农业转基因生物知识100问（一）

 第一章 基础知识

　　1. 什么是基因?

　　答：“基因”为英语“gene”的音译，是DNA(脱氧核糖核酸)分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段是控制生物性状的基本遗传单位是生命的密码记录和传递着遗传信息。所有的基因都由4种碱基组成。

　　地球生物包括动物、植物、微生物，数量巨大，种类繁多，形态各异，生存环境和生活习性各不相同，这都是由基因控制的。“种瓜得瓜、种豆得豆”是人们对这种现象的高度概括，即物种的生物学特征和特性是由基因决定的，是可以遗传的。一个基因编码一个蛋白质，蛋白质的功能决定生物体所表现出来的特征特性。

　　2. 什么是转基因技术?

　　答：转基因技术是利用现代生物技术，将人们期望的目标基因，经过人工分离、重组后，导入并整合到生物体的基因组中，从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。除了转入新的外源基因外，还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性，获得人们希望得到的性状。这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。

　　3. 什么是转基因生物?

　　答：转基因生物是指通过转基因技术改变基因组构成的生物。转基因生物又称为“基因修饰生物”，英文是genetically modified organism，通常用英文缩写GMO来表示。转基因生物还被称为基因工程生物、现代生物技术生物、遗传改良生物体、遗传工程生物体、具有新性状的生物体、改性活生物体等。

　　4. 什么是转基因食品?

　　答：转基因食品是指以转基因生物为原料制作加工而成或鲜食的食品，按原料的来源可分为植物源转基因食品、动物源转基因食品和微生物源转基因食品。例如用转基因大豆制成的大豆油、豆腐、酱油等豆制品，鲜食的转基因番木瓜，及利用转基因微生物所生产的奶酪等都是转基因食品。

　　5. 自然界中存在基因转移现象吗?

　　答：基因转移现象在自然界中广泛存在，包括物种内和物种间的基因转移现象。植物界的异花授粉是物种内基因转移的典型现象。农杆菌侵染植物伤口的过程就是物种间基因转移的典型案例。农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它在自然条件下就能感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞中有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因中。农杆菌对植物侵染作用的发现，是植物转基因技术快速发展的基础。

　　6. 基因是怎样转入生物体的?

　　答：基因转入生物体是一个复杂的过程，自然界中基因的转移是发生在相同的生物种类或亲缘关系较近的物种之间的，如不同品种的水稻通过花粉的传播，将基因转入另一个水稻品种中。而随着技术的发展，人们已经可以把一个物种的基因通过基因工程技术转移到另一个物种中。首先人们通过分子生物学技术手段克隆到我们认为有价值的基因，并利用技术将其构建到一种称之为转化载体的工具上，然后通过植物转基因转化的方法(包括农杆菌介导转化法、基因枪法、花粉管通道法和核显微注射法等)转入我们想改变的生物体的染色体上。通过筛选和遗传稳定性测试，来鉴定这个基因是否转入了生物体并可以稳定遗传。然后通过对该生物性状的考察和安全性测试，决定这个生物是否具有商业生产的价值。

　　7. 转基因技术与传统育种技术有何异同?

　　答：育种技术主要包括自然驯化、人工选育、人工诱变、杂交育种、分子育种、转基因育种等方法，技术发展过程是不断提高育种效率的过程，共同之处就是通过基因的改变获得优良性状。

　　转基因技术与传统育种技术相比较，具备以下两个优点：第一，传统技术一般只能在生物种内个体上实现基因转移，而转基因技术不受生物体间亲缘关系的限制，可打破不同物种间天然杂交的屏障，拓宽了可利用基因的来源;第二，传统技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，选育周期长，工作量大，而转基因技术目标明确、可控性更强，后代表现可以预期。

　　8. 为什么要发展转基因技术?

　　答：转基因技术是现代生物技术的核心，运用转基因技术培育高产、优质、多抗、高效的新品种，能够降低农药、肥料投入，对缓解资源约束、保护生态环境、改善产品品质、拓展农业功能等具有重要作用。目前，世界许多国家把转基因生物技术作为支撑发展、引领未来的战略选择，转基因技术已成为各国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。

　　我国是一个人口大国，解决13亿人口的吃饭问题始终是头等大事。在工业化、城镇化快速发展的过程中，突破耕地、水等资源约束，保障国家粮食安全和农产品长期有效供给，归根结底要靠科技创新和应用。推进转基因技术研究与应用，是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略，是确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。

　　9. 转基因技术目前主要应用于哪些领域?

