09转基因与生物安全

9转基因与生物安全单林娜教授主讲单林娜制作29转基因与生物安全9.1生物安全的含义9.2生物安全问题的提出与演化9.3转基因生物的潜在生态风险9.4国内外生物安全管理现状9.5转基因生物的安全评价单林娜制作39.1生物安全的含义•广义的生物安全（biosafety）是指在一定的时间与空间范围内，由于自然或人类活动引起外来物种迁移，外来物种在定居、建群、繁衍、扩展的连续过程中造成对本土物种和生态系统的威胁、危害，使之衰退，甚至退化和灭绝；或由于人为造成环境的剧烈变化，导致生态环境的破坏或掠夺生物资源，砍伐和捕捞过度，严重时导致物种濒危或灭绝；或由于科学研究、开发、生产和应用中造成对人类健康、生存环境和社会生活的有害影响。单林娜制作4•上述定义中的三种情况均属于生物安全范围：第一种其实是外来物种入侵，或叫生物入侵；第二种情况是生态环境的破碎化、片断化和边缘化，同样使生物多样性受到威胁；第三种情况是指生物技术和生物工程引起的生物安全问题，是科技进步带来的负面影响，主要包括转基因农作物的生物安全问题单林娜制作5生物安全问题的概念•狭义的生物安全问题，是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物多样性、生态环境和人类健康产生潜在的不利影响。特别是各类转基因活生物体释放到环境中，可能对生物多样性构成潜在威胁。单林娜制作69转基因与生物安全9.1生物安全的含义9.2生物安全问题的提出与演化9.3转基因生物的潜在生态风险9.4国内外生物安全管理现状9.5转基因生物的安全评价单林娜制作79.2生物安全问题的提出与演化•1973年在美国新罕布尔州举行的哥敦会议上(Gordon)，在讨论核酸问题时，许多生物学家对即将到来的大量基因工程操作的安全性提出担忧；•1975年2月，在美国加州阿西罗玛（Asilomar）举行了一次国际会议，第一次正式讨论转基因生物的安全性问题；•1976年，美国国立卫生研究院（NIH）发布《重组DNA分子研究准则》，随后，德、法、日、澳等也相继制定了有关重组DNA技术德安全操作指南或准则，经济发展合作组织（OECD）颁布了《生物技术管理条例》，欧盟颁布了《关于控制使用基因修饰微生物的指令》、《关于基因修饰生物向环境释放的指令》等。单林娜制作8•1992年6月，联合国环境与发展大会通过《生物多样性公约》，直至2000年1月正式通过《生物安全议定书》。•1993年，国际经济合作与发展组织（OECD）提出转基因食品安全性分析原则是“实质等同性”原则。即转基因食品及其成分应与市场上销售的对应食品具有实质等同性。这种等同性包括表型性状、分子特性、主营养成分及抗营养因子。•2001年5月23日，中国国务院第304号令颁布了《农业转基因生物安全管理条例》。该条例共分8章，分别是总则、研究与试验、生产与加工、经营、进口与出口、监督检查、罚则、附则等。单林娜制作99转基因与生物安全9.1生物安全的含义9.2生物安全问题的提出与演化9.3转基因生物的潜在生态风险9.4国内外生物安全管理现状9.5转基因生物的安全评价单林娜制作109.3转基因生物的潜在生态风险•转基因生物给人类创造了巨大的经济和社会效益的同时，也可能给人类带来极大的潜在或现实危害。•康奈尔大学斑蝶事件•加拿大“超级杂草”事件•墨西哥玉米基因污染事件单林娜制作119.3.1对转基因作物的安全性争论，国际上有几个典型的事件1.普斯泰（Pusztai）事件：•英国Rowett研究所有位Pusztai博士，他用转雪花莲凝集素基因的土豆喂大鼠，1998年秋天在英国电视台发表讲话，声称大鼠食用了这种土豆后，体重和器官重量减轻，免疫系统受到了破坏。•后果：绿色和平组织、地球之友等反生物技术组织把这种土豆说成“杀手”，并策划了破坏转基因作物试验地等行动，焚烧了印度的两块试验田，甚至美国加州大学戴维斯分校的非转基因试验材料也遭破坏，以致研究生毕业论文都无法如期完成。