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【論文摘要】:21世紀是生物科技迅猛發展的時代,生物技術為農業、漁業、林業以及食品工業的可持續發展提供了強有力的手段。近幾年來,轉基因植物推出的品種之多、推廣面積之大、發展速度之快,遠超出人們的預測。在研究與開發轉基因產品的同時,理智、客觀、安全地運用轉基因技術,加強其安全性防范的長期應用研究。
植物轉基因技術將為農業生產帶來一場新的革命,它將為農作物的持續增產和解決全球人炸所造成的糧食危機做出巨大貢獻。但也有人對這一技術持懷疑態度,認為目前人類還不能對它的潛在危險性做出正確的評價。因此,在大規模應用前有必要對轉基因植物的安全性進行更深入的研究和分析。
1植物轉基因技術的研究意義
轉基因植物是指利用重組DNA技術將克隆的優良目的基因導入植物細胞或組織,并在其中進行表達,從而使植物獲得新的性狀。這一技術克服了植物有性雜交的限制,基因交流的范圍無限擴大,可將從細菌、病毒、動物、人類、遠緣植物甚至人工合成的基因導入植物。轉基因作物可提高農作物產量,減少除草劑、殺蟲劑等農藥的使用量,并節省大量勞動力,因而給人類帶來了巨大的經濟和社會效益。根據農業生物技術應用國際服務組織(ISAAA)的年度報告,2006年,全球轉基因作物的種植面積猛增了1200萬公頃,首次突破了1億公頃大關。轉基因植物產生至今僅20年時間,但其研究和應用得到了非常迅猛的發展。
2對轉基因植物安全性評價的必要性
從理論上說,轉基因技術和常規雜交育種都是通過優良基因重組獲得新品種的,但常規育種的安全性并未受到人們的質疑。其主要理由是常規育種是模擬自然現象進行的,基因重組和交流的范圍很有限,僅限于種內或近緣種間。并且,在長期的育種實踐中并未發現什么災難性的結果。而轉基因技術則不同,它可以把任何生物甚至人工合成的基因轉入植物。因為這種事件在自然界是不可能發生的,所以人們無法預測將基因轉入一個新的遺傳背景中會產生什么樣的作用,故而對其后果存在著疑慮。而消除這一疑慮的有效途徑就是進行轉基因植物的安全性評價。也就是說要經過合理的試驗設計和嚴密科學的試驗程序,積累足夠的數據。人們根據這些數據可以判斷轉基因植物的田間釋放或大規模商品化生產是否安全。對試驗證明安全的轉基因植物可以正式用于農業生產,而對存在安全隱患的則要加以限制,避免危及人類生存以及破壞生態環境。只有這樣,我們才能揚長避短,充分發揮轉基因技術在農業生產上的巨大應用潛力。
3轉基因植物安全性評價的主要內容
目前,國際市場上的轉基因食品按照要求必須進行了嚴格審查,證明它們對人類健康無副作用。檢驗不僅在生產國進行,而且聯合國糧農組織和世界衛生組織聯合委員會負責監管。對轉基因植物的安全性評價主要集中在兩個方面,一個是環境安全性,另一個是食品安全性。
3.1轉基因植物的環境安全性
環境安全性評價要回答的核心問題是轉基因植物釋放到田間去是否會將基因轉移到野生植物中,或是否會破壞自然生態環境,打破原有生物種群的動態平衡。
⑴對野生生物的影響:轉基因植物種植推廣后,釋放到自然環境中的機會多。因其具有野生植物缺少的多種抗性,將會迅速成為新的優勢種群,從而影響生態平衡。雖然利用"終止因子技術",以及"化學催化"技術可以限制轉基因植物的擴散,但因此項技術對農業的持續發展等諸多方面影響而受到多方面的關注。
⑵對自然生物類群的影響:出現高抗藥性有害生物。"病毒重組"或"異源包裝"是否會產生新的農作物病原物,自然界存在著植物病毒的重組現象,包括DNA病毒和RNA病毒。轉外殼蛋白(CP)基因的抗病毒植物,當有其它病毒侵染時,入侵病毒的核酸有可能被轉基因植物表達的外殼蛋白質包裝,從而改變病毒的寄主范圍,使病毒病防治更加困難。擔心作物中轉入抗蟲或抗病基因后,會加大對某一種害蟲或病原體的選擇壓,使害蟲或病原體加速突變產生抗性,給防治增加麻煩。
3.2轉基因植物的食品安全性
食品安全性也是轉基因植物安全性評價的一個重要方面。如果轉基因植物生產的產品與傳統產品具有實質等同性,則可以認為是安全的。若轉基因植物生產的產品與傳統產品不存在實質等同性,則應進行嚴格的安全性評價。在進行實質等同性評價時,一般需要考慮以下一些主要方面。
⑴有毒物質:必須確保轉入外源基因或基因產物對人畜無毒。如轉Bt殺蟲基因玉米除含有Bt殺蟲蛋白外,與傳統玉米在營養物質含量等方面具有實質等同性。要評價它作為飼料或食品的安全性,則應集中研究Bt蛋白對人畜的安全性。
⑵過敏源:在自然條件下存在著許多過敏源。在基因工程中如果將控制過敏源形成的基因轉入新的植物中,則會對過敏人群造成不利的影響。所以,轉入過敏源基因的植物不能批準商品化。另外還要考慮營養物質和抗營養因子的含量等。
4總結
植物基因工程食品在解決全球饑餓問題和保障農業的可持續發展方面發揮著舉足輕重的作用,并可通過轉基因能源植物為緩解世界能源危機作出巨大貢獻,盡管與之相伴的轉基因植物安全性問題與公眾態度、貿易中的技術壁壘及倫理、宗教等復雜因素交織為一個科技含量很高的政治、經濟問題,成為了國際、國內普遍關注的焦點和熱點,但轉基因植物輝煌的發展前景是不容置疑的。在研究與開發轉基因產品的同時,理智、客觀、安全地運用轉基因技術,加強其安全性防范的長期應用研究。建立起一整套完善的、既符合國際標準又與我國國情相適應的檢測體系,確保轉基因產品進出口的安全性,讓植物轉基因生物技術成為21世紀解決健康、環境、資源等重大社會與經濟問題的有效手段。
參考文獻:
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論文關鍵詞 轉基因食品 國際貿易 法律管制 風險防范
食品安全問題是關系到人類健康和生命安全的重要問題,貿易的全球化帶來食品的供應鏈從一國國內擴展至全球,風險問題隨之增加。隨著民眾科學知識的增加及營養和健康意識的不斷提高,也越來越關注食品的安全。轉基因食品的出現以及其國際貿易的蓬勃開展,其又與人權、環境等問題相掛鉤,各國政府對其的不同態度和不同貿易政策,使得轉基因食品貿易在國際層面上展開了新一輪的探討。
一、關于轉基因食品
通過導入外源基因對生物體的某一或某些性狀進行改良的技術被稱為基因修飾技術,使用該技術獲得的含外源基因的生物體被稱為轉基因生物(geneticallymodifiedorganisms,GMO),包括轉基因植物、轉基因動物和轉基因微生物。通常將來源于上述的轉基因生物及其衍生產品的食品稱為轉基因食品(geneticallymodifiedfoods,GMF)。目前轉基因食品有90%以上為轉基因植物及其衍生產品,主要包括:轉基因大豆、轉基因玉米、轉基因番茄、轉基因油菜、轉基因馬鈴薯等。
(二)美國
由美國食品藥品管理局(FDA),美國農業部(USDA)和美國環保局(EPA)負責檢測、評價和監督轉基因食品。作為GMF生產大國和出口貿易利益國,其要求嚴格以科學為基礎制定規則并對消費者提供信息,反對以科學上的不確定性對轉基因食品貿易施加不合理的限制。只要GMF通過新成分、過敏原、營養成分和毒性等常規檢驗,證明其與傳統食品在化學成分上并無實質差異,即符合“實質等同原則”,可準予上市銷售。采取自愿標識原則,由美國的生產商自愿決定是否進行轉基因標識,不限制使用轉基因標識或者非轉基因標識,但使用非轉基因標識就要保證這種標識的正確性,不能誤導消費者。另外,FDA在《來源于新的植物不同性的食品的政策聲明》中同時規定,在轉基因技術對食品產生實質改變時,要求對轉基因食品強制標識,這也表明美國對轉基因食品中已經明確的健康風險的充分關注。
目前美國的立法也體現出自由貿易與嚴格管制的折中趨向:加利福尼亞州首先提出了要求轉基因食品得到標識的“37號加州立法提案”,然而受到轉基因利益派的強烈抵制于2012年11月被駁回。但此后,2013年5月至6月間,美國佛蒙特州、康涅狄格州、緬因州相繼通過了轉基因標識法案。雖然只是小范圍內的地區性立法,但不乏進一步影響美聯邦立法的可能性。
(三)中國
我國雖然作為產糧大國,但是國內有很大一部分糧食的生產供不應求,只能在國際市場上尋求資源配置以填補國內缺口。以大豆一項為例,國內的產能僅為1300~1400萬噸,而每年需求量超過7000萬噸,嚴重依賴進口,而美國、巴西、阿根廷等向我國出口的大豆60%以上為轉基因大豆。我國的轉基因技術起步較晚、對于風險的管理和應變能力與發達國家還有很大的差距,國內近發的一系列的食品安全事故使得我國的食品安全保障面臨嚴峻的形勢。因此對GMF持謹慎態度,目前施行的主要規則有:
2001年《農業轉基因生物安全管理條例》,該條例主要規定防范農業轉基因生物對人類、動植物以及生態環境構成的危險或潛在風險。2002年的《農業轉基因生物安全評價管理辦法》將農業轉基因生物依風險程度的不同劃分四個等級進行管理。2004年《進出境轉基因產品檢驗檢疫管理辦法》、新修訂的《農業轉基因生物進口安全管理辦法》,并在《農業轉基因生物標識管理辦法》中規定強制要求對轉基因產品進行標識。2007年的《農業轉基因生物標簽的標識》、在《食品標識管理規定》中要求屬于GMF或者含有法定轉基因原料的,應當在食品標識中注明。在《新資源食品管理辦法》將轉基因食品列入新資源食品中一并加以規定,放寬了強制標識的要求,但仍未規定標識的最低限值。2009年施行的《食品安全法》適用于GMF,并專章規定風險監測和評估,且以此作為采取管理措施的前提。
四、因不同貿易政策導致的國際貿易爭端
對轉基因食品貿易采取不同措施,折射出相關國家的立法政策的不同價值考量:以美、加為代表的貿易利益國,即邁阿密集團,鼓勵轉基因食品貿易自由化,反對對轉基因食品貿易施加限制或禁止的措施。然而,歐盟集團卻以保護環境及人類健康利益為目的,加之轉基因技術實力相對落后,為防范轉基因食品安全風險的不確定性的不利后果,對GMF采取嚴格的市場準入措施,即便是已經在歐盟境內獲得銷售許可的轉基因產品,也允許歐盟成員國在一定情況下,采取臨時限制或者禁止其在境內銷售的措施。
這一舉措導致了美等國出口利益的受挫,美、加、阿三國認為歐盟的行為嚴重違反了WTO自由貿易的原則,雙方磋商未果的情況下,2003年將該爭議訴諸WTO爭端解決機構裁決,這被稱為關于轉基因食品貿易爭端第一案。對三個案子合并審理后,2006年11月,專家小組做出了最終報告,裁定歐盟對美國、加拿大、阿根廷對其出口的轉基因農產品所采取的限制或禁止銷售措施違反了SPS協定項下其應當承擔的條約義務,損害了方的利益,要求其予以糾正。最終,2008年1月14,歐盟與美國達成協議,并于2009年7月15日和2010年3月19日分別與加拿大、阿根廷達成爭端解決方案,并同意在雙方間就相關問題進行雙邊對話。
縱觀此案,無論雙方是對于適用SPS協定或者是多邊環境條約《卡特赫納生物安全議定書》的爭議,還是歐盟的相關措施是否違反SPS協定項下義務的爭議,其實暗含著對風險防范原則適用的分歧,即其適用于規制轉基因食品貿易的適當性問題。風險防范原則指如果一項活動可能會對環境或人類健康造成嚴重或不可逆的損害威脅時,一國可以對其采取預防性措施,即便此項活動的風險缺乏科學確定性。自其70年代從德國國內法提出以來,對國際環境法甚至對其他國家國內環境法的發展產生了重大的影響。在此,我們無意討論風險防范原則是否已經成為一項國際習慣法原則,但不能忽視其給我們在考慮或處理貿易與環境、公共健康之間關系時所提供的路徑意義。
正是由于風險防范原則允許在沒有確定科學證據的前提下對貿易采取禁止或限制措施,所以其存在被濫用為貿易保護主義的可能性。如何規范其適用的條件成為了亟待解決的問題。歐盟委員會(European Commission)在2000年2月的《關于風險防范原則的公報》的四個目的之一便是避免無保障的求助于風險防范原則,將其當作變相的保護主義形式。在盡可能充分的科學評估基礎上,當符合以下幾點要求時,可以援引風險防范原則進行風險管理:要求相稱和審查行動或不行動的收益和代價,即要求考慮風險對環境、人類或動植物健康的影響與選擇的保護水平是否相稱,采取風險防范措施可能帶來的收益和代價之間應達致平衡;其次要求非歧視和一致,即除非客觀情況要求這樣,否則不能對類似情況不同處理,對不同情況相同方式處理,避免其可能會對國際貿易產生的沖突;最后要求考察科學發展。?日前,歐盟委員會就其在環境保護和食品安全領域適用風險防范原則的一系列問題與美國代表團進行溝通以其達成國際共識亦體現了上述的精神。
五、結語
關鍵詞 轉基因作物;作物多樣性;農業生態系統多樣性;育種
中圖分類號 Q344+.11 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)02-0015-04
Abstract The potential impact of transgenic crops on biodiversity has been a topic of interest both in China and abroad. This paper reviewed the advances of the researches that based on the impact of transgenic crops on crop biodiversity and agro-biodiversity. The agro-biodiversity included following aspects:the major influence on soil communities of micro- and other organisms from transgenic crops;the effect of herbicide-resistant transgenic crops on the composition of weed communities;the effect of insect-resistant transgenic crops on target pest and non-target organisms;and the herbicides and pesticides application effect on transgenic crops. Based on the review,the conclusion may be drown that transgenic crops could continue to decrease the pressure on biodiversity. The negative factors should be reduced to the lowest level of the new variety breeding of transgenic plants.
