專家談：轉基因作物安全評價——分子特徵與遺傳穩定性評價_風聞

前言：轉基因技術的安全性是由科學家和科學組織在一系列嚴謹實驗的評估的基礎下建立的，農業部部長韓長賦也曾表示：“轉基因安全不安全，是由科學評價的。”本系列文章將從專業人員的角度，對轉基因安全性的評價內容和其涉及的科學知識做一個系統介紹，歡迎收藏和關注。本文轉載自微信公眾號：柳博輕談

本文作者：柳小慶，中國農業科學院 植物基因工程領域副研究員 博士 碩士生導師

第一章從轉基因技術是中性既可以造福人類也可能產生風險的角度介紹轉基因作物安全評價的目的。那麼這個安全評價到底評價什麼？後續三章將系統做一個介紹。

一、分子特徵的相關資料

轉基因作物是從分子水平對受體作物的基因組進行了操作。那麼要確保這個轉基因作物的安全性，首先要明確的就是進行基因操作的相關分子特徵資料，從基因水平、轉入基因的轉錄水平、翻譯水平、受體作物基因組水平評價可能風險。

（1）用的什麼基因和載體

那麼第一個要提供的肯定是表達載體的相關信息，因為現在主流的轉基因作物均是以農桿菌介導的遺傳轉化。那麼，就需要一個載體（其實也是DNA,只不過是一種環狀的DNA，這種環狀DNA在細菌、真菌都存在，植物裏的線粒體DNA和葉綠體DNA也是環狀的，只不過植物的更大）將需要轉入目標作物中的基因“承載”起來（實際上就是融合在一起組成環狀的DNA）。那麼這個載體上的各種DNA片段：啓動子、終止子、篩選標記基因和報告基因等都需要提供其序列信息、供體生物來源、功能以及安全應用記錄。那麼目的基因肯定也是要提供各種信息的，比如目的基因的完整序列、推導出來的氨基酸序列、基因的供體生物、生物學功能、安全使用的數據或者應用歷史。

（2）外源基因是否轉入了，轉進去了幾個拷貝，具體插入在基因組那個位置

既然是轉基因作物，那麼基因轉到受體作物的基因組相關情況肯定要説清楚。所以，首先要用最基本的PCR來確定目的基因確定轉入到受體作物裏了，這個時候要提供檢測引物的序列信息，PCR反應的條件，擴增出來的目的基因的條帶大小。其次要通過southern-blot實驗來確定具體轉入幾個拷貝的外源基因（農桿菌介導的一般是一個拷貝），這個是時候就要提供southern-blot的圖片，酶切基因組的內切酶名稱，特異條帶的大小等數據。確定外源基因轉進去了，轉入了幾個拷貝就要再確定具體轉入到基因組的哪個位置。這個時候就要通過tail-PCR或者genome-walking等試驗來獲得插入位點的邊界序列，並通過PCR確定就是插入在基因組的哪個位置。這就需要提供獲得的邊界序列信息（大於300bp）和擴增引物序列信息等數據。

（3）轉入的外源基因的表達情況

前面介紹的都是靜態情況，那麼這些轉入的外源基因是否在發揮作用？所以着這個時候就要提供外源基因的RNA和蛋白水平的數據。RNA的檢測可以通過RT-PCR和northern-blot兩個實驗來進行，那麼這兩個實驗的各種參數和結果均需要提供。蛋白水平的檢測則可以通過ELISA和western-blot兩個實驗來進行，同樣需要提供實驗的各種參數和結果。

二、是否穩定遺傳

雖然創制的轉基因材料中外源基因存在且在RNA和蛋白水平均能檢測到目的基因的表達。但真若進入生產應用，目的基因是否依然可以穩定的表達而是目標性狀得以保持。否則一個抗除草劑的轉基因作物若抗除草劑的基因不能穩定表達或者丟失不表達了，那麼農民噴除草劑就會殺死作物造成重大損失。因此，前面敍述的（2-3）部分的數據如PCR檢測、southern-blot、RT-PCR和western-blot均要在轉基因作物的後代中繼續進行，來驗證目的基因的遺傳穩定性，要提供不少於3代的實驗數據。**在此闢個謠：那些轉基因作物不可留種的是否可以洗洗睡了，不然你以為轉基因種子都是實驗創制出來直接賣個農民？那麼安評需要的那麼多代試驗怎麼去獲得呢？**具體指標體現在：

**（1）外源基因整合的遺傳穩定性。**通過PCR檢測不少於三代的外源基因存在轉基因材料基因組中的實驗數據，通過southern-blot檢測同樣代數同樣材料中外源基因的拷貝數。

**（2）目標基因表達的穩定性。**只穩定存在於基因組中還不行，外源基因穩定存在不一定會表達。比如有的基因存在，但是被甲基化修飾了不表達。還需要確定這些基因是否穩定表達。因此需要檢測6個不同發育時期的5個組織器官中目標基因轉錄的mRNA和翻譯的蛋白質，這個同樣要提供至少三代的數據。比喻抗蟲水稻安評就要檢測包括苗期、拔節期、分裂期、揚花期、乳熟期、成熟期等6個發育階段的根、莖、葉、花、和種子等五個器官中的外源基因的mRNA和蛋白。

**（3）目標性狀的穩定性。**外源基因穩定存在且表達，但不一定就代表就一定有目標性狀。比如有的基因可以轉錄出mRNA,但是可能翻譯受阻或者很快被降解從導致翻譯的蛋白量不足而呈現不出目標性狀；還或者翻起出來的蛋白質摺疊有誤或者被修飾被泛素化快速降解而表現不出目標性狀。所以，需要檢測器目標性狀的遺傳穩定性。比如抗除草劑的大豆，是否再至少3代的噴灑等於或大於生產用時的除草劑濃度時，依然保持轉基因作物的抗除草劑特性。再如抗蟲水稻對二化螟和稻縱卷葉螟抗蟲性生物測定數據。

來源：微信公眾號 柳博輕談

作者：柳小慶，中國農業科學院 植物基因工程領域副研究員 博士 碩士生導師

主要從事以系統發掘玉米組織特異性高表達啓動子以及玉米雙向啓動子為基礎探索建立玉米多基因高效表達體系，期望通過植物基因工程技術提高農作物的營養與品質。重點集中在以玉米生物反應器生產醫藥用活性蛋白或其他活性物質如抗氧化活性的花青素、蝦青素等。主持了國家自然基金委青年科學基金一項（31500301），參與國家“轉基因生物新品種培育重大專項”一項。在《Plant Biotechnology Journal》、《Journal of experimental botany》和《BMC Genomics》等國際知名期刊發表SCI論文9篇，並申請了6項啓動子的專利，其中4項獲得授權。