转基因植物及安全性评价.ppt

转基因植物及安全评价,一 植物转基因技术 将优良性状的目的基因导入植物细胞或组织，并在其中进行表达，从而使植物获得新的性状。,转基因方法介绍 原生质体为受体的直接转化法（简称 原生质体法）农杆菌介导转化法（1974年）基因枪法（1987年）,农杆菌介导转化法,以根瘤农杆菌转化双子叶植物叶片为例1.将表面消毒的叶片切成小块2.小块在过夜培养并稀释到一定浓度的根癌农杆菌液中浸泡几分钟，以便让根癌农杆菌感染叶片切块的伤口。3.从菌液中捞出小块，培养基中培养2天。4.在含头孢霉素选择培养基中筛选转化细胞。继续培养，转化的细胞分化出芽。5.将芽转入含有抗生素的生根培养基上，诱导生根。6.将完整的转基因植株移栽到土壤中。,基因枪,利用基因枪的装置，将钨粉或金粉与DNA吸附制成“子弹”通过高压放电将“子弹”加速到482m/s，在这种速度下，金属粒子能穿透植物细胞壁，击发一次可将成千上万个带有外源DNA的金属粒子同时射入完整的细胞或器官。优点：单子叶和双子叶都可使用缺点：成本高，操作麻烦，通常只应用于单子叶,转基因植物的类型,抗病转基因植物：抗病毒转基因烟草抗虫转基因植物：抗虫棉抗逆转基因植物：抗旱、抗盐碱抗除草剂转基因植物：抗除草剂转基因玉米、大豆、棉花、油菜改良品质转基因植物：转VA水稻转基因药品植物：生产霍乱疫苗的胡萝卜,转基因植物的贡献,增加农作物产量降低生产成本减少化学农药对环境的污染改善农作物品质提高经济效益,二.转基因植物研究发展 1983年，转基因烟草、胡萝卜问世 1987年，转基因油菜、棉花产生 1988年，转基因水稻、玉米诞生 1992年，培育出转基因小麦 1994年，培育出转基因大麦20余种植物产品通过FDA认证、13个国家种植转基因植物、转基因作物遍布6大洲2000年商业化种植面积比1996年翻了几倍预测：2020年世界上80-90的农作物将是转基因植物,转基因植物的生产(图例),样品比较（左为普通棉花，右为兔毛转基因棉花）,抗除草剂大豆,抗除草剂作物,抗虫棉花,抗CMV病毒转基因番茄,抗CMV病毒转基因甜椒,转查尔酮合酶矮牵牛花,Two tomato plants artificially inoculated with bacterial speck disease.Plant on left has been genetically engineered with a gene for resistance to the disease,and plant on right is a susceptible,non-engineered variety.,Swiss researchers have produced rice capable of synthesizing beta-carotene,the precursor of Vitamin A(Ye et al.,2000).This rice variety is now being crossed into adapted varieties,with field tests possible in a year or two.,Grape vines are susceptible to several diseases that reduce the amount and the quality of wine grapes and table grapes or even kill the vine.Genes that confer resistance to particular diseases would reduce the cost of battling diseases in the vineyard.Researchers at the University of Florida have patented a method for producing grape vines that carry a silkworm gene to provide protection from Pierces disease,a fatal bacterial disease that affects grapes and several other plants.,Improved nutritional content and delayed ripening are transgenic traits of interest in tomatoes.Source:USDA,Canola is a major oilseed crop.Transgenic research has focused on improving the nutritional quality of canola oil by enhancing the Vitamin E content or by modifying the balance of fatty