基因工程是采用類似工程手段,在分子水平上定向重組遺傳物質(zhì),有目的地改良遺傳性狀,按照人們的要求改良或創(chuàng)造植物(或動物、微生物)新品種(物種)的方法。具有目的性強,效率高的特點,其中在農(nóng)作物育種方面取得比較理想的效果。利用基因工程方法育成了高產(chǎn)、抗病、抗蟲、耐旱、質(zhì)優(yōu)或有其他特殊要求的農(nóng)作物新品種,在解決當今世界所面臨的在人口膨脹條件下的食物短缺問題發(fā)揮了重要作用。同時,雖著分子生物學技術的發(fā)展和相關技術水平的提高,基因工程應用范圍越來越廣,推動了生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如基因藥物、重組疫苗、生物芯片、生物反應器、基因治療、診斷試劑、生物技術飼料和基因工程微生物農(nóng)藥等,它將成為21世紀最具發(fā)展前景的高技術領域和國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一 [1] 。
轉(zhuǎn)基因生物是采用基因工程手段將從不同生物中分離或人工合成的外源基因在體外進行酶切和連接,構(gòu)成重組DNA分子,然后導入受體細胞內(nèi)整合、表達,并能通過無性或有性繁殖過程將外源基因遺傳給后代。若轉(zhuǎn)基因的受體為植物稱為轉(zhuǎn)基因植物(genetically modified plant,GMP);若受體為農(nóng)作物稱為轉(zhuǎn)基因作物(genetically modified crop,GMC);若受體為動物則稱為轉(zhuǎn)基因動物(genetically modified animal,GMA)。由轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)的供人類食用的產(chǎn)品稱為轉(zhuǎn)基因食品(transgenic food)或基因改良食品(genetically modified food,GM food) [2] 。目前,作為食品的轉(zhuǎn)基因生物以轉(zhuǎn)基因植物為主。轉(zhuǎn)基因植物目前主要應用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥領域,農(nóng)業(yè)領域主要是向農(nóng)作物轉(zhuǎn)入各種有用基因,特別是抗有害生物(病原體、害蟲、雜草等)、抗逆境(干旱、鹽堿、寒冷、炎熱等)、增進農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)、提高光和效率等方面的基因,獲得符合人類目標的新種質(zhì),培育出新品種;醫(yī)藥領域主要是利用轉(zhuǎn)基因植物為“植物生物反應器”,生產(chǎn)口服疫苗及醫(yī)用蛋白等 [3]。
1 轉(zhuǎn)基因食品發(fā)展的特點
1.1 種類越來越多 世界首例轉(zhuǎn)基因植物即轉(zhuǎn)基因煙草于1983年問世 [4] 。1986年,首次批準了進入田間試驗的轉(zhuǎn)基因植物———抗蟲和抗除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花。從1987年 ~1999年,僅美國批準進行大田試驗的轉(zhuǎn)基因植物就達4779項,自第1例轉(zhuǎn)基因植物培育成功至今,科學家們已在200多種植物中實現(xiàn)了基因轉(zhuǎn)移,創(chuàng)造出了具有豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲、抗除草劑、抗旱、抗寒、抗鹽堿等優(yōu)良性狀的植物新品種,這主要包括糧食作物(如水稻、大豆、小麥等)、經(jīng)濟作物(如棉花、向日葵等)、蔬菜(如番茄、黃瓜、甘藍、胡蘿卜、茄子等)、瓜果(如蘋果、核桃、草莓、香蕉等)、牧草、花卉及楊樹等造林樹種 [5] 。
