生物与食品安全性课件_甜梦文库
生物与食品安全性课件
生物安全性王静雪1参考书? ?? ? ??《生物安全》刘谦 朱鑫泉主编 中国科学出版社 2001年2月 《转基因食品安全评价与检测技术》黄昆仑 许文涛 主编 科 学出版社 2009年3月 《转基因生物安全与管理》 薛达元 科学出版社 2009年7月 《转基因食品》赵兴绪 中国轻工业出版社 2009年7月 《生物技术与安全性评估》，J.A.托马斯，R.L.富克斯 主编 科学出版社，2007 《转基因食品食用安全性和营养质量评价及验证》 邓平建 人民卫生出版社 20032第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述一何谓生物技术？ 二生物技术发展沿革 三生物技术的内容第二节 生物技术发展概况一世界生物技术发展概况 二我国生物技术研究和开发成就 三生物技术发展中存在的问题3第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述一何谓生物技术？ 二生物技术发展沿革 三生物技术的内容4第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述 一何谓生物技术？1采用现代生命科学研究和积累的基础理论和技术。生命科学遗传学农学 医学生物物理学生物信息学 分子生物学生物学生物化学 生理学5细胞生物学2 需要开发利用的生物材料或生物系统微生物 植物 动物 器官 组织 细胞 细胞器 无细胞体系 酶系统3 通过一定的工程学系统获得产品或提供服务6生物技术是以现代生命科学理论为基础，利用生物体及其细胞的，亚细胞的和分子的组成部分，经工程学途径 研究制造产品，或改良动物、植物、微生物使其具有期 望的品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综合性 技术体系。生产工艺 设备 生物工程 bioengineering7第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述 一何谓生物技术？ 二、生物技术发展沿革 1.近代生物学发展-十九世纪在生物领域的伟大成就 细胞学说达尔文生物进化论孟德尔遗传定律8细胞学说19世纪30年代末，德国人Schleiden和Schwann指出细 胞是植物和动物的基本结构单位和功能单位。 1855年，Virchow结合病理学研究，提出“一切细胞来 自细胞”这一著名论断。显微镜 切片机 化学试剂 染料 细胞分裂9达尔文生物进化论1859年，达尔文发表“物种起源”，认为物种之间 都有共同的祖先，现存生物体中携有其祖先留 下的原始痕迹。10孟德尔遗传定律1857年孟德尔开始豌豆杂交试验，1865年发表 了“植物杂交试验”，发现了“遗传因子”。11第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述 一何谓生物技术？ 二、生物技术发展沿革 1.近代生物学发展-十九世纪在生物领域的伟大成就 2.现代生物技术的兴起12?1953年Watson和Crick创立DNA双螺旋模型。1961年，Crick和Nirenberg发现DNA携带的遗传密码是由 3个碱基组成的三联体。1967年Khorana和Nirenberg 破译了遗传密码。 ?1970年，Smith、Wilcox和Kelly分离到第一个核酸 限制性内切酶。1972年，Jackson和Berg利用限制性 内切酶和连接酶，得到第一个体外重组的DNA分子， 建立了重组DNA技术。1976年，Genetech公司成立， 拉开了现代生物技术产业发展的序幕。 ?1975年，淋巴细胞杂交瘤生产单克隆抗体技术问 世，这是免疫学领域的细胞工程技术。 ?1985年，包括我国在内的多国合作计划“人类基因 组计划”开始酝酿。1990年10月正式启动。第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述一何谓生物技术？ 二生物技术发展沿革 三生物技术的内容14生物技术的内容? ? ? ? ?基因工程 细胞工程 微生物工程 酶工程和生化工程 基因组计划引起的新兴生物技术15第一章 现代生物技术第一节 生物技术概述一何谓生物技术？ 二生物技术发展沿革 三生物技术的内容第二节 生物技术发展概况一世界生物技术发展概况 二我国生物技术研究和开发成就 三生物技术发展中存在的问题16第一章 现代生物技术第二节 生物技术发展概论 一、世界生物技术发展概况?生物技术产品销售额增长迅速全球现代生物技术产品销售额增长情况17?新医药是当前生物技术的主体产品新医药在全球处方药的销售额中所占的比重18?新医药是当前生物技术的主体产品19? 生物技术发展的“第二个浪潮”将在农业领域掀起1994年，第一个转基因 植物产品-延熟 保鲜的转基因番茄 “Flavr Savr”获 得美国农业部 （USDA）和美国食品 与药物管理局（FDA） 批准，进入市场。20新华网（12:17:17）21央视国际
日 17:02 来源：新华社222324第一章 现代生物技术第二节 生物技术发展概论 二、我国生物技术研究和开发成就生物技术产品销售额10年增长50倍（86-96） 第一个基因工程产品商品化高峰期 细胞工程育种已产生良好经济社会效益 生物农药和生物肥料迅速发展 传统生物技术产业正在得到改造 疾病诊断技术发生重大变化25第一章 现代生物技术第二节 生物技术发展概论三、生物技术发展中存在的问题1、我国生物技术发展中存在的问题创新性； 生物技术支撑； 生物技术产业装备； 上游下游的衔接26引自：万之瑜,张明山,. 我国生物技术发展态势分析[J]. 科技进步与对策,2009,(11).272009国际生物经济大会由科学技术部和天津市人民政府联合国家有关 部门、国际组织和欧盟委员会共同主办。主题为“发展生物经济,应对 金融危机”。为实现生物技术强国、生物产业大国的战略目标,中国将 实施“三步走”战略。时间 技术积 累阶段 产业崛 起阶段 持续发 展阶段 2010年前 完成 2015年左 右完成 2020年开 始 生物技术研究开发 论文 整体水平 数量 处于发展中国家领 世界前 先地位 6位 跻身世界先进行列 世界3 至4位 世界先进国家水 平；世界生命科学 和生物技术的顶尖 人才聚集中心和主 要创新中心之一 专利 数量 世界前 6位 世界3 至4位 生物产业 现代生物 总产值 产业产值 8000亿元 2000亿元 左右 以上 1.5万亿 元左右 215万亿 至3万亿 元，占当 时GDP 的 7%-8%288000亿第一章 现代生物技术第二节 生物技术发展概论 三、生物技术发展中存在的问题 1、我国生物技术发展中存在的问题 2、生物技术安全性研究亟待加强?提高对生物技术安全性的认识 ? 普及生物科学知识，正确认识生物技术引起的安全 性问题（课堂调查1 and 课堂调查2）。 ? 生物技术专利权与伦理道德（课题调查3）。 ?急待加强我国的生物技术安全性研究29课堂调查1?? ?相信科学技术能解决一切问题，认为生物技术 对社会绝对是有益的 生物技术是有害的，最有可能引起环境危机。 生物技术有利有弊。30课堂调查2? ? ?你是否愿意买转基因的食品 转基因产品是否安全 对生物技术（转基因产品）的疑虑？31课堂调查3美国加州Amgen生物技术公司发现血液中的一 种生长因子基因并获得专利权。1993年该公司 已获专利收入5.87亿美元。 ? 如何看待生物技术的专利？32课后讨论公众对生物技术的争论？ 克隆人的伦理道德？??33第二章 生物安全?广义的“生物安全”是指一个特定的时空范围 内，由于自然或人类活动引起的外来物种迁 入，并由此对当地其他物种和生态系统造成改 变和危害；人为造成环境的剧烈变化而对生物 的多样性产生影响和威胁；在科学研究、开 发、生产和应用中造成对人类健康、生存环境 和社会生活有害的影响。 狭义的“生物安全”主要指通过基因工程技术所 产生的遗传工程体及其产品的安全性问题。34?第二章 生物安全第一节 转基因生物安全问题的由来 一 转基因生物安全性问题的前奏 二 转基因生物安全引起国际科学界的高度重视 三 转基因食品安全性的由来35第二章 生物安全第一节 转基因生物安全问题的由来一、转基因生物安全性问题的前奏 60年代末，Paul Berg开始了对猴病毒SV40的研究，首 次将来源不同的DNA连接到一起，获得世界上第一例 重组DNA。 1971年，Berg计划将重组的DNA转化到真核细胞 PK 冷 泉港 Robert Pollack。 1972年，Boyer实验室从大肠杆菌中分离出一种新的核 酸内切酶ECORI(生物刀） 1973年，召开Gordon会议36A letter from Singer and Soll to Philip Handler and John T.Hogness我们以众多位科学家的名义给你们写信，转达一件应该予以关注的事 情。在今年的Gordon会议上，有些学术报告表明我们现在已具备将 来源不同的DNA分子连接在一起的技术能力……这种技术可以将动 物病毒DNA和细菌DNA，或不同的病毒DNA连接起来。这些试验为生 物学的发展和人类健康问题的解决展示了令人鼓舞的前景。 但是，有些杂和分子可能会对实验室工作人员和公众带来危害，虽然 目前这种危害尚未发生，但出于谨慎，我们建议对这种潜在的危害 应予以严肃地考虑……37建立处理重组DNA技术安全性问题的委员会，Berg为组长。? ?1 2 3 41974年1月开始筹备研讨会，4月在麻省理工召开会议，并 提出报告。三个月后由国际科学院正式发表。 委员会提出4条建议： 暂时禁止两类试验的进行，（一）制造新的、能自我复制 的有潜在危险的质粒实验；（二）将癌基因或其他动物病 毒基因与质粒或其他病毒基因相连的实验。 对将动物DNA和质粒或噬菌体DNA相连的实验要慎重考虑。 呼吁建立顾问委员会负责评价重组DNA的风险性，寻找降 低风险性的途径。 在1975年召开国际会议，共同讨论如何对待重组DNA分子 可能带来的危害。38第二章 生物安全第一节 转基因生物安全问题的由来 一 转基因生物安全性问题的前奏 二 转基因生物安全引起国际科学界的高度重视日至27日在美国加州Asilomar举行了关于重组 DNA生物安全性的国际会议。 24：David Baltimore主持会议开幕式 Berg PK Anderson Curtiss3925：Richard Novick报告了他们关于基因工程微生物潜 在风险性的研究（世界上第一个关于转基因生物风险 性的研究），建议对各种基因工程操作进行更细的分 类。 Brenner指出生物安全的风险是一种综合的，长期的 效应。并发起了一项关于生物防护的讨论。（生物防 护，就是从生物学上来设计构建实验中使用的细菌或 病毒，使他们只能在实验室的条件下存活，只要来看 实验室特有的条件，这些微生物就死亡，不致危害自 然环境。） 病毒 PK 微生物4026：公众参与决定 在生物学发展的十字路口上， 没有公众的参与是不可 能的。任何关于生物学将来的发展，不可能只由分子 生物学家说了算。 美国公众也热心参与科学发展的讨论，他们认为科学的 发展和对自然界的改造是关系到每一个人的事情，需 要每一个人的关心和参与。4127：Keenly提醒大家，会议到了该结束的时候，应尽快 达成和一致的意见。 