Key words transgenic crop;crop biodiversity;agro-biodiversity;breeding
生物多樣性的物質實體就是資源,是人類賴以生存的物質基礎。人類基本的食物和各種工業原料源自生物多樣性,一些非常有價值的育種性狀(如抗病抗蟲性狀、優質性狀和高產性狀)的基因也來自生物多樣性[1]。生物多樣性在生態系統的維持中起著重要的作用,同時,生態系統的穩定性是作物生物多樣性存在的基礎,兩者相輔相成。隨著現代生物技術的應用,轉基因作物對農業生物多樣性和農業生態的影響受到了廣泛的關注[1-3]。轉基因作物到底該不該種植這一話題也一直是媒體和群眾的熱議話題之一,轉基因作物對農業生物多樣性的影響主要包括抗除草劑轉基因作物、轉Bt抗蟲作物的種植對生物多樣性的影響和轉基因作物的雜草和害蟲的田間管理兩部分內容。該文綜述了轉基因作物對作物多樣性和農業生態多樣性影響的國內外研究進展,旨在為轉基因作物育種的發展提供參考。
1 轉基因作物的種植對作物多樣性的影響
作物多樣性大致有2層含義,第一是指栽培作物種類的多樣性;第二是指同一作物種類品種和生態類型的多樣性。合理安排作物布局,保持農田作物種類的多樣性,對增加糧食生產的穩定性具有重要的意義。近年來,轉基因作物也有一定面積的種植,在農業生產上得到較多的應用。轉基因作物的種植也在影響生物多樣性。
轉基因作物對生物多樣性的潛在影響已經是一個大家普遍感興趣的話題,在生物多樣性公約簽署的背景下,這一話題更受到關注。在最近的綜述文章中,著名生態學家Carpenter[4]從遺傳多樣性的角度分析了大量文獻中報道的轉基因作物對環境的影響,范圍涉及到具體作物、農場范圍及更大的區域規模。目前在轉基因經濟作物種植地區,通過增加保護性耕種措施、減少殺蟲劑使用和使用更加環保的除草劑等方法降低了農業對生物多樣性的影響。
一般來說,在耕地上進行的農業生產效率越高,產量越高,可持續性則越強,生物多樣性受到的危害則越小。轉基因作物產量的增加也緩解了將更多土地轉換為農業用地的壓力,間接有利于生物多樣性。農業對生物多樣性最直接的消極影響是造成自然棲息地的大量喪失,這是由維持自然生態系統平衡必須的土地過多地轉化為農業用地所造成的。Carpenter[4]發現大量且不斷增長的論文顯示,轉基因作物的種植已經提高了產量,尤其是在發展中國家更為明顯。一份由Carpenter對全球農民所做的調查發現[5],發展中國家作物平均產量的增加率:抗蟲玉米為16%,抗蟲棉為30%,而在一份對抗除草劑玉米的單獨研究中,產量增加率是85%。發達國家農民的產量報告顯示,抗除草劑棉花沒有變化,抗除草劑大豆增加了7%。Brookes等[6]估計,產量提高帶來的好處是減少了土地轉化為農業用地。他們還估計,如果不使用生物技術,可能會有264萬hm2土地被用于糧食和油料作物的生產。
保護作物的多樣性是被廣泛認可的,更多的品種和物種多樣性能夠讓農業系統在不同環境條件下保持生產力的平衡。隨著轉基因作物的推廣,對作物基因多樣性減少的擔心隨之增加,因為育種項目將目光投向很少一部分有價值的品種。3項研究(美國關于棉花和大豆的研究、印度關于棉花的研究)已經分析了轉基因作物的引入對作物基因多樣性的影響。在美國對棉花和大豆基因多樣性的研究得出的結論是轉基因作物的推廣對生物多樣性的影響非常小,幾乎為零。相反,印度Bt抗蟲棉,因為剛開始只在少數品種中利用轉基因技術導致了農場品種生物多樣性的下降,但是隨著時間的推移,更多的抗蟲棉品種得以使用,這種現象得到緩解[5]。Carpenter[4]認為,長遠看來,轉基因作物通過增加未充分利用的替代作物的數量使他們更適于大范圍的馴養種植,從而增加了作物生物多樣性。
2 轉基因作物種植對農業生態系統部分物種的影響
農業生態系統是人們利用農業生物與非生物環境之間以及生物種群之間相互作用而建立起來的并按人類社會需求進行物質生產的有機整體。農業生態系統的目標是最大程度地獲取高產、優質產品,以滿足人口不斷增長的需要,其生物多樣性的組分和功能與自然生態系統的有所不同。農業生態系統的物種可分為生產性生物種(productivity biota),如農作物、林木、飼養動物等,其多樣性對系統的生產力、穩定性起重要作用;資源性生物種(resource biota),如傳粉昆蟲、害蟲天敵、微生物等,其多樣性對系統內的傳粉作用、害蟲生物控制、資源分解、促進養分循環有著重要的作用,從而間接影響系統的穩定性和生產力;破壞性生物種(destructive biota),如雜草、害蟲等,這些影響系統生產力的生物種是被控制的對象。
2.1 轉基因作物對微生物和土壤生物群落的影響
農業生物多樣性對微生物和土壤生物群體有主要作用,同時這些微生物和生物群體對土壤系統的功能有根本影響,如氮循環、廢物的分解、營養的調動。許多研究對轉Bt作物對土壤生物群落的潛在影響進行了深入分析。Icoz and Stotzky[7]基于70篇科學論文對Bt作物對土壤生態系統的影響研究進行了充分的論述。發現轉Bt植物對土壤中微生物組群的影響程度大小表現為從無影響到輕微影響再到顯著影響,他們是不同地理環境、溫度、植物品種和土壤類型作用的結果,一般來說,土壤類型的作用是暫時的,與Cry蛋白的存在無關。總體來說,Cry蛋白很少或者沒有對潮蟲、跳蟲、螨蟲、蚯蚓、線蟲、原生動物有毒性作用,關 瀟等[8]利用普通水稻和轉基因水稻作為材料,研究對土壤生物群落的影響,結果表明,非轉基因組土壤微生物群落結構特征具有一定的相似性,轉基因組也具有類似的土壤微生物群落結構;轉基因水稻與非轉基因組相比,土壤微生物生物總量差異不顯著,轉Bt基因水稻根際土壤中的細菌、真菌、放線菌隨季節變化趨勢明顯,轉基因組與非轉基因組之間無顯著差異(P>0.05),影響較小。
在美國東北部進行的一項研究中,Hoheisel和Fleischer[9]調查了瓢蟲和它的食物(蚜蟲和花粉)的季節動態,他們的研究對象是一個蔬菜農場系統,包括Bt甜玉米、Bt馬鈴薯和轉基因抗蟲南瓜。結果表明:轉基因蔬菜作物對瓢蟲提供了保護,減少了25%的農藥使用。在一份包含同樣作物的相似研究中,Leslie等[10]比較了在種植轉基因作物及近等基因系的環境中鞘翅目和蟻科在土表的聚居狀態,并未發現物種豐富度和物種組成有什么不同,但發現轉基因蔬菜需要的殺蟲劑更少。結果表明:遺傳修飾技術育種可以被應用于蔬菜病蟲害的綜合管理系統中,為轉基因蔬菜提供了新的有效的方法來控制害蟲和病原菌的傳播[11-12]。
2.2 抗除草劑轉基因作物對雜草群落的影響
轉基因植物田間釋放帶來的主要問題之一,就是抗性基因通過基因流轉移到野生植株,從而給農田生態環境造成潛在的危害,所以在釋放前對其潛在的基因漂移做出確切的評估是很必要的。轉基因作物的一個主要關注點在于轉基因性狀向雜草的任意傳播。已經有一些轉基因逃離和雜草獲得抗除草劑選擇優勢的證據[13-14]。抗除草劑基因從轉基因作物品種向近親雜草的轉移的風險已經在大田作物如芥菜/油菜、甜菜中得到證實[15-16]。Rose等[17]證實,“轉基因緩和策略”可能會對野生芥菜和油菜之間的雜交產生不良的遺傳負擔。轉基因緩和措施是一種對作物有利的矮化基因,但對雜草防控來說是有害的(雜草由于基因組成變化比同類的非轉基因雜草長得更快)。這一發現提出一個觀點,即轉基因植物總是賦予野生親緣植物所謂的健壯基因,使其更加強壯,具有轉變成超越同類的潛力并成為超級雜草,此外,Palaudelmàs等[18]發現,部分轉基因玉米活力低,很少結實和形成花粉,造成異花授粉率低。這樣,對轉基因植物的種植提出了一系列新的生態和經濟問題,讓科學家和政策制定者去考慮轉基因的限制問題。
作物生產實踐對雜草群落的組成有著顯著的影響。當地主要雜草種類的變化現象稱為雜草演變。在耐除草劑作物系統中,這樣的轉變和雜草管理是密切相關的,其中的耕作方式和除草劑的使用對雜草群落的演變有顯著影響。有文獻報道,在抗草甘膦作物中,有40種雜草(密切相關的物種的不同組群)的豐富度增加[4]。同一時間,在對美國6個州玉米、大豆和棉花的調查中,36%~70%的種植者反映:種植抗草甘膦作物,再實行輪作之后,雜草壓力已經降低。化學除草劑的使用也導致耐農藥雜草種群的發展,從而使雜草群落發生變化。在全球的15個國家中已經發現21種抗草甘膦雜草[4]。抗草甘膦雜草的出現需要調整雜草控制項目內容,采取一些實際措施控制抗性種群。
抗除草劑轉基因作物的引進已經和更多的保護性耕種措施聯系在一起,這些措施包括減少徑流、增加水分下滲和減少侵蝕等。在抗除草劑轉基因作物較大的種植國――美國和阿根廷,保護性耕作的應用趨勢已經得到廣泛關注,并開展了相關研究。然而,在這2個國家引進轉基因抗草甘膦作物之前,保護性耕種早已被一些種植者采用。一些研究已經顯示,保護性耕種與轉基因抗草甘膦作物之間有著積極的雙向因果關系。
2.3 轉基因Bt抗蟲作物對非靶標生物的影響
轉基因抗蟲作物自1996年被批準商業化種植以來,它的抗蟲性和經濟效益已得到了普遍肯定。Storer等[19]指出,預計種植轉Bt作物對農業生產最主要、最直接的影響是這些作物成為防治目標害蟲的理想物種,通常情況下,害蟲以這些作物作為主要食物來源,并且能夠在較大范圍內移動。種植轉Bt作物可自然形成較大范圍的區域害蟲的抑制,不僅減少了技術開發者的損失,還通過減少糧食損失或者減少使用害蟲控制措施(例如農藥)使非技術開發者和其他作物種植者獲益[4]。
