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2010年我国主要作物转基因飘流的数据分析 1 基因飘流风险的防控 随着以酶为基础的互补基因工程技术的发展，以作物转移（pmc）技术和产业化的迅速发展，是农业技术中发展最快的一种。据国际生物技术应用服务组织ISAAA 2010年数据,GMC全世界的推广面积已经从1996年的170万hm2猛增至2010年的1.48亿hm2,15年(1996-2010)间增长了87倍;种植国家从1996年的6个增加到2010年的29个;1996-2009年期间在全球产生了大约650亿美元的经济收益。值得指出的是,GMC 15年累积种植面积首次超过10亿hm2,相当于美国或中国国土的总面积。尽管1998年起国际上引发了对转基因作物环境和食品安全性的争论,此后全球GMC的种植面积每年仍以两位数的速度增长,说明全球GMC商业化的发展趋势不可逆转。 在科技界和公众关注的GMC安全性问题中,热点之一是转基因飘流(transgene flow)及其可能引起的环境和食品潜在风险。花粉扩散介导的同物种间的受精结实和有性可交配物种间的异交结实是基因飘流的根本途径。所以花粉扩散和基因飘流是一个历来普遍存在的自然现象,并非从转基因作物才开始。转基因如果不改变作物的开花和生殖生物学特性,其基因飘流与非转基因作物没有本质上的区别。事实上,从进化角度讲,基因飘流还是物种进化的动力,如果没有基因飘流,就不会有今天这样数量繁多的植物种类。众所周知,栽培稻来自于普通野生稻,异源六倍体栽培小麦的ABD三个基因组分别来自相关的野生种,栽培玉米的祖先为大刍草(teosinte),欧洲型油菜的AC基因组是白菜A基因组和甘蓝C基因组的复合种,这些作物的进化都是天然异交或人为杂交中基因流动和重组的结果。 诚然基因飘流对物种进化有正面的影响,但转基因的基因来源已超越了本物种的范围,可来自植物、动物或微生物,打破了原有物种隔离的界限。一个异源基因转入到一个新的遗传背景中会产生何种影响,需要做科学的潜在风险分析。因此,在考察转基因飘流的风险中应当根据作物种类(自交、异交、常异交、不育系等)、基因来源及其所提供的性状(改变农艺性状、药用、工业用或其他特殊用途等)、以及转基因作物释放的环境(有无有性可交配的野生种和近源种)来区别对待,体现分类管理的原则。显然,异交作物的基因飘流风险会大于自交或严格自交的作物,药用和工业用等特殊用途的转基因作物的环境释放有可能通过基因飘流进入食物链,其风险会明显高于一般农艺性状改良的转基因作物,GMC释放环境中是否存在有性可交配的近缘和野生种也与风险程度密切相关。如果经科学分析确有潜在风险,应重点考察转基因飘流的风险种类、程度和相应的控制措施,尽可能使风险降到最低,因此有必要在风险控制中引入阈值管理的原则。允许阈值是指在风险可控的前提下,在阈值距离上的基因飘流频率小于某一指定值,如<0.1%,意即在阈值距离上和阈值距离之外,1000株中由于基因飘流而引起的杂株均少于1株。需要设定允许阈值的理由有两点: 一是理论上零风险是不存在或不可能做到的。除非采取某些特殊的生物学限控措施(如无融合生殖、孤雌生殖和闭花受精等),基因飘流不可能根本杜绝。花粉扩散和基因飘流的基本规律是基因飘流率随距离增加而呈负指数曲线下降,到达斜渐近线(asymptotes)后(此时的基因飘流率一般已小于0.1%),距离增加对降低基因飘流的效果就越来越不明显,若要求更高的阈值如0.01%,会大大增加所需的隔离距离,从而产生更大的成本风险并增大操作的难度。 二是实践上阈值管理是一个普遍通行的原则。在农业生产中,历来对育种、繁种、制种和生产用种都采用了阈值管理的办法。如对种子的纯度常分为育种家精选种子(select)、原原种或基础种(foundation)、原种或注册种(registered)和良种或生产用种(certified)四个等级。国家标准中对水稻不育系繁殖和杂交稻制种的种子纯度的要求是:亲本纯度≥ 99%,生产用F1杂种纯度≥ 96%。 目前生产上控制基因飘流最简单易行的措施是距离隔离和花期隔离。历史上许多研究者用形态标记等手段研究了不同作物的异交率,获得了很多数据,为在常规良种繁育和杂交制种中保证品种纯度、制定相应的隔离距离提供了参考。根据这些数据,各国政府在转基因作物研发初期提出了不同作物的隔离距离要求,在1996年我国首次出台的农业转基因生物安全管理条例中,曾参考了当时国外提出的隔离距离和我国育种繁种中为保持品种纯度设置隔离距离的经验,分别提出了不同作物的参考隔离距离,如水稻100 m,玉米300 m,大豆100 m,棉花150 m,油菜1 000 m等。 随着转基因作物的问世和应用,使得人们可以用更精确、更简便的基因标记(如除草剂抗性标记)来研究各种植物的基因飘流距离和频率,近年来已积累了