Berg 重申了会议组委会应负的三项责任： 1 组织起世界各国的专家对重组DNA意见可能带来的风险 进行讨论； 2在讨论中对此风险性问题达成一个较为一致的意见，并 给出报告 3为构建科学院提供一个报告，说明会议讨论的结果。42基因工程方面的实验 应该继续进行下去，同时 应采取一些适当的防卫措 施，不应该再禁止这方面 的实验―Brenner 科学要发展，生物学要发 展，对待可能带来的风险， 我们可以采取一些尽可能的 方法来预防，但不能就此停 步不前。43日下午12点15分会议结束 Asilomar会议专门讨论了转基因生物的安全性问 题，是世界上第一次正式关于基因工程技术即转 基因生物安全性的会议，成为人类社会对转基因 生物安全性关注的历史性里程碑。44第二章 生物安全第一节 转基因生物安全问题的由来 一 转基因生物安全性问题的前奏 二 转基因生物安全引起国际科学界的高度重视 三 转基因食品安全性问题45三 转基因食品的安全问题1 转基因食品安全问题的由来?80年代后期，rBGH/BST（Recombinant Bovine Growth Hormone/Bovine Somatotropin)的发展开始引起了人们对 遗传工程食品广泛的关注。Large Increases in the Hormone IGF-1 rBGH-Dairy Leads to Increased Antibiotic Residues In Dairy rBGH is Not Destroyed by Pasteurization and Ends Up in Dairy Foods46/monsanto/bgh.shtml?1990年召开的第一届FAO/WHO联合专家咨询会议在安 全性评价方面迈出了第一步。 “转基因食品及食品成分的安全评价策略是基于产品 被加工过程的充分了解，以及产品本身的详细特征描 述” “经典毒理实验在整个食品的安全评价方面可以有限 的应用”??47???1993年，经济发展合作组织（OECD）提出了食品安全 性分析的原则－实质等同性 Substantial equivalence。 1996年第二届FAO/WHO联合咨询会议重申了1990年咨 询会议的总建议，强调建立一个全面完善的食品法规 对保护人类健康的重要性。 2000年和2001年在日本召开的世界食品法典委员会 CAC转基因食品政府间特别工作组会议对“实质等同原 则”给予了肯定。482 历史上出现的转基因食品安全事件?1998年英国的普兹泰pustai在nature上发表文章报道 用转有植物雪花莲凝集素的转基因马铃薯饲养大鼠， 可引起大鼠器官发育异常，免疫系统受损。49?1999年，美国康奈尔大学在Nature上发表文章， 报道斑蝶幼虫在食用了撒有转Bt基因玉米花粉的 马利筋草milkweed，有44％死亡。50???2002年环保组织绿色和平组织(Greenpeace)曾指出，雀巢公 司虽在欧洲承诺不再在产品中使用转基因原料，但却继续在 亚洲销售转基因食品。 2002年底，一篇题为“把亚洲儿童当‘实验用小白鼠’”的网上文 章称，对欧美市场用户承诺不使用转基因原料的全球最大食 品商之一――雀巢公司，正在被指责将中国及亚洲儿童当作 其转基因食品的“实验用小白鼠”。文章同时披露了香港绿色 和平组织的一项检测结论：雀巢的奶制品和婴儿食品大都含 有不明基因的原料。 2003年10月，上海一位消费者状告世界著名食品制造商雀巢 公司在其食品中使用转基因成分而不标识，损害了消费者的 知情权。51结论???人类对转基因生物出现可能带来的安全性问题的认识 是逐步深入的；从一开始的恐惧和极其严格的限制， 逐渐认识到可以通过科学的检测、评价和管理，控制 转基因生物可能带来的负面影响。 与人类历史上任何一种新技术出现一样，现代生物技 术及有极大推动生产力发展的一面，又有可能由于没 有审慎使用这种技术，而对人体健康和环境造成危险 的一面。人类这种担忧在第一次工业革命以及核技术 出现的时代都曾不同程度的产生过。 你从自然界获取的更多，你将可能承担更大的风险。52http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1980/berg-autobio.htmlPaul Naim Berg (born to a Jewish family on June 30, 1926 in Brooklyn, New York, U.S.) is an American biochemist and professor emeritus at Stanford University. He graduated from Abraham Lincoln High School in 1943, received his B.S. in biochemistry from Penn State University in 1948 and Ph.D. in biochemistry from Case Western Reserve University in 1952. In 1980 he shared half of the Nobel Prize for Chemistry with the team of Walter Gilbert and Frederick Sanger. All three were recognized for their important contributions to basic research in nucleic acids. His studies as a postgraduate involved the use of radioisotope tracers in intermediary metabolism. This resulted in the understanding of how foodstuffs are converted to cellular materials, through the use of isotopic carbons or heavy nitrogen atoms. Berg is Professor Emeritus at Stanford and ceased conducting research in 2000 . He is also currently the Chairman of Whitehead Institute Board of Advisory Scientists at the Massachusetts Institute of Technology. Berg is a member of the Board of Sponsors of The Bulletin of the Atomic Scientists [2]. He was also an organizer of the Asilomar conference on recombinant DNA in 1975. The previous year, Berg and other scientists had called for a voluntary moratorium on certain recombinant DNA research until they could evaluate the risks. That influential conference did evaluate the potential hazards and set guidelines for biotechnology research. It can be seen as an early application of the precautionary principle. Berg was also awarded the National Medal of Science in 1983. Berg is arguably most famous for his pioneering work involving recombinant DNA, leading to the development of modern genetic engineering Berg, Herbert Boyer, Stanley Cohen, and were all involved in this scientific breakthrough. 53第二章 生物安全第二节生物安全性评价 一 生物安全性评价的目的 二 生物安全性评价的程序和方法 三 生物安全性评价的主要内容54第二章 生物安全第二节生物安全性评价 一 生物安全性评价的目的 提供科学决策的依据 保障人类健康和环境安全 回答公众疑问 促进国际贸易，维护国际权益 促进生物技术可持续发展55第二章 生物安全 第二节生物安全性评价 一 生物安全性评价的目的 二 生物安全性评价的程序和方法1安全性的分级标准 国家科学技术委员会《基因工程安全管理办法》，1993 安全等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 潜在危险程度 对人类健康和生态环境尚不存在危险 对人类健康和生态环境具有低度危险 对人类健康和生态环境具有中度危险 对人类健康和生态环境具有高度危险56第二章 生物安全2安全等级的划分程序基因工程工作安全性评价的主要任务是根据受体生物、基因操 作、遗传工程体及其产品的生物学特性，预期用途和接受环境等，综 合评价基因工程工作对人类健康和生态环境可能造成的潜在危险，确 定其安全等级，提出相应的监控措施。安全性评价的程序和结果程序 第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 第六步 第七步目的 确定受体生物的安全等级结果 安全等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ级确定基因操作对安全性的影响等级 安全类型1、2或3型 确定遗传工程体的安全等级 确定遗传工程产品的安全等级 确定接受环境对安全性的影响 确定监控措施的有效性 提出综合评价的结论和建议57安全等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ级 安全等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ级第二章 生物安全 第二节生物安全性评价 一 生物安全性评价的目的 二 生物安全性评价的程序和方法 三 生物安全性评价的主要内容包括对人类健康的影响和对生态环境的影响两个方面， 具体评价内容取决于对安全性的理解和要求。 人类对生物安全性的认识水平不断提高，对安全性的评 价也会提出新的要求，这是一个不断发展变化和逐步完善的 过程。58生物安全性评价的主要内容? ? ? ? ?受体生物的安全等级 基因操作对受体生物安全性的影响 遗传工程体的安全等级 遗传工程产品的安全等级 基因工程工作安全性的综合评价和建议59第二章 生物安全（一）受体生物的安全等级评价内容： 受体生物的分类学地位、原产地或起源中心、进化过 程、自然生活环境、地理分布、在环境中的作用、演化成 有害生物的可能性、致病性、毒性、过敏性、生育和繁殖 特征、适应性、生存能力、竞争能力、传播能力、遗传交 换能力和途径、对非目标生物的影响、监控能力等。60受体生物的安全等级及划分标准安全 等级 Ⅰ 受体生物符合的条件 对人类健康和生态环境未曾发生过不利影响；或演化成有害生 物的可能性极小；或仅用于特殊研究，存活期短，试验结束后 在自然环境中存活的可能性极小等。 