轉基因抗蟲作物對非靶標生物的影響是多方面的,例如轉基因抗蟲作物的長期種植以后,次要害蟲是否上升為主要害蟲,是否會影響有益昆蟲,包括重要經濟昆蟲、捕食性和寄生性天敵以及重要蝶類的種類及種群數量等,構成轉基因抗蟲作物生態風險評估的重要內容。有研究調查了轉Bt玉米和棉花的引進對害蟲種群區域性暴發的影響,美國多地種植Bt玉米和棉花的地方以及中國種植Bt棉花地方的區域性害蟲抑制的效果[4]。轉基因作物對陸地上非靶標無脊椎動物的影響已經是大量室內試驗和區域研究的課題。截至2008年底,已經有超過360篇關于Bt作物對非靶標生物影響的原創論文被發表[20]。Naranjo對9種來自17個國家的轉Bt作物的135項基于實驗室的研究及來自13個國家的5種Bt作物的63項基于實驗田的研究,并采用meta分析技術進行分析。一般來說,實驗室研究比實驗田研究有更多重大發現的機會,這至少在生物研究的差異中得到解釋,同時實驗室研究相比實驗田研究有更多的蛋白質暴露機會。實驗田研究表現出更少的對非靶標生物的有害影響,同時殺蟲劑對非靶標生物影響比Bt作物大得多[20-21]。最近越來越多的關于Bt作物對非靶標生物影響的研究與Naranjo的結論一致[4]。楊 艷等[22]在總結國內外相關研究數據的基礎上,系統分析了轉基因抗蟲作物對非靶標蝶類和蠶類昆蟲的潛在影響,指出雖然蠶類和蝶類昆蟲對Cry1或Cry2類殺蟲蛋白敏感,但在自然條件下,這類非靶標昆蟲暴露于Cry殺蟲蛋白的水平很低,抗鱗翅目害蟲轉基因作物的種植對田間蝶類昆蟲的種群密度影響不顯著,不會給我國的蠶絲產業帶來負面影響。李麗莉等[23]認為轉基因抗蟲作物的花粉或花蜜是一些重要經濟昆蟲,如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂,甚至捕食性天敵的食物來源,另外,花粉飄落到一些鱗翅目昆蟲如家蠶或重要蝶類昆蟲的寄主植物上,直接或間接對這些昆蟲造成一定影響。目前大多數研究表明轉基因抗蟲作物對非靶標昆蟲,特別是對有益昆蟲沒有明顯的不利影響。
3 除草劑和殺蟲劑在轉基因作物上的應用
轉基因作物的害蟲和雜草的田間管理已經導致了除草劑和殺蟲劑的使用。如果種植遺傳修飾抗蟲作物的農民減少了針對主要害蟲的廣譜殺蟲劑的使用,那么植物保護部門自然會抑制次要害蟲的種群,以便保護鳥類、嚙齒類動物和兩棲動物捕食的多樣性和豐富度。除了研究轉基因作物對非靶標生物影響及與傳統做法相比較外,一些研究還確定了自遺傳修飾作物引進后農藥的變化量。與阿根廷、澳大利亞、中國、印度和美國的傳統作物相比,農藥總活性物成分減少14%~75%[4]。Brookes和Barfoot[24]指出,農民種植轉基因作物可以減少噴灑9.1%的農藥,通常除草劑和殺蟲劑使用量的17.9%就可以達到防治效果,減少了對環境的影響。研究強調,轉基因作物明顯降低了作物種植區溫室氣體的排放,這些溫室氣體的排放量相當于2010年大街上860萬輛汽車尾氣的排放量。另外,很少研究得到耐除草劑轉基因作物對除草劑使用量變化的數據,或許是因為耐除草劑轉基因作物的用藥情況影響不同種類、數量除草劑的使用,因此,除草劑使用量的變化并不能作為環境影響的一個指標。一些研究已經采用環境指標來觀察殺蟲劑使用的變化,包括耐除草劑和耐殺蟲劑作物,在轉基因作物上的農藥使用情況與常規作物相比都表現降低了對環境的影響[4]。
Bennet等[25]對生物周期調查表明,耐除草劑的轉基因甜菜比傳統甜菜對環境有更小的損害。因為轉基因甜菜減少了除草劑制造、運輸和田地使用過程中的用量。美國科學院認為,隨著時間的推移,轉基因作物的一些效益預計會下降,隨著該技術被運用到更多的作物上,潛在的效益和風險也可能變得越來越大[26]。例如,自從1991年,Bt棉花植株在中國棉花生產中有效控制了棉鈴蟲的危害,減少了農藥的使用,增加了中國農民的收入。然而,2004年得到的數據顯示:這些效益正在被用量劇增的其他農藥削弱,這些農藥被用于控制次要害蟲[27]。這種現象已經被Wang等[27]證實,他曾經發現由于種植Bt棉花,防控次要害蟲的問題和殺蟲劑用量減少相比并沒那么重要。在美國,據環保局報道,另一種大田害蟲(根蟲)已經演變成對Bt毒素具有抵抗力[28]。
4 轉基因作物對生物多樣性的壓力和轉基因植物新品種選育
轉基因作物在過去15年間已經被商業化種植,從中可以看出生物多樣性對生態平衡有積極影響。通過增加產量、減少殺蟲劑使用、使用更多更環保的除草劑和采取保護性耕種措施,轉基因作物已經促進了農業的可持續發展。許多研究認為,轉基因作物對環境的影響很小,幾乎為零[4,20]。最近,美國國家研究委員會作出了一份對轉基因作物種植對農業可持續發展的綜合評價:一般來說,相比較于傳統種植的非轉基因作物,轉基因作物對環境有較小的負面影響[26]。因此,隨著全球農業系統的擴展,現代農業育種技術可以在現有農業用地的基礎上提高產量,在未來30~40年農業可預計養活繼續增加的世界人口,轉基因作物能夠繼續減少對生物多樣性的壓力,育種人員對保護生物多樣性作出了巨大貢獻[29]。
自然界中基因的橫向轉移現象廣泛存在,轉基因技術即是模仿自然界中的基因橫向轉移。自1996年轉基因作物產業化以來,已累計推廣15億hm2,2013年種植面積達到1.752億hm2,是1996年的100倍以上。目前,全世界27個國家種植轉基因作物,其中,19個發展中國家種植面積占54%,巴西達4 030萬hm2;美國是最大的轉基因作物種植國(7 010萬hm2),種植面積約90%為轉基因品種[30]。2008年我國啟動“轉基因生物新品種培育重大科技專項”重點支持水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、豬、牛、羊生物的轉基因技術研發。萬建民[31]基于系統比較分析,建議我國進一步加強轉基因植物研發能力建設,夯實轉基因育種研究基礎,突破轉基因核心技術,培育轉基因植物新品種,加強產、學、研緊密結合,培育具有自主創新能力和市場競爭力的大型企業,同時加強科普宣傳,營造良好的社會氛圍,推進我國生物型新興產業的快速發展。
5 展望
從目前看來,轉基因抗除草劑和害蟲作物的種植,對農業生物多樣性的影響輕微。從長遠的角度考慮,轉基因作物的推廣可以通過增加產量、減少殺蟲劑的應用、使用更環保的除草劑及采用保護性耕作措施促進農業的可持續發展;這也從農業生物多樣性視角表明我國應發展轉基因植物育種。當然,任何事物的發展具有兩面性,加之轉基因作物研究的時間相對傳統作物較短,應該把轉基因作物對生物多樣性的潛在負面影響降到最低,以便更好地為農業生產服務。
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論文摘要:隨著世界人口的增長,農業將經歷具有重大意義的革新。毫無疑問,生物技術作為科學和技術在這場變革中將起到關鍵性的作用。原則上講,生物技術本身有能力幫助人們提高農業生產力和保護環境,但在實踐中,生物技術作為環境保護的人其作用相對來說是微乎其微的。人們對它在環境保護以及促進人類進步中的作用仍將拭目以待。
一、生物技術給農業發展帶來機遇
廣義上講,生物技術是利用有機體、死細胞、活細胞以及細胞內含物,采用特殊的過程生產出特殊的產品應作到農業、醫藥以及環境修復治理中,尤其是70年代基因工程的出現,它能改變、取代物種的基因。
生物技術在農作物中已有廣泛的應用。最初通過遺傳工程獲得而進入市場的作物是:玉米、大豆和棉花。它們經轉基因后具有抗除草劑和棉鈴蟲的能力。這種玉米、大豆和棉花從Bt細菌獲得基因,經遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細菌獲得經遺傳改良的作物的潛力是相當大的。例如:美國有200萬hm2的Bt棉花,澳大利亞有40萬hm2,兩者各相當于2.5億美元價值。如果將Bt玉米引種在美國1000萬hm2的土地上,只要增產5%,就意味著能增加3.5億美元收入。這項技術進一步促進了Bt制劑控制蟲害在商業上的應用。除此之外,還有許多經轉入特定基因的玉米品種,這些品種能同時抗除草劑和一些蟲害。
生物技術在畜牧業上應用所獲得的益處與在農作物上相似。一方面,生物技術有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質有生長激素以及促進其生長的調節劑,這些物質可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因(該基因能促進角蛋白的形成)能獲得了經遺傳改良的綿羊,這種綿羊比普通棉羊產毛量能提高6%左右。另一方面,生物技術在提高農作物產量、質量的同時,有助于提高畜牧業的生產力發展水平。例如,通過控制飼料作物體內碳水化合物含量可提高畜牧業生產力;利用基因調控技術可以提高包括豆科作物在內一些作物的蛋白質含量,減少飼料作物中難消化的木質素含量等。達比等人已生產出一種轉基因三葉草,可應用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵,經轉基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質,該蛋白質經食物鏈進入綿羊體內,進而能提高產毛量。
生物技術給人類帶來的益處也包括在生態和環境兩個方面。利用生物技術提高現有農業生態系統的生產力可以減低農業向原始的、自然、半自然生態系統擴張的要求,因此,它有助于有人類保存、保護地球上僅有的自然生態系統及其資源,有助于人們未來再利用其中的基因資源開發新的產品。
生物技術已用于生產抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述,一些轉基因棉花、玉米、大豆等具有抗蟲害、抗除草劑的能力。1995年人們可以在市場上購買到轉基因馬鈴薯,這種馬鈴薯能產生水晶蛋白,而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有毒害作用。這些轉基因作物能減少殺蟲劑的用量,降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染,從而有利于保護生態環境。
在許多農業生產區,土壤氮素可利用量是制約農業生產力提高的一個重要因子。而一高科技農業生產區使用人造氮肥是以犧牲生態環境為代價的。制造氮肥要利用大量能源,據統計,英聯邦農場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進地球氣候變暖。除此之外,農業土壤的氮素流失是水體富營養化的主要原因。
生物技術的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價值的幫助。
同樣,人們可以利用真菌來提高土壤養分的有效性。溫萊指出:特定的真菌類能促進土壤養分的釋放,從而促進作物生長;真菌也能通過分解有機物質(例如纖維素等)釋放出糖類,促進固氮菌的生長。進一步提高土壤養分有效性的可能,包括獲得轉基因細菌和真菌,以進一步增強它們制造養分和釋放土壤養分的能力。轉基因作物的最終目標是使作物本身能夠自行固氮,避免、減少使用人造肥料,從而減少對生態環境的破壞。這在目前尚不可能,但在將來卻有望實現這個目標。