•英国皇家学会组织了同行评审，并于1999年５月发表评论，指出Pusztai的试验有六方面的错误：不能确定转基因和非转基因马铃薯的化学成分有差异；对食用转基因土豆的大鼠，未补充蛋白质以防止饥饿；供试动物数量少，饲喂几种不同的食物，且都不是大鼠的标准食物，缺少统计学意义；试验设计差；统计方法不当；试验结果无一致性等。单林娜制作122.斑蝶事件•1999年5月，康奈尔大学的一个研究组在《Nature》杂志上发表文章，声称转基因抗虫玉米的花粉飘到一种名叫“马利筋”的杂草上，用马利筋叶片饲喂美国大斑蝶，导致44％的幼虫死亡。•这一实验结果在科学上没有说服力：玉米的花粉非常重，扩散不远，在玉米地以外５米，马利筋叶片/cm2上只找到一个玉米花粉；2000年开始在美国三个州和加拿大进行的田间试验都证明，抗虫玉米花粉对斑蝶并不构成威胁，实验室试验中用10倍于田间的花粉量来喂大斑蝶的幼虫，也没有发现对其生长发育有影响。•斑蝶减少的真正原因，一是农药的过度使用，二是生态环境的破坏。单林娜制作133.加拿大“超级杂草”事件：•2002年2月，英国政府环境顾问“英国自然”提交的一份报告中，特意描述了加拿大转基因油菜超级杂草的威胁。•在如今的加拿大草原农田，同时拥有抗3种以上除草剂的杂草化转基因油菜非常普遍。它们的油菜籽掉到农田里，来年会重新萌发。如果一片田地上种植的不是同一个物种，它们就成了不受欢迎的超级杂草。•其实，在自然界中，通过授粉的方式，某个物种的基因漂流到另一个物种，或者说实现杂交，本是一件寻常事。但由于转基因作物中转入的外源基因通常具有某种特殊的性状，例如杀虫、抗除草剂等，这种基因如果漂流到另一个物种，就可能带来明显的环境影响。单林娜制作144.墨西哥玉米基因污染事件•2001年11月29日，美国加州大学伯克利分校环境系两位研究人员在英国《自然》杂志发表论文称：墨西哥偏僻的瓦哈卡山区的野生玉米，受到了转基因玉米DNA片断的污染。由于从美国进口的转基因玉米包装上并没有转基因标识，研究人员推测，一些不知情的农民把它们种到了地里。•论文发表后，犹如一石激起千层浪。绿色和平组织等一些反对转基因作物的力量立即呼吁墨西哥禁止美国转基因玉米的进口，同时也有不少科学家对这项研究的可靠性提出质疑。•2002年4月4日，《自然》发表了两篇质疑文章和作者的答复，同时承认现有证据“不足以证明原来的文章”。•墨西哥人则坚信他们的玉米被污染了。2002年1月23日，墨西哥环境部门在一次学术讨论会上出示的研究结果称，瓦哈卡山区野生玉米的污染比率高达35%。单林娜制作155.中国Ｂt抗虫棉破坏环境事件：•2002年6月3日，南京环科所与绿色和平组织在北京召开会议，６月４日《Chinadaily》上发表了题为“GMCottonDamageEnviroment”的文章。•当天,绿色和平组织在其网站上刊登了南京环科所、绿色和平组织顾问薛达元先生长达26页的英文报告，从而再次引发国际争论，在欧、美产生巨大反响。•６月５日德国《农业报》发表了题为“中国研究：Ｂｔ棉破坏环境巨大”。•绿色和平组织的“中国项目主管”声称：“棉农将面对不受控制的超级害虫”、“转基因抗虫棉不但没有解决问题，反而制造了更多的问题”、“棉农将被迫使用更多、更毒的农药”。•事实上，抗虫棉在中国实践多年，深受广大棉农的欢迎。中国、美国、德国、加拿大、比利时、印度等国的科学家已在网上纷纷发表评论，反驳绿色和平组织的观点。单林娜制作169.3.2转基因产品安全性涉及的内容(1)转基因生物对非靶生物的影响抗虫和抗病类转基因植物，除对害虫和病菌致毒外，对环境中的许多有益生物也将产生直接或间接的影响和危害。单林娜制作17(1)转基因对非靶生物的影响•转基因作物的种植对于整个生态系统的影响转cry基因作物靶生物非靶生物非靶生物非靶生物单林娜制作18抗病毒转基因产品所用的外源基因和载体大多来源于病毒基因，这样会造成当病毒侵入转基因植物后，发生基因重组，产生新的病毒，产生变异，或产生新病毒。