可能对人类健康和生态环境产生低度危险，但通过采取安全控 制措施完全可以避免其危害。 可能对人类健康和生态环境产生中度危险，但通过采取安全控 制措施仍基本上可以避免其危害。 可能对人类健康和生态环境产生高度危险，而且尚无适当的安 全控制措施来避免其在封闭设施之外发生危害。如可能与其他 生物发生高频率遗传物质交换的、或者尚无有效技术防止其本 身或其产物逃逸、扩散的有害生物；有害生物逃逸后，尚无有 效技术保证在其对人类健康或生态环境产生不利影响之前将其 61 捕获或消灭的等。Ⅱ Ⅲ Ⅳ第二章 生物安全（二）基因操作对受体生物安全性的影响评价内容 目的基因、标记基因等转基因的来源、结构、功能、表达产物和方式、 稳定性等，载体的来源、结构、复制、转移特性等，供体生物的种类及其 主要生物学特性，转基因方法等基因操作的安全类型及划分标准 安全 类型划分标准 增加受体生物的安全性。如，去除致病性、可育性、适应性基因或抑制 这些基因的表达等 对受体生物的安全性没有影响。如，提高营养价值的贮藏蛋白基因，不 带有危险性的标记基因等的操作。 降低受体生物的安全性。如，导入产生有害毒素的基因，引起受体生物 的遗传性发生改变，会对人类健康或生态环境产生额外的不利影响；或 对基因操作的后果缺乏足够了解，不能肯定所形成的遗传工程体的危险 62 性是否比受体生物大。1 2 3（三）遗传工程体的安全等级评价内容 对人类和其他生物体的致病性、毒性和过敏性，育性和繁 殖特性，适应性和生存、竞争能力，遗传变异能力，转变成有 害生物的可能性，对非目标生物和生态环境的影响等 受体生物 安全等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 基因操作的安全类型 1 2 3 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ63（四）遗传工程产品的安全等级??一般是根据其与遗传工程体的特性和安全性进行比较来确定的。其 分级标准与受体生物的分级标准相同。 评价内容为：与遗传工程体比较，遗传工程产品的安全性有何改变遗传工程体生产、加工活动的安全类型 1 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 3 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅲ Ⅳ ⅣⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ64(五)基因工程工作安全性的综合评价和建议?在综合考查遗传工程体及其产品的特性、用途、 潜在接受环境的特性、监控措施的有效性等相关 资料的基础上，确定遗传工程体及其产品的安全 等级，形成对基因工程工作安全性的评价意见， 提出安全性监控和管理的建议。65第二章 生物安全 第三节生物安全控制措施??是针对生物安全所必须采取的技术管理措施。为了加 强生物技术工作的安全管理，防止基因工程产品在研 究开发以及商品化生产、贮运和使用中涉及对人体健 康和生态环境可能发生的潜在危险所采取的有关防范 措施。 通过这些防范措施，将生物技术工作中可能发生的潜 在危险降低到最低程度，这已为世界各国所公认。66第二章 生物安全 生物安全控制措施的类别（一）按措施性质类别类别 方法含义 物理控制措施 指利用物理方法限制基因工程体及其产物在控制区外 的存活和扩散 化学控制措施 指利用化学方法限制基因工程体及其产物在控制区外 的存活和扩散 生物控制措施 指利用生物措施限制基因工程体及其产物在控制区外 的生存、扩散或残留，并限制向其他生物转移 环境控制措施 指利用环境条件限制基因工程体及其产物在控制区外 的繁殖 规模控制措施 指尽可能地减少用于实验的基因工程体及其产物的数 67 量或减少实验区第二章 生物安全物理控 制措施 化学控 制措施 生物控 制措施 环境控 制措施 规模控 制措施? ?对生物材料、工具和有关设 施进行化学药品消毒处理等 如设置栅栏、网罩、屏障等 如控制温度、水分、光周期 设置有效的隔离区及监控 区，消除试验区或控制区附 近可与基因工程体杂交的物 种以阻止基因工程体开花授 粉或去除其繁殖器官 如控制其试验的个体数量或 减少试验面积、空间等68? ??第二章 生物安全（二）按工作阶段类别 实验室控制措施 中间试验和环境释 放控制措施 商品贮运、销售及 使用 应急措施 措施要求 相应安全等级的实验室装备；相应安全等级的操作 要求 相应安全等级的安全控制措施 相应安全等级的包装、运载工具、贮存条件、销 售、使用具备符合公众要求的标签说明 针对基因工程体及其产物的意外扩散、逃逸、转 移，应采取的紧急措施，含报告制度、扑灭、销毁 设施等 相应安全等级，采取防污处置的操作要求 长期或定期的检测记录及报告制度69废弃物处理 其他典型的一级生物安全水平实验室（图片由CUH2A，Princeton，NJ，USA 提供）70典型的二级生物安全水平实验室（图片由CUH2A，Princeton，NJ，USA 提供）。 在生物安全柜中进行可能发生气溶胶的操作程序。门保持关闭并贴上适当的危险 标志。潜在被污染的废弃物同普通废弃物隔开。71典型的三级生物安全水平实验室（图片由CUH2A，Princeton，NJ，USA 提供）。实验 室与公共通道分开并通过缓冲间（双门入口或二级生物安全水平的基础实验室）或气 锁室进入。处理废弃物前，在实验室内先进行高压灭菌以清除污染。应有非手控的水 72 槽。形成向内气流而且涉及感染性材料的全部工作应在生物安全柜中进行。73??美国冷泉港实验室 CSHL被称为世界生命科学的圣地与分子 生物学的摇篮，名列世界上影响最大的十大研究学院榜首； 不仅如此，冷泉港实验室依山傍水，风景优美，还是国际生 命科学的会议中心与培训基地。冷泉港实验室负责人沃森先 生是ＤＮＡ双螺旋结构图的发现者之一，诺贝尔奖得主，同 时也是“国际人类基因组计划”的倡导者和实施者。 冷泉港“ＤＮＡ研习学校”是全球最有影响的生命科学教育基 地，冷泉港出版社因出版名家名著在全球享有盛誉。同时， 这五种期刊具有非常高的影响因子，例如基因与发育一刊， 影响因子为20.88。五种期刊均名列相应领域的前三名之 列，都是同生物领域的研究人员不可或缺的研究参考资料。74757677?Genes&Development 是所有科学研究杂志中常被提及的十大 学术期刊之一。 ?Genome Research 国际交流中最重要的研究基因学的学术期 刊。 ?Learning&Memory 是记忆神经生物学这个新领域中快速成长 的期刊。 ?Protein Science 是国际组织的官方学术性期刊。 ?RNA 是国际组织的官方学术性期刊。78?? ?GD:http://www.genesdev.org R:http://www.genome.org LM:http://www.learnmem.org PS:http://www.proteinscience.org RNA: http://www.rnajournal.org79http://www./ 中国国家生物安全信息交换所80第三章 转基因生物安全性评价概述一、转基因生物的主要安全问题 二、转基因生物安全评价的原则 三、转基因生物安全性评价准则和标准的制度情况81一、转基因生物的主要安全问题????转基因食物的直接影响，包括营养成分、毒性或增加 食物过敏物质的可能 转基因食品的间接影响，如经遗传工程修饰的基因片 段导入后，引发基因突变或改变代谢途径，致使其最 终产物可能含有新的成分或改变现有成分的含量所造 成的间接影响 植物里导入了具有抗除草剂和杀虫功能基因后，是否 能会像其他有害物质那样通过食物链进入人体 转基因食品经由胃肠道的吸收而将基因转移至肠道微 生物中，造成对人体健康的影响82一、转基因食品涉及的主要安全问题? ? ? ? ? ?转基因生物对农业和生态环境的影响 产生超级杂草的可能 种植抗虫转基因植物后，是否产生超级害虫 转基因向非目标生物转移的可能性 其他生物吃了转基因食品后是否会产生畸变或灭绝 转基因生物是否会破坏生物的多样性83二、转基因生物安全评价的原则科学原则（based on science） 实质等同性原则（substantial equivalence） 预先防范原则（precaution） 个案评估原则（case by case） 逐步评估原则（step by step） 风险效益平衡原则（balance of benefits and risks） 熟悉性原则（familiarity）84科学原则? ??科学原则是第一要遵循的原则。 基于科学基础的食品安全性评价会对整个技术的 进步和产业的发展起到关键的推动作用。 长期的科学实践过程中积累起来的科学理论和技 术已经为转基因食品的安全性评价打下了比较好 的基础。85实质等同性原则（1993）???实质等同性原则是指转基因食品及食品成分是否与 传统食品具有实质等同性。实质等同性分析是对转 基因食品与传统食品相对的安全性进行比较，是一 种动态过程。 实质等同性概念是安全性评价过程中的关键步骤， 但其本身并不是安全性评价，而是安全性评价这一 框架的起点。 运用实质等同性概念来形成一个多学科的体系进行 安全性评价是目前的主流观点。86目前实质等同分为三种情况? ??第一种：传统食品及食品成分具有实质等同性； 第二种：除了插入的性状外，该产品与传统食品及 食品成分具有实质等同性，安全性的分析应集中在 这些特定的差异上；如 含高月桂酸的转基因油菜。 第三种：与传统食品及食品成分无实质等同性。87预先防范原则?以科学为依据，对公众透明，结合其他评价的原 则，对转基因食品进行评估，防患于未然。88个案评估原则个案原则不是特别针对转基因食品的，但是转基 因食品的安全性评价必须遵守个案分析的原则。 由于转基因食品的研发是通过不同的技术路线、 选择不同的供体、受体和转入不同的目的基因， 在相同的供体和受体中也会采用不同来源的目的 基因，因此，用个案原则分析和评价食品安全性 可以最大限度的发现安全隐患，保障食品安全。??89逐步评估原则? ??逐步原则的理解可以在两个层次上进行: 其一：对转基因产品管理是分阶段审批，在不同 的阶段要解决安全问题不同； 其二：由于转入目的基因的安全风险是不同方面 的，如毒性、致敏性、标记基因的毒性、抗营养 成分或天然毒素等，评价也要分步骤进行。逐步 原则可以提高效率，在最短的时间内发现可能存 在的风险。90风险效益平衡原则? ?获得最大利益 将风险降到最低熟悉性原则?了解转基因食品的有关性状、与其他生物或环境的相互作用、预期效果等背景知识。91三、转基因生物安全性评价准则和标准的制定环境安全 《卡特赫纳生物安全议定书》 ? 