二、利用生物技術發展農業應注意克服的問題
從經濟角度上講,生物技術帶來的不利并不明顯,然而,它會引起發達國家與發展中國家貧富差距進一步擴大。因為,生物技術公司主要集中在發達國家,發達國家可以通過輸出生物技術產品而獲得利潤。與此同時,發展中國家由于技術、及其產品還遠沒有被廣泛接受。
生物技術可能引起生產方式和人類健康的退變。這種情獎品可能會隨著需要特定處理的轉基因作物的出現而產生,特別是抗除草劑的轉基因作物出現。農民必須從同一公司購買種子和除草劑,否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉基因作物上出現,這些轉基因作物會取代傳統的依靠有機肥的作物,后者在發展中國家是很普遍的,并且也有利于環境保護。生物技術在食品上的應用對發展中國家的農民也會造成許多困難。生物技術也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發人體過敏反應的基因轉入農作物時,例如,堅果能引發人體過敏反應,若它的基因被導入其他作物,則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預防起見,轉基因作物產品必須經免疫測定篩選后才能利用。
生物技術也可能引發環境問題。人們利用生物技術生產出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時,也導致生物多樣性遭受嚴重破壞,甚至導致一些物種滅絕。這一結果是由于生物技術促進農作物向它原本不適應的地域擴張而造成的。生物技術同樣加速土壤侵蝕和沙漠化。農業,尤其是耕作農業的擴張會增加除草劑、殺蟲劑、人造肥料的使用,農業中不斷投入的能源促進全球變暖。與此同時,氮素生物化學循環的改變也加劇了水體的富營養化,直接影響人類和動植物的生存。
(河南質量工程職業學院,河南平頂山467000)
摘要:簡述了國內外轉基因食品作物的研究和發展現狀,并分析了轉基因食品作物存在的優點和劣勢,使人們對轉基因食品有初步的了解。由于轉基因技術存在一定的風險性,文章指出不僅要對轉基因食品進行分子水平和蛋白質水平的檢測,而且要依據“實質等同”等原則,從營養學、毒理學和過敏性等方面對其進行嚴格的食用安全性評價,由此才能給消費者帶來合格放心的轉基因食品。同時嚴格的評估和監控也能促進中國轉基因技術和轉基因食品的健康快速發展。
關鍵詞 :轉基因技術;轉基因食品;檢測方法;安全性評價
中圖分類號:TS201.6 文獻標志碼:A 論文編號:2014-0570
作者簡介:孟書燕,女,1986 年出生,河南人,助教,碩士,從事食品微生物學研究。通信地址:467000 河南省平頂山市湛河區姚電大道中段河南質量工程職業學院科研樓,Tel:0375-3397027,E-mail:symeng2010@126.com。
收稿日期:2014-06-09,修回日期:2014-09-28。
Research Status of Genetically Modified Food and Its Safety Assessment
Meng Shuyan(Henan Quality Polytechnic, Pingdingshan 467000, Henan, China)Abstract: With the development of transgenic technology, there had been a growing number of geneticallymodified (GM) crops and foods. This review had summarized the present research and development ofgenetically modified crops, and also analyzed the advantages and disadvantages of the GM crops, so thatpeople would have a preliminary understanding on the GM crops. However, transgenic technology had certainrisks, and therefore it’s very important for GM foods to be detected on molecular and protein levels. Based on“substantial equivalence”principles, the GM food safety assessment should be conducted from nutrition,toxicology, allergy aspects and so on, which would bring qualified and assured GM foods to the consumer.Furthermore, the rigorous assessment and monitoring could also promote our transgenic technology and GMfoods to develop more rapidly and healthily.
Key words: Transgenic Technology; Genetically Modified Foods; Detection; Safety Assessment
0 引言
轉基因技術的出現是生命科學、農業科學和醫學等領域共同發展的結果。通過現代分子生物學技術,將某些生物(包括動物、植物和微生物)的基因轉移到其他物種中去,從而改造現有生物的遺傳物質,使其朝向人們所需要的方向而轉變,這種技術就是轉基因技術。而轉基因食品(genetically modified foods,GMF)就是在轉基因技術的基礎上以轉基因生物原材料加工制成的[1]。依據原材料的不同,轉基因食品可劃分為轉基因植物食品、轉基因動物食品和轉基因微生物食品3 類。但由于技術所限,目前轉基因植物食品的發展遠遠領先于其他2 類食品。自從世界上第1 例轉基因植物在美國成功培育后,越來越多的轉基因作物種類被用于科學研究和生產中,但是轉基因食品的安全性以及會對人體和環境產生何種影響卻引起了各界人士的廣泛爭論。為此筆者將對轉基因食品的發展歷史以及檢測方法和安全性評價等方面進行論述。
1 轉基因食品作物的研究現狀
1.1 國際轉基因食品作物的研究現狀
轉基因作物的研究起始于20 世紀70 年代末80 年代初。1983 年,全球首例轉基因煙草在美國誕生;1986 年,世界上首批轉基因棉花進入田間試驗;1994年,美國Calgene 公司研發的可延緩成熟的轉基因番茄首次被批準進入商品化生產[2]。之后許多國家都開始對轉基因作物展開研究,近年來全世界轉基因作物研究已經有了迅猛發展。
從1994年至今,全世界共計36 個國家和地區批準轉基因作物用于食物、飼料、環境釋放或種植,涉及到的轉基因作物有27 種,主要有大豆、玉米、油菜、棉花、木瓜、馬鈴薯、南瓜及西紅柿等。全球轉基因作物種植面積也由1996 年的0.017 億hm2 增長到2013 年的1.752 億hm2,15 年間增長約103 倍。種植轉基因作物的國家也從6 個增加到27 個,其中19 個為發展中國家、8 個為發達國家[3]。轉基因作物的種植面積居于世界前五位的國家分別是美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度,轉基因作物種類根據種植面積多少排序為大豆、玉米、棉花、油菜和馬鈴薯[4]。在轉基因作物商業化的十幾年間,其種植面積擴大了約百倍,使轉基因作物成為現代農業史上采用最為迅速的生物技術,產生了巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。
1.2 國內轉基因食品作物的研究現狀
20 世紀80 年代中期,中國開始進行轉基因作物研究。經過20 多年的積累和發展,中國的轉基因作物研究取得了大量的新成果,開發出包括具有抗蟲、抗病、抗逆、抗除草劑、耐旱、氮磷肥高效利用、產量提高、品質改良等性狀的多種轉基因作物。中國也是世界上繼美國之后,第2 個自主研發出抗蟲棉的國家[5]。至今,中國已育成多種農作物的重要轉基因品種,獲得多種新品系、新品種,這為加快中國轉基因作物產業化創造了有利條件。
截至2013 年,中國轉基因作物的種植面積排在世界第6 位。正在進行研究與開發的轉基因作物約有47種,通過相關部門批準,進行大田試驗的達13 種,包括棉花、水稻、玉米、大豆、小麥、煙草、馬鈴薯、番茄、甜椒、番木瓜等[6]。其中,轉基因棉花和番木瓜已被批準進行商業化生產;轉植酸酶基因玉米,以轉基因水稻恢復系‘華恢1 號’為代表的轉基因水稻新品種及其衍生材料[7],耐貯藏番茄、抗病辣椒和改變花色矮牽牛,都已完成安全性評價的各階段,也已經獲得轉基因生物安全證書。隨著轉基因農業技術的發展,中國可能會有更多的轉基因作物被批準進入商業化生產階段。
2 轉基因食品作物的優缺點
2.1 轉基因食品作物的優點
①轉基因作物生長速度快,產量高。這種特性可為人類提供更多的糧食產量。由于世界人口持續增長,單純利用傳統農業已不能充分滿足世界市場對食品的需求,而轉基因技術可保障并促進農業的可持續發展,是有效解決世界溫飽問題的途徑之一。②轉基因作物的生產成本低。通過轉基因技術,可使傳統農作物具有抗旱、抗澇、抗蟲、抗除草劑等特性,使其可在多種氣候條件下生長,并能減少化學農藥和除草劑的使用,從而降低種植成本,提高食品質量[8]。③轉基因作物的營養成分更高,口感更好。轉基因作物與傳統的農作物相比含有更多的礦物質和維生素,對人類的健康有利,同時還有助于抵抗疾病[9]。利用轉基因技術,根據人類的需求培養農作物,使其生長更有針對性,能更好地滿足人類需要。
2.2 轉基因食品作物的缺點