　　答：目前，转基因技术广泛应用于医药、工业、农业、环保、能源、新材料等领域。

　　转基因技术的第一个浪潮是医药转基因技术，如应用转基因技术生产重组疫苗、抑生长素、胰岛素、干扰素、人生长激素等。

　　转基因技术在工业中的应用主要包括纤维素的开发利用、食品工业和新型抗生素的生产等，在食品工业方面，又主要有利用转基因技术及产品用于乳制品发酵、单细胞蛋白质及酿酒工业等。

　　转基因技术的第二个浪潮发生在农业领域，包括农业转基因动物、植物及微生物的培育，特别是转基因作物发展速度最快，培育了一批具有抗虫、抗病、耐除草剂等性状的转基因作物，目前转基因技术正在朝着改善农艺性状如光合效率、肥料利用效率、抗旱耐盐和改善品质等方向发展。

　　此外，转基因技术还可用于环境保护，如污染物的生物降解;用于能源生产，如利用转基因生物发酵酒精;用于新材料领域，如利用转基因生物生产高价值的工业品等。

　　10. 目前开发的转基因植物主要解决了哪些问题?

　　答：目前开发的转基因植物最普遍的性状是抗虫和耐除草剂。抗虫主要指的是对鳞翅目昆虫的抗性，如抗棉铃虫、棉红铃虫、玉米螟、水稻螟虫等; 耐除草剂主要指的是提高作物对草甘膦和草丁膦类除草剂的抗性。

　　另外还有一些其他性状的转基因植物，如抗环斑病的转基因番木瓜等，提高赖氨酸含量、半胱氨酸含量的转基因玉米，耐贮存的番茄，含ω-3的转基因油菜和大豆，减少烟碱含量的转基因烟草，提高β-胡萝卜素(维生素A原)含量的金稻，生产支链淀粉的转基因马铃薯，改变花色和延长鲜花保质期的香石竹等。

11. 国内外已经应用的转基因植物转的都是哪些基因?

　　答：国内外已经应用的转基因植物主要的目的基因包括以下几类：

　　抗虫的基因：cry1Ab、cry1Ac基因抗鳞翅目昆虫，cry3A基因抗鞘翅目昆虫等。

　　耐除草剂的基因：CP4 epsps基因抗草甘膦类除草剂，bar基因、pat基因抗草丁膦类除草剂。

　　抗病的基因：主要是一些病毒的外壳蛋白基因，也有一些是复制酶基因等。如转番木瓜环斑病毒(PRSV)外壳蛋白(CP)基因抗环斑病的番木瓜，转烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白基因抗花叶病的番茄。

　　耐贮存的番茄和增加鲜花保质期的基因：删减过的ACC(1-氨基环丙烷-1-羧酸)合酶编码基因，导入植物后能抑制本身的ACC合酶活性，减少了乙烯生成，延长了保质期和鲜花寿命。

　　抗逆性状基因：抗旱的冷激蛋白基因，耐盐碱的甜菜碱醛脱氢酶基因(badh)等。

　　12. 什么是标记基因和报告基因?常用的标记基因和报告基因有哪些?

　　答：标记基因(marker gene)是一种能够起特异性标记作用的基因。通常用来检验重组DNA载体转化成功与否，或者检测目的基因在植物细胞或组织中的定位。常用的标记基因是一些抗生素抗性基因，如卡那霉素抗性基因、潮霉素标记基因等。

　　报告基因(reporter gene)是一种编码可易于鉴定的蛋白质或酶的基因，可用于标定目的基因的表达调控，并筛选得到转化成功的生物个体，通常称为转化体。目前常用的报告基因有氯霉素乙酰转移酶基因(cat)、荧光素酶基因(luc)、β-葡萄糖苷酸酶基因(gus)、分泌型碱性磷酸酶基因(seap)、绿色荧光蛋白基因(gfp)等。

　　13. 目前研发的转基因作物主要涉及哪些目标性状?

