9.7.2 转基因植物生态环境的安全性评价

9.7.2 转基因植物生态环境的安全性评价

1.目标害虫对转基因植物的抗性

自然界生物间的协同进化或生物与非生物抑制因子间的对抗可能出现生物适应或被淘汰的结果。根据协同进化理论,转基因抗病虫作物的应用也将面临目标害虫对抗性植物的适应和产生抗性的问题。通常选择压力越大,害虫抗性产生得越快。以转Bt基因为例,Bt蛋白在植物各营养器官中的表达通常是高剂量的持续表达,因此提高了对害虫的选择压力,可能促使害虫对Bt作物产生抗性,从而削弱Bt作物的经济效益和优势。

此外,抗虫转基因作物的大量种植,还可能发生目标害虫的“行为抗性”和宿主转移现象。一方面,害虫可能区分Bt蛋白在植株不同部位的表达量,从而选择性地取食Bt毒素含量较低的部位,提高种群的存活率;另一方面,如果目标害虫宿主植物来源较广,在不适口的情况下转至非转基因作物上危害。目前尚无证据表明目标害虫对转基因植物产生抗性。尽管如此,国际上普遍提倡通过转基因植物种子和非转基因种子混合播种、提供非转基因作物庇护所、种植替代宿主植物或提高自然植被多样性等策略,预防和应对目标害虫对转基因植物产生抗性的问题。

2.转基因植物对非目标害虫的毒性及其宿主嗜好性的影响

转基因植物本身及其转入基因编码产物不仅会对目标生物起作用,还有可能对非目标生物产生直接毒性作用,或通过食物链和食物网对非目标生物产生间接影响。这方面的评估指标通常包括非目标生物的生物学特性指标。在田间,由于转基因作物对目标害虫具备很强的针对性,目标害虫的种群数量下降,导致生物群落中种与种间竞争格局发生变化,某些非目标害虫由于其较强的适应性而成为主要害虫。

3.转基因植物对有益生物及天敌的影响

转基因植物不仅要控制目标害虫,而且必须与天敌协调共存。随着转基因植物的大面积推广,其花粉对家蚕等经济昆虫和传粉蜂类的潜在影响受到关注。此外,转基因植物的环境释放,有可能通过基因水平转移、根系活性分泌物改变和残体中生化成分的改变影响整个土壤生态系统的功能。

转基因抗虫植物表达的杀虫蛋白不仅作用于目标害虫,也必然影响非目标害虫和天敌的生活力。这些影响包括转基因植物表达的毒蛋白或改性蛋白对天敌存活和发育的直接毒害或通过害虫对天敌产生的间接毒害,天敌对转基因作物的目标害虫行为、生理、生殖的反应,天敌种类及种群数量的变化,天敌群落结构和种群动态的变化等。

4.转基因植物对生物多样性及环境生态系统的影响

在生态环境中稳定下来的转基因植物,可能在生态系统中通过食物链产生累积、富集和级联效应。转基因作物由于有较强的针对性和专一性,会使生物群落结构和功能发生变化,一些物种种群数量下降,另一些物种种群数量急剧上升,导致均匀度和生物多样性降低,系统不稳定,影响正常的生态营养循环流动系统。转基因植物对生物多样性和生态系统的影响可能是微妙的、难以觉察的,需要进行长期的监测和研究。目前影响较大的相关报道有美国黑脉金斑蝶事件、墨西哥玉米受污染事件、加拿大抗除草剂油菜事件。

5.基因漂移及杂草化问题

转基因植物可能通过与野生植物异种杂交而使目的基因进入野生植物,从而引发基因漂移(指的是一种生物的目的基因向附近野生近缘种的自发转移,导致附近野生近缘种发生内在的基因变化,具有目的基因的一些优势特征,形成新的物种,以致整个生态环境发生结构性的变化)。发生基因漂移需要具备两个条件:一是该转基因植物可与同种或近缘种植物进行异花授粉;二是这些同种或近种植物与该转基因植物在同一区域种植,而且转基因植物的花粉可以传播到这些植物上。根据这两个条件,转基因玉米、甜菜、油菜及一小部分转基因水稻有可能产生基因漂移。基因漂移的后果是产生适应性或竞争力更强的品种,从而导致生态系统的失衡。如果转基因植物中外源基因表达的是提升植物繁殖优势的特性,如抗除草剂、抗霜冻、延长种子在土壤中的活性时间、调节花期、植物固氮能力等特性,则更可能发生这种生态系统的失衡。如果转基因植物可使野生植物具有抗虫特性,则可影响野生植物所维持的昆虫自然种群数量和群落结构,威胁某些生物的生存。如果这种基因漂移发生在转基因作物和生物多样性中心的近缘野生种之间,则可能降低生物多样性中心的遗传多样性;如果这种基因漂移发生在转基因植物和有亲缘关系的杂草之间,则可能产生难以控制的杂草。此外,转基因抗病毒植物可能通过重组过程产生新的植物病毒株系,这对自然生态系统的风险难以估量。

6.应用转基因植物后植保费用的变更

目前应用的大多数抗虫转基因植物所使用的目的基因为Bt基因,不同的毒素基因分别具有高度专一性,只能作用于其靶标害虫。由于转基因抗虫植物的应用,对目标害虫的田间用药量将会大幅度下降,可能导致次要害虫种群增长,进而增大农药的使用量,降低转基因植物的预期经济和环境效益。

由于对转基因植物的潜在风险尚不明确,各国政府及公众对转基因植物及其产品的态度表现不一。我们不能因为转基因植物的应用存在风险就束之高阁,而应该将其风险与给农业、消费者和环境带来的利益进行衡量和比较,大力发展风险评估技术体系,定量评估其风险程度,长期监测其潜在生态风险,以期最大限度地控制转基因植物商业化生产过程中的生态风险,推动转基因植物的研究、开发和应用。