食品安全 CAC/GL 44-2003 Principles for the Risk Analysis of Foods Derived from Modern Biotechnology （现代生物技术食品的 安全风险评估原则） CAC/GL 45-2003 Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Derived from Recombinant-DNA Plants （重组DNA植物及其食品安全性评价指南） CAC/GL 46-2003 Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Produced Using Recombiant-DNA Microorganisms（重组DNA微生物及其食品安全性评价指南）?92第四章 转基因食品食用安全性评价第一节营养学评价 第二节毒理学评价 第三节过敏性评价 第四节非期望效应分析 第五节抗生素标记基因的安全分析 第六节加工过程对安全性的影响 第七节转基因食品对有毒物质的富集能力评价93第一节 营养学评价一 营养成分安全评价 （一）主要营养成分： 水分、蛋白质、脂类、纤维、灰分、糖类 （二）矿物质 （三）维生素 （四）脂肪酸 （五）氨基酸94检测方法GB 0 食品安全国家标准 食品中水分的测定 GB 0 食品安全国家标准 食品中灰分的测定 GB 0 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定 GB/T 3 食品中氨基酸的测定 GB/T 3 食品中脂肪的测定 GB/T 8 食品中淀粉的测定 GB/T 8 食品中还原糖的测定 GB/T 8 食品中蔗糖的测定 GB/T 8 食品中叶酸的测定 GB/T 8 食品中泛酸的测定 GB/T 3 食品中钙的测定 GB/T 3 食品中钾、钠的测定 GB/T 3 食品中铁、镁、锰的测定 GB/T 3 食品中胡萝卜素的测定 GB/T 3 食品中维生素A和维生素E的测定 GB 0 食品安全国家标准 食品中硒的测定95抗性淀粉转基因大米和亲本大米营养成分的比较研究11 李敏,朴建华,杨晓光,. 抗性淀粉转基因大米和亲本大米营养成分的比较研究[J]. 科学技术与工程,2009,(7).9697二 抗营养因子的安全性分析 植酸 胰蛋白酶抑制剂 棉酚 芥酸 硫代葡萄糖苷98?植酸 植酸广泛存在于作物种子和果实中，玉米的种子、糠麸和 饼粕中植酸磷占干重的1%～4%， 占总磷的65%～80%。植 酸使得作物中Ca、Fe、Zn 等矿物营养大部分以植酸盐的 形式存在， 并且容易与蛋白质结合成为不溶性的复合 物， 限制了人类和动物对营养元素的吸收和利用。GB/T 3 植 物性食品中植酸的测定99? ?胰蛋白酶抑制剂 胰蛋白酶抑制剂主要存在于豆类植物中，可降低 蛋白质的消化率，导致胰脏肿大和生长停滞。NY/T 6 转基因植 物及其产品食用安全检测 抗 营养素 第2部分：胰蛋白酶抑 制剂的测定 GB/T
大豆制品中 胰蛋白酶抑制剂活性的测定100? ?棉酚 棉酚是一种萜类物质，产 生于棉花多种组织（包括 种子）的分泌腺体，是一 种对肺、肝、肾、淋巴等 有着极大危害的毒物，可 引起人和单胃动物中毒， 产生食欲不振、体重减 少、精子活力降低和呼吸 困难等症状。GB/T 3 植物性食品中 游离棉酚的测定 NY/T 6 转基因植物及其 产品食用安全检测 抗营养素 第1部 分：植酸、棉酚和芥酸的测定101?? ? ?芥酸是一种22碳1烯脂肪酸，主要存在于菜籽油、芥子油中，而一 般油脂不含有。 菜籽油中含芥酸40%以上。 芥酸难以消化吸收，营养价值较低，且对营养有副作用，抑 制生长，甲状腺肥大，引起动物心肌脂肪沉积。NY/T 6 转基因植物 及其产品食用安全检测 抗营养 素 第1部分：植酸、棉酚和芥 酸的测定 GB/T
油菜籽中芥 酸及硫苷的测定 分光光度法102硫代葡萄糖苷???是广泛存在于十字花科等植物中的葡萄糖天然衍生物，至 今已发现120余种。 本身无毒，但被动物摄入后，酶解产物会降低家禽对碘的 吸收，使甲状腺肿大，肝肾受损，抑制生殖系统发育，甚 至造成中毒死亡。 NY/T 6 转基因植物及其产品食用安全检测 抗 营养素 第3部分：硫代葡萄糖苷的测定103三 转基因食品表型性状物质 对作物而言，实质等同性常指作物 形态、生长、产量和抗病能力等。 对于食品而言则主要是风味、色泽 和成分组成等。104四 转基因食品营养素的生物利用率? ?? ?食物中营养素的生物利用率是指营养素被人体消化吸收利 用的部分，常用来评价营养素的实际营养价值。 通过转基因技术提高食物中一些特定营养素的含量是目前 提高食品品质的重要方面，另外减低抗营养物质对营养素 的限制也是基因转入的目标之一。 （一）动物实验 （二）人群实验105（一）动物营养学评价? ? ?通过动物生长情况、营养指标或动物产品的营养情况来评价转基因食 品对实验动物的营养作用 通过动物的生长与代谢指标来评价转基因食品中某种应用物质的生物 利用率 食物利用率、体重、累积体重和器官大体病理情况是常用指标106Xa21转基因大米的营养学评价22李英华,朴建华,陈小萍,卓勤,毛德倩,杨丽琛,杨晓光. Xa21转基因大米的营养学评价[J]. 卫生研究,2004,(3).107108109?蛋白质功效比值（PER） 直观PER=体重增长值（g）/蛋白质摄入量（g） 相对PER=实验组PER/酪蛋白对照组PER?净蛋白利用率（NPU）=（I-F-U）/I I:摄入食物中的氮含量；F：粪氮；U：尿氮110人群实验111第二节 毒理学评价???毒理学是一门研究外源因素(化学、物理、生物因素)对生 物系统的有害作用的应用学科。 是一门研究化学物质对生物体的毒性反应、严重程度、发 生频率和毒性作用机制的科学，也是对毒性作用进行定性 和定量评价的科学。 是预测其对人体和生态环境的危害，为确定安全限值和采 取防治措施提供科学依据的一门学科。112? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB GB3 食品安全性毒理学评价试验 3 食品毒理学实验室操作规范 3 急性毒性试验 3 鼠伤寒沙门氏菌 哺乳动物微粒体酶试验 3 骨髓细胞微核试验 3 哺乳动物骨髓细胞染色体畸变试验 3 小鼠精子畸形试验 3 小鼠睾丸染色体畸变试验 3 显性致死试验 3 非程序性DNA合成试验 3 果蝇伴性隐性致死试验 3 体外哺乳类细胞基因突变试验 3 90天和30天喂养试验 3 致畸试验 3 繁殖试验 3 代谢试验 3 慢性毒性和致癌试验 3 日容许摄入量（ADI）的制顶定 3 致突变物、致畸物、致癌物的处理方法 3 TK基因突变实验 3 受试物处理方法113一 毒理学评价试验的四个阶段 第一阶段：急性毒性试验。经口急性毒性（LD50），联合急性毒性，最大耐受剂量试验。 半数致死量median lethal dose是经口给予受试物后，预期能够引起动 物死亡率为50%的单一受试物剂量，该剂量为经过统计得出的估计值。114第二阶段：遗传毒性试验，传统致畸试验和30天喂养试验。遗传毒性试验的组合必须考虑原核细胞和真核细胞、体内和体外试 验相结合的原则。遗传毒性试验包括30天喂养试验和传统致畸试验。 （1）鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验（Ames试验）或 V79/HGPRT基因突变试验， Ames试验首选，必要时可另选其他试验。 （2）骨髓细胞微核试验或哺乳动物骨髓细胞染色体畸变试验。 （3）TK基因突变试验 （4）小鼠精子畸形分析和睾丸染色体畸变分析。 （5）其他备选遗传毒性试验：显性致死试验果蝇伴性隐性致死试验， 非程序性DNA合成试验。 （5）传统致畸试验 （6）30d喂养试验。如受试物需进行第三、四阶段毒性试验者，可不进 行本试验。115?鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验（Ames试验）鼠伤寒沙门氏菌的突变型菌株在无组氨酸的培养基上不能生 长，但如在无组氨酸的培养基中有致突变物存在时，则沙门 氏菌突变型可回复突变为野生型，因而在无组氨酸培养基上 也能生长。 某些致突变物需要代谢活化后才能使沙门氏菌突变型产生回 复突变，代谢活化系统可以用多氯联苯(PCB)诱导的大鼠肝 116 匀浆(S-9)制备的S-9混合液??骨髓细胞微核试验微核是在细胞的有丝分裂后期染色 体有规律地进入子细胞形成细胞核 时，仍然留在细胞质中的染色单体 或染色体的无着丝粒断片或环。它 在末期以后，单独形成一个或几个 规则的次核，被包含在细胞的胞质 内而形成，由于比核小得多故称微 核。这种情况的出现往往是受到染 色体断裂剂作用的结果。可以根据 PCE细胞中微核出现率，观察环境 污染物对染色体完整性和染色体分 离改变的影响，判定其有无遗传毒 性。 用Giemsa染色法，嗜多染红细胞呈灰蓝色，成熟红细胞呈粉红色。典型 的微核多为单个的、圆形、边缘光滑整齐，嗜色性与核质一致，呈紫红 色或蓝紫色，直径通常为红细胞的1/20～1/5 。?117?? ?TK基因突变试验TK基因突变试验的检测终点是胸苷激酶（thymidine kinase，TK）基因 的突变。 TK基因的产物胸苷激酶在体内催化从脱氧胸苷（TdR）生成胸苷酸（TMP） 的反应。在正常情况下，此反应并非生命所必需，原因是体内的TMP主要 来自于脱氧尿嘧啶核苷酸（dUMP），即由胸苷酸合成酶催化的dUMP甲基化 反应生成TMP。但如在细胞培养物中加入胸苷类似物（如三氟胸苷，即 TFT――trifluorothymidine），则TFT在胸苷激酶的催化下可生成三氟 胸苷酸，进而掺入DNA，造成致死性突变，故细胞不能存活。若TK基因发 生突变，导致胸苷激酶缺陷，则TFT不能磷酸化，亦不能掺入DNA，故细胞 在含有TFT的培养基中能够生长，即表现出对TFT的抗性。根据突变集落形 成数，计算突变频率，以判定受试物的致突变性。 TK TMP合成酶 TdR TMP dUMP TK TFT 三氟胸苷酸 + DNA 致死性突变 胸苷激酶缺陷 细胞在含有TFT的培养基中能够生长118? ?第三阶段：亚慢性毒性试验-90d喂养试验、繁殖试验、代谢 试验。 第四阶段：慢性毒性实验（包括致癌试验）。119二 毒理学试验的目的1急性毒性试验 测定LD50，了解受试物的毒性强度、性质和可能的靶器官，为进一步进行毒 性试验的剂量和毒性观察指标的选择提供依据，并根据LD50进行毒性分级。 2 遗传毒性试验 对受试物的遗传毒性以及是否具有潜在致癌作用进行筛选。 3 致畸试验 了解受试物是否具有致畸作用。 4 30天喂养试验 对只需进行第一、二阶段毒性试验的受试物，在急性毒性试验的基础上，通 过30d喂养试验，进一步了解其毒性作用，观察对生长发育的影响，并可初 步估计最大无作用剂量（是指通过动物试验，以现有的技术手段和检测指标 未观察到与受试物有关的毒性作用的最大剂量）。1205 亚慢性毒性试验（90d喂养试验，繁殖试验和代谢试验） 观察受试物以不同剂量水平经较长期喂养后对动物的毒性作用 性质和靶器官，了解受试物对动物繁殖及对仔代的致畸作用， 为慢性毒性和致癌试验的剂量选择提供依据。 6 代谢试验 了解受试物在体内的吸收、分布和排泄速度以及蓄积性，寻找 可能的靶器官；为选择慢性毒性试验的合适动物种系提供依 据；了解有无毒性代谢产物的形成。 7 慢性毒性试验（包括致癌试验） 了解经长期接触受试物后出现的毒性作用以及致癌作用；最后 确定最大未观察到有害作用剂量，为受试物能否应用于食品的 最终评价提供依据。121三 对不同受试物选择毒性试验的原则1 凡属我国创新的物质一般要求进行四个阶段的试验。特别是对其中化学结 构提示有慢性毒性、遗传毒性或致癌性可能者或产量大、使用范围广、摄入 机会多者，必须进行全部四个阶段的毒性试验。 2 凡属与已知物质（指经过安全性评价并允许使用者）的化学结构基本相同 的衍生物或类似物，则根据第一、二、三阶段毒性试验结果判断是否需进行 第四阶段的毒性试验。 