程文靜研究員

        1986年，科學(xué)家證實(shí)楊樹可以進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，引起了人們對轉(zhuǎn)基因樹木研究的極大興趣，也使人們對樹木育種研究的認(rèn)識有了重大的改變，即從傳統(tǒng)的雜交育種轉(zhuǎn)移到利用基因工程育種?；蚬こ讨饾u成為樹木育種研究的焦點(diǎn)，但是一些科學(xué)家認(rèn)為轉(zhuǎn)基因樹木可能是迄今所有轉(zhuǎn)基因生物中最具生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的種類—樹木類型復(fù)雜、生命周期長，其主要危險(xiǎn)表現(xiàn)在基因漂移、導(dǎo)入基因的長期穩(wěn)定性難以確定、可能成為一類新的入侵外來種等。因此，必須從根本上采取防范對策，避免對自然生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)性破壞的超級樹種悄然興起。

        中國轉(zhuǎn)基因林木的研究現(xiàn)狀

        中國從20世紀(jì)80年代末就開始了林木轉(zhuǎn)基因的研究，雖然起步稍晚但發(fā)展迅速，已掌握了多樹種組織培養(yǎng)技術(shù)和外源基因轉(zhuǎn)化技術(shù)，建立了多樹種組織培養(yǎng)和遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因楊樹田間試驗(yàn)的國家。目前，商業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因樹種包括：歐黑抗蟲楊N-12、轉(zhuǎn)雙抗蟲基因741楊、抗病毒番木瓜等，擁有世界上釋放面積最大的轉(zhuǎn)基因林木。
        在研究樹種上，以發(fā)展用于造林的速生楊樹為主，也有很多其他的樹種：桉樹，松樹，柳樹，榆樹，梧桐樹等。果樹中開展轉(zhuǎn)基因研究的樹種已涵蓋蘋果、柑橘、草莓等。截至目前，已成功進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的有楊屬、落葉松屬、云杉屬、松屬、栗屬、桉樹、獼猴桃、葡萄等20多個(gè)樹種。已進(jìn)行轉(zhuǎn)化的基因主要包括抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆境（包括耐鹽、耐旱、耐冷、耐高溫等）、生殖發(fā)育調(diào)控、材性改良等方面。中國轉(zhuǎn)基因林木的研究主要集中在抗蟲、抗病、抗逆境（耐鹽、耐旱、耐冷）和材性改良等方面，例如，Bt基因、API基因等。