①轉基因作物對人類健康的不利影響。和轉基因食品相聯系的健康風險主要有毒素、過敏原和遺傳風險。轉入基因的表達和其表達的新蛋白可能會被整合從而產生不可預料的過敏反應。例如經過基因修飾增加了半胱氨酸和蛋氨酸含量的大豆作物之所以被取消,就是因為發現其表達的轉基因蛋白具有高度致敏性[10]。②轉基因作物會降低食物的營養價值,破壞食物的營養成分。轉基因作物為了滿足人類需求,插入外源基因到植物基因組中,外源基因隨機整合到宿主基因組中后,可能會引起基因缺失、錯碼等突變,從而使其表達的蛋白質產物的性狀、數量及部位與期望值不符,因此會對食物營養成分有所破壞,降低轉基因食品的積極效果[11]。③轉基因作物會造成環境污染,破壞生態環境。轉基因作物在自然界大量種植,其具有的抗蟲和抗除草劑特性可通過基因漂移進入野生植物品種,創造出難以根除的“超級種子”,這會造成基因污染,影響生物多樣性的保護和可持續利用[12]。這種污染對環境和生態系統造成的危害比其他任何因素都難以消除。
3 轉基因食品的檢測方法
轉基因食品的檢測方法目前主要有對外源基因的檢測和對外源蛋白質的檢測2 類。
3.1 對外源基因的檢測方法
主要有聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,PCR)法和基因芯片法。這2 種檢測方法都以轉基因產品所導入的外源基因的通用調控元件或基因作為擴增的靶序列,通過對這些通用元件和基因的鑒定完成轉基因作物的篩查。常用的調控元件有CaMV35s 啟動子/終止子,T-nos 終止子,常見的通用基因包括bla、hpt、npt II 等標記基因和報告基因。
基于PCR 的檢測技術分為定性PCR 和定量PCR檢測技術。普通PCR 技術通過設計針對不同目標DNA的特異性引物,經過PCR擴增和瓊脂糖凝膠電泳檢測目標DNA,能實現對不同轉基因DNA成分的初步鑒定。巢式和半巢式PCR技術對同一模板使用2 對引物,經過2 次擴增,提高鑒定的特異性和靈敏性,在轉基因食品檢測中也廣泛應用[13]。
而實時定量PCR技術(real-time PCR)是目前定量PCR技術中最為常用的一種,該反應體系除特異性引物外,還含有靶序列特異性熒光探針。利用該技術可將轉基因成分的檢測限值提高到20~30個拷貝[14]。基因芯片技術能同時對成千上萬的靶模板進行分析,具有高通量、高靈敏性和集成化的優點,已被應用到轉基因產品的檢測中。Zhou 等[15]報道利用芯片技術,成功檢測了大豆、玉米、油菜籽和水稻的目標序列,其中轉基因大豆的最低檢出限為0.5%。
3.2 對外源蛋白質的檢測方法
主要有ELISA 和Western 印跡法(Western Blot)。ELISA 分析法特異性高,獲得結果快,儀器操作簡單,能使測定達到很高的靈敏性和穩定性。美國FDA已用雙夾心ELISA 法檢測食品中是否含有轉基因玉米成分。Western Blot 和ELISA法原理相同[16],但操作繁瑣、成本高。此外,還發展出試紙條法,以試紙條來代替ELISA 檢測方法中的酶標板后出現了試紙條檢測技術。該方法操作簡單、迅速、成本低廉,適用于轉基因樣本的早期篩選[17]。
4 轉基因食品的安全性評價
轉基因食品的安全性評價既與中國人民的身體健康和環境安全密切相關,同時也影響著中國農業生物技術產業是否能夠可持續發展。加強對轉基因食品安全管理的核心和基礎就是安全性評價。
4.1 轉基因食品安全性評價原則
目前國際上公認的對轉基因食品的安全性評價原則是以科學為基礎,個案分析,實質等同性和逐步完善相結合。遵循科學基礎的食品安全性評價會對轉基因食品技術的進步和整個行業的發展發揮重要的促進作用。而在長期實踐過程中累積起來的科學理論及技術已為轉基因食品的安全性評價奠定了較好的基礎。
由于轉基因食品研發時所采用的技術路線、供體、受體以及目的基因都各不相同,因此要對每一個個案制定有針對性的驗證方案,進行綜合考察以得出正確的評價結果。而個案分析原則就可在食品安全性評價時最大限度的發現安全隱患,進而保證食品安全[18]。轉基因技術是一項新興的技術,對轉基因食品采用傳統毒理學的食品安全評價方法已無法對其進行正確的安全評價。1993 年,歐洲經合組織(OECO)首次提出“實質等同原則”(substantial equivalence)作為轉基因食品的安全性評價原則,即對轉基因食品各種主要營養成分、營養拮抗物質、毒性物質及過敏性成分等物質的種類和含量進行分析測定,若與相應的傳統食品無差異,則認為兩者具有實質等同性,不存在安全性問題;若無實質等同性,需逐條進行安全性評價[19]。根據“實質等同性”原則,對轉基因作物的表型和農藝學性狀、成分、全面安全性、營養和飼料性等方面的等同性進行綜合評價,證明其與傳統作物是否等同,是評價轉基因作物是否安全的一個有效途徑。
逐步原則指對轉基因作物的安全評價應當分階段分層次進行,首先要分階段對轉基因食品管理進行審批,其次對轉基因食品的安全性評價要分步驟進行,逐步而深入地開展審批和評價工作。逐步原則提高了工作效率,盡可能在最短的時間內發現潛在的風險[20]。
4.2 轉基因食品安全性評價程序
轉基因食品的安全性評價程序主要包括5 個方面:(1)插入基因安全性和其整合到宿主基因組中分子特性的研究[21];(2)分析親本(宿主)作物各種營養物質和已知毒素含量的變化;(3)潛在致敏性的研究;(4)轉基因食品與人類或動物腸道中的微生物菌群發生基因轉移的可能性及其影響;(5)轉基因食品危害性的評估數據,包括活體和離體的毒理和營養評價[22]。對這5 個方面的檢測主要是通過營養評價、毒理性分析、過敏性分析和抗生素標記基因的研究和分析進行的。能否通過安全性評估是轉基因食品能否被批準商業化和進入市場的前提,也是政府對轉基因產品進行管理的依據。
4.2.1 轉基因食品營養評價和毒理性分析轉基因食品的營養評價主要針對蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪、氨基酸等與人類健康密切相關的物質,與傳統食品進行比較,以確定其與傳統食品是否相同或相似。毒理性分析包括對轉基因食品中新表達物質的分析和全食品分析。歐洲新食品領導小組建議轉基因毒理性分析評價項目包括毒物動力學和代謝試驗、遺傳毒性、增殖性、致病性、嚙齒類動物90 天亞慢性喂養試驗及其他毒性試驗。
4.2.2 轉基因食品的過敏性分析食品過敏是人類食物史上歷史悠久的問題,過敏性分析可預防轉基因食品中引入新的過敏原,從而保護敏感人群。2001 年舉行的FAO/WHO會議上提出了目前國際上通用的轉基因食品過敏性評價策略[23]。該評價主要分為2 種情況:(1)轉基因食物中含有的外源基因來自于已知含有過敏原的生物,如果該序列與已知過敏原序列具有同源性,則表明食物是過敏原;否則還需要對過敏病人進行血清學試驗。(2)轉基因食物中的外源基因來自未知含有過敏原的生物,則應考慮對過敏患者的血清做交叉反應,進行胃腸道模擬消化試驗以及動物模型試驗[24]。Zhou 等[25]研究發現BN大鼠會對重組后的人乳鐵蛋白產生較弱的過敏反應。
4.2.3 轉基因食品的抗生素標記基因研究抗生素標記基因是目前轉基因作物常用的選擇標記基因,常見的抗性基因有抗卡那霉素、抗潮霉素、抗新霉素等基因。由于抗生素對人類的疾病治療具有關鍵的作用,因此對轉基因食品抗生素標記基因的安全性評價意義重大。2004 年進行的一項人類志愿者服用轉基因大豆的試驗結果表明,目的基因和抗生素標記基因并未從食物轉移到人類腸道微生物菌群和胃腸道消化系統中[26]。這說明轉基因發生水平轉移的概率很小,但在評估潛在的健康風險時,還需考慮抗生素在人體和動物中的使用情況以及胃腸道微生物對抗生素的抗性。
5 展望和總結
當今人類社會面臨人口膨脹、資源匱乏和環境惡化3 個難題,而發展轉基因食品有助于緩解這3 個問題。轉基因作物通過改良自身的遺傳性狀,可以帶來巨大的潛在經濟和社會效益。雖然轉基因作物也面臨著一些問題和挑戰,如轉基因作物的政策制定和調控,以及轉基因食品標簽制度等[27],但是轉基因技術作為未來農業生物技術發展的必然趨勢,這項技術具有廣闊的前景和價值。而中國作為一個人多地少的發展中大國,開展轉基因食品作物的研究勢必會對經濟、社會和環境的發展起到重要作用。
將來轉基因食品的應用會有很多方面,包括藥用食品、能合成乙肝疫苗的香蕉[28]、成熟周期更短的基因工程魚[29]以及結果更早的果樹[30]等。雖然以上轉基因食品的商業化價值還有待檢驗,但科學家們已經預測轉基因食品在未來幾十年間將會以指數形式增長。轉基因技術和轉基因食品作為一項新興的科學技術成果,其發展歷程只有30 多年,因此它們對于人類健康影響風險的數據還不充分,大部分轉基因食品和親本作物之間仍被認為達不到實質等同性的標準[31]。但科學研究總是在探索中前行,正因為社會大眾對轉基因食品爭議不斷,因此既需要建立嚴格健全的轉基因食品審查制度,也需要更加科學嚴謹的方法和標準來研究轉基因作物和傳統作物在結構學、營養學、毒物學和代謝上的差別,探索遺傳技術用于轉基因作物上的安全性,從而打消公眾認知和情感上的疑慮,進而促進轉基因技術、轉基因作物和轉基因食品的發展,使其更好地為人類社會可持續發展服務。
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傾心科研事業 天道自然酬勤
隨著人類科學技術的發展,生活水平的提高,人口增長速度隨之劇增,為了解決環境生態問題以及能源危機,尋找發展新型的資源成為人類發展的必由之路。其中,生物工程的應用領域非常廣泛,它必將對人類社會的政治、經濟、軍事和生活等方面產生巨大的影響,為世界面臨的資源、環境和人類健康等問題的解決提供美好的前景。生物工程包括四大工程,基因工程、酶工程、蛋白質工程、細胞工程,其中基因工程(也就是克隆技術)在人類史上具有尤為重要的意義。
作為新世紀的尖端科學,克隆技術從它誕生的那一刻起就吸引了眾多世人的目光,作為世界最大的發展中國家,中國也一直在致力于前沿科學的研究。吉林大學畜牧獸醫學院教授、博士生導師、動物克隆專家李子義,就一直致力于克隆技術的研究,并在中國得到前所未有的關注而且碩果累累。李子義自1983年留原獸醫大學(現吉林大學農學部畜牧獸醫學院)任教,主要從事動物組織學與胚胎學的教學及動物早期胚胎發育機理和動物胚胎生物工程方面的研究工作。主要承擔動物醫學、動物科學、生物技術、獸醫公共衛生檢驗等專業本科生理論課與實驗課的教學工作,以及碩士和博士研究生發育生物學、動物學進展、英語科技論文寫作等課程的教學工作。