3 凡属已知的化学物质，世界卫生组织已公布每人每日容许摄入量（ADI,以 下简称日许量）者，同时申请单位又有资料证明我国产品的质量规格与国外 产品一致，则可先进行第一、二阶段毒性试验，若试验结果与国外产品的结 果一致，一般不要求进行进一步的毒性试验，否则应进行第三阶段毒性试 验。 4 食品添加剂、食品新资源和新资源食品、食品容器和包装材料、辐照食 品、食品工具及设备用清洗消毒剂、农药残留及兽药残留的安全性毒理学评 价试验的选择。其中转基因食品属于新资源食品 食品新资源和新资源食品 食品新资源及其食品原则上应进行第一、二、三个阶段毒性试验，以及必要 的人群流行病学调查。必要时应进行第四阶段试验。若根据有关文献资料及 成分分析，未发现有毒或毒性甚微不至构成对健康有害的物质，以及较大数 量人群有长期食用历史而未发现有害作用的动植物及微生物等（包括作为调 料的天然动植物的粗提制品）可以先进行第一、二阶段毒性试验，经初步评 价后，决定是否需要进行进一步的毒性试验。122?针对转基因食品应该进一步完善具体适合的毒 理学评价原则和试验，考虑到转基因食品的特 殊性，应进行四个阶段的评价试验。123第三节?过敏性评价食物过敏(food allergy)也称为食物变态反应或消化系统变态 反应、过敏性胃肠炎等，是由于某种食物或食品添加剂等引起 的IgE介导和非IgE介导的免疫反应，而导致消化系统内或全身 性的变态反应。124???主要过敏原（90%以上）：蛋、鱼、贝壳、奶、花生、大豆、 坚果和小麦 共同特点：大多数为等电点&7的蛋白质或糖蛋白，分子量在 10-80kD；通常能耐受食品加工、加热和烹调操作；可抵抗肠 道消化酶的作用等 不常见过敏原（160种）125巴西坚果事件? 大豆的蛋白质含量很高，而且是 优质的植物蛋白，但美中不足的 是，这些大豆蛋白缺乏一些必需氨 基酸，而这些必需氨基酸人体无法 合成，必须从食物中摄取。 ? 美国先锋种子公司的科学家在对 大豆作品质改良时发现巴西坚果中 有一种蛋白质富含甲硫氨酸和半胱 氨酸，并将这一基因转到大豆。126一 转基因食品致敏性评价的重点内容 （一）亲本作物和基因来源的历史 （二）新引入蛋白质与已知致敏原的氨基酸序列的同源性 （三）新引入蛋白质的免疫反应性 （四）pH或消化作用 （五）对热和加工的稳定性 （六）引入蛋白质的表达水平的重要性127二 转基因食品过敏性分析方法??转基因食品致敏性评价方法,最早是由国际食品生物技术 委员会( IFBC) 和国际生命科学学会( ILSI) 在1996 年 合作制订的判定树分析法(decision tree approach) 2001 年和2003 年由联合国粮农组织(FAO) 与世界卫生组 织(WHO) 进行了修改和补充1281996 IFBC/ ILSI Decision Tree129????(b) The combination of tests involving allergic human subjects or blood serum from such subjects would provide a high level of confidence that no major allergens were transferred. The only remaining uncertainty would be the likelihood of a minor allergen affecting a small percentage of the population allergenic to the source material. (c) Any positive results obtained in tests involving allergenic human subjects or blood serum from such subjects would provide a high level of confidence that the novel protein was a potential allergen. Foods containing such novel proteins would need to be labelled to protect allergic consumers. (d) A novel protein with either no sequence similarity to known allergens or derived from a less commonly allergenic source with no evidence of binding to IgE from the blood serum of a few allergic individuals (&5), but that is stable to digestion and processing should be considered a possible allergen. Further evaluation would be necessary to address this uncertainty. The nature of the tests would be determined on a case-by-case basis. (e) A novel protein with no sequence similarity to known allergens and that was not stable to digestion and processing would have no evidence of allergenicity. Similarly, a novel protein expressed by a gene obtained from a less commonly allergenic source and demonstrated to have no binding with IgE from the blood serum of a small number of allergic individuals (&5 but &14) provides no evidence of allergenicity. Stability testing may be included in these cases. However, the level of confidence based on only two decision criteria is modest. The Consultation suggested that other criteria should also be considered such as the level of expression of the novel protein130131第四节 非期望效应（Unintended Effects）分析人为地把新基因插入生物体时不可避免的新基因并非全部 插入到研究者所期待的位点上，由此可能会产生某些没有 预料到的效应。 可预期的非期望效应 不可预期的非期望效应?? ?132133一 定向方法检测非期望效应? ?营养成分 抗营养成分134二 非定向方法检测非期望效应微阵列分析基因表达（功能基因组学）、蛋白质双向 电泳和质谱（蛋白质组学）分析蛋白质、液谱结合核 磁共振分析化合物（代谢组学）135（一）功能基因组学目前尚未DNA微阵列技术用于检测转 基因产品非预期效应的数据 在欧盟第五框架项目GMOCARE中， 用DNA微阵列技术分析基因表达差异 作为未来食品安全评价的改进策略正 在评估之中。136http://www.bio.davidson.edu/Courses/genomics/chip/chip.html137（二）蛋白质组学蛋白质组研究的发展以双向 电泳技术作为核心 是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的 组合，即先进行等电聚焦电泳 （按照pI分离），然后再进行 SDS-PAGE（按照分子大小）， 经染色得到的电泳图是个二维分 布的蛋白质图。138http://www.dnalc.org/resources/animations/gelelectrophoresis.html http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/gel/139140（三）代谢组学代谢组学(metabonomics／metabolomics)是效仿基因组 学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定 量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方 式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子 质量1000以内的小分子物质。141代谢物指纹分析 （metabolomic fingerprinting），采用 液相色谱-质谱联用（LC-MS）的方法，比较不同样品中各 自的代谢产物 代谢轮廓分析（metabolomic profiling）,对代谢途径进行 更深入的研究。“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学 则告诉你什么确实发生了。”----Bill Lasley, UC Davis142第五节 抗生素标记基因的安全分析 DNA 99.9% ? 0.1% 转移至肠道微生物或上皮细胞?143一 标记基因的安全评价原则? ? ?明确标记基因的分子、化学和生物学特性 标记基因与其他基因一样进行评价 某一标记基因的资料一旦积累，可用于任何一种植物，也 可与任何一种目的基因连接144二 抗生素标记基因的安全性问题?? ?? ?（一）判断：使用的抗生素是否是人类治疗疾病的重要抗 生素；是否经常使用；是否口服；在治疗中是否是独一无 二不可替代的；在细菌菌群中所呈现的对抗生素的抗性水 平如何；选择压力存在时是否会发生变化 对人体产生的直接效应 抗生素抗性基因水平转入肠道上皮细胞或肠道微生物的潜 在可能性 抗生素抗性基因水平转入环境微生物的潜在可能性 未预料的基因多效性145三 标记基因的安全评价现状??目前认为可安全使用的标记基因是抗生素抗性基因 （NptII）及抗除草剂基因（Epsps） 培养无标记基因的转基因植物146147第六节 加工过程对安全性的影响?CAC的评价指南中专门提出了对转基因食品加工过程对 安全性影响的评价148第七节 转基因食品对有毒物质的富集能力评价药残 毒素 重金属 参考书 转基因食品安全评价与检测技术 黄昆仑 许文涛 主编 科学出版社，2009年3月149? ? ? ? ? ? ? ?GB/T 4 转基因产品检测 通用要求和定义 GB/T 4 转基因产品检测 实验室技术要求 GB/T 4 转基因产品检测 核酸提取纯化方法 GB/T 4 转基因产品检测 核酸定性PCR检测方法 GB/T 4 转基因产品检测 核酸定量PCR检测方法 GB/T 4 转基因产品检测 基因芯片检测方法 GB/T 4 转基因产品检测 抽样和制样方法 GB/T 4 转基因产品检测 蛋白质检测方法150第四章 转基因植物的生物安全性第一节转基因植物研究应用概况 一 转基因植物的发展现状 二 转基因植物的分类 第二节转基因植物的安全性评价 一 转基因植物安全性评价的必要性 二 转基因植物的安全 第三节转基因植物的安全性检测 一 转基因植物的生态学风险评价方法 二 转基因植物产品的毒理学方面的风险评价 第四节转基因植物的安全管理 一 国外发展情况简介 二 我国安全管理发展情况151第四章 转基因植物的生物安全性第一节 转基因植物研究应用概况 一 转基因植物发展现状 二 转基因植物的分类152第四章 转基因植物的生物安全性第一节 转基因植物研究应用概况 一 转基因植物发展现状??