Bt楊樹(Populus nigra）種植場

        中國轉(zhuǎn)基因林木的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

        目前對轉(zhuǎn)基因林木的生物安全評價(jià)的研究還剛剛開始，還有很多基礎(chǔ)理論和技術(shù)需要研究。有關(guān)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的生物安全研究較多，其中主要涉及對非目標(biāo)昆蟲、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)影響，以及基因漂移等，但在轉(zhuǎn)基因林木安全評價(jià)方面的報(bào)道很少。林木轉(zhuǎn)基因生物安全性主要包括轉(zhuǎn)入基因的穩(wěn)定性、外源基因向天然群體的基因漂移及對非目標(biāo)生物的影響等，但國外專家認(rèn)為轉(zhuǎn)基因植物對環(huán)境的影響仍缺乏關(guān)鍵試驗(yàn)。到目前為止，國內(nèi)所能檢索到的相關(guān)研究主要集中在轉(zhuǎn)基因林木對昆蟲群落、根系土壤微生物多樣性的影響。林木轉(zhuǎn)基因的水平飄移等研究較少。
        1、轉(zhuǎn)基因林木可能對生物多樣性產(chǎn)生負(fù)面影響
        首先，基因工程樹的單一性種植對生物多樣性產(chǎn)生巨大破壞。中國“三北”地區(qū)普遍發(fā)生的楊樹天牛等害蟲危害，專家認(rèn)為與營造箭桿楊、大官楊等楊樹單一無性系人工林有關(guān)，而單一性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因林木面臨同樣的蟲害危險(xiǎn)。
        第二，基因工程樹以自身的各種特性影響生物多樣性。目前轉(zhuǎn)基因林木對昆蟲產(chǎn)生影響的研究主要集中在轉(zhuǎn)Bt基因的林木上。中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所張真等研究發(fā)現(xiàn)，由于Bt蛋白主要作用于鱗翅目昆蟲，對膜翅目昆蟲影響不大，在抑制鱗翅目昆蟲的同時(shí)有利于其它食葉昆蟲種群的發(fā)展。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院高寶嘉等對轉(zhuǎn)基因741楊的研究表明，轉(zhuǎn)基因楊樹林的昆蟲群落中食葉害蟲的數(shù)量明顯降低，群落中食葉害蟲優(yōu)勢種的優(yōu)勢度也同時(shí)降低，不同抗蟲性的轉(zhuǎn)基因741 楊，抗蟲性越強(qiáng)所形成的節(jié)肢動(dòng)物群落與未轉(zhuǎn)基因林中節(jié)肢動(dòng)物群落的相似性越低。中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所王軍輝研究發(fā)現(xiàn)，100畝以上的轉(zhuǎn)Bt基因楊樹純林和1：1的轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因楊樹混交林中，昆蟲和蜘蛛群落結(jié)構(gòu)的比較研究說明，Bt轉(zhuǎn)基因楊樹會(huì)改變其昆蟲群落結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)基因楊樹昆蟲群落的穩(wěn)定性不如非轉(zhuǎn)基因楊樹。另外，不育性基因工程樹不能產(chǎn)生花粉、花或果實(shí)，這就影響一大批以花粉、花或果實(shí)為生的昆蟲、鳥類和哺乳類動(dòng)物的生存，這些地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的生物鏈被拆毀，最終有可能走向消亡，而此類的研究在國內(nèi)還沒有發(fā)現(xiàn)。
        第三，基因工程樹會(huì)影響土壤生態(tài)狀況。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所孫彩霞研究了不同處理所導(dǎo)致的土壤殘留Bt毒蛋白對土壤磷酸酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)不同Bt蛋白殘留量間的土壤磷酸酶活性存在著顯著差異，表明Bt基因確實(shí)影響了土壤中的生物活性。
        第四，轉(zhuǎn)基因?qū)α帜旧硖匦?，尤其是對生物代謝等會(huì)產(chǎn)生影響。王軍輝經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因雌株在雜交時(shí)普遍存在落花、早期落果的現(xiàn)象，認(rèn)為可能就是基因改造影響了轉(zhuǎn)基因植物的次生物質(zhì)代謝。
        第五，基因工程樹可能造成外來生物入侵。樹木可能是所有入侵生物中最危險(xiǎn)的種類，其入侵后的生態(tài)后果在很長時(shí)間后才能顯露出來，這對地球生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性帶來的危害將大大超過今天普通樹木引種發(fā)生入侵所造成的危害，國內(nèi)目前此類研究資料的積累較少。
        2、 林木轉(zhuǎn)基因長期穩(wěn)定性方面的不確定性
        在樹木幾十年的生命活動(dòng)中，在各種各樣的內(nèi)外環(huán)境條件下，插入到樹木龐大基因組上的外源基因是否會(huì)發(fā)生沉默或者發(fā)生失控，是否在某個(gè)時(shí)刻開始影響樹木其他基因的表達(dá)，從而改變樹木的個(gè)體發(fā)育，這些問題至今無人能給予確切的回答。而一年生轉(zhuǎn)基因作物的外源基因穩(wěn)定性研究難以作為多年生轉(zhuǎn)基因樹木穩(wěn)定性研究的依據(jù)。
        3、轉(zhuǎn)基因林木可能通過基因漂流污染天然森林的基因庫
        樹的馴化程度很低并且有許多樹種在同一屬內(nèi)可能發(fā)生種間雜交，所以轉(zhuǎn)基因樹比起轉(zhuǎn)基因作物更易對天然種群的基因庫造成污染。比如降低木質(zhì)素含量的基因工程樹，其花粉若與野生同類樹種雜交，則被污染樹種的樹干抵御強(qiáng)風(fēng)襲擊的能力減弱，對這類樹木是毀滅性的災(zāi)難。目前釋放到野外進(jìn)行田間試驗(yàn)的有些基因工程樹，有國外實(shí)驗(yàn)證明其轉(zhuǎn)入基因已經(jīng)逃逸到自然界。
        4、轉(zhuǎn)基因果樹食品的安全性
        經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)處理后的水果是否使人產(chǎn)生過敏反應(yīng)，長期食用會(huì)否患癌癥等致命疾病是研究轉(zhuǎn)基因果樹安全所關(guān)注的問題。中國目前有一種基因工程果樹（抗病毒番木瓜）正式批準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化種植，在研的果樹已涵蓋蘋果、獼猴桃、葡萄、柑橘、草莓等，但尚未發(fā)現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)的果樹食品安全評價(jià)工作。

