中国转基因技术的应用现状及展望

中国转基因技术的应用现状及展望摘要：针对国内外研究转基因的现状，简要综述了转基因技术的发展概况，我国在转基因技术上的发展概况以及所取得的成就，并且针对转基因技术可能存在的不利因素，叙述了我国转基因技术的安全管理情况，提出了对发展我国转基因技术的建议，阐述未来农业转基因技术的发展趋势和保障措施。关键词：转基因技术；现状；展望ApplicationStatusandProspectofChinaTransgenicAbstract:Bedirectedtostatusofgenetransferondomesticandoverseas,reviewedbrieflythedevelopmentoftransgenictechnology,Inthedevelopmentoftransgenictechnologyinourcountryaswellastheachievements,andunfavorablefactorsmayexistfortransgenictechnology,describesthesafetymanagementofourtransgenictechnology,suggestionsforthedevelopmentofthetransgenictechnology.Further,thedevelopmenttrendandthesafeguardsofthetransgenicbiotechnologyinChineseagricultureweredescribed.Keywords:transgenic;statusquo;expectation21世纪是生物技术的世纪，生物技术在农业领域中的运用将为农业生产带来新的革命。转基因技术，是指运用科学手段，将基因片段转入特定生物中，并最终获取具有特定遗传性状个体的技术[1]。转基因技术通过在细胞和分子水平上对基因进行操作，打破物种间遗传物质转移交换通常具有的天然屏障，实现农作物目标性状的定向改良，是生物技术领域发展最快的前沿技术之一[2]。自从人类耕种作物以来，我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。因此，可以认为转基因技术是与传统技术一脉相承的，其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。1转基因技术的发展概况1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基[3]称为合成生物学概念的就是基因重组技术，1978年，诺贝尔医生奖颁给发现DNA限制酶[4]的纳森斯、亚伯与史密斯，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。转基因技术包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞，以及转基因途径等，外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展，导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术，2000年国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程与转基因技术[5]。与其他国家相比，美国是农业转基因技术发展最早种植规模最大的国家[7]。多年来，随着农业转基因技术研究和应用不断发展，美国先后形成5个生物技术发展中心，培育1000多家生物技术企业。除美国外，不少其他国家对于农业转基因技术的研究和应用也给予高度重视。其中，日本政府提出“生物产业立国”战略[8]，制定相关的发展规划；为建设生物技术发展大国，印度专门成立“生物技术部”；新加坡计划用5年时间，跻身生物技术研究和应用的世界领先行列，把新加坡建成世界上的生命科学中。从20世纪80年代末转基因植物在美国问世以来[6]，十多年来，该项技术正以日新月异的速度迅猛发展，但由于转基因生物及其产品是否存在潜在风险尚无定论，故转基因生物及其产品的安全性成为全球的热点问题，并引起世界各国政府和许多国际组织的高度重视。1999年，联合国粮农组织（FAO）制定了《植物保护公约》（PPC）[9]，提出优先考虑建立基因生物的风险分析测试和释放标准。联合国环境署于1998年组织起草《生物多样性公约》[10]，目前已有170多个国家签署并批准了这一国际协议，后联合国环境署经过努力，促成通过了《卡塔赫纳生物安全议定书》[11]，该议定书是第一部管理活性转基因生物体（LMO）的国际法规，是由134个国家的代表经谈判达成的一个法律性文件。该议定书的核心是预防原则，目标是保证转基因生物及其产品的安全性，即确保不危害人体健康和生态环境，强调在缺乏足够的科学依据情况下，宁可对LMO采取严格的管理措施。2我国转基因技术的发展概况及取得成就我国转基因作物研究始于20世纪80年代中期，“十五”期间，为提高我国转基因植物研究领域的自主创新能力，应对农业生物技术领域日趋激烈的国际竞争，科技部启动国家转基因植物研究与产业化专项。该专项于1999年实施以来，重点开展了功能基因克隆、转基因新材料创制、基因转化核心技术创新、新产品培育和产业化、转基因植物安全性评价以及转基因平台建设等工作。充分整合了中国在转基因植物研究领域的资源优势、人才优势和技术优势，取得了一系列重大突破和创新成果。获得了一批具有重要应用价值并拥有自主知识产权的新基因，；建立了棉花、水稻、油菜、玉米、大豆、花生等主要农作物和林草、花卉、果树的高效、安全的转基因技术体系；培育了大批转基因抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂、品质改良等的水稻、玉米、小麦、棉花、油菜、大豆以及主要林草等新株系和新品系。该专项的实施，不仅提高了中国转基因技术的创新能力和国际竞争力，为保障中国粮食安全、生态安全、农产品国际贸易和转基因产品标识提供了技术保障，而且为中国农民增收和农业增效做出了重大贡献，取得显著的经济、社会和生态效益。