转基因就是以人为的方法改变物种的基因排列，通常涉及将某种生物的某个基因从一连串的基因中分离，再植入另一种生物体内。自1973年美国Cohen和Boyer首创了重组DNA技术后，这看似不可能完成的目标最终得以实现。自1983年首例烟草转基因作物(Genetically Modified Crops，GMC)在美国诞生以来，截至2003年，在短短20年的时间里，全球范围内转基因作物的面积已达到5800万hm2，已被批准可使用的产品有1000多种，目前这些作物的遗传改良大多数集中在提高产量、缩短育种周期、增强抗病虫性、改善农产品营养成分、增加生物多样性等方面。许多转基因作物及其产品都进入食品流通市场，走进了千家万户的餐桌。

    为提高水稻产量、抗性和品质，可利用DNA重组技术将外源目标基因导入栽培稻中，创造转基因水稻。这在很大程度上为解决粮食紧缺和人口日益增长这一矛盾开辟了一条新的途径。然而任何事物都具有两面性，转基因作物在给人类带来惊喜和福音的同时，也带来了疑惑和风险。转基因作物是否有毒性、是否对人体造成过敏反应、是否存在潜在风险、作为食品是否缺乏人体必需的营养成分等一系列安全性问题萦绕在人们的脑海中。为了保护人类健康，WHO早在20世纪90年代就提出了对转基因食品进行安全评价的要求，在1990和1996年的2次FAO／WHO生物工程生产食品的安全评价联合专家会议上提出了实质等同性(Substantial Equivalence)的概念，并应用于安全性评价，即如果转基因食品与这类传统食品比较，除植入基因没有差别就是实质等同；但如果转基因食品未能满足实质等同要求，也并不意味其不安全，只要求进行更广泛安全性评价。虽然至今尚未出现转基因产品严重损害人类健康和生态环境的例案，但其安全性问题一直是各国政府和科学家关注的问题。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一。对其遗传特性、遗传转化以及育种利用等方面，科学家都进行了深入、细致的研究，也在世界范围内建立起了水稻遗传转化的技术平台，可将优良目标外源基因导入特定的细胞而获得转基因水稻植株。第一株转基因水稻植株成功获得于1986年，Uchimiya等首先成功地将卡那霉素抗性的目标基因导入到水稻愈伤组织中。此后，许多目标基因都相继成功地导入到水稻的不同组织中。同时，同样存在的安全性问题使人们对此的关注程度也日益提高。在转基因水稻产业化的进程中如何最大限度地降低或者避免其带来的风险是目前所面临的最大问题。

1水稻转基因研究的进展与现状

纵观转基因水稻的研究发展历程，目前水稻的遗传改良主要集中在4个方面：耐除草剂、抗病虫害、抗逆性和品质改良。

1．1耐除草剂美国孟山都公司在20世纪80年代率先开展了除草剂抗性基因的转移研究与抗性品种的开发，并获得成功。随后美国氰胺公司的抗咪啉酮类除草剂和AgrEvo公司的抗光谱除草剂草胺磷转基因水稻也相继问世。中国水稻抗除草剂基因主要是PPT乙酰转移酶基因(抗Basta基因)。

1．2抗病虫害病虫害是水稻减产的主要原因，因此，抗病虫害转基因水稻也是世界各国农业科学家研究的热点之一。1993年，美国康奈尔大学将豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CPI导入水稻，成功地获得对二化螟、三化螟具有一定抗性的植株。Vain等将半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因导入水稻所得的转基因植株使得线虫的孵化率下降了55％。日本国家农业环境所成功地将水稻条纹叶枯病毒外壳蛋白基因RSVCP导入水稻，获得了转基因植株，接种数周后发现仅有2％-3％的植株发病，而同时接种的对照则有95％～100％发病H引。Christon等将Xa21基因导入水稻后，明显提高了水稻对白叶枯病和稻瘟病的抗性。

目前，我国抗病虫害转基因水稻的研究也处于世界先进水平。比较成功的有中科院遗传所朱祯教授牵头研究的转SCK基因(修饰的豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CpTI)抗虫水稻；华中农业大学张启发院士研究的转Bt抗虫水稻，即转入水稻苏云金芽孢杆菌抗虫基因Bt基因；中国农业科学院生物技术所贾世荣研究员的转Xa21抗白叶枯病水稻等。在中国的转基因抗病虫水稻生产试验田里，农民可以大幅减少农药施用量、提高水稻产量并有效地减少了农户施用农药时的中毒现象。转抗病虫基因水稻的商品化生产可优先占领我国市场，某些转基因水稻正在进行各种安全评价和实验，具备了区域性商品化生产的条件。

1．3抗逆性水稻抗逆基因的定位、克隆和分离的难度较大。目前，导入水稻中的抗逆基因主要有甜菜碱生物合成酶基因CodA、烟草中的CMO基因和水稻耐淹能力有关的pdc基因。