acids.,Nicotine-free tobacco is now being grown for a projected introduction of nicotine-free cigarettes,Decaffeinated coffee is now made by treating coffee beans to remove the caffeine.Other methods are criticized for removing some of the desirable,flavor-producing components along with the undesirable caffeine.,Papaya is a tropical fruit rich in Vitamins A and C,but susceptible to a number of serious pests and diseases.The transgenic variety UH Rainbow,resistant to the papaya ringspot virus,is currently in production in Hawaii.,Improved Turfgrass for Lawns and Recreational Areas There are a number of environmental concerns associated with the current use of turfgrass.These include the amount of chemicals applied(fertilizers,herbicides,fungicides,and even green dyes);the large quantity of water required to keep lawns healthy,especially in the West;the energy required to mow lawns,Food crops engineered to produce edible vaccines against infectious diseases would make vaccination more readily available to children around the world.,White mold(Sclerotinia)is a serious problem for sunflower producers in some areas.Resistance to this disease would expand the area in which sunflowers can be grown and might improve yields in areas of current cultivation.A commercially available cultivar is not expected before 2005.,转基因技术的发展全球,农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）执行纲要简报,1996-2005年，生物技术作物全球累计种植面积为4.75 亿公顷，10 年间累计的全球市场价值约为293 亿美元。,农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）执行纲要简报,1996-2005年，种植转基因作物的国家由6个增加到21个。2004-2005年增加了四个国家即葡萄牙、法国、捷克共和国和伊朗。,转基因技术的发展全球,转基因植物种植面积增长速度,转基因技术的发展中国,2002年，种植面积突破210万公顷，成为继美国、加拿大、巴西、阿根廷之后的转基因作物种植大国。正在研究的转基因生物有130多种，涉及的基因种类超过100种。1993年，发布了基因工程安全管理相关法规。2001年，国务院发布了农业转基因生物安全管理条例。,我国是最早开展转基因作物研究的国家之一。正在进行中间实验的转基因作物48种，涉及作 物11种，其中水稻、小麦、玉米、西红柿、白 菜、甜瓜、花生和广藿香等为转基因 食品植物 正在进行环境释放试验的转基因作物49种，其 中水稻、玉米、大豆、马铃薯、西红柿、甜椒 和线辣椒为转基因食品植物 2002年，种植面积突破210万公顷，成为继美国、加拿大、巴西、阿根廷之后的转基因作物种植大国,转基因动植物图片,三、转基因生物是柄“双刃剑”,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”事件墨西哥玉米事件,转基因生物的潜在危害（1）,对生态环境的影响：植物的“转基因逃逸”种苗的散失/残缺组织的再生 花粉的传播,转基因生物安全,“转基因逃逸”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,转基因安全隐患的缘由（1）,“实质等同”概念的误导“实质等同”（substantial equivalence）是将GMO与非GMO进行比较，如果没有发现二者有显著差别，就认为该GMO是安全的。