统中较长时间的存在有明显的证据，必须长期跟踪监测其对生态系统的影响。对非目标生物的危害将不利于生物的多样性。Hilbeck用转基因Bt玉米，Birch用转基因马铃薯进行的研究表明，转基因抗虫作物可减轻虫害，也会对有益昆虫种群产生不利影响。但英国耕地研究所(IACR)研究认为，Bt蛋白对小菜蛾寄生蜂的生存无直接不利影响。需要对该问题进行长期细致的研究。

Stanley-Horn(2001)研究认为，转基因抗虫玉米对美国大斑蝶可能有影响作用。

中国路兴波等（2006）通过对转基因玉米MON810研究发现，转基因玉米对其他非靶标害虫和天敌的消长规律均无明显影。但是，他发现，Bt玉米田和桑园之间如果在5-10m以内，转Bt基因玉米可能对家蚕的生长发育造成不良影响。

转基因作物根系分泌物及其残体进入土壤后，可能与土壤微生物相互作用，对微生物群落结构及其活动过程等构成影响。Donegan 等发现，种植转基因紫花苜蓿的土壤细菌群落功能多样性比非转基因紫花苜蓿土壤单一，但可培养的需氧芽孢杆菌和利用纤维素的细菌数量显著增多；美国几种Bt抗虫棉土壤微生物数量、种群和组成与常规棉的差异显著。转基因作物对土壤酶活性的影响体现在土壤中各种生物化学过程的强度和方向，是反映土壤质量变化的敏感指标之一。王建武等（2005）研究结果表明，种植Bt玉米的根际土壤中虽然存在Bt蛋白, 但并没有导致土壤微生物活性和土壤肥力的不利变化。土壤酶活性可作为转Bt基因生物生态安全风险性评价的潜在指标。

3.环境安全评价体系

J. Kovach等提出了“环境影响系数（EIQ）”评价体系，体系分为5个等级，1表明对环境影响最小，5表明对环境影响最大。它从十个方面来综合评价农药（含转基因作物）对环境的影响：

对有害生物的作用方式、对哺乳动物如鼠或兔的皮肤的刺激作用、对农民的长期的健康的影响、植物表面残留物的半衰期、土壤中残留物的半衰期、对鱼的毒性、对鸟的毒性、对蜜蜂的毒性、对有益生物的毒性、对地表水和地下水的影响等方面来评价。

公式如下：

EIQ={C[(DT*5)+(DT*P)]+[(C*((S+P)/2)*SY)+(L)]+[(F*R)+(D*((S+P)/2)*3)+(Z*P*3)+(B*P*5)]}/3

DT = 对皮肤的刺激性， C = 对农民的慢性毒性，SY = 作用方式， F =对鱼的毒性， L = 浸提量，R = 表面残留量，D = 对鸟的毒性， S =土壤中残留物的半衰期，Z =对蜜蜂的毒性， B =对有益生物的毒性，P =植物表面残留物的半衰期。

采用此系统，他们评价了转耐除草剂（草甘磷）基因大豆、玉米和棉花等对环境的影响。