　　答：目前全球已有涉及抗病虫、耐除草剂、品质改良等目标性状的转基因作物获准进入田间试验。抗(耐)除草剂的性状有抗草甘膦、抗草丁膦等;抗病的性状有抗黄瓜花叶病毒(CMV)病、抗番木瓜环斑病毒(PRSV)病、抗烟草花叶病毒(TMV)病等;抗虫的性状有抗棉铃虫、抗玉米螟、抗马铃薯甲虫、抗水稻螟虫、抗茄子食心虫等;抗逆的性状有抗旱、耐盐等;品质改良的性状有高赖氨酸，高不饱和脂肪酸，高植酸酶，表达人乳铁蛋白，延熟耐贮，改变花色，增加维生素、蛋白质、淀粉含量等，以及氮磷钾肥高效利用等。

　　14. 什么是复合性状转基因作物?

　　答：复合性状转基因作物是指同一种转基因植物中含有两种及两种以上的不同目标性状。比如同时耐除草剂和抗虫的转基因棉花，同时抗病和抗虫的转基因马铃薯，含油量高和耐除草剂的转基因大豆，同时改变花色和耐除草剂的转基因香石竹，同时增加赖氨酸含量和抗虫的转基因玉米等都是复合性状转基因作物。

　　多性状聚合是发展趋势。2010年，美国种植的转基因作物中41% 具有复合性状，包括78% 的转基因玉米以及67% 的转基因棉花。转8个基因的转基因玉米，名为SmartstaxTM 于2010年在美国和加拿大上市，拥有多种抗虫性状及耐除草剂性状。

　　15. 现在种植的农作物都是天然产生的吗?

　　答：现在种植的农作物许多都不是天然产生的，主要农作物品种几乎都是人工选育的结果。

　　现在种植的水稻、小麦和玉米都是长期选育得到的品种，其野生种，往往不能满足农业生产和消费者的需要，如高产的存活力低，抗逆的产量低，或者果实干瘪、营养价值低和口感差等。但是野生品种中所蕴含的许多优异基因，是育种中的宝贵材料对解决粮食安全、维护人类生存发展具有重大意义。

　　16. 转基因技术本身安全吗?

　　答：转基因技术本身是中性的，关键在于如何应用。一方面，利用这个技术可以解决农业生产或生活中存在的问题，增进人类福祉，推动社会进步;另一方面，也可能由于使用不当而带来风险。因此我们不能笼统地说转基因技术安全不安全，而是要针对具体的产品进行个案分析，科学评价，确定其安全性。正因为如此，我国和世界各国均加强对转基因生物的安全监管，对每一个转基因产品进行安全评价，以确保转基因技术朝着有利于人类、造福于人类的方向发展。

　　第二章 转基因产品与食品安全

　　17. 什么是食品安全?

　　答：食品安全，指食品无毒、无害，符合应有的营养要求，对人体健康不会造成任何急性、亚急性或慢性危害。食品安全都是相对的，没有绝对安全的食品。有的食物对某些特定人群有过敏性，有的食物中含有抗营养物质或毒性物质，如扁豆中含有植物凝集素，吃了没有煮熟的扁豆，就会发生食物中毒。食物在生产和加工过程中，还可能会受到有害物质的污染。食物是否安全，与有毒有害物质的含量有关，只要其含量不会对人的健康产生不良影响，就认为是安全的。

　　18. 传统的食品就一定是安全的吗?

　　答：安全是一个相对的概念，即便是经常食用的传统食品，也不能说在任何情况下，对任何人都绝对安全。例如，联合国粮食及农业组织就把牛奶、鸡蛋、鱼、甲壳类(虾、蟹、龙虾)、花生、大豆、核果类(杏、板栗、腰果等)及小麦8类食物列为常见过敏食物，因为虽然多数人吃了没事，但一部分人吃了也还存在一定风险。即便是水、盐和糖等这些人体必需的东西，吃多了也是有害的。比如水喝多了会导致电解质失衡，盐吃多了会诱发高血压，而糖吃多了容易骨折，还会诱发一些诸如肥胖症和糖尿病之类的慢性疾病。

　　在食用的植物中也会产生毒性物质和抗营养因子，如蛋白酶抑制剂、溶血剂、神经毒剂等。在许多豆科植物中会产生较高含量的凝集素和生氰糖苷，在食用前未经过加热浸泡除去植物凝集素，就可能造成严重的恶心、呕吐和腹泻。如果生食豆类和木薯，其中的生氰糖苷可能导致慢性神经疾病甚至死亡。现在已知的植物毒素约1 000余种，绝大部分是植物次生代谢产物。

　　19. 如何理解食品的健康危害和风险?

