转基因抗病植物的原理与优点以及存在的生态风险

转基因作物，是利用基因工程将原有作物的基因加入其它生物的遗传物质，并将不良基因移除，从而造成品质更好的作物。通常转基因作物，可增加作物的产量、改善品质、提高抗旱、抗寒及其它特性。

转基因作物（Genetically Modified Foods，GMF）因有抗寒、抗旱、抗虫等能力而为粮食缺少的国家所推崇

植物转基因技术是将从动物、植物、细菌或病毒等生物中分离的目的基因，通过基因枪、农杆菌介导等方法转移到受体植物的基因组中，使之稳定遗传并赋予受体植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆(抗盐、抗旱)、高产、优质等

1983年获得第一株转基因烟草，

 1994年第一次批准延迟成熟的转基因番茄在美国上市。

我国于1997年批准转基因延熟西红柿商品化。

至今，国际上已相继有30多个国家批准3 000多例转基因植物进入田间实验，已有35科近200种植物转基因成功，并在美国、加拿大、中国等国批准转基因植物商品化生产

近年来，转基因作物也从实验研究走向实用推广阶段，种植国家从1992年仅1个发展到1999年的12个，种植面积从1996年的284万hm2扩大到1999年的3 980万hm2，目前还在进一步扩大。主要种植种类有：抗昆虫玉米、抗除草剂大豆、抗病害棉花、富含胡萝卜素的水稻、耐寒抗旱小麦、抗病毒瓜类和控制成熟速度及硬度的西红柿等

转基因抗病植物的原理

根癌农杆菌(Agrobacterium  tumefaciens)

一种革兰氏阴性土壤杆菌，它含有Ti质粒，能诱导被侵染的植物细胞形成肿瘤，即诱发冠瘿瘤。Ti质粒上有一段转移DNA，在农杆菌侵染寄主植物时，这段DNA可以转移到植物细胞，并稳定的保留在植物细胞染色体中，变为植物细胞新增加的群基因，最终能通过诱导世代遗传给子代。

转基因抗病植物的优点

解决粮食短缺问题

减少农药使用，避免环境污染

开发周期短，种子易于保存，表达量高

基因结构清楚，无植物病毒影响，生产费用低

可增加作物单位面积产量，降低生产成本

可以摆脱季节、气候的影响，四季低成本供应

提高农产品的耐贮性，延长保鲜期，满足人民生活需求

打破物种界限，不断培植新物种，生产出有利于人类健康的食品

从理论上讲，转基因技术和常规杂交育种都是通过优良基因重组获得新品种的，但常规育种是模拟自然现象进行的，基因重组和交流的范围仅限于种内近缘种间，而转基因技术则可以把任何生物甚至是人工合成的基因转入植物中

转基因植物的生态风险性是指它作为一个新物种进入生态系统，对生态平衡可能产生负面效应。

主要包括三方面：一是它本身或者其他杂草的生长变得难以控制；二是通过基因在物种问的横向漂移而破坏生态平衡；三是它的Bt抗性（Ht抗性）

转基因植物是否会演变成农田杂草

基因漂流到近源野生种的可能性

美国杂草科学委员会将杂草简单定义为：“对人类行为或利益有害或有干扰的任何植物。”

杂草往往生长迅速并且具有强大生存竞争力，能够生产大量长期有活力的种子而且这些种子具有远、近不同距离的传播能力，甚至能够以某种方式阻碍其他植物的生长。

由于杂草具有以上特征，所以常常给世界农业生产造成巨大损失¨ 。

一种植物是否成为难以控制的杂草，取决于它内在的遗传特性及其特征表现所需要的特定环境，两者缺一不可。

从目前的水稻、玉米、棉花、马铃薯、亚麻和芦笋等转基因植物的田间实验结果来看，大多数植物的生存竞争力并没有比常规植物增加引用。

不过最近有报道，加拿大转基因油菜在麦田中已经变成了杂草，而且难以治理。所以那些原本具有杂草特性的植物如向日葵、油菜、草莓等在进行基因遗传转化时，也同样应该重视可能出现的杂草化问题。