1.4提高产量和改良品质对水稻品种改良的要求主要集中在产量与品质。但这两者都是受多基因控制的综合性状，外源基因的加入只能使多基因中的某一单一因子发生改变，而对综合水平的影响甚微。目前使水稻增产的主要方法是提高水稻叶面光合作用的效率，即外源导入基因能够在叶片的叶绿体中得以表达。Ku等将能够提高光效的PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)基因导人水稻中，获得了光合效率提高近50％的转基因水稻。目前在品质改良方面，八氢番茄合成酶及其脱氢酶基因、大豆球蛋白基因和高赖氨酸基因、富甲硫氨酸和赖氨酸基因等都已经成功地导人到水稻中并获得转基因植株。

2水稻转基因带来的安全性问题

2．1生态环境安全转基因水稻对环境所带来的问题主要是对栽培稻、野生稻以及稻田杂草等非靶标生物可能带来的潜在危害。

2．1．1  生存竞争性一般作物的生存竞争性主要可以从3个方面进行考察：①生长势，②种子活力和越冬能力，③抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆能力。转基因水稻在生长势、种子活力及越冬能力与非转基因水稻相比，并不存在明显的竞争优势，但在导入的目标基因并表现的性状上可处于明显的优势，这种优势可能带来严重的后果，甚至可以破坏生态平衡，减少生物的多样性。

2．1．2  目标基因的转移转基因水稻可能会向栽培稻的其它品种、野生稻和稻田杂草产生基因漂移，危害这些品种或物种的遗传完整性、遗传多样性和生存竞争力，还可能对自然基因库造成污染，使得许多优良的农作物品种丧失。转基因水稻也可通过花粉漂流，将抗除草剂的主要基因转到可交配的杂草上，使杂草获得除草剂抗性，特别是在同一地区推广具有不同除草剂抗性的植物时，更应考虑其可能的风险性。若这些除草剂抗性基因都转到同一杂草上，则会使所有的除草剂都失效。在稻作历史上，栽培稻逃逸到田边地角成为杂草稻已是不争的事实，虽然我国的精耕细作制度使得杂草稻几乎灭绝，但在韩国等耕作粗放的国家目前仍然存在大量的杂草稻。转基因水稻特别是抗除草剂、抗病虫害和抗逆性的转基因水稻，由于其人工赋予的强大生命力，一旦逃逸至稻田外，就可能变成恶性杂草而需要大量的人力、物力进行拔除。

2．1．3抗药性的增强转基因水稻的应用确实能够降低用药量，但随着生物适应性的增强，又需要研制新的农药和除草剂等，结果只能是现有投入的更替和总体用量的增加。如Bt用来防虫已有30多年的历史，却很少出现害虫的抗药性问题，但自从将Bt基因转入玉米并代替农药使用以来，昆虫对自然界中Bt基因产物产生了抗性，人工喷洒Bt就对它无能为力了。

2．1．4对非靶标生物的危害Steven等人用基因枪法获得2个转基因水稻纯系，这2个纯系均含有并可表达潮霉素抗性基因(hpt)、gum报告基因和雪花莲凝集素基因(gna)。褐飞虱的生物鉴定和喂养试验表明：水稻纯系对褐飞虱具有显著的抑制作用，具体表现为降低褐飞虱的成活率和繁殖力、延缓褐飞虱发育以及减少褐飞虱进食量。通过褐飞虱生物鉴定和喂养试验证明，表达GNA的转基因水稻纯系对严重危害水稻生产的褐飞虱具有抗性作用。但后期认为，这种基因所导入的水稻植株的花粉中可能存在毒性，对其他昆虫存在致死现象。同样，转基因的花粉、稻谷、稻草或根系的分泌物也可能对其生态系统中的昆虫、鸟类、野生动物、根系微生物等产生毒害，进而破坏生态平衡。

2．2食品安全稻米是我国乃至全世界最主要的食品来源之一。我国目前有一半以上的人口以稻米为主食，人均摄入热量的30％、蛋白质的19％均来源于稻米。随着人民生活水平的提高，稻米在粮食作物中的比重将持续增长。经过基因工程技术处理后的水稻及其加工产品是否使人产生过敏反应，长期食用是否会患癌症等致命性疾病，这都是需要关心的食品安全问题。