1.2 商品化速度明顯加快 1994年,第1個轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品———延熟保鮮轉(zhuǎn)基因番茄“Flavr Savr”獲美國農(nóng)業(yè)部(USˉDA)和美國食品與藥品管理局(FDA)批準,進入市場。至2001年11月,各國正式批準的各類轉(zhuǎn)基因植物達127個品種(系),僅美國和加拿大就超過90個品種。其中大部分轉(zhuǎn)基因植物與雜草及病蟲的防治有關。1996年以來,轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在全球范圍內(nèi)飛速發(fā)展,種植面積直線上升。1996年為170萬km 2 ,1997年猛增至1100萬km 2 ,1998年達2780萬km 2 ,比上年翻了一番。1999年全球共有12個國家(美國、加拿大、阿根廷、中國、澳大利亞、南非、墨西哥、西班牙、法國、葡萄牙、羅馬尼亞和烏克蘭)種植了7種主要商品化轉(zhuǎn)基因植物(大豆、玉米、棉花、油菜、馬鈴薯、西葫蘆和番木瓜),總面積達3990萬km 2 。到2001年全世界轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植總面積達到了5260萬km 2 ,開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)新技術推廣面積突破5000萬km 2 的新紀元。自1996~2001年的6年間,全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商業(yè)化種植面積增加了30倍之多 [5~7] 。我國是世界上轉(zhuǎn)基因作物商品化種植較早的國家,從1994年首次商品化種植抗黃瓜花葉病毒的黃瓜和抗煙草花葉病毒雙價的轉(zhuǎn)基因煙草,此后轉(zhuǎn)基因植物研究及商品化種植業(yè)迅速發(fā)展起來,從1997~1999年,有4種(棉花、番茄、甜椒、矮牽牛)26項轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已獲準我國安全性審批,其中抗蟲類16項,抗病毒類9項,改良品質(zhì)類1項 [3] 。我國2001年僅國產(chǎn)Bt轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已超過60萬km 2 ,是繼美國之后獨立自主研制成Bt抗蟲棉并在生產(chǎn)上大面積推廣應用的又一主要國家 [8] 。
開發(fā)具有特殊營養(yǎng)品質(zhì)和保健作用的轉(zhuǎn)基因作物以生產(chǎn)“功能食品”,這將對食品加工業(yè)有很大的促進作用,使其生產(chǎn)出更多的高附加值食品,擴大消費者的效益群體。如用轉(zhuǎn)基因技術提高維生素含量的研究已在包括番茄、水果和蔬菜等作物中進行 [9] 。利用轉(zhuǎn)基因技術還可培育無過敏原的植物食品。Nakamura等成功地獲得了過敏蛋白明顯減少的轉(zhuǎn)基因水稻 [10] 。另外,無籽果實具有品質(zhì)好、口味好、易加工等特點,深受消費者喜愛。采用轉(zhuǎn)基因技術生產(chǎn)無籽果實近年來也取得了可喜進展。例如,通過單性結(jié)實基因的導入,調(diào)控生長素或細胞毒素基因特異表達和“終止子”技術的運用,已成功的獲得無籽果實 [11],這將有利于提高果蔬產(chǎn)品的市場價值。目前轉(zhuǎn)基因食品已走進了尋常百姓家中,它可以為人們提供質(zhì)量更高、營養(yǎng)成份搭配更合理的膳食。
2 各國對轉(zhuǎn)基因食品的認識及其態(tài)度
美國是世界上最早進行轉(zhuǎn)基因研究的國家,也是最早將轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品商業(yè)化及收益頗多的國家,現(xiàn)已成為轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品最大的生產(chǎn)與出口國。在美國市場上轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已接近4000種(包括嬰兒食品在內(nèi)),占市場流通農(nóng)產(chǎn)品的60%,年銷售額超過100億美元。美國的大豆90%以上為轉(zhuǎn)基因大豆,玉米、小麥等作物中超過50%為轉(zhuǎn)基因作物??梢哉f,轉(zhuǎn)基因食品在美國早已大行其道,消費者對不斷推出的新食品也習以為常。但歐洲的反應卻有些不同,歐盟成員國認為轉(zhuǎn)基因食品應用于生產(chǎn)和消費的時間尚短,食品的安全性和可靠性都有待于進一步的研究和證明。特別是在英國,抵制輸入基因工程糧食、種子和加工食品,反對進行基因工程作物的田間試驗,他們的這些民間運動十分活躍,并頗具社會影響力,如阻止裝載基因工程糧食和種子的貨輪靠岸,焚燒進口的基因工程糧食,甚至搗毀基因工程作物試驗田等。