不科学的审批程序与“不可预测效应”,基因工程的非精确性外源基因插入的随机性性状的随机性外源基因插入的非精确性不可预测启动子与标记基因稳定性差,转基因安全隐患的缘由（2）,缺乏识别不可预知效应的科学实验动物毒性实验评价程序中生长条件的相似,转基因安全隐患的缘由（3）,四、转基因农作物安全性-食品安全,食品安全性是转基因植物安全性评价的一个重要方面。经合组织1993年提出了食品安全性评价的实质等同性原则。如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的。如转病毒外壳蛋白基因的抗病毒植物及其产品与田间感染病毒的植物生产的产品都带有外壳蛋白，这类产品应该认为是安全的。若转基因植物生产的产品与传统产品不存在实质等同性，则应进行严格的安全性评价。,转基因农作物安全性-食品安全,有毒物质:必须确保转入外源基因或基因产物对人畜无毒。如转Bt杀虫基因玉米除含有Bt杀虫蛋白外，与传统玉米在营养物质含量等方面具有实质等同性。要评价它作为饲料或食品的安全性，则应集中研究Bt蛋白对人畜的安全性。目前已有大量的实验数据证明Bt蛋白只对少数目标昆虫有毒，对人畜绝对安全。,转基因农作物安全性-食品安全,过敏源:在自然条件下存在着许多过敏源。在基因工程中如果将过敏源基因转入新的植物中，则会对过敏人群造成不利的影响。所以，转入过敏源基因的植物不能批准商品化。如美国有人将巴西坚果中的2-S-清蛋白基因转入大豆，虽然使大豆的含硫氨基酸增加，但也未获批准进入商品化生产(因为有人对它过敏)。,环境安全,环境安全性评价要回答的核心问题是转基因植物释放到田间去是否会将基因转移到野生植物中，或是否会破坏自然生态环境，打破原有生物种群的动态平衡，包括：转基因植物演变成农田杂草的可能性 基因漂流到近缘野生种的可能性 对自然生物类群的影响,转基因农作物安全性环境安全,转基因植物演变成农田杂草的可能性 植物在获得新的基因后会不会增加其生存竞争性，在生长势、越冬性、种子产量和生活力等方面是否比非转基因植株强。若转基因植物可以在自然生态条件下生存，势必会改变自然的生物种群，打破生态平衡。从目前在水稻、玉米、棉花、马铃薯、亚麻、芦笋等转基因植物的田间试验结果来看，转基因植物在生长势、越冬能力等方面并不比非转基因植株强，也就是说大多数转基因植物的生存竞争力并没有增加，故一般不会演变为农田杂草,转基因农作物安全性环境安全,基因漂流到近缘野生种的可能性 在自然生态条件下，有些栽培植物会和周围生长的近缘野生种发生天然杂交。从而将栽培植物中的基因转入野生种中。若在这些地区种植转基因植物，则转入基因可以漂流到野生种中，并在野生近缘种中传播。,转基因农作物安全性环境安全,基因漂流到近缘野生种的可能性 在进行转基因植物安全性评价时，我们应从两个方面考虑这一问题。一个是转基因植物释放区没有存在与其可以杂交的近缘野生种，则基因漂流就不会发生。如在加拿大种植转基因棉花，因没有近缘野生种存在则不可能发生基因转移。同样，在中国种植转基因玉米，因没有野生大刍草，所以也不会发生基因漂流。,转基因农作物安全性环境安全,基因漂流到近缘野生种的可能性 另一个可能是存在近缘野生种，基因可从栽培植物转移到野生种中。这时就要分析考虑基因转移后会有什么效果。如果是一个抗除草剂基因，发生基因漂流后会使野生杂草获得抗性，从而增加杂草控制的难度。特别是若多个抗除草剂基因同时转入一个野生种，则会带来灾难。但若是品质相关基因等转入野生种，由于不能增加野生种的生存竞争力，所以影响也不大。,转基因农作物安全性环境安全,对自然生物类群的影响：在植物基因工程中所用的许多基因是与抗虫或抗病性有关的，其直接作用对象是生物。如转入Bt杀虫基因的抗虫棉，其目标昆虫是棉铃虫和红铃虫等植物害虫，如大面积和长期使用，昆虫有可能对抗虫棉产生适应性或抗性，这不仅会使抗虫棉的应用受到影响，而且会影响Bt农药制剂的防虫效果。为了解决这个问题，在抗虫棉推广时一般要求种植一定比例的非抗虫棉，以延缓昆虫产生抗性,转基因农作物安全性环境安全,对自然生物类群的影响：除了目标昆虫外，我们还要考虑转基因植物对非靶昆虫的影响。如有人用Bt蛋白饲料喂棉田中6种非靶昆虫，当杀虫蛋白浓度高于控制目标昆虫浓度100倍时，对非靶昆虫均未出现可见的生长抑制。另外，Bt蛋白对有益昆虫如蜜蜂、瓢虫等都无毒性。,五、理性地看待转基因农作物的安全性,是否比传统育种更危险？传统育种也有基因重组和基因突变传统育种也可能产生过敏物（如黑麦中及含让部分人过敏之蛋白）传统育种也会产生新的性状,理性地看待转基因农作物的安全性,潜在危险有那些？毒害人畜超级杂草新型病毒昆虫产生抗性危害其它昆虫,理性地看待转基因农作物的安全性,科学家当如何自律？