用重组DNA技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其 遗传组成后产生的植物及其后代，叫转基因植物。 转基因植物通常至少含有一种非近源物种的遗传基因，比 如其它植物种、病毒、细菌、动物甚至人类的基因。153第四章 转基因植物的生物安全性1 全球转基因植物发展概况1983年采用农杆菌介导方法，世界首例转基因植物－转基因烟 草在美国问世。 1986年抗虫和抗除草剂的转基因棉花首次进入田间试验。当时 全世界批准进入田间试验的转基因植物仅有5件，到1992年 时已增加到675件。 1987年到1999年1月底为止，美国共批准了4779项基因工程农作 物进入大田试验，仅1998年就批准了1077项。 1998年6月，国外批准商业化应用的各类转基因植物已近90种， 仅美国和加拿大就超过50种。其中大部分与杂草及病虫的防 治有关，例如抗除草剂的玉米、大豆、棉花、油菜和亚麻 等，抗玉米螟的玉米、抗棉铃虫和红铃虫的棉花、抗马铃薯 甲虫的马铃薯、抗病毒的西葫芦、番木瓜等。1541994年，第一个转基因 植物产品-延熟 保鲜的转基因番茄 “Flavr Savr”获 得美国农业部 （USDA）和美国食品 与药物管理局（FDA） 批准，进入市场。1552 我国转基因植物发展概况?? ???分离了Bt、大豆胰蛋白酶抑制剂、豌豆外源凝集素、慈菇蛋白酶 抑制剂等类型不同的抗虫基因，获得多个优良抗虫棉品系 利用人工合成的抗菌肽基因，获得高抗青枯病的转基因马铃薯。 据1996年统计，国内正在研究和开发的转基因植物约47种，涉及 各类基因103种。 从年，已有26件转基因产品通过我国安全性审批，其 中抗虫类型16件，抗病毒类型9件，改良品质类型1件。 1998年全国转基因作物种植面积为15万亩，1999年超过200万亩， 2000年仅转基因抗虫棉一项的栽培面积已超过400万亩。156第四章 转基因植物的生物安全性 第一节 转基因植物研究应用概况 一 转基因植物发展现状 二 转基因植物的分类? ? ? ? ? ?抗除草剂转基因植物 抗虫转基因植物 抗病转基因植物 抗环境胁迫的转基因植物 植物发育调节基因工程 医药领域中的转基因植物157第四章 转基因植物的生物安全性?抗除草剂转基因植物??生物化学家Ernest Jaworski （恩斯特? 德沃斯基）发现了 由单一的化合物草甘磷制成 的除草剂对许多不同的杂草 相当显著的作用，它是生物 研究发展的关键。一旦通过 遗传工程学可以生产出能抵 抗除草剂的农作物，农民们 就能向麦田喷洒含有草甘磷 的除草剂了。 图片提供：Monsanto.Co158第四章 转基因植物的生物安全性?抗除草剂转基因植物目前，从植物和微生物中已克隆出多种抗不同类型 除草剂的基因?通过除草剂作用的靶酶的过量产生来解毒 ?改变除草剂作用靶酶的敏感性 ?降解除草剂的基因159近十几年来，抗除草剂转基因作物的选育工作取得了重大进展， 出现了一大批抗除草剂转基因作物品种。 抗磺酰脲类：油菜、水稻、大豆、亚麻、棉花、番茄、甘蔗、莴 苣、甜瓜和杨树等； ? 抗咪吐啉酮：烟草、玉米、油菜、甜菜和小麦等 ? 抗草甘膦：番茄、玉米、水稻、小麦、糜子蔗、棉花、向阳葵和 甜菜等； ? 抗磺草灵：番茄； ? 抗莠去津：大豆； ? 抗草铵膦：玉米、小麦、水稻、大豆、油菜、马铃薯、番茄、甜 菜和苜蓿等； ? 抗溴苯腈：油菜、棉花、马铃薯、烟草和番茄等； ? 抗2,4-D：棉花和玉米等； ? 抗稀禾定：玉米等。?160第四章 转基因植物的生物安全性161第四章 转基因植物的生物安全性 ? 抗虫转基因植物1.Bt杀虫蛋白基因 ? Bt杀虫蛋白基因编码苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的伴孢晶体蛋白(ICP)。 ? Bt杀虫蛋白可以分为?－外毒素、 ?－外毒素、 ?－ 内毒素和虱因子。?－内毒素在昆虫中肠的碱性和还 原性环境下被降解为60kD左右的活性肽，并与受体的 蛋白结合，嵌合于细胞膜，引起膜穿孔，破坏细胞渗 透平衡，引起细胞肿胀甚至破裂，最终导致昆虫瘫痪 或死亡。162163第四章 转基因植物的生物安全性2.动物产生的昆虫毒素基因 ? 蝎昆虫毒素是蝎在长期的进化过程中形 成的, 可专一作用于昆虫细胞膜离子通 道,而对哺乳动物无害或毒性很小。90 年代初，Barton分别将5种蝎昆虫毒素 基因导入烟草，发现转基因烟草对棉铃 虫和烟青虫具极强的致死性。 ? 澳大利亚DEAKIN公司从一种蜘蛛毒液中 分离纯化到一种只有37个核苷酸的小 肽。北京大学人工合成了此肽的基因, 导入烟草后，转基因烟草表现出明显的 抗虫作用164第四章 转基因植物的生物安全性3.植物来源的各种抗虫基因 ? 蛋白酶抑制剂能消弱或阻断蛋白酶对食物中蛋白质的消化, 使昆虫产生厌食反应,最终导致昆虫非正常发育和死亡. ? 植物凝集素lectin是一类能特异识别并可逆结合糖类复合 物的非免疫性球蛋白.当它被昆虫吞食至消化道时, 与昆虫 肠道周围细胞壁膜糖蛋白相结合,影响营养物质的吸收,同 时还可能在消化道内诱发病灶, 使害虫得病甚至死亡。165第四章 转基因植物的生物安全性 ? 抗病转基因植物抗病毒转基因植物 1来自病毒的抗性基因 ? 衣壳蛋白基因 ? 病毒复制酶基因 ? 病毒核内蛋白酶基因 ? 病毒卫星RNA 2来自植物的抗病毒基因?166第四章 转基因植物的生物安全性?抗真菌转基因植物 植物或细菌的几丁质酶基因和?-1,3葡聚糖酶基因 核糖体灭活蛋白基因 导入防卫基因增强植物的抗病性? ? ?167?抗细菌转基因植物杀菌肽基因 ? 溶菌酶基因 ? 来自病原菌自身的抗菌基因 ? 植物的抗细菌基因?168??抗环境胁迫的转基因植物??环境胁迫指对植物生存不利的环境，主要有温度胁 迫、水分胁迫和化学物胁迫。 植物抗胁迫性一般受多基因控制。当前的首要任务 是加强与植物环境胁迫相关的基础环境，搞清胁迫 刺激的接受、转换和传递的分子机理。 目前研究重点：脯氨酸合成酶基因、甜菜碱合成酶 基因、调渗蛋白基因、乙醇脱氢酶基因、热激蛋白 基因、苯丙氨酸裂解酶基因、苯基苯乙烯酮合成酶 基因、胆碱脱氢酶基因和抗冻蛋白基因等。169?? ?植物发育调节基因工程控制果实成熟的转基因植物 乙烯是植物果实成熟时重要的内源激素，通 过控制乙烯合成的关键酶就可延长某些水果 和蔬菜瓜果的保鲜期。 雄性不育基因工程 改良品质的转基因植物? ?170??医药领域中的转基因植物??由于基因工程技术的发展，植物体正在成为具重要经济价值 的异源蛋白的生产体系。 转基因植物生产药用蛋白的优势：植物细胞培养条件简单， 成本低、易于遗传操作、细胞具有全能性、可利用种子贮存 运输、对人类无害等。 世界范围内估计已有多种药用蛋白质和多肽在植物中得到成 功表达, 它主要集中在疫苗、 抗体及其片段、细胞因子及生 物活性肽.171172百年孟山都?Monsanto?孟山都公司创建于1901年，最初是 一家化学公司，后来逐步拓展到农 业、生物科技和制药领域。该公司 目前拥有世界上许多最先进的生物 科学技术，其生产的转基因农作物 基本上垄断了全球转基因市场。 孟山都经历了数次转型，买进和卖 出了无数企业，接受了无数人的赞 赏和抨击，打赢也打输了无数场官 司。两年前，转基因技术把孟山都 推向了舆论的前台。/news/others/ 034_6.htm173创业??约翰?奎尼，1896年携妻子来到圣路易斯城，开始了创业历 程。 1901年，奎尼依靠瑞士化学家维伦博士的技术建立了孟山 都化工公司，开始生产和销售一直由德国人垄断的糖精。174发展? ? ?糖精，咖啡因和香草 第一次世界大战爆发后，开始自己生产原材料。 一战过后，孟山都成为全美最大的阿斯匹林生产商，这一地 位一直保持了六十多年175扩张? ????1918年，孟山都收购伊利诺斯州的商用酸公司 1928年，艾德加率领孟山都先后收购了俄亥俄州和西弗吉 尼亚州的两个橡胶实验室和马萨诸塞州的化工公司。 日，孟山都化工厂在纽约股票市场上市，当 天的股价为77.75美元。 1939年，孟山都参与了美国政府的多个研究计划。1943 年，孟山都在美国政府指令下，组建得克萨斯城工厂，生 产合成橡胶的原料苯乙烯单体。 五十年代末，随着农业和其他部门的成立，孟山都的销售 额在1962年达到了10亿美元。1964年，&孟山都化工公司& 更名为&孟山都公司&。转型? ? ? ? ? ? ? ? ?1972年，约翰?汉利被任命为孟山都总裁。把重点转移到生物技术领 域，主要侧重高价值专利化工产品的生产与新产品研发。 1976年，孟山都开始生产世界上最早的软饮塑料瓶。 1981年，孟山都收购了一家制药企业，开始从商用化学品向高价值 专利产品和新技术产品方向转化。 第二年，孟山都科学家第一次在人类历史上改变了植物细胞的基 因，实现了生物技术领域的重大突破。 从1985年到1993年，孟山都将重心更多放在生命科学、农业、医学 与食品上。 从年，孟山都彻底抛掉了污染环境的化工产品公司，将 重点调整到农业领域。 1997年，孟山都推出了大量生物技术新产品，受到市场的热烈欢 迎，其中“Roundup Ready”玉米在推出当年就被抢购一空。 2000年3月，孟山都与法玛西亚合并，组建“法玛西亚公司，其农业 部分仍然保留了孟山都的名字。 日，辉瑞宣布以600亿美元的天价收购法玛西亚，孟山 都成为一家纯粹的农业生物技术公司。孟山都的核心竞争力?目前美国大约有80%的转基因大豆，30%的转基因玉米，而在 全球种植的基因改良农作物中，大约90%使用孟山都的技术。 它生产的“农达”（Roundup）除草剂、控制玉米杂草的除草剂 和Posilac牛体托品（一种奶牛产奶促进剂）在全球销量第 一；它的玉米和大豆在北美、拉美和亚洲销量第一；它的小 麦（不含转基因技术）在欧洲市场位居第一。2001年，孟山 都生产的具有防虫和抗杂草特点的种子产品在全世界同类产 品市场上拥有90%的市场份额。?178孟山都的核心竞争力，来源于其强大的研发能力。? ? ?? ?孟山都公司很早就创立了一个“科学认知项目”，吸收卓越的科研 人才组成自己的科学家队伍。科学家总数达到了70人。 1999年，孟山都的四位科学家授予“国家技术奖章”；2001年，孟 山都的退休科学家William S. Knowles博士获得诺贝尔化学奖。 孟山都仅2000年在研发方面的投资就达到了6.95亿美元。2001 年，孟山都公司将5.5亿美元中的83%投入到种子与生物科技的研 发项目中，而行业的平均水平则只有29%。 孟山都一个公司的农业研发实力，就可以与整个中国相匹敌。 孟山都和诸多大学建立合作关系，将许多世界上最先进的技术揽 于旗下。180第四章 转基因植物的生物安全性第二节 转基因植物的安全性评价一 转基因植物安全性评价的必要性 二 转基因植物安全（一）外源基因对受体植物的影响 （二）转基因植物在生态方面的潜在风险 （三）转基因植物在毒理学方面的潜在风险181第四章 转基因植物的生物安全性第二节 转基因植物的安全性评价一 转基因植物安全性评价的必要性? ?? ?