1999年3月,李子義遠離妻子和孩子只身踏上了赴美留學的路途。初到美國愛荷華大學醫學院解剖學與細胞生物學系John Engelhard教授實驗室從事博士后研究的日子里,他感到一切都很新鮮,一切又都很陌生。盡管Engelhard實驗室從事分子生物學實驗的條件和儀器非常先進,但Engelhard教授交給他的工作卻是組建轉基因克隆雪貂課題組,盡快建立雪貂體細胞克隆的操作程序,而他所要做的第一項工作是要購買用于胚胎顯微操作所需的儀器設備。
三個月后,當看到所購買的儀器設備陸續到達并調試安裝后,李子義暗下決心一定要做出點成績來。在美國愛荷華大學從事博士后研究工作近8年的時間,他對國外高校在管理、科學研究等方面的先進經驗有了全面的了解,并深深地認識到了國內的差距。他深深知道,一個科學工作者要想出成果,要想達到很高的學術造詣,必須要勤奮,這是科學研究的一個必然規律。李子義把所有的時間幾乎都用在了科學研究上,無論是周末還是節假日他從不休息,“工作”幾乎成了他生活的全部內容。另外,李子義具有很強烈的創新精神,他善于發現問題,然后就是努力地去解決問題,并且,李子義并不僅僅從一條思路研究,他總是試圖從各個角度去探索、完善并找出最佳的解決方案。
2006 年李子義承擔的美國 NIH 研究課題——應用胚胎克隆技術生產具有肺纖維化囊腫的雪貂動物模型,獲得突破性進展,在國際上首次獲得兩只應用成年雪貂體細胞為細胞核供體的克隆雪貂,使他從事的雪貂體細胞克隆技術的研究達到國際先進水平。為了利用雪貂這一動物建立人類肺纖維化囊腫(CF)疾病的動物模型,他查閱了有關雪貂生殖生理方面當時僅有的少的可憐的報道,著手系統地研究了雪貂體細胞克隆的各項技術指標,即從雪貂的超數排卵、胚胎體外培養和胚胎移植,到雪貂卵母細胞的體外成熟和活化,從供核體細胞的細胞系的建立以及周期的確定,到克隆胚胎構建方法的研究,直到在國際上首次獲得兩只體細胞克隆雪貂和轉CF基因克隆雪貂,創立了雪貂體細胞克隆的操作程序,為應用克隆技術生產轉基因雪貂用于人類疾病動物模型的建立奠定了堅實的基礎,論文已發表在國際著名期刊《發育生物學》。
立足自主創新 實現強國之夢
李子義在讀博士后期間,由于成績斐然,研究成果豐碩,于2002年在美國愛荷華大學任助理研究科學家,被美國政府授予綠卡,獲得在美國的永久居住權,但是李子義心里掛念的是自己的祖國。2006年9月李子義婉言謝絕了愛荷華大學John Engelhard教授的誠懇挽留,毅然放棄了美國的優越生活條件和工作條件,攜家人回到了中國。李子義依照吉林大學學術帶頭人人才引進計劃,在吉林大學畜牧獸醫學院擔任教授、博士生導師、基礎獸醫學科學術帶頭人等工作。
回國后,李子義在國家轉基因生物新品種培育重大專項和吉林大學基本科研業務費的資助下,通過他不懈的努力獲得豐碩的收獲。李子義先后承擔了國家自然科學基金項目、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目、國家轉基因重大專項和國家科技支撐計劃等項目,獲得研究經費1500萬元。同時,組建了一個優秀的“基因修飾克隆動物”創新團隊,并申報吉林大學創新團隊獲得批準。該創新團隊已獲得國家轉基因生物新品種培育重大專項——豬、羊抗病育種,豬、牛品質改善等課題1100萬的研究經費。
李子義帶領團隊充分利用分子生物學技術,經過兩年時間的協作攻關,將牛奶蛋白中編碼賴氨酸基因片段轉入“雌性黑白花奶牛”胎兒成纖維細胞內,以雌體細胞為細胞核供體,通過體細胞核移植技術制備克隆胚胎,再將克隆胚胎移植到西門塔爾雜交母牛(黃白花)代孕母牛體內。受體牛懷孕276天后,于2011年8月6日在吉林大學奶牛繁育基地順利產下一頭雌性轉基因克隆牛犢(黑白花),由于這頭牛是陰歷七月初七中國傳統節日--七夕情人節這一天出生的,故起名叫“織女”,出生時體重為31.5公斤,健康活潑;經初步檢測,體內攜帶所轉入賴氨酸基因。
這是世界上首次利用轉基因技術和體細胞核移植技術獲得的賴氨酸轉基因克隆牛,這也標志著我國轉基因技術與克隆技術完美結合的又一次重大突破。李子義介紹說,牛奶蛋白是牛奶中本來就存在的物質,將牛奶蛋白中的賴氨酸基因轉入,不但賴氨酸含量高而且是水溶性蛋白,利于人體吸收。谷物是我國人民的傳統主食,但是谷物的賴氨酸含量普遍較低,所以飲食中缺乏賴氨酸的情況是比較常見的。牛奶中蛋白質、碳水化合物、鈣、鐵以及維生素等含量高,但是賴氨酸含量比較低,而這項成果可使牛奶中的賴氨酸含量大幅提高,預計賴氨酸水平要比一般牛奶高30%,使牛奶的成分更加完美。
李子義表示,高賴氨酸牛奶要投入市場,估計還需10年左右的時間。這10年時間要完成兩項工作,一是生物安全評價工作,二是高賴氨酸奶牛的擴繁工作,培育出雄性轉基因公牛,轉基因的公牛和母牛得到更多的高賴氨酸轉基因奶牛,獲得轉基因奶牛種群,從更大規模上去檢測牛奶的安全性。對于高賴氨酸牛奶成本和市場前景,李子義說:“轉基因奶牛的飼養成本與普通奶牛一樣,先期的研發成本伴隨著轉基因克隆牛群體的擴大會逐漸攤薄,通過與牛奶生產企業合作,高賴氨酸牛奶是非常具有市場前景的。”
【摘要】我國大豆油市場中近九成的原料都是轉基因大豆,但國內對轉基因食品管理的研究還不是很多。本文通過問卷調查,分析消費者對于轉基因大豆油的購買意愿以及對其的認知程度。另一方面,利用CVM 調查法,進一步分析消費者對轉基因大豆油的消費行為和支付意愿。同時,根據調研的結論提出相應的政策建議。
關鍵詞 轉基因大豆油;支付意愿;CVM調查
【作者簡介】張迪,江南大學商學院碩士研究生,研究方向:食品貿易;章家清,江南大學商學院副教授,博士,研究方向:食品貿易研究。
一、導言
轉基因大豆是我國進口最多的農產品。隨著生活水平的提高,人們越來越重視營養和健康,對是否轉基因食品的區分意識也不斷提高,也影響著消費者的支付意愿。消費者的態度決定著轉基因大豆油的消費市場,也對轉基因技術的發展產生著深遠的影響。中國是歷史上最早種植非轉基因大豆的國家,有著悠久的種植歷史。隨著我國飼料行業、壓榨行業、畜牧行業以及食品加工等行業的快速發展,大豆的種植面積滿足不了我國對大豆的需求,1996年開始我國成為大豆的凈進口國,初期主要進口非轉基因大豆。1997 年,我國批準進口轉基因大豆,轉基因大豆的進口比重逐年遞增,2013年共進口大豆6900萬噸(FAO數據庫、中國統計局網站),占據全球第一位。由于國內對轉基因大豆油管理的研究還非常缺乏,消費者對于轉基因大豆油的消費行為受到文化因素、社會因素、環境因素、科學知識掌握的多少和個人偏好等因素的影響,無論是通過大力宣傳,還是加大研究力度來降低轉基因大豆油對人體的傷害,都需要通過實踐調研統計才能了解和熟知。
二、調研分析
本文采用目前調查分析實驗中較為常用的意愿評估法展開研究。意愿評估法(Contigent Valu?ation Method,CVM) 也稱條件價值法,屬于陳述性偏好價值評估技術。CVM基本思想的提出是在哈佛大學Ciriacy-Wantrup (1947) 的博士論文中, 后來又由美國經濟學家Robert K.Davis(1963) 首次應用到狩獵娛樂價值的評估實踐當中。CVM 評估中所用到的數據都來自假設的市場,所以該方法應用的關鍵在于怎樣有效地模擬真實交易市場,如何選擇適當的引導技術獲取消費者的支付意愿。總體看來,CVM的基本步驟可以歸納為:問卷設計、實施調查、數據處理。
(一) 問卷設計
從內容上分,CVM 評估問卷一般包含三部分:獲得調查對象的個人及家庭社會、經濟等方面的信息;通過對問題的描述,確保調查對象清楚了解有關問題;引導調查對象評估環境物品。通過研究成果可以知道,性別和轉基因大豆油的價格在很大程度上影響著消費者對大豆油的需求,同樣對于消費者的支付意愿影響也較大,因此將這兩個變量加入問卷當中。另外,除了一些問卷必備信息(性別、年齡、職業) 之外,本文認為個人收入的影響、消費者對轉基因大豆油的了解程度和關注度等因素可能與轉基因大豆油的支付意愿存在一定的關系,因此將其引入問卷以便于分析研究。為了數據統計分析的方便,對每個特征變量進行了賦值,具體如表1所示。
CVM引導技術中,支付卡方式要求調查對象從一系列給定的價值區間中選擇其最大的支付意愿值,該方法降低了估價的難度,所以應用范圍較為廣泛,本次調查方式也采用的是支付卡法。首先,為了調查消費者對轉基因大豆油的了解程度,設置了前兩個問題。然后,對于消費者對其了解程度也做了相關調研。第五個問題的目的是探尋消費者對于轉基因大豆油漲價的態度,這里的漲價是指由于各種因素影響而導致的價格上漲。而最后一個問題是為了了解消費者對轉基因大豆油品質提高而帶來的價格上升的支付意愿,通過試調之后,將漲幅定為表2的范圍。
(二) 實施調查
標準的CVM調查技術有信函調查、電話調查和現場面訪調查三種。綜合考慮各種方式的優劣性,最終采取現場面訪和信函相結合的調查方式展開調研。為了方便研究,調研地區選擇的是江蘇省南京市、無錫市和蘇州市中心的家樂福、樂購和歐尚3家大型超市,選擇超市的各類消費者作為調查對象。并于2013年9~11月進行現場調查。本次調查共發放問卷450 份,回收411 份,其中無效問卷39份,有效問卷411份,問卷有效率為91.4%。
(三) 數據的處理
1.數據初步統計分析。調研結果的均值與標準差如表1、表2 所示。在所有調查對象中,男性對象占62.9%,基于我國人口結構原因,男性的比率明顯高于女性,所以該樣本比例可認為是合理的。在受教育程度方面,本科生比例最高,占67.14%,其次是高中和大專生。調查結果顯示, 對于轉基因大豆油, 消費者不是很了解。77.14%的消費者僅僅聽說過,但不了解;對轉基因大豆的種類、特征和標簽三個方面所了解的消費者分別占調查總數的2.86%、8.57%和11.43%。因此,從總體上看,消費者對于轉基因大豆油安全性的認識不清晰。
2.二元Logit 回歸分析。基于CVM 調查結果,應用二元Logit回歸模型,分析消費者對于轉基因大豆油由于品質提高而引起的價格上漲的支付意愿。這里需要把消費者對轉基因大豆油的選擇分為三組,分別賦值并進行討論。
