作者|中国农业科学院作物科学研究所姜奇彦，胡正，孙现军，张辉
1、国际以及我国的转基因作物发展
1996年，国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)通过广泛的全球网络收集了全球转基因产品相关信息，发布了《全球生物技术/转基因作物商业化发展态势》年度报告，因此1996年也被称为转基因商业化的第一年。2018年是转基因作物商业化的第23个年头，转基因作物的全球种植面积达到1.917亿公顷的新纪录,自1996年以来增长了约113倍，累计达到25亿公顷。除2015年外，这是第22个增长年份（图1上）。中国的转基因作物种植面积近十年来并没有什么大的变化（图1下）。
世界上多少个国家或地区应用了转基因作物？2018年统计，总计70个国家／地区应用了转基因作物，这里的应用包括直接种植及进口。其中26个国家或地区种植转基因作物，另外44个国家或地区进口转基因作物。而五大转基因作物种植国（美国、巴西、阿根廷、加拿大和印度）占全球转基因作物面积的91%。中国转基因作物种植面积在世界上排第七位,2018年种植290万公顷（表1）。这里需要提一下巴西，2018年是全球第二大转基因作物种植国,但巴西80%的大豆出口到中国。
排名
国家
种植面积(百万公顷)
转基因作物
1
美国
75
玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜、苜蓿、木瓜、南瓜、马铃薯、苹果
2
巴西
51.3
大豆、玉米、棉花、甘蔗
3
阿根廷
23.9
大豆、玉米、棉花
4
加拿大
12.7
油菜、玉米、大豆、甜菜、苜蓿、苹果
5
印度
11.6
棉花
6
巴拉圭
3.8
大豆、玉米、棉花
7
中国
2.9
棉花、木瓜
8
巴基斯坦
2.8
棉花
9
南非
2.7
玉米、大豆、棉花
10
乌拉圭
1.3
大豆、玉米
11
玻利维亚
1.3
大豆
12
澳大利亚
0.8
棉花、油菜
13
菲律宾
0.6
玉米
14
缅甸
0.3
棉花
15
苏丹
0.2
棉花
16
墨西哥
0.2
棉花
17
西班牙
0.1
棉花
18
哥伦比亚
0.1
棉花、玉米
19
越南
＜0.1
玉米
20
洪都拉斯
＜0.1
玉米
21
智利
＜0.1
玉米、大豆、油菜
22
葡萄牙
＜0.1
玉米
23
孟加拉国
＜0.1
茄子
24
哥斯达黎加
＜0.1
棉花、大豆
25
印度尼西亚
＜0.1
甘蔗
26
埃斯瓦蒂尼
＜0.1
棉花
总计
191.7
表１2018年全球转基因作物种植面积，按国家分类（单位：百万公顷）
目前，国际上的转基因作物都包括什么呢？转基因玉米、大豆、棉花和油菜的种植面积及应用率都居于前列。除此之外，2018年转基因作物更加多样化（图2），且这些转基因作物均已上市销售，包括紫花苜蓿、甜菜、木瓜、南瓜、茄子、马铃薯和苹果。转基因甘蔗也开始在巴西及印度尼西亚种植。到目前为止，我国批准且已经商业化种植的转基因作物只有棉花，木瓜和杨树。转基因牵牛花、甜椒和番茄虽然中国曾批准投入商业化种植，但因市场原因未能推广，转基因水稻2009年获得安全证书后尚未完成生产许可，实际上也没有商业化种植。此外，自1997年我国还批准进口用作加工原料的转基因作物，包括大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜。
图2国际上已经商业化的转基因作物
2、转基因作物环境安全问题
再例如加拿大“超级杂草”事件，1995年，加拿大抗除草剂转基因油菜商业化种植，2000年，加拿大发现同时抗草甘膦、草丁膦和咪唑啉类1-3种除草剂的油菜，有人称此为“超级杂草”。事实上，这种油菜在喷施另一种除草剂2，4-D后即被全部杀死。所谓的“超级杂草”并不存在。
其实很多转基因作物的种植都对环境产生了有利的影响，如转基因抗旱作物会减少地球上有限的淡水资源的使用；抗病、抗虫转基因作物会减少农药的使用从而减轻对环境的危害等等。那么，转基因作物大规模长期的商业化种植对环境或者说生态平衡就没有任何负面影响吗？就目前的研究结果看，我们就已经知道答案当然是否定的。所以，不管是国际上，还是我国对转基因作物进入商业化种植都有严格的环境安全评价程序。
3、转基因作物严格的环境安全评价程序
我国转基因作物种植行为受《农业转基因生物安全管理条例》的规范，实行严格的分阶段评价。从实验室研究阶段开始，到田间、小规模的中间试验，再到大规模的“环境释放”，生产性实验，安全证书申请的评估等5个阶段。中国农业科学院吴孔明研究员指出“现在国际上对转基因评价基本上是两种模式，美国模式是对产品进行评估，欧盟模式是对技术过程进行评估，而中国既对产品、又对过程进行评估，此外还增加了大鼠三代繁殖试验和水稻重金属含量分析等指标，从这个角度来说，我国的评价体系是全球最严的”。