　　答：我们每天食用的各种食物可以为我们提供日常活动的能量和身体生长发育所必需的营养物质，如蛋白质、脂肪、碳水化合物等。另外食品中还有许多添加剂，有的是为了补充食物中缺乏的营养成分，如各种维生素与矿物质;有的是为了使食品更加可口，如调味剂和香精;还有的是为了满足食品的贮存和加工需求，如防腐剂、乳化剂等。对于合法使用的食品添加剂都有安全限量，人体每天食用的量不超过安全限量，就不会对健康造成危害。食物是提供人体营养的主要来源，那么是不是人体必需的营养物质就一定是安全的呢?显然也不是。蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质等人体必需的营养物质，过多地摄入就会成为人体的负担，引起健康问题，如过多摄入高油脂和高胆固醇食品，会引起高血压、高血脂等。因此，科学合理的膳食是保障人体健康的重要手段。不科学的饮食习惯会增加人体的健康风险。食品安全是个相对的概念，不存在“零风险”的食品，危害与风险不能简单画等号。合理的饮食可以控制和防御健康风险。

　　20. 市场上有哪些转基因食品?

　　答：目前我国市场上的转基因食品，进口的主要有大豆、油菜籽和玉米及相关产品，国内生产的有棉籽油和番木瓜。为了保护消费者的知情权和选择权，我国实施转基因标识制度。对于列入转基因标识目录并在市场上销售的转基因生物均需要标识，市场上的转基因食品如大豆油、油菜籽油及含有转基因成分的调和油均已标识。

　　21. 如何评价食品安全?食品安全评价原则或通行做法有哪些?

　　答：风险性分析是世界各国进行食品安全评价的基本原则，是国际食品法典委员会(CAC)在1997年提出的用于评价食品、饮料、饲料中的添加剂、污染物、毒素和致病菌对人体或动物潜在副作用的科学程序，现已成为国际上开展食品风险性评价、制定风险性评价标准和管理办法以及进行风险性信息交流的基础和通用方法。

　　风险性分析包括风险评估、风险交流和风险管理。风险评估是风险性分析核心环节，包括危害识别、危害特征描述、暴露评估和危险性特征描述。危害识别是对被评价对象中可能存在的危害因素进行识别和分析，根据流行病学调查、动物实验、体外实验等研究结果，确定人体在暴露于某种危害后是否会对健康发生不良影响。危害特征描述是对食品中对健康产生不良作用的因素的定性和定量评价。对化学性因素应进行剂量—反应评估，如果能够取得数据，对生物性和物理性因素也应采用剂量—反应评估。暴露评估是对从食物或其他相关来源可能摄入的危害因素进行定性和定量评估。一般情况下，摄入量的评估有3种形式，即膳食研究，个别食品的选择性研究和双份饭研究。近年来，主要是通过特定的数学模型对暴露的途径、数量、变异性和不确定性等进行概率测算。危险性特征描述是根据危害特征描述和暴露评估所得到的数据，对发生危害事件的概率及严重性进行评估。可按高、中、低和忽略不计4种危害水平进行危险性特征描述。对于有阈值的化学物，可用人群的摄入量与该化学物的每人每天允许摄入量比较，或用人群的暴露量与该化学物的每人每周耐受量比较。对于没有阈值的化学物，则需计算人群的危险度。

　　22. 传统食品都进行过安全性评价吗?