第一組:不愿意支付任何額外費用,0=0%;因色澤度不變,減少轉基因原料含量而多支付費用,1=1%~5%。
第二組:因色澤度不變,減少轉基因原料含量而多支付費用,0=1%~5%;因既增加色澤度又減少轉基因原料含量而多支付費用,1=6%~10%。
第三組:因既增加色澤度又減少轉基因原料含量而多支付費用,0=6%~10%;因既保證色澤度又盡可能減少可控制的危害,1=11%~20%。
模型中的自變量設置如同表1所示,相對應的二元Logit模型表達式為:
式(1) 中, P 為因變量為1的概率, B0 為常數項, Bi 為回歸系數, xi 為支付意愿的影響因素, εi 為隨機誤差且服從正態分布。
表3 給出了二元Logit 模型的三組回歸結果,通過模型的分析可以比較容易地看出各個自變量的影響。第一組實驗主要反映影響消費者是否愿意支付費用的因素。實驗結果顯示,消費者收入、職業和偏好的價格區間變量的作用不顯著,消費者的年齡、性別和教育程度與支付意愿值均表現出了正相關關系。這可能是由于消費者對轉基因大豆油不了解的緣故,使得具有這些特征的消費者對轉基因大豆油的選擇不敏感。第二組實驗主要反映的是消費者在希望降低轉基因原料含量的同時對轉基因大豆油色澤度的追求程度。這里只有性別和價格變量的作用是顯著的,且呈現出正相關性。第三組實驗主要反映的是消費者對于更高層次轉基因大豆油的需求程度。在本實驗中,價格變量與支付意愿值都為負相關,年齡與教育程度變量與其正相關。
(四) 研究結論
本次調研從多個角度了解了消費者對于轉基因大豆油的消費態度,通過調查數據的定量研究分析可以得到如下結論。
1.從轉基因大豆油的知識普及程度上來看,雖然對它的宣傳已取得了一定的成效,消費者也有了一定的了解,但完全了解的并不是很多,消費者對轉基因大豆油了解的途徑主要是大型超市的導購和新聞媒體。我國目前批準大豆進口用作加工原料,還沒有批準轉基因大豆進行商業化種植,對于是否能真正達到完全安全,很多消費者表示信心不足,其主要原因還是在于轉基因技術推廣的難度性。政府應利用媒體公布更多信息來滿足公眾的知情權,通過各種途徑使普通消費者對轉基因大豆油有更多的認識和了解,從而能區分并自由選擇傳統大豆油或者轉基因大豆油。
2.消費者對于轉基因大豆油漲價的意見較大,如果其價格上漲,會盡量減少購買量。通過調查發現,無論是因為政策原因還是由于品質改善而引起的價格提高,消費者都比較敏感。
3.通過研究發現,由于品質提高而引起的價格上升易于被消費者所接受。與其他研究結果類似,消費者的年齡、性別和教育程度與支付意愿值均表現出了正相關關系。另外,現有的調查結果顯示,越是年輕,反而越趨向不消費轉基因大豆油。一般情況下,與老年人相比,年輕人更注重大豆油中轉基因大豆的含量,選擇范圍也比較廣泛。
三、政策建議
針對所做的調查,得出如下結論:轉基因技術不論在資源、環境還是農業方面等方面有著巨大潛力,為農業的發展提供了廣闊的前景。當下雖然轉基因大豆油已經進入居民的日常生活中,仍然有很大一部分消費者由于缺乏對轉基因大豆油的基本知識和科學客觀的評價而不愿購買。根據調查結論,提出以下具體建議。
(一) 加大宣傳的力度
政府要通過各種途徑加大宣傳的力度,普及轉基因大豆油的基本知識,進一步深入強化消費者對此的認識。同時,加強與新聞媒體的合作,加強對轉基因技術的宣傳,增加消費者的參與度。通過定期舉辦公眾講座、發放宣傳資料,讓消費者真正理解政府決策,支持轉基因技術的發展。
(二) 加強對轉基因食品的安全管理
要加強對轉基因食品的安全管理,建立科學合理的轉基因食品的評價標準。一方面,嚴格按照《農業轉基因生物安全管理條例》的規定,在轉基因食品的安全評價試驗、生產、加工和銷售等環節實施監督管理。另一方面,要加大對轉基因技術的投入力度,進一步完善現有的評價體系,盡快出臺統一安全評價的標準。
(三) 完善轉基因食品的標識制度
逐漸完善轉基因食品的標識制度,適當控制價格。通過披露更多信息來滿足公眾的知情權,從而使普通消費者能夠區分并自由選擇傳統大豆油或者轉基因大豆油。消費者對于轉基因大豆油的價格變化較為敏感,政府如果對其進行調整,需要采取必要的措施穩定大豆油市場,把價格的波動幅度控制在合理的范圍內,這樣消費者才比較容易接受。
(四) 適當控制進口
在宣傳轉基因大豆的同時也要適當控制進口。積極發揮我國非轉基因大豆的優勢,進一步強化對大豆主產區的扶植力度,增強非轉基因大豆在國際市場中的競爭力,從而保障農民的生活和收入。要積極打造我國非轉基因大豆的品牌,不斷優化非轉基因技術,進而保障我國本土大豆的發展。
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(責任編輯:夏明芳)
更正
關鍵詞:生物安全;實踐教學;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)03-0100-03
近年來,社會經濟發展和生態環境中的生物安全問題引起了人們的廣泛關注。[1]外來入侵生物對生態環境、生物多樣性、農林業生產、對外貿易及人類健康造成了巨大的影響,這些外來入侵生物潛在的危險嚴重威脅著生物多樣性和生態環境安全。[2]另外,轉基因生物的安全性問題也已經引起世界各國的廣泛關注。[3]因此,根據目前我國社會經濟的發展和人才市場的需求,生物安全專業人才的培養十分迫切。為了滿足社會需求和學科發展的需要,福建農林大學于2004年申報了生物安全專業,并獲得教育部的批準,率先在全國設立生物安全本科專業。從2005年開始,植物保護學院設立生物安全系加強生物安全新專業建設,2005年9月招收第一屆4年制生物安全專業本科生,2009年6月,首屆畢業生已順利畢業并獲得理學學士學位。自生物安全系成立以來,按照人才分類培養目標制定相應的實踐教學目標,根據不同培養階段安排相應的實踐教學內容,依托國家重點學科(植物病理學)和福建省重點學科(昆蟲學),以“農業部重點實驗室”、“教育部重點實驗室”、“應用生態研究所”和“益蟲研究所”為依托平臺,以專業實驗室和校外實驗基地建設為重點,進行了生物安全專業實踐教學體系的構建與實踐,并取得一定成效。現將生物安全專業實踐教學體系的構建與實踐情況總結如下:
一、實踐教學目標
根據社會發展的需求和生物安全專業辦學的實際,結合福建農林大學的學科優勢和福建省閩臺地域優勢,生物安全專業人才培養模式既要獨具特色又要符合教育規律[4]。福建農林大學研究和探索,確定生物安全專業的培養目標:培養具備高尚的健全人格、寬厚的業務基礎、扎實的基本理論和實驗技能、敏捷的創新思維、厚重的社會責任、廣闊的國際視野和潛在的領導能力,畢業后能在學術上繼續深造或進入社會并開展終身學習的復合型人才。按照“厚基礎、寬口徑、強實踐、重素質”的人才培養目要求,結合“研究型”學院建設的實際,福建農林大學植物保護學院在生物安全專業學生培養過程中實行分流培養,并根據培養類型制定相應的實踐教學目標:“研究型”人才培養:強化專業基礎培訓和科研素質培養,通過提供良好科研平臺,爭取使這部分學生能夠推免考試直接攻讀碩士研究生,為生物安全科研方面的塑造后續人才。“應用型”人才培養:重點培養學生的實踐經驗和專業技能,尤其是在生物安全檢測技能、外來入侵生物的檢疫處理技能、生物安全的評估等方面具有生物安全專業特長,爭取獲得國家或行業相關技能認證,為今后從事生物安全專業工作打好基礎。“復合型”人才培養:重點培養學生的實踐能經驗和綜合素質,充分發揮學生個性和優勢,通過提供多樣化的實踐條件,在人文素質、學科文化和綜合素養方面具有生物安全專業特色,調研生產中的實際問題,從解決生產中的實際問題的實踐中完成畢業論文,為今后從事生物安全相關領域工作打好基礎。
二、實踐教學體系
福建農林大學植物保護學院通過整合和優化專業課程實驗和加大實驗教學的學分比例,設立創新性、綜合性和探究性實驗,建立了具有生物安全專業特色的實踐教學體系,依據培養階段和實驗性質的不同培養鍛煉相應的實踐技能。
1.基礎培養階段的基本實踐技能培訓。該部分實踐主要在大一至大二上學期進行,主要是進行基本實驗技能訓練。基礎培養階段,以通識教育為重點學習基礎知識和技能,結合開設網絡教學、自學課程、討論課程、培養和強化學生的自學能力;增設《學科文化》課程,組織師生交流、讀書報告(人文底蘊和表達能力的培養),學術沙龍(學生定期參與校、院的各類學術報告活動),通過總結、提煉、挖掘福建農林大學植物保護學院深厚的學科文化引導學生鞏固專業思想。這部分實踐教學多為專業必修基礎課的實驗教學內容,包括《大學信息技術基礎》上機實習(24學時)、《文獻檢索》上機實習(14學時)、《大學物理III》實驗(15學時)、《植物學》實驗(15學時)、《動物學》(12學時)、《微生物學》實驗(30學時)、《學科文化》討論教學(15學時)等。
2.專業培養階段的專業實踐技能培訓。該部分實踐主要在大二下學期至大三下學期進行,主要主要是進行專業實踐技能培訓。將專業基礎課提前到二年級進行,將專業課的實驗課獨立開課,并提前到二年級下學期和三年級上學期執行,在三年級下學期即開展綜合性、創新性和探究性實驗,通過系統化培訓全面掌握專業實踐技能。這部分實踐教學內容主要為綜合性、創新性和探究性實驗教學內容。綜合性實驗課程主要包括《基礎化學實驗》(80學時)、《生化實驗》(45學時)、《分子生物學實驗》(15學時)、《農業昆蟲學實驗》(36學時)、《普通植物病理學實驗》(36學時)、《植物檢疫學實驗》(45學時)、《生物安全檢測技術》(45學時)等。同時,為開展科研素質和科研文化的培養,學校、學院設立科技創新項目,鼓勵學生申報國家、省、校級各類創新項目,學生雙向選擇導師,自主選擇申報創新性實驗項目開展創新性實驗,要求學生在實驗設計、研討的基礎上,撰寫創新性實驗項目結題報告。由指導老師組成的評估專家進行評分,合格者計入學分。