目前，Bt水稻还未通过任何食品安全评估，我们对CrylAb转基因水稻所知有限，而对CrylAb／CrylAc融合毒素更是一无所知，完全不了解它的食品安全性。至于CrylAc，它的潜在致敏性令人担忧，在对其毒素免疫性的研究中发现：①CrylAc原毒素是一种有效的免疫原；②原毒素通过腹膜腔(注射)和消化道(吸收)途径都能产生免疫性；③对原毒素的免疫反应既是细胞组织性也是粘膜性的；④在小鼠小肠内，CrylAc原毒素能与表面蛋白结合。以上研究报告说明，在使用CrylAc转基因水稻时应非常小心，虽然稻米中的Bt毒素很可能在食用前烹饪的过程中被部分甚至全部降解，但目前仍没有确凿资料可以证明。因此，对这种潜在的致敏性需要特别谨慎，尤其是像水稻这样重要的粮食作物。Bt转基因水稻中的CrylAc或融合蛋白的致敏性问题可能会影响到相关的管理规定，如星联(StarLink)Bt玉米就因为其可能产生致敏陛，而在北美被禁止用作人类的食物。联合国粮食与农业组织(FAO)与世界卫生组织(WHO)共同设立的食品法典委员会(Codex Alimertanius)正致力于制订转基因食品安全试验的国际标准，采取了一种叫“决策树”(Decision tree)的方法，即一旦发现按任何可能出现过敏症的证据(如CrylAc)，就必须按照联合国粮农组织和世界卫生组织的指导准则，对其致敏风险进行非常彻底和详细的评估。因此，作为一个潜在的致敏原，CrylAc必须经过彻底研究，但目前尚未有结果。

3水稻转基因安全性控制措施

转基因水稻在给人类带来惊喜和福音的同时，也带来了风险和疑惑。虽然目前并没有转基因水稻对人类健康或者生存环境造成严重危害的确凿证据，但我们也不能放松对其安全性的监管。更不能因为其可能存在的风险而将其拒之门外。而必须经过科学、严谨和长期的安全l生评估，在获得可靠的安全性结果后方能逐步扩大转基因水稻生产。3．1国家法律法规的颁布和健全在我国，1996年国家对植物基因工程进入田间已出台了一些相应的规定，国务院于2001年5月23日公布施行了《农业转基因生物安全管理条例》，随后，农业部在此条例的基础上于2002年初发布了《农业转基因生物安全评价管理办法》，并于2002年3月20日起施行。其中规定，利用基因工程技术改变基因组构成，用于农业生产或者农产品加工的植物及其产品均需进行安全性评价，内容包括转基因水稻生存竞争能力、基因漂移、对农田生物多样性、非靶标生物及有益生物的影响等等。这些法律法规的颁布都将使得转基因研究和市场开发可以有法可依、有律可循。

3．2加强国际合作，对进出口产品的严格监控  目前，各国都非常重视转基因的研究，但只有加强国际合作，使世界范围内有关转基因水稻的研究成果公开化、透明化，才能联合各国的研究力量，共同开发，才能安全、迅速地发展水稻转基因技术。

我国加入WTO后，国外越来越多的转基因产品涌入我国市场，国家应进一步完善进口产品的检验和监督管理制度，特别要加强转基因产品的安全性检测和转基因品种的食品和环境安全试验，尽可能在WTO规则允许的范围内控制未经相关试验的转基因品种及其产品进入国内市场，避免使我国成为转基因水稻及其产品的试验场。

3．3加强对生态环境影响的跟踪研究坚持遵循WHO所提出的“实质等同性原则”，检测毒性物质是否存在及过敏性蛋白的有无，着重比较关键性营养成分的变化。明确转基因水稻与受体植物之间的异交结实率，根据受体植物环境和区划特点制定安全性措施。转基因水稻对非靶标作物要进行生殖隔离，这是在田间试验中防止基因漂流至临近植物中的一项重要措施，所需的隔离距离随植物的生殖特性、传粉方式及环境条件而定，在转基因植物周围设置缓冲植物带，这对减少花粉传播距离有明显的作用。

4小结与讨论

    任何一个新兴的科技创新都会经历一个长期争论和探讨的阶段。如农药DDT在研制生产的初期，经过安全性试验证明是对人类是无害的，但经过几十年后才发现DDT残留的危害，并且由于残留时间较长，很难在短期内解决。只有经过一个比较长期的科学研究以后，我们才可以逐步认识转基因产品。否则，一旦转基因食品对人类健康和环境平衡造成了破坏，恢复起来将会非常困难，因此，我们要用辨证的观点来看待它的优点与缺点，充分发挥其优势，并努力减少或避免其缺点。

基因工程可以从本质上改变生物体的构造，这是科学史上的重大进步，同样也可能会给人类社会带来某种程度的隐患。尽管转基因作物的确存在潜在的食品安全和环境安全等问题，但绝不能成为阻碍其发展的理由，而应该发现问题和努力解决问题。因此，在对待转基因作物的发展方面，既不能盲目和激进，又不能因噎废食，应该进行科学而全面的分析，在生物安全评估的基础上和法律法规的约束下，制善的研究、生产和利用的规范和标准，引导转基因作物在我国健康、有序地发展。

严国红，万林生，孙明法(江苏沿海地区农业科学研究所，江苏盐城224002)

江西农业学报2009.4