基因漂移(gene flow／dispersal)是指基因通过花粉授精、杂交等途径在种群之间扩散的过程。

转基因植物基因(包括转基因)漂流的途径大致有两个：一是通过转基固植物的种子或组织扩散到新的生境中，并生存下来；二是通过花粉向同种或近缘种非转基固植物转移可能存在的；第三条漂流途径是非同种生物问，如植物与微生物(细菌、真菌、病毒等)间在自然界中发生基固转移，但这条途径至今还未得到证实

转基因通过上述途径发生漂流所造成的风险是多方面的，归纳起来主要包括两类：

一是转基因转移到其它植物体内而造成的环境危害；

二是转基因植物自身及其后代对环境造成危害

第一类风险

导致产生超级杂草

对自然基因库(gene poo1)的影响  转基因进人野生植物的基固库，进而扩散开来，并随着转基固植物不断释放．大量转基因进人基因库，从而影响基固库的遗传结构，给今后育种者和生物多样性造成危害而来．有些转基因植物则可能是新类型植物．这些植物或转基因在环境中释放．可能造成生物多样性的毁灭性损失

第二类风险

转基因植物对作物生态系统，乃至自然生态系统的直接影响

对生物多样性的影响有些转基固植物基固是以前植物体中不存在的．是从其它生物体中转化

生态安全争议事件1

帝王蝶事件　 1999年5月，康奈尔大学昆虫学教授洛希（Losey）在Nature杂志发表文章，称其用拌有转基因抗虫玉米花粉的马利筋杂草叶片饲喂帝王蝶幼虫，发现这些幼虫生长缓慢，并且死亡率高达44%。洛希认为这一结果表明抗虫转基因作物同样对非目标昆虫产生威胁

然而，洛希的实验受到了同行多方面质疑。最重要的反对意见认为，这一实验是在实验室完成的，并不反映田间情况，且没有提供花粉量数据。

不久之后，美国环境保护局（EPA）组织昆虫专家对帝王蝶问题展开专题研究。结论认为转基因抗虫玉米花粉在田间对帝王蝶并无威胁，

原因

（1）玉米花粉大而重，因此扩散不远。在田间，距玉米田5米远的马利筋杂草上，每平方厘米草叶上只发现有一粒玉米花粉。

（2）帝王蝶通常不吃玉米花粉，它们在玉米散粉之后才会大量产卵。

（3）在所调查的美国中西部田间，转抗虫基因玉米地占总玉米地面积的25%，但田间帝王蝶数量却很大。 　　

另外，美国环保局在一项报告中指出，评价转基因作物对非靶标昆虫的影响，应以野外实验为准，而不能仅仅依靠实验室数据。

生态安全争议事件2

墨西哥玉米事件     2001年11月，美国加州大学伯克利分校的微生物生态学家David Chapela 和David Quist在Nature杂志发表文章，指出在墨西哥南部Oaxaca地区采集的6个玉米品种样本中，发现了一段可启动基因转录的DNA序列——花椰菜花叶病毒（CaMV） “35S启动子”，同时发现与诺华（Novartis）种子公司代号为“Bt11”的转基因抗虫玉米所含“adh1基因”相似的基因序列。 　　墨西哥作为世界玉米的起源中心和多样性中心，当时明文禁止种植转基因玉米，只是进口转基因玉米用作饲料。此消息一出，便引起了国际间的广泛关注，绿色和平组织甚至称墨西哥玉米已经受到了“基因污染”。

然而，David Chapela 和David Quist的文章发表后受到了很多科学家的批评，指其实验在方法学上有很多错误。经反复查证，文中所言测出的“CaMV35S启动子”为假阳性，并不能启动基因转录。另外经比较发现，二人在墨西哥地方玉米品种中测出的“adh1基因”是玉米中本来就存在的“adh1-F基因”，与转入“Bt玉米”中的“adh1-S基因”序列并不相同。