3.綜合培養階段的綜合實踐技能培訓。該部分實踐主要在大三下學期至大四下學期進行,主要是進行綜合實踐技能培訓,重點是培養效果的提升及定位,強化畢業實習和畢業論文工作。在大三下至大四上(3月15日~10月15日),開展形式多樣的綜合畢業實習。在大四開設《科研實踐》(3周2學時)、《綜合實踐》(3周2學時)、《工作實習》(4周3學時)等綜合性實踐教學。本階段強化實踐教學,實行寬口徑專業教育,因材施教,分流培養。對于“研究型”,進入導師實驗室,參加導師主持的科研項目,持各類創新項目,開展研究性工作。在完成創新項目的基礎上,提前完成畢業論文,撰寫學術論文、參加相關學術活動,提前做好保研和考研準備。對于“應用型”,進入校實驗中心、動檢局、檢測中心和相關企業,主要涉及入侵生物診斷和鑒定、生物安全檢測,服務社會,鼓勵取得相關技能認證證書,開展專業技能綜合訓練并完成畢業論文,提前做好報考公務員和企事業單位招聘準備;對于“復合型”,通過科研院所、企業、基層單位聯系,指導學生開展野外科學考察、社會實踐、社會調研工作,調研生產中的實際問題,鼓勵將實際問題帶回學校進一步探討,從解決生產中的實際問題的實踐中完成畢業論文。
綜合以上安排,福建農林大學植物保護學院生物安全專業實踐教學環節進度安排(表1)。
三、保障措施
1.校內實踐教學平臺建設。經過幾年的新專業建設,生物安全專業已建成“生物安全專業綜合實驗中心”,先后投資150多萬元,對4間實驗室進行改造,建成符合現代教學的多媒體實驗室,添置了一批現代化教學儀器設備,諸如人工氣候箱、超低溫冰箱、基因擴增儀、酶標儀、電泳圖象分析系統等高精教學設備。依托農業部、教育部重點實驗室,國家和省級重點學科,應用生態研究所,益蟲引進與利用研究所等,為該專業的人才培養提供了良好的實踐教學平臺。目前已在校內建成了生物安全綜合性實踐基地并且安排專職指導教師負責指導,主要包括農產品安全(殘留)檢測、轉基因生物檢測、病原微生物檢測、檢疫性有物預防與控制研究基地等(表2)。
2.校外實踐教學基地建設。經過幾年的新專業建設,福建農林大學植物保護學院生物安全專業與省內外生物安全專業相關單位聯合建設了一批校外校外實踐教學基地(表3)。在省內的實踐基地主要包括指導教師科研基地,福建出入境檢驗檢疫局技術中心和出入境檢驗檢疫機構,福建省農業科學院植物保護研究所,福建省農業廳農產品質量安全檢測中心和全省各市農業局農產品質量安全檢測中心等。在省外的實踐基地主要與從事生物安全研究的科研院所開展合作,如與中國農業科學院植物保護研究所、浙江省農業科學院植物保護研究所、云南省農業科學植物保護研究所、上海市農業科學院植物保護研究所等多家單位建立了聯合培養實踐教學基地。
表3 福建農林大學植物保護學院生物安全專業校外實踐基地
3.實踐教學的組織管理。①采取多樣化的實驗教學考核方法。生物安全專業實驗教學考核采取多樣化考核方法,分別按照實驗報告、考察報告、專業論文、畢業論文等的質量和水平,參考實驗過程中的表現來分三類綜合評定:對于研究性實驗與論文(報告),主要以揭示生物安全相關規律、機理,具體技術的應用效果和技術集成等為主,重點評價其研究內容和實驗方法的創新水平;對于應用性實驗與論文(報告),主要以生物安全相關的檢測、檢疫等為主應用性研究,重點評價其以其設備使用和實驗技能水平。對于實踐性實驗與論文(報告),主要以解決生產中的實際問題的調查報告、考察報告為主,重點評價其分析問題和解決問題的綜合能力水平。②采取雙導師制的實踐教學管理方法。在生物安全專業的實踐教學過程中,通過與合作單位開展合作研究,采用雙導師制,促使學生的畢業實習與崗位工作相結合,頂崗實習,學生的實習、論文工作與崗位銜接,在場地與時間上實行彈性處理;強化學生的實踐和崗位適應能力,為學生畢業后從事相關工作奠定基礎。
經過四年來的實踐,生物安全專業實驗教學取得了顯著的效果,學生專業思想穩定,學習積極性高,自覺學習文化知識,主動鍛煉實踐能力,積極塑造高尚品質,努力提高綜合素質等已在學生中蔚然成風,綜合素質培養效果明顯,畢業論文質量提高顯著[4]。在后續的培養中,生物安全專業實驗教學繼續按照人才分流培養目標要求,通過多樣化的實踐教學支撐體系,加強實踐技能培訓。對于“研究型”培養對象,創造條件讓學生主持或參加大學生科技創新實驗計劃項目,鼓勵同學在畢業前公開發表學術論文,鼓勵應屆本科畢業生推薦或考取國內外碩士研究生;對于“應用型”培養對象,指導學生獲得相關技能認證(檢疫員、檢驗員等),在技能方面有生物安全專業特長,讓畢業生能比較順利地獲得能夠發揮其技能優勢和專業特長的工作崗位;對于“復合型”培養對象,充分發揮學生個性和優勢,通過提供多樣化的實踐條件,在人文素質、學科文化和綜合素養方面具有生物安全專業特色,使畢業生具有繼續發展的潛能和優勢,為今后從事生物安全相關領域工作打好基礎。今后,我們根據社會經濟與生物安全科技發展的需要,結合福建農林大學的學科優勢和福建省閩臺地域優勢,進一步加強對外聯系與合作,進一步加強實踐教學的組織管理與考核,不斷完善實踐教學體系,使其在生物安全專業人才培養中發揮更大作用。
參考文獻:
[1]萬方浩,郭建英,張峰.中國入侵生物研究[M].北京:科學出版社,2009:2-24.
[2]宋宗水.外來物種進入與生態環境變化[J].中國農業資源與區劃,2004,25(1):11-14.
[3]陸群峰,肖顯靜.中國農業轉基因生物安全政策模式的選擇[J].南京林業大學學報(人文社會科學版),2009,9(2):68-78.
[4]侯有明,艾洪木,楊廣,黃居昌,等.生物安全新專業人才培養模式的探索與實踐[J].福建農林大學學報(哲學社會科學版),2009,12(增刊):15-19.
新世紀開局的五年,華南農業大學科技工作實現突破、團隊建設取得進展、科研能力明顯增強,科技創新工作成果豐碩,取得了令人矚目的成就,為做好新世紀學校科技創新工作開好局、起好步,奠定了良好的發展基礎。
重點突破 成果卓著
現為農業部養禽與禽病防治重點開放實驗室主任的辛朝安教授,曾先后主持和參加省部級以上科研項目12項,取得科技進步獎5項,在國內外重要學術刊物上50多篇。“十五”期間,在他重點研究的家禽新病和烈性傳染病的診斷與防治,以及家禽病毒的分子生物學等方面,取得了重大突破。由辛教授主持完成的“禽流感滅活疫苗的研制與推廣”成果成功分離到H5、H9、H7等多種亞型的禽流感病毒;研制出了安全性好、實驗室試驗免疫保護率達100%、免疫保護期達6個月的禽流感H5N1、H9N2單價疫苗及H5N1+H9N2二聯疫苗(H9亞型疫苗是國內最早獲得國家二類新獸藥證書的禽流感疫苗);制定了禽流感滅活疫苗的質量標準、生產與使用規程。僅2003年9月至2004年2月全國禽流感疫情爆發期間,共推廣滅活疫苗9億羽份,至少減少經濟損失3.6億元, 該成果2005年獲國家科技進步一等獎。
陳維信教授是華南農業大學果樹學博士點首席專家,近年來主持果蔬保鮮領域的國家和省部級科研項目10多項。其中,陳教授主持完成的“果菜采后處理及貯運保鮮工程技術研究與開發利用”成果,將果菜采前的無公害栽培技術與采后處理技術有機結合,形成了有南方特色的果菜處理保鮮配套技術。該成果申請發明專利6項,40多篇,在項目實施的3年間,新增利潤6564多萬元,取得了良好的社會和經濟效益。
畢英佐教授現是華南農業大學動物科學系的首席專家,亦是動物營養與免疫技術的首席專家,長期從事預防獸醫學、營養與免疫學的研究工作,先后主持過國家“九五”攻關課題“持續高效農業研究與示范-新興縣示范區”、“八五”攻關課題“雞傳染性法氏囊病綜合防治技術研究“子課題、國家攀登計劃“雞傳染性法氏囊病毒抗原漂移及基因分型的研究”子課題,以及廣東省自然科學基金“傳染性法氏囊病毒誘導細胞凋亡的研究”、“用轉基因植物生產傳染性囊病毒疫苗”、廣東省重點攻關項目“干擾素治療禽病毒病技術研究”、“禽流感疫苗的研究”等。畢英佐教授作為第一完成人的“優質肉雞產業化研究”成果培育了3個農業龍頭企業,育成了15個優質肉雞新品種(其中4個通過國家審定),社會經濟效益超過30億元,2003年獲國家科技進步二等獎。
此外,華南農業大學的“水稻特異親和基因的定位和粳型親秈系的選育”和“禽流感滅活疫苗的研制與推廣”成果分別榮獲廣東省自然科學一等獎和科技進步一等獎。“荔枝貯運保鮮配套技術推廣”成果榮獲全國農牧漁業豐收一等獎。“航天育種優質新品種‘華航一號’推廣應用”等榮獲廣東省農業技術推廣一等獎。
搭建平臺 提升能力
“十五”期間,華南農業大學在原有的“農業部養禽與禽病防治重點實驗室”和“農業部昆蟲學重點開放實驗室”的基礎上,新增了“國家獸藥殘留基準實驗室”、“教育部農業與化學生物學重點實驗室”、“廣東省/廣州市果蔬保鮮重點實驗室”、“廣東省植物分子育種重點實驗室”、“廣東省獸藥研制與安全評價重點實驗室”、“廣東高校植物功能基因組與生物技術重點實驗室”等6個省部級重點實驗室;新建了“國家農業轉基因作物檢測與監測中心(南方)”、“農業部畜禽產品質量監督檢驗測試中心(廣州)”、“農業部植物新品種測試(廣州)分中心”等國家級檢測中心;新增了“國家優質稻新品種原原種擴繁基地”、“廣東高校規模化養殖產學研結合示范基地”、“廣東高校蔬菜安全生產產學研結合示范基地”等基地;新建了“廣東農村經濟研究中心”、“廣東省農村政策研究中心”等人文社科重點研究基地,形成了重點實驗室、檢測中心、產學研基地、文科基地等多層次多學科的科技平臺。
作為廣東省自然科學基金優秀團隊在“水稻分子育種技術的研究和應用”的研究基礎上,團隊主持承擔了“973”、“863”、“國家轉基因研究專項”、“國家自然科學基金項目”、“國家杰出青年科學基金”等國家級重大科研課題和美國麥克耐特基金會國際合作作物研究基金項目,在植物功能基因組、水稻重要育性基因的克隆與多基因克隆載體構建、植物營養遺傳學和根系生物學等方面處于國際領先水平,近五年來在Plant Physiology、Plant and Soil、Crop Science 、《科學通報》等國內外專業核心刊物上100多篇,其中SCI等收錄論文50多篇,發明專利4項。由劉耀光研究員和嚴小龍教授等主持的“水稻功能基因組與分子育種研究”團隊入選了教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊。
發揮優勢 轉化成果
“十五”期間,在植物性農藥的研究方面,學校成為全國研究中心,特別是在印楝素農藥開發方面,申請50多項發明專利,占同期全國印楝素農藥發明專利的77%。榮獲廣東省發明專利金獎和廣州市優秀發明專利項目,研究成果已在四川、海南、廣東實現產業化。發明人徐漢虹教授榮獲全國發明創業者獎、中國石油和化工協會科技進步獎、廣東省十大發明人和廣州市十大發明人等榮譽稱號,受到時任國務院總理朱钅容 基同志的親切接見。