不仅显著提高了中国转基因科技的整体水平，缩小中国农业高技术与国际先进水平的差距，而且对中国农业的未来发展方向产生深远影响[12,13]。总的来说，目前中国在植物转基因技术的研究和应用取得了很大的成绩，在转基因水稻、小麦、棉花、番茄、甜椒等作物的研究与应用方面已达到国际领先水平。但与国际先进水平相比，中国仍然存在一定的差距，主要表现在转基因技术的基础研究和开发应用还比较薄弱：一方面，植物转基因技术的现状是效仿多，创新少，拥有自主知识产权的基因少，因此缺乏后劲；另一方面，研究成果的开发还缺乏一种健全、有效的体制，因此产业化和市场化滞后，活力不足，这两个方面还有待于加强。3转基因技术可能存在的不利因素对于任何新事物都不可能作出“绝对安全”或“完全没有风险”的结论，因为这不符合事物的一般规律性。面对转基因技术的产品，科学家们需要做的是在现有知识和技术的基础上尽量全面地考虑其安全性问题。目前，已经初步确定了转基因作物风险评估的内容，任何新开发的转基因作物都必须接受这些风险评估。在发达国家，通过向生物技术研究和应用相对落后国家的技术和技术产品输入，实现丰厚的利润。此外，生物技术可能对农业生产方式和人类健康产生不确定的影响，如当能引起人体过敏反应的基因转入农作物时，会引起人体过敏等健康风险。转基因作物可能具有影响食物安全的风险，需要通过长期的评估进行风险鉴定。生物技术也可能引起环境问题日趋恶化。在利用生物技术培育抗旱、耐盐、抗病虫害作物品种的同时，既促进农作物向它原本不适应作物种植的地域扩张，又可能造成生物多样性程度的下降，甚至导致部分物种灭绝。在大面积种植转基因作物品种的同时，往往伴随着除草剂、杀虫剂和人造肥料使用量的增加，加快土壤侵蚀和沙漠化程度，也可能加剧温室效应促进全球变暖进程。此外，随着全球未来人口数量的继续增加，利用抗逆作物转基因品种扩大农业耕地面积的同时，氮素等农业资源的使用量也随之加大，造成氮素等矿质营养物质生物化学循环的改变，对水体的富营养化可能具有潜在的促进效应，产生不利于人类和动植物生存和可持续发展的不利后果[14,15]。农业转基因技术的应用，还可能造成转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统的潜在危害。转基因作物可能存在使自生作物转变成严重杂草的风险，或通过与其他品种杂交后，形成具有转基因背景的杂种。农业转基因技术应用在上述领域中的潜在危害和风险有待进一步评估[16]，以确保该项技术的合理有效应用。近年来，植物转基因技术的研究和开发取得了很大进展，但还存在一些不容忽视的问题：(1)多数植物存在转化效率低、重复性差的问题，特别是一些重要粮食作物的转基因效率还不高；(2)由于植物的基因组庞大，在转基因过程中，一般是用选择性标记才能有效地获得转基因个体，而这种标记对转基因植物本身是不必要的累赘，由此带来一定的生物安全问题；(3)人们还不能随意地定位和导入所需的外源基因：(4)转基因植株再生和鉴定难、操作周期长；(5)植物转基因最常用的农杆菌介导法和基因枪法，都依赖于组织培养，操作复杂，常会引起受体组织的突变，或转化植株出现基因沉默[17]。4我国转基因技术安全管理情况利用转基因技术，将某些生物的基因转移到其他物种中的同时，也可能存在一定的安全隐患。因此，该项技术在给人类带来巨大社会经济效益的同时，也可能给生态环境、生物健康和社会安全带来潜在的风险。为保证转基因的生物安全，目前主要发达国家均制定相应的政策和管理措施，对转基因生物新品种进行专门的管理[18]。其中，欧盟、美国和日本等国家已建立较完善的转基因生物安全监管体系。近年来，我国政府对转基因植物的生物安全性给予高度重视，先后颁布一系列法规和配套管理办法，建立多部门共同参与的管理体系和管理制度，为动植物转基因技术的健康发展提供有效保障。在我国，行政规定方面，我国制定有《农业转基因生物标识管理办法》、《农业转基因生物安全管理条例》和《食品标识管理规定》。按照《农业转基因生物安全管理条例》的规定，“列入农业转基因生物目录”的农产品，必须有明显标识。但该目录自2002年公布第一批产品以来，未随着转基因技术的发展和转基因农产品的增加而及时更新[19,20]。2010年9月17日环保部发布的《中国生物多样性保护战略与行动计划》(2011-2030年)优先领域之七即是“加强外来入侵物种和转基因生物安全管理”，其行动的规定是“建立和完善转基因生物安全评价、检测和监测技术体系与平台”，并划分了包括“发展转基因生物环境风险分析以及食用、饲料用安全性评价技术”等五个方面的重点工作。令人遗憾的是，1999年环保总局开始组织起草《转基因生物安全法》，几次中止，至今没面世。与立法艰难相对的，是转基因技术应用的效率。2009年8月，农业部批准发放了转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”的生产应用安全证书。这种立法与实践稍显脱节的状态，不利于实现可持续性发展[17,21]。1994年联合国环境署组织起草了《国际生物技术安全准则》[22]；2000年联合国通过了《生物多样性公约的卡塔赫纳生物安全议定书》；2000年八国首脑会议也对生物技术的发展、安全性及贸易问题进行了讨论并发表了备忘录。在转基因技术应用较为广泛的国家中也都建立了相应的机构来对转基因作物和转基因食品进行监控。美国是转基因技术研究最早、应用最广泛的国家，其监控体系也相对完善。例如，转基因园艺植物由农业部单独审查；转基因油料作物需要由食品与药物管理局和农业部审查。在一般情况下，每种新研究的转基因作物品种都需要在农业部的监督下，进行5年的田间测试，以收集各种相关数据，之后这些部门还要用两年时间对各种数据进行汇总和综合审查[23]。我国在转基因技术安全性管理和监控方面起步较晚，但目前也颁布了相关的法规。1996年农业部制定了《农业基因工程安全管理实施办法》[24]；2000年国家环境保护总局颁布了《中国国家生物安全框架》[25]；《农业基因生物安全管理条例》对农业转基因生物的研究与试验，生产与加工，经营与进出口贸易以及监督检查等做了规定。除了制定相应的法律法规促进和保证转基因作物和转基因食品安全性研究和检查正常进行外，农业部还专门成立农业基因工程安全管理办公室以及农业生物基础工程安全委员会，以负责全国农业生物遗传工程体的安全性检查审批。5