植物病毒被侵染的转基因植物重组变异病毒(2)病毒重组单林娜制作19（3）转基因逃逸(transgeneescape)•是指由遗传工程的方法转移到某一生物有机体的遗传信息(目标基因)在生物的个体、种群甚至是物种之间自发移动的现象。逃逸的途径主要有两种：–第一种是转基因植物腐烂后DNA残留被近缘植物、微生物所捕获，而具有了某种特性（转基因特性）。超级杂草DNA释放田间抗除草剂转基因植株腐烂非转基因植物捕获单林娜制作20花粉飘飞转基因水稻非转基因水稻转基因产品9.3.2转基因产品安全性涉及的内容–第二种途径：转基因植物花粉的飘飞。单林娜制作21•转基因生物通过基因漂移(geneflow)，会破坏野生和野生近缘种的遗传多样性。•此外，种植耐除草剂转基因作物，必将大幅度提高除草剂的使用量，从而加重环境污染的程度以及农田生物多样性的丧失。单林娜制作22•“转基因逃逸(transgeneescape)”造成的危害：–诱发害虫和野草的抗性问题–诱发基因转移跨越物种屏障–诱发自然生物种群的改变–基因污染–食物链的破坏单林娜制作23•水平基因传递(Horizontalgenetransfer,HGT)是发生在许多基因组中的一种自然现象，在物种进化方面具有重要意义（比如能够导致新物种出现）。•我们对转基因生物进入环境的担心很大程度上是对水平基因传递的担心。•了解水平基因传递的机制将有助于我们设计合适的实验，以科学评估转基因生物应用的风险。单林娜制作24水平基因传递•抗生素抗性或杀虫剂抗性基因的传递•昆虫肠内微生物间的水平基因传递•通过转座子的水平基因传递•通过外源DNA饲喂的水平基因传递•寄主基因进入共生物或寄生物的移动单林娜制作25（4）对人体健康的威胁和影响•转基因活生物体及其产品作为食品进入市场，可能对人体产生某些毒理作用和过敏反应。–例如，转入的生长激素类基因就有可能对人体生长发育产生重大影响；–转基因生物体中使用的抗生素标记基因，如果进入人体，也可能使人体对很多抗生素产生抗性。–由于人体内生物化学变化的复杂性，有些影响还需要经过长时间才能表现和监测出来。单林娜制作26•过敏是免疫系统对特殊蛋白产生的一种反应。转基因食品中含有新基因所表达的新蛋白，有些可能是致敏原，有些蛋白质在胃肠内消化后的片段也可能有致敏性。过敏反应过敏原进入体内转基因产品食品过敏单林娜制作279转基因与生物安全9.1生物安全的含义9.2生物安全问题的提出与演化9.3转基因生物的潜在生态风险9.4国内外生物安全管理现状9.5转基因生物的安全评价单林娜制作289.4国内外生物安全管理法规9.4.1国外转基因生物安全管理法规9.4.2我国转基因生物安全管理法规单林娜制作299.4.1国外转基因生物安全管理法规•管理方式：行政法规和技术标准相结合•管理模式：–以产品为基础的管理（美国）–以研发过程为基础的管理（欧盟）–其他管理模式•新性状（加拿大）•兼顾生物产品与研发过程（中、韩、日等）单林娜制作309.4.1国外转基因生物安全管理法规1、美国2、欧盟3、日本4、国际相关组织单林娜制作311、美国•《重组DNA分子研究准则》(NIH,1976)–按潜在危险划分安全等级–设立生物安全委员会–监控管理对象为生物技术产品•《生物技术管理协调框架》(OSTP,1986)–阐明生物安全管理的基本原则–按产品最终用途规定由农业部、环保署、食品药物管理局负责单林娜制作322、欧盟基于研发过程中是否采用转基因技术及其影响•横向系列的法规–基因修饰微生物的封闭使用指令（90/219/EEC，98/81/EC）–基因修饰生物（GMOs）的目的释放指令（90/220/EEC，97/35/EC）–基因工程工作人员劳动保护指令（90/679/EEC,93/88/EEC）•与产品相关的法规–基因修饰生物及其产品进入市场的指令–基因修饰生物与病原生物体运输的指令–饲料添加剂指令–医药用品指令–新食品指令单林娜制作332、欧盟2004年实行集中管理，由食品安全总署（EFSA）负责农业