实验要客观公正全面勇敢停止有问题的实验,四、转基因农作物安全性的评估权国际管理条例,世界主要发达国家和部分发展中国家都已制定了各自对转基因生物（包括植物）的管理法规，负责对其安全性进行评价和监控。如美国是在原有联邦法律的基础上增加转基因生物的内容，分别由农业部动植物检疫局、环保署及联邦食品和药物局负责环境和食品两个方面的安全性评价和审批。,四、转基因农作物安全性的评估权国际管理条例,由于各国在法规和管理方面存在着很大的差异，特别是许多发展中国家尚未建立相应的法律法规，一些国际组织如经合组织（OECD）、联合国工业发展组织（UNIDO）、粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）等在近年来都组织和召开了多次专家会议，积极组织国际间的协调，试图建立多数国家（尤其是发展中国家）能够接受的生物技术产业统一管理标准和程序。但由于存在许多争议，目前尚未形成统一的条文,转基因农作物安全性的评估权国际管理条例,总体来说，美国和加拿大对转基因植物的管理较为宽松。美国在2000年种植的转基因作物面积3030万公顷，占当年全世界转基因作物种植面积的70。若再加上加拿大和阿根廷，这三国种植的转基因作物占全世界的98。与此形成鲜明对照的是欧洲国家。从研究水平上来说，欧洲国家，特别是英国、法国、德国等在农业生物技术领域都开展了广泛深入的研究，开发出一批可用于生产的转基因作物。但直到现在，欧洲作为商品种植的转基因作物还很少。欧洲的消费者很难接受转基因食品,转基因农作物安全性的评估权我国的管理条例,国家科委在1993年12月发布了“基因工程安全管理办法”。根据这一原则，农业部在1996年7月颁布了“农业生物基因工程安全管理实施办法”。按照本“实施办法”的规定，农业部设立了农业生物基因工程安全管理办公室，并成立了农业生物基因工程安全委员会，负责全国农业生物遗传工程体及其产品的中间试验、环境释放和商品化生产的安全性评价。从1997年开始，农业部的安全委员会每年受理两次申请。截止2003年，农业部共受理了8批200多项申请，批准转Bt基因抗虫棉，反义RNA技术延熟番茄、改变花色的矮牵牛、抗病毒的甜椒和番茄的商品化生产,转基因农作物安全性的评估权,维护公众的知情权欧洲：由强烈反对、禁止销售转变到贴标签非洲：与欧洲相近中国：2002年3月开始执行农业转基因生物标识管理办法对转基因生物及加工产品贴标识美国：不要求贴标识，但非转基因生物可贴标识“本品不含转基因成分”,转基因农作物安全性的评估权,专利保护1991年乌拉圭关贸总协定宣布除微生物外的动植物品种可以不授予专利，中国是签字国1998年人大批准中国加入世界保护植物新品种公约,国外对转基因食品管理的现状,1.国际组织 实质等同原则 表型性状的等同 成分等同 2000年卡塔赫纳生物安全协定书62个国家签署 2001年生物安全议定书 130多个国家签署 2003年生物技术食品的风险评估草案 226个国家表示 欢迎,2.美国,1992年美国FDA公布了转基因作物不需由FDA作市场前评价，除非它引起新的安全性问题。2000 年4月，在国会科学委员会下属的基础研究委员会的调查报告中，坚持认为没有科学的证据之前不能将GMF作为一个新的食品级别 2000年1月美国政府对转基因玉米的种植颁布了限令，以防止害虫对转基因玉米中毒素形成抗药性。美国环境保护局限令美国大部分玉米产区的农场主应至少种植20的传统玉米，在同时种植玉米和棉花的地区，传统玉米要达到50 2001年7月出台了转基因食品管理草案规定，来源于植物且被用于人类或动物的GMF在进入市场之前至少120天，生物工程制造商必须向FDA提出申请，并提供此类食品的相关资料，以确认此类食品与相应的传统产品相比具有等同的安全性,3.欧盟,欧盟对GMF持反对态度，1998年提出转基因技术安全性之后，其反对态度更加强硬。他们对转基因技术培育的农作物、家畜以及再加工食品加以抵制，尤其对美国的转基因玉米已终止了进口，然而对于西班牙和德国的转基因玉米却没有采取措施 欧盟的法律由两项：欧盟理事会90220令，于1990年4月颁布实施，该法令中规定了转基因生物的批准程序；1997年5月新食品法规定对转基因产品必须加贴标签,4.其它国家,日本、澳大利亚、俄罗斯、加拿大、韩国、泰国、巴西的政策基本与国际组织的相同，但是巴西最 近宣布在未查清转基因作物对环境的影响之前，暂时停止种植转基因大豆。发展中国家迫切需要解决粮食问题，对于高产的转基因产品表示欢迎，这些国家技术落后，没有相关的转基因成分的检测条件，对于标识问题也只能处于被动地位，基本是按国际组织的要求和生物安全议定书要求执行,我国对转基因食品的对策,1993年12月24日，国家科委颁布实施了基因 工程安全管理办法 1996年7月10日，国家农业部颁布实施了农业 生物基因工程安全管理实施办法 2001年6月6日国务院颁布了农业转基因生物安 全管理条例 2002年4月8日国家卫生部颁布了转基因食品 卫生管理办法,有你的参与生命科学更精彩！,