中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所闡明轉(zhuǎn)基因育種導(dǎo)致的植物非預(yù)期變化不會對非靶標(biāo)生物產(chǎn)生顯著負(fù)面影響

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所抗病蟲作物生態(tài)安全評價與利用創(chuàng)新團(tuán)隊在國際植物學(xué)期刊《Plants, People, Planet》在線發(fā)表了題為“Unintended changes in transgenic maize cause no nontarget effects”的研究論文。該研究采用多組學(xué)分析結(jié)合昆蟲生物測定試驗(yàn)，明確了在轉(zhuǎn)基因育種過程中，盡管外源基因的導(dǎo)入會導(dǎo)致玉米花粉在蛋白質(zhì)和代謝物水平發(fā)生一定程度的改變，但這些變異處在傳統(tǒng)玉米蛋白和代謝水平的自然變異范圍之內(nèi)，并且也不會對非靶標(biāo)生物龜紋瓢蟲產(chǎn)生負(fù)面影響。

 

　　在轉(zhuǎn)基因作物安全評價中，研究者除了關(guān)注外源基因?qū)胧荏w植物可能帶來的可預(yù)期的負(fù)面效應(yīng)，同時也十分關(guān)注由于基因操作給植物帶來的非預(yù)期改變及其環(huán)境影響。多年來，國內(nèi)外研究先后發(fā)現(xiàn)一些轉(zhuǎn)基因作物對部分非靶標(biāo)生物可能存在非預(yù)期效應(yīng)，但相關(guān)機(jī)制一直不清楚。多組學(xué)技術(shù)越來越多的應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因作物的非預(yù)期效應(yīng)研究，相關(guān)研究比較了轉(zhuǎn)基因植物和非轉(zhuǎn)基因?qū)φ掌废甸g的差異，但大多未能明確這些差異是否為生物育種技術(shù)所特有，也不清楚這些變異是否具有生物學(xué)意義。

 

　　基于此，該研究首先通過組學(xué)技術(shù)分析3例轉(zhuǎn)基因與其親本玉米品系花粉間蛋白和代謝物差異，同時對比分析了7例常規(guī)玉米品系花粉之間的差異，以明確生物技術(shù)育種帶來的非預(yù)期變化是否超出自然變異范圍。在此基礎(chǔ)上，通過昆蟲生物測定試驗(yàn)，進(jìn)一步探究這些差異是否對非靶標(biāo)昆蟲龜紋瓢蟲生長發(fā)育存在負(fù)面影響。研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因育種導(dǎo)致玉米花粉在蛋白和代謝水平上發(fā)生了改變，但這些變異一般小于不同玉米品種間自然變異（圖1），且這些變異也不會影響龜紋瓢蟲的生長發(fā)育（圖2）。此外，基于該研究結(jié)果，作者認(rèn)為，利用組學(xué)技術(shù)評估轉(zhuǎn)基因作物非預(yù)期影響時，在檢測到差異后，應(yīng)進(jìn)一步通過昆蟲生測等其他手段進(jìn)一步明確這些差異是否具有生物學(xué)意義；利用組學(xué)技術(shù)研究轉(zhuǎn)基因作物非預(yù)期效應(yīng)時，盡可能納入更多傳統(tǒng)作物品種，建立相關(guān)特征水平的自然變異范圍，從而更為科學(xué)合理的闡釋相關(guān)非預(yù)期差異。該研究采用的組學(xué)分析和昆蟲生物測定試驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù)體系，有利于全面、準(zhǔn)確評估轉(zhuǎn)基因作物的非預(yù)期效應(yīng)。該研究為通過現(xiàn)代組學(xué)技術(shù)評估轉(zhuǎn)基因作物的安全性提供了新的思路和借鑒。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所為該論文第一完成單位，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士后王園園和信陽師范學(xué)院劉清松博士為論文的共同第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所李云河研究員為論文通訊作者，其團(tuán)隊成員韓蘭芝研究員、楊曉偉副研究員，以及瑞士農(nóng)業(yè)研究所的Joerg Romeis研究員和吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)院的宋新元研究員參與也此項(xiàng)工作。該工作得到了國家轉(zhuǎn)基因作物新品種培育重大專項(xiàng)和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1002/ppp3.10260