基因互作、基因多效性等因素的影响 转基因植物的大面积释放，有可能使得原先小范 围内不太可能发生的潜在危险得以表现。 管理法规不完善 解答群众对生物技术产品持保留态度。182第四章 转基因植物的生物安全性 第二节 转基因植物的安全性评价 一 转基因植物安全性评价的必要性 二 转基因植物安全?? ?转基因植物及其产品的安全性评价主要内容：导入的外源基因及其产物对受体植物是否有不利影响。 转基因作物释放或使用带来的生态学上的安全性：转基因 作物本身转变为杂草；转入的基因可能转移至近缘物种 等；基因以其他不明的方式使作物和其它野生近缘物种之 间的生态关系紊乱。 毒理学方面的安全性：转入的基因可能使植物变得不易加 工或消化；改变作物的毒理学特性；以不明的方式产生某 种有害物质。183?第四章 转基因植物的生物安全性 （一）外源基因对受体植物的影响1 标记基因(选择基因和报告基因）对植物的影响??转基因植株中大多数标记基因会表达相应的酶或其它蛋白， 它们有可能对转基因植株产生有害影响。 标记基因的选择优势（抗生素和除草剂）。184第四章 转基因植物的生物安全性 （一）外源基因对受体植物的影响1 标记基因(选择基因和报告基因）对植物的影响 2 外源基因的插入对植物的影响??外源基因的随机插入和拷贝数的变化可能导致转基因失活或 沉默，使受体植物的基因表现插入失活（DNA插入受体基因 组后，可能引起受体某一基因断裂，从而使基因失活）。 如果断裂发生在某种主要基因上，可能改变植物代谢，或引 起代谢途径的紊乱，致使有害物质在植物体内积累。185第四章 转基因植物的生物安全性 （一）外源基因对受体植物的影响1 标记基因(选择基因和报告基因）对植物的影响 2 外源基因的插入对植物的影响 3 外源基因对植物的影响 ? 生态学家的观点 PK 分子生物学家的观点??转基因植株在选择压力的条件下具有绝对的选择优势，在 选择压不存在的自然条件下，转基因植物是否具有相同的 选择优势？ 1993 Crawley &1998 Bergelson186第四章 转基因植物的生物安全性 第二节 转基因植物的安全性评价 一 转基因植物安全性评价的必要性 二 转基因植物安全（一）外源基因对受体植物的影响 （二）转基因植物在生态方面的潜在风险? ? ?转基因植物本身带来的潜在风险； 转基因植物通过基因流对其他物种带来影响，从而给生态 系统带来危害。 具体内容：转基因植株成为杂草的可能性；转基因植株对 近缘物种存在的潜在威胁；抗虫转基因作物带来的潜在风 险；抗病毒转基因植物带来的潜在风险；转基因作物对生 态环境的其他方面的潜在风险等。187第四章 转基因植物的生物安全性 （二）转基因植物在生态方面的潜在风险 1 转基因植物可能会成为杂草杂草的定义?美国杂草科学委员会（WSSA）：对人类行为或利 益有害或有干扰的任何植物 人类自身利益188第四章 转基因植物的生物安全性 杂草的特性? ? ? ? ? ? ? ? ? ?环境适应性强，能在许多不同环境下萌发和生长 种子能长期保持活力 营养生长阶段迅速，很快进入花期 只要生长条件适合，植株能持续产生种子 通常能自花传粉，但不是绝对的自花传粉 花粉通过虫酶或风媒杂交授粉 在适宜环境下能产生大量种子，在恶劣环境条件下也能结籽 种子具有远、近不同距离的传播能力 营养生长能力和植株再生能力强 能以某种方式增强竞争能力189第四章 转基因植物的生物安全性 转基因作物成为杂草的可能性? ?转变为杂草的两种方式 能在引入地持续存在持续性主要是看在某一植物的种植区域内，该植物 在下一生长季节能否持续存在。?入侵和改变其他植物栖息地入侵是指杂草通过种子或者通过营养体的一部分如 根、根状茎、匍匐茎等，能扩散至其他区域，在新的环 境中生存下来。190如何正确的理解转基因作物的杂草化？? ?理论 PK 事实 关注特定植物农作物 PK 杂草边缘191第四章 转基因植物的生物安全性（二）转基因植物在生态方面的潜在风险1 转基因植物可能会成为杂草 2 转基因植物通过基因流对近缘物种的潜在威胁?转基因作物的大规模释放，可能使转入的外源基因流向其 近缘植物。这种形式的遗传物质的转移，称为基因流。1922 转基因植物通过基因流对近缘物种的潜在威胁（1）基因流发生的可能性 ? 通过花粉途径引起的基因漂移流动 ? 理论上只要大量种植转基因作物，而且附近存在有性亲和的 近缘种或杂草，转基因作物的转入基因就会通过花粉传递给 这些近缘植物，产生转基因作物与这些近缘植物的杂种。193第四章 转基因植物的生物安全性（2）影响基因流发生的因素 基因流的实现：???作物与其近缘物种或杂草之间种植或生长的距离不能 太远，不能超出有活力的花粉所能传播的范围 作物与其近缘物种或杂草杂交后能产生可育的杂种， 而且转基因在杂种中能得到表达 转基因在近缘物种或杂草种群中要得到稳定保持。抗性基因种群大小194第四章 转基因植物的生物安全性（3）转基因植株对近缘物种带来的潜在影响?转基因植物中的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆境等基因通过水 平（转基因向其它物质转移）、垂直（转基因向近缘物种转 移）两个方向转移，使原先不是杂草的近缘物种变为杂草。195第四章 转基因植物的生物安全性（4）转基因植株对野生种带来的潜在影响?导致多样性中心（传统作物品种及它们的野生近缘种所 生长的区域）消失。中国 南美 美洲 中东中国 东南亚南美地中海 美国墨西哥1961992报导：美国水果蔬菜多样性损失97% 中东小麦多样性损失85% 原因：侵入性外来物种（IAS）；气候变化 ；富氧化/污 染 ；栖息地变化 ；过度渔猎和过度利用 。伶仃岛的微甘菊 闽江的水葫芦毁掉海岸滩涂的大米草西双版纳的飞机草197转基因农作物“国内大豆和大豆油市场的最后一块净土正面临失守”； “外资正在中国的大豆主产区黑龙江布局”； “黑龙江省内的油脂已经基本停工、停产”； “黑龙江的大豆价格已低于种植成本，豆农手中40%的大豆 仍没有卖掉”； “黑龙江产非转基因大豆与进口转基因大豆正在展开一场战 争”； …… ◎黑龙江省大豆协会发出“急救信” ◎农民为何卖豆难 ◎黑龙江油脂企业为何全面停产、停购 ◎进口大豆和大豆油已侵入黑龙江 ◎进口大豆是否涉嫌低价倾销 ◎拯救黑龙江大豆 ◎黑龙江大豆拥有两大天然优点 ◎进口大豆侵入将带来“基因污染第四章 转基因植物的生物安全性（5）转基因植株对杂草带来的潜在影响?某一抗除草剂基因从转基因作物流向杂草，可使杂草对某种 除草剂产生抗性而难以控制；从转基因植株流向杂草的其他 抗性基因，有可能给杂草种群带来生物学上的优势，形成超 级杂草，使农田中本来危害不大的杂草变得难以控制。在加拿大的油菜地里发现了个别 油菜植株可以抗一种、两种或三 种除草剂，人称 “超级杂草”。199第四章 转基因植物的生物安全性 （二）转基因植物在生态方面的潜在风险1 转基因植物可能会成为杂草 2 转基因植物通过基因流对近缘物种的潜在威胁 3 抗虫转基因作物带来的潜在风险? ?专一性杀虫剂 由植物自己生产杀虫剂2003抗虫转基因作物带来的潜在风险? ??Bt基因的大量应用，有可能使 害虫对Bt产生抗性 由于Bt基因在植物体内的持续 表达，使得害虫在整个生长周 期中都受到其表达产物-Bt杀虫 蛋白的选择，加之现在广泛采 用能使作物持续高效表达Bt杀 虫蛋白的Bt基因，虽然杀虫效 果大大提高，也促使害虫对Bt 杀虫蛋白迅速产生抗性 抗虫转基因作物的大量种植， 还可能发生害虫寄主转移的现 象。原先并不重要的害虫类型 成为主要害虫印度谷螟是第一个被证实在 非实验室条件下对Btδ-内毒 素产生抗性的昆虫,夏威夷的 小菜蛾是第一个关于野外大 田作物害虫产生抗性的例 子。此后,小菜蛾对Bt 产生 抗性的证据相继在美国、日 本等地找到.201第四章 转基因植物的生物安全性?? ? ? ?对非目标生物的影响非目标昆虫 有益昆虫 化学杀虫剂PK Bt蛋白 对鸟类、爬行类和哺乳类 人类健康202第四章 转基因植物的生物安全性（二）转基因植物在生态方面的潜在风险1 2 3 4 转基因植物可能会成为杂草 转基因植物通过基因流对近缘物种的潜在威胁 抗虫转基因作物带来的潜在风险 抗病毒转基因作物带来的潜在风险203第四章 转基因植物的生物安全性4 抗病毒转基因作物带来的潜在风险（1）产生新病毒 大多数植物病毒是单链RNA，虽然很少发生RNA－RNA之间的重 组，但是在自然农业环境下，植物病毒有很多机会进行遗传上 的交流。因此，本来不侵染某植物的病毒与能侵染的病毒之间 发生重组的可能性是存在的。204第四章 转基因植物的生物安全性Greene和Allison（1994）在Science上分别发表文章，指出对 抗病毒转基因植物进行风险评估时，应考虑到RNA的重组问题。 Gal（1992）报道，花椰菜花叶病毒（CaMV）与转基因萝卜基因 组中的CaMV基因发生重组。 此外，在有很强的选择压力的条件下，也发现在下列四种RNA病 毒之间发生重组：苜蓿花叶病毒、雀麦花叶病毒、番茄丛矮病 毒、香石竹斑驳病毒 Falk和Breuning（1994）在Science上指出“转基因植株中的 RNA与野生病毒RNA基因组之间，在自然条件和阈下感染条件 下，不太可能发生更高的重组率。即便是发生了重组，也不会 有更高的生活力。205第四章 转基因植物的生物安全性??转基因作物的大面积推广，是否会促进植物病毒RNA之间的 重组？ 继而导致进化出更具侵染力、宿主更广泛、更难控制的病 毒？206第四章 转基因植物的生物安全性? ?选择压力的存在是病毒RNA重组的必要条件 对大多数抗病毒转基因植物来说，表达序列与靶病 毒RNA基因组之间具有同源性，而转入基因的序列 与非靶病毒RNA基因组之间常常是没有同源性的。 从理论上讲，与非靶病毒RNA之间的重组有可能产 生新的重组类型，但其频率肯定比同源重组要低。207第四章 转基因植物的生物安全性4 抗病毒转基因作物带来的潜在风险（2）病毒寄主范围可能会扩大 ? 病毒的转衣壳作用可使寄主范围扩大。 ? 寄主范围扩大只是暂时现象。当转衣壳后产生的新病毒 到达新寄主后，将进行自身DNA的复制，产生新的衣 壳，结果产生的病毒后代依然是原来的病毒类型，仍保 持原有的寄主范围。208第四章 转基因植物的生物安全性?Chen和Francki（1990）曾报道，黄瓜花叶病 毒（CMV）的衣壳蛋白包装烟草花叶病毒 （TMV）基因组，使原先不能被昆虫传播的TMV 可以被昆虫传播，引起烟草花叶病发生。 Ferinelli（1992）报道，含一种马铃薯Y1病 毒组病毒的衣壳蛋白基因的转基因烟草，被另 一种马铃薯Y2病毒组病毒感染后，转基因作物 上出现了两种病毒类型。?209第四章 转基因植物的生物安全性4 抗病毒转基因作物带来的潜在风险 （3）病毒的协同作用可能会使病毒病变得更加严重 ? 以通过转入卫星RNA的方式达到抗病毒目的的转基 因植物为例，大量种植这种转基因，意味着大量复 制卫星RNA。在某些辅助病毒（helper virus）自 然侵染过程中，二者之间就会发生包衣壳作用。 ? 卫星RNA与辅助病毒之间的相互作用，有可能产生 新的病毒病或加重已存在的病症。 ? 缺陷型的病毒转变为暂时有竞争力的病毒。