转基因抗虫棉的安全性研究

张 曦 刘 祎 李俊兰

（河北省农林科学院棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心 河北 石家庄 050051）

棉花是重要的经济作物，也是虫害最为严重的作物之一。棉田害虫种类繁多，其中以棉铃虫、棉蚜、棉红铃虫等危害最为广泛。20 世纪80 年代，棉铃虫逐渐成为危害棉花蕾铃的第一大害虫，20 世纪90 年代开始，棉铃虫在我国北方棉田连年大面积暴发，多种防治方法均不易控制，造成黄淮海棉区减产20%～30%，甚至绝收，每年经济损失60 亿～100 亿元[1，2]。棉花生产亟需抗虫品种，而传统育种方法选育的抗虫品种抗虫能力仍显不足[3]。1994 年，我国培育出第一批具有自主知识产权的转基因抗虫棉材料，为抗虫棉品种的选育带来了希望。选育和推广转基因抗虫棉品种是解决棉花虫害问题经济有效的手段，抗虫棉成为唯一大规模应用的转基因农作物[4，5]。但同时，有关转基因安全问题的讨论也随之而来。

1 转基因棉花的食品安全性

转基因食品是否有毒害作用取决于其转基因成分的特性。一种食品中的转基因成分是否造成中毒主要看它在人体内是否有受体和能否被代谢掉。自1994年首例转基因作物——延熟保鲜番茄在美国上市以来，转基因产业发展已超过20 年，至今未发现被证实的转基因食品安全事件。因此，经过批准进行的转基因产品是安全的[6]。经过严格筛选、作用明确的转基因成分不会在人体内积累和产生毒害[7]。目前转基因棉花中应用的抗虫基因主要包括来源于微生物的苏云金芽孢杆菌杀虫蛋白基因(Bt)、来源于植物的昆虫蛋白酶抑制剂基因(PI)和植物凝集素基因(1ectin)等。以Bt 基因为例，其产生的苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白，100 多年来一直作为微生物类杀虫剂。Bt 杀虫蛋白只针对特定种类的害虫起作用，而不能对人体产生伤害。

棉花作为重要的天然纤维作物，其主要产品是棉纤维及棉短绒，主要副产品棉籽油和棉粕多用于工业和用作肥料，显然不受转基因食品安全问题的困扰。近年来，棉籽油、棉籽蛋白、棉粕和棉酚等棉副产品越来越广泛地被应用于食品、饲用、医疗保健等领域。同其他转基因作物的管理相同，棉花转基因产品从基因转化到产品上市也必须遵循科学严格的技术规范、检验程序及审批流程，因而其食品安全性和环境安全性也是有科学保障的。

2 转基因棉花的环境安全性

除了广大消费者关心的转基因食品安全问题外，科学家们也一直关注种植转基因作物是否会对生物多样性和生态环境造成影响。例如，转基因作物的花粉会传播给非转基因作物或者杂草，造成外源基因“污染”或者产生超级杂草。这种目标基因向附近野生近缘种的自发转移现象称为“基因漂移”，在自然界广泛存在，并不是转基因作物所特有。生产中在转基因作物与非转基因作物间设置一定距离的安全隔离，就可以将发生基因漂移的频率降至国际或国家标准以下。转基因作物会对生长环境中生态系统多样性、土壤养分等造成影响，但这种影响不会产生严重的生态破坏，因而种植转基因作物的环境安全性较高[8，9]。

事实上，与种植转基因棉花的环境安全隐患相比，转基因抗虫棉大面积推广以来带来的经济和生态效益都是巨大的。据统计，1999 ～2008 年，我国推广具有自主知识产权的转基因抗虫棉2.2 亿亩，农药使用量减少了80%以上，增收节支200 亿元[8]，减施农药带来的生态效益更是难以估量。

3 转基因棉花的安全性评价

转基因棉花品种的选育和推广必须严格遵守农业转基因生物安全评价制度和安全管理制度。2020 年1月，农业农村部印发了最新的《2020 年农业转基因生物监管工作方案》，对转基因农作物的种植、研究、制种、经营、加工、进口等环节做出严格的监管规定[10]。转基因生物安全评估分为实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验和申请安全证书5 个阶段。通过实验研究获得转基因生物体后，需要向国务院行政主管部门申请，被批准后才能转入下一试验阶段的安全性评估。发放转基因生物安全证书后还需按照《农业转基因生物安全管理条例》、 《中华人民共和国种子法》和《主要农作物品种审定办法》 等法律法规规定进行严格的区域试验和生产试验，达到标准的才可获得品种审定证书。另外，转基因粮油等主要作物的品种审定不同于普通作物品种审定，有关区域试验和生产试验必须在严格可控的条件下进行。

对于转基因食品安全评价，自1990 年起，联合国粮食及农业组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)、食品法典委员会(CAC)、国际生命科学学会(ILSI)、经济合作与发展组织(OECD)等国际组织发起和组织各国专家研讨转基因生物食用安全性评价的方法，并形成了初步评价方案。现已公布了《现代生物技术食品风险分析原则》、 《来源于重组DNA 植物源食品安全评价指导方针》、 《来源于重组DNA 微生物的食品的食用安全性评价指导原则》 等法则， 《转基因动物食用安全评价指南》、 《以增加营养为目的的转基因植物食用安全评价指南》 及《无意混杂转基因植物食用安全评价指南》 等标准的制定已进行至最后阶段。

此外，科学家们也一直致力于通过技术手段提高转基因作物的安全性，例如利用花粉不育技术、种子不育或无籽的生物技术等防止外源基因逃逸；利用共转化技术、转座子技术去除没有生物学功能的标记基因等[11]。