大规模释放转基因生物的环境生态学研究.docVIP

抗虫棉田间释放的安全性评估 随着基因工程技术的成熟，转基因动植物已经开始在生产上大规模应用。例如转基因抗虫棉、转基因烟草、转基因鱼等。这些转基因生物在应用前多数已经过了安全性评价，但是在实验室内的评价并不能完全符合大量基因工程产物进入自然界后的情况。历史上大规模使用某种新的化学品后，产生未曾预料的后果的例子屡见不鲜。因此在某种转基因生物大规模释放后，应该系统地监测外源基因与外源基因产物在自然界中的扩散，以及对生态系统的长期影响。目前我国尚没有具体的监测计划，对释放到环境中的转基因生物和其产物做进一步的研究。而要进行这项必要的研究，就要有两个必须的条件：首先是有以现代生物学为基础的新的监测方法和监测指标，并且对不同类型的转基因生物有不同的方法。其次还要有合适的不同类群的模型动物品系，用以对外源基因产物进行环境毒理学研究和对生态系统影响的评价。目前除哺乳动物外，我国还没有统一的鱼和无脊椎的模型动物用于环境检测。另外还急需建立针对外源基因产物的可靠、灵敏、快速的检测方法和指标体系。 鉴于上述情况，本项研究拟以我国即将大规模种植的转Bt基因抗虫棉为研究对象，监测其毒蛋白在环境中的生态学效应，同时建立用于监测转基因动植物对环境影响的模型动物。预计在几年内，我国将种植转Bt基因抗虫棉上千万亩。抗虫棉的大规模种植，将会有效地缓解棉铃虫的危害。另外转Bt基因烟草、杨树、马铃薯等也将进入实用阶段。然而，大量的毒蛋白由此进入自然界会产生一些需要从环境生物学方面探讨的生态学问题。苏云金杆菌产生的天然毒蛋白主要存在于伴胞晶体中，又称为δ－内毒素。当这种δ－内毒素被害虫取食后，在害虫的肠道中可转化成有杀虫效力的活性毒蛋白。这种毒蛋白已被证实对高等动物无害，但我国转入棉花内的基因是经过人工改造的全序列合成基因，所表达的毒蛋白与苏云金杆菌产生的天然毒蛋白有差别，而且对土壤中的低等动物及水体中动物的影响也没有进行研究。所以抗虫棉的大规模种植可能带来的安全性问题和环境生物学效应，包括外源基因转移、基因产物对环境及非目标生物的负面效应、害虫产生抗性等,尚需进行监测和长期细致的研究。 而此种转基因生物的环境生态学研究在国内外都受到普遍的重视。美国很重视转基因生物对环境的影响问题，例如对转基因抗虫棉就有一套环境毒理学评价方法和快速灵敏的检测方法，但这些方法只允许其中国的商业伙伴使用，而对我国科技人员必威体育官网网址。我国也越来越重视转基因生物的安全问题，《基因工程安全管理办法》，《农业生物基因工程安全管理办法》等法规相继颁布。 本项目将建立适用于转Bt基因抗虫植物抗性的检测方法和环境毒理学指标，综合研究释放到环境中毒蛋白的生态学效应，建立转基因生物环境评价急需的模型动物和评价指标，以解决我国大规模释放转Bt基因植物所面临的问题。我们认为此项研究对国民经济和社会发展具有重要的意义。 本项目的创新之处 建立灵敏有效的转Bt植物毒蛋白的检测方法，而目前我国尚没有此类检测方法可用于鉴定和监测。此种方法还可适用于其它各种转Bt基因植物的抗性检测。 建立起用于转基因生物对环境生态影响评价的鱼类和无脊椎动物模型，并建立相应的评价方法体系，可用于对转Bt基因植物及其它转基因生物的生态学影响进行评价。 本项研究在方法上将采取现代生态学与环境毒理学相结合的方式，在国内进一步开拓转基因生物的环境生态学的研究新领域。 主要研究内容： 优化本实验室已经初步建立的检测转Bt植株内毒蛋白的ELISA检测方法，在此基础上建立检测释放到土壤、水体中的毒蛋白的方法。 检测转Bt植株在不同部位和不同发育期毒蛋白的表达量，为指导大田防治提供理论基础。 全面检测转Bt植物及副产品由于人为或自然因素向土壤或水体中释放毒蛋白的情况。 研究毒蛋白对陆生生态系统和水生生态系统中代表动物的生态学效应。 拟采取环境生态学、环境毒理学和动物学的方法进行本课题的研究。技术路线和实验方案如下： 抗虫棉 → 提取总蛋白 → ELISA检测 → 建立稳定灵敏的检测方法 种植抗虫棉 → 选择不同发育期不同部位的样品 → 提取毒蛋白 → 确定毒蛋白的表达量 → 分析数据 提取环境样品中的毒蛋白 → 纯化 → ELISA检测 →毒蛋白的释放情况和在环境中的扩散情况 → 建立转基因植物释放毒蛋白的有关模型 （4）建立模型鱼（拟用斑马鱼zebra fish）和模型无脊椎动物（拟用赤子爱胜蚓Eisenia foetida）→ 建立检测方法和指标 → 评价毒蛋白对环境中上述两种动物的影响 预期研究成果 （1）提供用于检测转Bt基因植物，以及检测环境土壤和水体样品中毒蛋白的ELISA方法。 （2）提供适用于转基因生物评价的模型鱼和模型无脊椎动物蚯蚓。 （3）以论文的形式发表模型鱼和模型蚯蚓用于转基因生物安全性评价的方法和指标。 本