210第四章 转基因植物的生物安全性（二）转基因植物在生态方面的潜在风险1 2 3 4 5 转基因植物可能会成为杂草 转基因植物通过基因流对近缘物种的潜在威胁 抗虫转基因作物带来的潜在风险 抗病毒转基因作物带来的潜在风险 转基因作物对生态环境其他方面产生潜在风险2115 转基因作物对生态环境其他方面产生潜在风险竞争优势：植物、昆虫、鸟类、微生物等等 转基因产物对非目标生物的影响212第四章 转基因植物的生物安全性 第二节 转基因植物的安全性评价 一 转基因植物安全性评价的必要性 二 转基因植物安全（一）外源基因对受体植物的影响 （二）转基因植物在生态方面的潜在风险 （三）转基因植物在毒理学方面的潜在风险213第四章 转基因植物的生物安全性（三）转基因植物在毒理学方面的潜在风险1 转基因DNA分子本身带来的影响 ? DNA的降解失活 ? DNA与肠道微生物之间的遗传物质交换现象214第四章 转基因植物的生物安全性2 转基因编码的产物-酶或其它蛋白质的影响（1）酶的影响 ? 有些转基因可以在植物体内编码一种酶，这些酶及其代 谢物有可能对植物本身或人类产生不利影响。 ? 转基因植物体内转入基因编码的酶，还有可能催化产生 对人类不利的次级代谢物215第四章 转基因植物的生物安全性（2）其他蛋白质的影响-毒性和过敏反应? ?? ? ?蛋白质大多没有毒性。 标记基因尚无其编码产物有毒性的直接证据。另外也 无证据表明其降解产物多肽比其它蛋白质降解的多肽 有更大的毒性。 1994年经合组织OECD提出了判断一种蛋白质是否有致 敏性的标准： 蛋白质要有抗蛋白水解或热变性的能力； 蛋白质可以或是已经发生糖基化作用。通常情况下， 选择标记基因和报告基因的表达产物是不能通过细胞 膜进行运输的，而糖基化作用的发生恰恰需要蛋白质 通过膜进行运输。216?日，在美国俄勒 冈州乡村发现了一种难以归类 的草，而这种草一般长在高尔 夫球场。现在，它竟然“跑”到 了其他地方，这让美国农业部 非常担心，该部正对这种转基 因植物对环境造成的影响进行 全面评估，这在美国转基因植 物历史上还是第一次。据悉，在美国，这是转基因植物首次生长到野地里，而且是在取得美国农 业部批准前就已经“逃”出来了。这种匍匐翦股颖草携带一种细菌基因，使其 对强效除草剂草甘膦具有免疫力。 ? 位于俄勒冈州科瓦利斯的美国环境保护局研究人员杰伊?瑞特曼和他的同 事们在种植的葡萄翦股颖草方圆4.8公里之内所抽取的20400份样本中，鉴定 出9种“逃亡”草，最远的蔓延到3.8公里之外。?217第四章 转基因植物的生物安全性??《科学》周刊（Science Magazine）-- 创建于 1880年，是在国际学术界 享有盛誉的综合性科学周 刊，影响因子在所有科技 类出版物中排名第一。 http://www.sciencemag. org/218第四章 转基因植物的生物安全性第三节 转基因植物的安全性监测 一 转基因植物的生态学风险评价方法 二 转基因植物产品的毒理学方面的风险评析219第三章 转基因植物的生物安全性 第三节 转基因植物的安全性监测 一 转基因植物的生态学风险评价方法? ? ? ?转基因植物带来的生态危险主要体现在两方面： 转基因植物杂草化的潜在危险 外源基因通过基因流向近缘物种逃逸 种群替代实验是检验上述潜在危险的一种方法。220第三章 转基因植物的生物安全性??? ? ?所谓种群替代，是指经过世代交替，当年种群次年可 被它产生的后代或被另一类更具活力的后代所取代。 种群替代实验是检测不同世代间基因型增加或减少的 一种有效方法，它可检测出某一特定基因型能否持续 存在。 种群替代实验可检测两类信息： 某一种群自身被替代的频率 种群种子库的持久性221第三章 转基因植物的生物安全性（一）转基因植物变为杂草的潜在风险评估Rissler和Mellon（1996）提出三步式评估方法： ? 通过已有知识将实验对象进行风险分类 ? 根据分类结果进行不同的田间实验，评价生态上的 表现 ? 如果转基因作物有更高的行为表现，要进行第三步 实验评估222第三章 转基因植物的生物安全性 第一步 转基因作物的亲本作物是否具有杂草特性亲本作物是否是杂草或在某一国家 某一地区有其近缘杂草物种？是 否较高风险性 进入第二步 （标准的实验评估）较低风险或无风险 进入第二步 （简化的实验评估）223第一步 转基因作物的亲本作物是否具有杂草特性亲本作物是否是杂草或 在某一国家某一地区有 其近缘杂草物种？ 是 否??较高风险性较低风险 或无风险?进入第二步 进入第二步 标准评估 简化评估调查内容：植物分类学分析、杂草方面 的研究列表、植物标本、植物学或农学 上的文献材料及植物和作物学专家提供 的相关信息。 简化实验，即在3至5种环境中进行3年 的种群替代实验。 标准实验，即在更多的环境类型中进行 3年的种群替代实验，以便检测它们在 不同生长条件下的安全性。第二步 转基因植物生态上的行为表现分析转基因作物与亲本作物对照相比 是否具有更高的生态上的行为表现？ 种群替代实验（两种类型） 具有 较高风险 对其商业化生产作重 新考虑或进入第三步 不具有 较低风险 分析结束225第三章 转基因植物的生物安全性?为了评价转基因作物在生态上的行为表现，有两种监测 种群表现的简单参数（净替代率和种子库持久力）：净替代率 net replacement：用来检测种群的生长势。它通 过检查一定数目的种子中发育来的植株，经过一定时期之后 产生种子的多少来度量。 净替代率（R）＝后代产生的种子数/播种的种子数 若0?R&1 若R=1 若R&1 ? 这个物种种群不能够更新维持自身稳定，因 而也就必然会最终消失； ? 物种刚好能更新自身，种群数不会增加； ? 种群已不再是简单的取代，而在3年时间里得 到了扩增，扩增的倍数等于（R－1） 226?第三章 转基因植物的生物安全性?种子库持久力 seed bank persistence：指某一种子库中 种子活力能持续存在的时间长短，即多长时间内可持续得 到能够发芽而且能长成可育植株的种子。它是通过检测种 子库的半衰期来度量的。 种子库的半衰期（H）是指种子库中有一半种子死亡或只一 半种子能发芽所需的时间。较长的半衰期，意味着种子在 土壤中保持较长时期的活力，具有较强的环境适应性。?227实验方案举例（Linder和Schmitt，1994)年 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 采收种子样本，计算有活力的种 子数，原地播种 采收种子样本，计算有活力的种 子数，原地播种 采收种子样本，计算有活力的种 子数，原地播种 净替代率（R） 播种数目确定的转基因作物（t） 和亲本植物（n）的种子 种子库半衰期（H） 测活力，种子掩埋 取出种子，测活力 取出种子，测活力 取出种子，测活力 取出种子，测活力 取出种子，测活力 取出种子，测活力228第三章 转基因植物的生物安全性结论Rt&Rn R&1 Ht?Hn? ??较低风险 作物不能有效替代自身，经过一 段时间后它将消亡。较低风险 较低风险229第三步 转基因植物的杂草化趋势是否增加？ 杂草实验是 较高风险 对其商业化生产 作重新考虑否 较低风险 分析结束230英国Crawley（1992） “选择操作体释放方案 Planned Release of Selected and Manipulated Organism，PROSAMO 种子传播能力 种子死亡率 幼苗生长 食草动物和病原体侵害231第三章 转基因植物的生物安全性结论??生态行为表现好的转基因作物不会变成杂草， 则可认为该转基因作物的商业化生产是低风险 如果好的生态行为表现转变成强杂草化趋势， 应重新考虑是否将该转基因作物进一步商业化232第三章 转基因植物的生物安全性（二）基因流使近缘物种转变为杂草的潜在风险的评估 第一步 基因流分析，主要了解作物与野生近缘杂草 之间能否形成有活力的可育杂种 第二步 野生杂草转入基因后生态上的行为表现分析 第三步 转基因的杂草化实验233第三章 转基因植物的生物安全性第一步 基因流分析a. b. c.d. e. f.转基因作物本身是否具有有性繁殖能力？ 是否存在与转基因作物有杂交亲和性的近源种？ 转基因作物与近缘植物种的授粉方式是否利于基 因流入和流出？ 转基因作物与近源种花期是否相遇？ 转基因作物与近缘种的传粉方式是否相同？ 作为与近缘种在田间环境下能否自然进行异花传 粉、受精、并产生有活力的可育后代？234第三章 转基因植物的生物安全性? ?第二步：野生杂草转入基因后生态行为表现分析 第三步：转基因的杂草化实验235第三章 转基因植物的生物安全性第三节 转基因植物的安全性监测 一 转基因植物的生态学风险评价方法 二 转基因植物产品的毒理学方面的风险评析??目前已经得到公认的国际性原则，是1993年联合国经济发展 和合作组织OECD提出的实质等同原则（转基因食品及食品成 分是否与传统食品具有实质等同性）。 这一原则不仅适用于来源于转基因植物的食品和饲料，也适 用于利用生物技术产生的所有食品。236?? ? ?将遗传工程体及其产品与传统植物及其产品进行 比较，根据比较结果，将前者分为三类： 1 与传统食品及食品成分有实质等同性 2 除某一特点性状外，具有实质等同性 3 与传统食品及食品成分无实质等同性 比较分析的内容包括关键性营养成分（脂肪、蛋 白质、碳水化合物）、毒性物质和过敏源、插入 基因的稳定性和所产生的次级效应等方面。?237???对于第一类，则认为新的产品与市售传统食品一样 安全，不须作下一步的分析。 对于第二类，分析应集中在有差异的性状上。在体 外模拟哺乳动物胃肠道消化系统的水解情况，可作 为评估有无毒性和过敏性的重要依据。另外过敏性 分析、动物饲喂实验等，也是非常重要的手段。 目前还没有出现转基因技术产生的新食品与传统食 品无实质等同性的例子。238评价实例1239抗性检测技术? ? ? ? ?测定害虫的抗性倍数 生物诊断剂量检测抗性个体 实验室筛选法 田间直接检测法 神经电生理法、生物化学和分子生物学检测方法240评价实例2241农业部953号公告-6-2007 转基因植物及其产品成分检测 抗虫转Bt基因水 稻 定性PCR方法 农业部953号公告-4-2007 转基因植物及其产品成分检测 耐除草剂油菜 Oxy-235及其衍生品种 定性PCR方法 农业部953号公告-3-2007 转基因植物及其产品成分检测 耐除草剂油菜 T45及其衍生品种 定性PCR方法 农业部953号公告-1-2007 转基因植物及其产品成分检测 抗玉米Bt10及其 衍生品种 定性PCR方法 农业部953号公告-2-2007 转基因植物及其产品成分检测 抗虫玉米CBH351 及其衍生品种 定性PCR方法 NY/T 675-2003 转基因植物及其产品检测 大豆定性PCR方法 SN/T
小麦中转基因成分PCR和实时荧光PCR定性检测方法 农业部1193号公告-3-2009 转基因植物及其产品成分检测 抗虫水稻TT511及其衍生品种定性PCR方法 农业部1193号公告-2-2009 转基因植物及其产品成分检测 耐除草剂油菜 Topas19-2及其衍生品种定性PCR方法 农业部1193号公告-1-2009 转基因植物及其产品成分检测 耐贮藏番茄D2 及其衍生品种定性PCR方法242第三章 转基因植物的生物安全性第四节 转基因植物的安全管理一 国外发展情况简介 ? 1976年，美国国立卫生研究员（NIH）公布了《重组DNA分 子的研究工作准则》。 ? 发展中国家在90年代初期开始建立专门的管理机构，并建 立相关方案。243国际上共识的原则? ? ? ?基因工程的操作及评价、管理工作应以对人类和环 境安全为首要原则 对基因工程工作的评估应建立在科学的方法之上 对生}