我国转基因作物环境安全评价的内容依据不同的目的性状会有所不同，主要评价内容包括（图3）：1)功能效率的评价，也就是对转基因作物进行目标性状的评价，例如对抗旱转基因小麦进行抗旱性评价，对抗虫转基因水稻进行抗虫能力的评价等。目标性状必须达到一定的水平才可以进入下一阶段的应用和评估。2）生存竞争能力的评价，也就是荒地条件下比较转基因作物和杂草的生存竞争力，栽培地条件下比较转基因作物和非转基因对照作物（转基因受体对照和非转基因主栽品种）的生存竞争能力，评价转基因作物是否具有较强的生存竞争能力从而成为优势杂草的潜势，进而破坏生态平衡的可能。3）基因漂移的风险，即外源基因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及其可能带来的生态后果。4）抗生物胁迫（生物胁迫是指对植物生存与发育不利的的各种生物因素的总称，如病害、虫害、杂草危害等）转基因作物对非靶标生物的影响，如抗棉铃虫转基因棉花对棉铃虫之外的植食性生物的影响等。5）转基因作物对生物多样性的影响，如转基因作物对土壤微生物的影响。还包括一些特定性状的转基因作物可能引发的环境效应，例如抗生物胁迫转基因的长期使用是否导致靶标生物对转基因产生抗性，抗旱转基因作物长期栽培是否会对土壤理化性质产生影响等等。
图3转基因作物环境安全评价内容
对于功能效率的评价，上游研发的课题，也就是创制出转基因作物的课题已经对转基因作物的目标性状进行了严格的筛选和评估，例如抗旱转基因小麦，研究人员要经过多年多点的田间抗旱性评价，转基因抗旱小麦的抗旱能力要显著高于受体对照。考虑到转基因作物的育种价值，受体对照一般选择当地大面积推广品种，或者转基因小麦与大面积推广品种进行杂交，这样保证了转基因小麦的丰产性。所以进行转基因作物环境安全评价的第一步就是选择受体材料和当地大面积推广品种作为对照，进行转基因作物的目标性状评价，达到一定标准，如抗旱转基因小麦的抗旱能力达到抗或高抗级别后，再进行下一项环境安全内容的评价。但对于该转基因作物目标性状的评价，不能既当运动员又当裁判员，创制转基因作物的课题与开展环境安全评价的课题应该不同。
生存竞争能力的评价是所有转基因作物都要开展的评价内容。作物本身是经过长期的人工驯化过程的，被称之为栽培种，它的生存竞争能力远不及杂草。但转入外源基因后，如抗旱、耐盐碱等基因，转基因作物的抗逆能力增加，有人会担心抗逆转基因作物生存竞争能力增强，从而具有成为杂草的可能性。因而环境安全评价内容设置转基因作物在荒地上与杂草的生存竞争能力比较，以及栽培地上与非转基因作物生存竞争能力比较。例如，孟山都转cspB基因耐旱玉米MON87460，我国进口用作加工原料，对其进行的生存竞争能力评价包括1）14个植物生长和发育特性指标，包括了不同处理条件下11个试验点：6个充分灌溉和限水处理都存在的试验点；5个根据当地正常田间管理及给水条件进行处理的试验点。2）5个与萌发及休眠相关的种子萌发参数。3）2个花粉特性指标即花粉形态及活力。4）环境互作评价，包括特定病害、节肢动物或非生物胁迫的易感性或耐受性。5）自生苗潜势和野外生存能力。所有数据均支持MON87460玉米与常规玉米的生存竞争能力相当，引入外源基因并不会增加转基因耐旱玉米MON87460转变为有害生物的潜势。从这个例子可以看到，对转基因作物生存竞争能力的评价非常严格。
图4转基因作物种植过程中不同的隔离措施
转基因作物对非靶标生物的影响的评价是很多抗病虫转基因作物环境安全评价内容中非常重要的部分。任何一例转基因抗性作物都有非常明确的靶标。在转基因作物中靶标的意思是科学家挑选出来的外源基因转入到作物里去后，要达到的目的。例如，转Bt基因抗虫棉要防治的是棉铃虫，棉铃虫就是靶标。在同一块转基因田里，会生存着许多不是靶标害虫的其他动物，被称为非靶标生物。它们也会受到所转进去的外源基因的影响。为了维护自然中的生态平衡，需要评价转基因作物的种植对非靶标生物的生存是否会带来危害。环境安全评价工作者根据国际上相关标准，遴选具有代表性的，对害虫种群具有控制作用的，会接触到外源基因的，离靶标昆虫的亲缘关系较近的，在试验中易于室内饲养观察的生物物种作为指示种，然后通过对这些指示种的评价，来推测转基因抗虫作物的种植对其他众多生物物种的安全性。评价方法就是配制含和不含外源基因表达蛋白的饲料对非靶标生物进行饲喂一段时间后，通过一些指标的测定，评价外源基因是否对非靶标生物具有毒理效应，如果有，是取食了田间实际接触剂量多大倍数的条件下发生的。如果没有毒理效应，那么认为转基因作物对非靶标生物的没有影响。如果有影响，应该采取什么措施来消除或避免呢？例如抗虫基因Bt的靶标生物是棉铃虫，玉米螟或二化螟，而家蚕与它们同属鳞翅目昆虫，家蚕对Bt蛋白同样敏感，他也可能通过取食飘落于桑叶的Bt作物花粉而受到负面影响。而研究结果显示，家蚕通过取食桑叶而摄取到的Bt作物花粉量很低，不会对家蚕的生长发育产生显著的负面影响。但为了最大程度的降低Bt作物的种植对养蚕业产生负面影响，研究者建议Bt作物田与桑田之间，设立一定距离的隔离，避免Bt作物的花粉飘落于桑叶。