　　答：我们日常食用的食物中，大部分是天然食物及其简单加工产品，如谷物、蔬菜、水果、禽畜产品及其初加工产品，这些食品都是经过人类的长期实践经验认为是安全的，并没有进行专门的食用安全评价。但是这些传统食物并不是绝对安全的，比如对大多数人来说营养丰富的鸡蛋和牛奶，对于少数过敏体质的人来说就是导致过敏的罪魁祸首;而作为主食的谷物中也往往含有许多天然的毒素和影响消化吸收的抗营养因子，如植酸和胰蛋白酶抑制剂等，这些物质要经过特定的加工处理才能减少或消除对人体健康的影响;蔬菜和水果中也有许多已知的对健康造成不良影响的成分，如发芽马铃薯中的龙葵碱等。所以，天然食品的安全性也都是相对的。对于这些食品的潜在危害与风险是通过长期食用过程中积累的经验来确定的。随着科技的发展，又出现了许多新型食品如辐照食品、功能食品等，以及各种化学食品添加剂、酶制剂等食品成分，这些食品和食品成分都要通过专门的食用安全性评价才能供消费者食用。人们通过长期的试验摸索，针对这些新型食品和食品添加剂已经建立起一套以动物为主要试验对象的、较为完善的食用安全性评价方法。转基因食品的安全性评价是在以往食品安全性评价基础上，结合转基因食品的特点建立的，并随着科学技术的进步不断补充和完善，其严格的安全评价过程，有助于将可能的风险降到最低。

　　23. 转基因食品为什么要进行食用安全评价?

　　答：与传统育种方法不同，转基因生物技术是通过生物技术手段打破了物种生殖隔离屏障，将来自另一种或另一类生物的某一基因片段引入到其他生物基因组中以改变其遗传性状，使动物、植物、微生物三界的遗传物质实现交流。为了预防在基因操作过程中，把一些可能对人体健康或环境安全有害的基因转入受体生物，或者由于基因操作引起受体生物产生不可预期的变化，影响人体健康和环境安全，各国政府都重视和评估转基因生物的安全性。

　　24. 国际上是如何进行转基因生物食用安全性评价的?

　　答：转基因食品的安全性问题受到有关国际组织、各国政府及消费者的高度关注。国际食品安全标准主要由国际食品法典委员会(CAC)制定。这是联合国粮食及农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)共同成立的，是政府间协调各成员国食品法规标准和方法并制定国际食品法典的唯一的国际机构。其所制定的食品标准被世界贸易组织(WTO)规定为国际贸易争端裁决的依据。

　　国际食品法典委员会(CAC)于2003年起先后通过了4个有关转基因生物食用安全性评价的标准。依据国际标准，目前国际上对转基因生物的食用安全性评价主要从营养学评价、新表达物质毒理学评价、致敏性评价等方面进行评估。大多数国家都有专门机构负责转基因食品的食用安全评价，在美国主要是食品和药物管理局(FDA)负责，在欧盟是欧盟食品安全局负责，在中国是农业部负责。各国安全评价的程序和方法虽然有所不同，但总的评价原则都是按照国际食品法典委员会的标准制定的，包括科学原则、比较分析原则、个案分析原则等。转基因食品入市前都要通过严格的安全评价和审批程序，比以往任何一种食品的安全评价都要严格。

　　25. 我国转基因食品安全评价的主要内容和原则是什么?

　　答：我国转基因食品安全评价同样是遵循国际食品法典委员会的标准，从营养学评价、新表达物质毒理学评价、致敏性评价等方面进行重点评估。安全评价的原则有：

　　(1)比较分析原则 非转基因植物由于具有长期的食用历史，因而被认为是安全的。如果转基因植物食品在化学组成上与对应的非转基因植物食品无实质性差异，可以认为该转基因植物食品是安全的。

　　(2)预防原则 以科学为基础，采取对公众透明的方式，结合其他的评价原则，对转基因生物及其产品研究和试验进行风险性评价，防患于未然。

　　(3)个案评价原则 由于转基因生物及其产品中导入的基因来源、功能各不相同，受体生物及基因操作也可能不同，即使是同样的基因与受体，其插入位点的不同也可能带来未知的变化。因此，必须对每一种新产品逐个进行评价，这也是目前大多数国家采取的评估原则。

　　(4)分阶段原则 在产品开发的各个环节都要进行严格把关，将前步实验积累的相关数据和经验作为评价基础，确定是否进入下一个开发阶段。

　　(5)科学透明原则 对转基因生物及其产品的评价应建立在科学、客观和透明的基础上，应该充分应用现代科学技术的研究手段和成果对转基因生物及其产品进行科学检测、分析和评价，不能用不科学的臆想的安全问题或现代科学技术无法做到的来要求对转基因生物及其产品进行评价。

　　(6)熟悉原则 了解转基因产品的外源基因的来源物种与转入物种的特性、同其他生物或环境的相互作用、预定用途等背景知识，通过已经积累的经验来指导新产品的开发。