歐洲議會于1997年5月通過了《新食品規(guī)程》的決議,規(guī)定歐盟國對上市的轉(zhuǎn)基因食品必須要有基因改良體(GMO)的標簽,包括所有轉(zhuǎn)基因食品或含有轉(zhuǎn)基因成份的食品。標簽內(nèi)容應包括:①GMO的來源;②過敏性;③倫理學考慮;④不同于傳統(tǒng)食品(成分、營養(yǎng)價值、效果等)。1998年1月又增補了標簽指南,規(guī)定來自于轉(zhuǎn)基因豆類和玉米的食品必須標簽。否則,象比薩餅等外賣快餐將被處以高達5000英鎊的罰款??傊?,美歐之間對轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題的立場不同:歐洲國家認為,只要不能否認其危險性,就應該限制;美國則主張,只要在科學上無法證明它有危險性,就不應該限制 [12] 。
發(fā)展中國家也是轉(zhuǎn)基因作物的主要種植國(除中國外還有阿根廷、巴西、埃及和印度)。對發(fā)展中國家來說,轉(zhuǎn)基因食品不是奢侈品,而是一個生存問題,認為利用轉(zhuǎn)基因技術發(fā)展農(nóng)業(yè)將成為解決吃飯問題的重要出路之一。中國公眾對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的認識比較模糊,多數(shù)人不知道轉(zhuǎn)基因食品為何物。廣州市統(tǒng)計局2001年做的1次調(diào)查表明:大部分被訪問者對轉(zhuǎn)基因食品認識不多,有3成的人認為轉(zhuǎn)基因食品可能有副作用,超過7成的被訪問者認為應該對轉(zhuǎn)基因技術和轉(zhuǎn)基因食品立法做出相應規(guī)范 [13] 。被調(diào)查市民的反應,從一個側(cè)面反應了中國老百姓對轉(zhuǎn)基因食品的不了解,同時也希望政府部門加強對轉(zhuǎn)基因知識的宣傳和教育,并通過立法對該種技術和食品做出說明和標注。
3 轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價
隨著轉(zhuǎn)基因食品的商品化生產(chǎn),其安全性越來越受到關注。傳統(tǒng)的毒理學的食品安全評價方法已不能完全適用 于轉(zhuǎn)基因技術食品。1990年召開的第1屆FAO/WHO聯(lián)合專家咨詢會議在轉(zhuǎn)基因食品的安全性評估方面邁出了第1步。人們目前對轉(zhuǎn)基因食品的擔憂基本上可歸為以下3類:①轉(zhuǎn)基因食品里加入的新基因在無意中對消費者造成健康威脅;②轉(zhuǎn)基因作物中的新基因給食物鏈其它環(huán)節(jié)造成無意的不良后果;③人為強化轉(zhuǎn)基因作物的生存競爭性,對自然界生物多樣性的影響。其中人們最關心的是對健康是否安全?這樣就需對其主要營養(yǎng)成分、微量營養(yǎng)成分、抗營養(yǎng)因子的變化、有無毒性物質(zhì)、有無過敏性蛋白及轉(zhuǎn)入基因的穩(wěn)定性和插入突變等進行檢測,重點是檢測其特定差異。其安全性評價主要包括:①轉(zhuǎn)基因食品中基因修飾導致的新基因產(chǎn)物的營養(yǎng)學評價、毒理學評價及過敏效應;②新基因的編碼過程造成現(xiàn)有基因產(chǎn)物水平的改變;③對新陳代謝效應的間接影響;④基因改變可能導致突變;⑤轉(zhuǎn)基因食品攝入后基因轉(zhuǎn)移到胃腸道微生物引起的后果;⑥遺傳工程體的生活史及插入基因的穩(wěn)定性等 [3] 。
4 國內(nèi)外對轉(zhuǎn)基因食品的管理
轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對人體的危害目前還只是一種推測,世界各國通行的辦法是對轉(zhuǎn)基因商品實行標識制度,讓消費者自行選擇。各國在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性評價法規(guī)和管理方面的差異較大,世界主要發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家都已制定各自的管理法規(guī),負責對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性進行評價和監(jiān)控。如美國在原有聯(lián)邦法律的基礎上增加了
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