        中國轉(zhuǎn)基因林木的安全管理對策

        中國轉(zhuǎn)基因林木相關(guān)的生物安全法律法規(guī)制定較晚，1993年12月，原國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)頒布了《基因工程安全管理辦法》，此后，國務(wù)院、農(nóng)業(yè)部制定了大量的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研制工作的管理方法，但缺乏轉(zhuǎn)基因林業(yè)方面的法律法規(guī)。至1999 年8 月10日國家林業(yè)局頒布實(shí)施的第3號令《中華人民共和國植物新品種保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則（林業(yè)部分）》對于轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用起到監(jiān)督和規(guī)范的作用。2006 年5 月，國家林業(yè)局頒布國家林業(yè)局第20號令《開展林木轉(zhuǎn)基因工程活動(dòng)審批管理辦法》，于2006 年7 月1 日起實(shí)施?！掇k法》規(guī)定了實(shí)施林木轉(zhuǎn)基因工程活動(dòng)的范圍，包括轉(zhuǎn)基因林木的研究、試驗(yàn)、生產(chǎn)、經(jīng)營和進(jìn)出口環(huán)節(jié)，并對轉(zhuǎn)基因林木進(jìn)行了定義，同時(shí)還詳細(xì)規(guī)定了實(shí)施林木轉(zhuǎn)基因工程活動(dòng)的管理措施、審批行為，以及違法實(shí)施林木轉(zhuǎn)基因工程活動(dòng)的行政處罰措施等。將林木轉(zhuǎn)基因工程活動(dòng)的安全等級按照其對人類、動(dòng)植物、微生物和生態(tài)環(huán)境可能造成的危險(xiǎn)程度分為三級，Ⅰ級尚不存在危險(xiǎn)，Ⅱ級具有低度危險(xiǎn)，Ⅲ級具有高度危險(xiǎn)；對于從事安全等級為Ⅰ級和Ⅱ級的轉(zhuǎn)基因林木研究的，研究單位應(yīng)當(dāng)在研究開始前向國家林業(yè)局報(bào)告；從事安全等級為Ⅲ級的轉(zhuǎn)基因森林研究的，研究單位應(yīng)當(dāng)在研究開始前向國家林業(yè)局提出申請，并提交相關(guān)材料。規(guī)定轉(zhuǎn)基因林木試驗(yàn)包括中間試驗(yàn)、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗(yàn)三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的進(jìn)行均需要向國家林業(yè)局提出申請，并提交相關(guān)材料。
        然而，由于認(rèn)識以及條件等方面的差異，部分學(xué)者認(rèn)為在轉(zhuǎn)基因林木安全管理等方面仍存在一些不容忽視的問題：轉(zhuǎn)基因研究隨意性較大，規(guī)定只有從事安全等級為Ⅲ的轉(zhuǎn)基因研究才需向國家生物安全管理部門申報(bào)，而實(shí)際上這種安全等級的判定是很困難的；轉(zhuǎn)基因林木安全評價(jià)等基礎(chǔ)研究欠缺，多重視遺傳轉(zhuǎn)化方面的立項(xiàng)研究，而忽視轉(zhuǎn)基因林木安全性檢測、評價(jià)等工作；研究、中試、環(huán)境釋放過程中保護(hù)性措施不夠，并且缺少獨(dú)立的安全檢測監(jiān)管機(jī)構(gòu)；2006年制定了第一部轉(zhuǎn)基因林木的相關(guān)法律，但是早在2002年就有兩種轉(zhuǎn)基因林木批準(zhǔn)商業(yè)生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)的評價(jià)方法是否科學(xué)完善，與現(xiàn)行方法是否一致，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)是否仍是安全需要進(jìn)一步探討。
        同時(shí)為防止基因工程樹可能造成的基因污染，人們陸續(xù)提出了一些對策。基本策略是設(shè)置生物屏障和物理屏障。雖然生物屏障已基本做到基因工程植株的雄花不育，但是存在著敗育基因插入位點(diǎn)的有效性和表達(dá)時(shí)間的不確定性以及基因沉默等現(xiàn)象，同時(shí)無花或無種子的基因工程樹可能會(huì)影響整個(gè)森林的食物生態(tài)鏈，因此有學(xué)者提出應(yīng)該針對改造植物生殖后期相關(guān)的基因，這樣可以做到仍能產(chǎn)生花瓣和花蜜，甚至還能產(chǎn)生無種子的果實(shí)，但是此無種子果實(shí)對其食用者來說一樣存在風(fēng)險(xiǎn)的不確定性。目前有專家建議采用“多重不育系統(tǒng)”，但是此種系統(tǒng)能否100%有效尚不確定，而且可能還存在安全風(fēng)險(xiǎn)。還應(yīng)提及的是專家建議樹木轉(zhuǎn)基因可以在染色體外遺傳系統(tǒng)中進(jìn)行，如線粒體和葉綠體。然而，最新報(bào)道指出這種方法并不是100%有效，因?yàn)榇嬖谠谌~綠體向核基因組的基因泄漏，使得借助葉綠體的方法不成立，并且在樹的長生命期中不能保證此方法持續(xù)有效。物理屏障就是在基因工程樹周圍用與之性不親和的相近種隔離，這是比較簡易的方法，但也只能是在一定程度上控制基因工程樹的基因漂流到自然界。

        展望

        在可預(yù)見的未來，基因工程樹木很可能覆蓋木材生產(chǎn)、環(huán)境治理等諸多方面。目前所試驗(yàn)的各種基因工程樹還很不成熟，很不完善，輕率地向自然環(huán)境釋放是極其危險(xiǎn)的。天然森林基因庫的污染是一種無法清除和治理的污染，也是一種能不斷自行增殖和擴(kuò)散的污染。人們應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識到這種污染的潛在危險(xiǎn)性，千萬不要等到天然森林基因庫所遭受的污染到了嚴(yán)重的程度才引起重視。因此，有必要長期、深入地研究轉(zhuǎn)基因林木田間試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化可能帶來的對人類及生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)格遵循《＜生物多樣性公約＞卡塔赫納生物安全議定書》，以更完善的科學(xué)研究和規(guī)章制度保證林木的可持續(xù)安全發(fā)展。