《Nature》有关转基因玉米生态安全争论性报道的回顾3

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《Nature》有关转基因玉米生态安全争论性报道的回顾3

  1. 1. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 生态学杂志 Chinese Journal of Ecology  2004 ,23 ( 2) :80~85                               《 Nature》 有关转基因玉米生态安全争论性报道的回顾 3 茂 叶恭银 3陈    3     胡 萃 ( 浙江大学应用昆虫学研究所 , 杭州 310029) 摘    要 对近年来 Nature》 《 刊登的 、 并在全球范围内引起转基因玉米生态安全争论的两个事件 进行了回顾 ,一是 1999 年由 Losey 等引发的大斑蝶事件 ,另一是 2001 年由 Quist 等引发的转基 因渗入墨西哥当地玉米品种事件 。同时对其它学者分别就这两个事件进行的更为细致 、 严密 的研究进行了全面的回顾 ,总结发现 :Losey 等实验设计没有合理的对照和具体的供试花粉剂 量及毒素浓度 ,而 Quist 等则因为反向 PCR 引物设计的不当把从墨西哥当地玉米品种 K1 、 A3 中扩增出的产物误认为与转基因玉米品种中的 adh1 基因同源 。可见两个事件在实验设计上均 存在一定的缺陷 。 关键词  转基因玉米 ,花粉 ,大斑蝶 ,基因渗入 中图分类号  Q14    文献标识码       A 文章编号  1000 - 4890 ( 2004) 02 - 0080 - 06 Revie wing the controversial reports of ecological safety of transgenic corn published in《 Nature》 . CHEN Mao , YE Gongyin , HU Cui ( Instit ute of A pplied Entomology , Zhejiang U niversity , Hangz hou 310029 , Chi na) . Chi nese Journal of Ecology ,2004 ,23 ( 2) :80~85. Two controversial events , pubulished in Nature》 on t he ecological safety of transgenic corn , had 《 , raised extensive controversies around t he world in recent years. One was t he controversy of monarch butterfly Danaus plexi ppus caused by Losey’ et al . in 1999 , and t he ot her was transgenic DNA in2 s trogressed into traditional corn landraces in Mexico caused by Quist et al . in 2001. Also , more meticulous and rigorous studies done by different researchers on t he two events were comprehensively reviewed. The results showed t hat t here were no proper control , specific dosage of tested pollen and concentration of toxin in Losey’ et al . , while for Quist et al . , t hey confused t he amplifications of s reverse PCR of landraces K1 , A3 in Mexico wit h adh1 gene in commercial transgenic corn caused by t heir incorrect reverse PCR primers. As a result , t here were some faults in experiment designs of t he two controversial events. Key words  transgenic corn , pollen , Danaus plexi ppus , gene introgression. 控制 、 影响因子复杂等特点 , 使得其研究难度较大 。1    引 言 在不同地点 、 不同时间 ,对同一转基因事件的评价结 现代通讯技术的发展使我们对科学发展之前沿 果往往很难一致 , 甚至大相径庭 。但这并不影响科和动态的了解更为迅捷 , 故错误或是片面的科学信 学实验的权威性和科学信誉 。重要的是必须确保实息更容易对公众产生影响 , 甚至会动摇人们对科学 验设计的科学性和结论的实事求是 。早在 1998 年 ,的信任感 ,因此对科学信息的公布必须要倍加谨慎 。 英国 Rowett 研究所的 Pusztai 宣称用转 GNA 基因公众和科技工作者也都应意识到科学上实事求是的 的马铃薯饲喂大鼠 “导致大鼠体重及器官重量严重 ,重要性 [ 20 ] 。 减轻 ,免疫系统被损坏”。制造了著名的 Pusztai 事 “ 转基因作物通常含有对靶标生物体有害的外源 件”进而在世界范围内引发了转基因作物安全性的 ,毒素 , 如 苏 云 金 芽 孢 杆 菌 ( B acill us t hu ri ngiensis 争论 。为此 ,英国皇家学会组织了专题研究小组 ,并Bt . ) 毒 蛋 白 , 雪 花 莲 凝 集 素 ( Gal ant hus ni v alis 3 国家重点基础研究发展规划项目 ( 001CB109004) 、 国家自然科学aggutinin GNA) 等 , 而生态风险评价问题业已成为 基金项目 (39970507) 和教育部全国优秀博士学位论文专项资助项目 (199944) 。转基因作物最终能否商业化生产的主要决定因素之 3 3 通讯作者一 。由于生态风险具有时间潜伏性 、 研究条件难以 收稿日期 :2003 - 08 - 10   改回日期 :2003 - 10 - 29 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
  2. 2. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 陈 茂等 《Nature》 : 有关转基因玉米生态安全争论性报道的回顾 81于 1999 年 5 月公布报告 , 指出 Pusztai 的研究从试 交了类似的研究报告 ,报告称 :1998 年在 Iowa 州将验设计 、 方法 ,到研究结果及数据分析都存在严重缺 盆栽的马利筋散放在 Bt 玉米田间和田外 ,然后再回 [2 ]陷 。 收马利筋 ,检测叶片上的花粉沉降量 , 研究表明 , 田 《Nat ure》 作为自然科学研究领域内的权威性杂 间的沉降量较大 ,但离田埂 1 m 外的沉降量便急剧志 ,它在公众心目中的信誉度不言而喻 。对近年来 下降 。用从玉米地内采回的马利筋叶片 , 对 1 龄大《Nat ure》 刊出并引发争议的有关转基因玉米生态风 斑蝶幼虫进行生测 , 结果发现幼虫相对死亡率可达险评价的文章作一简单回顾 , 一则为了增强人们对 16 % 。但由于报道没有提供研究细节 , 且是一个地科学严谨性态度的思考 , 同时也是为了提倡在学术 方性会议论文 ,因此当时并没有引起大家的重视 。上勇于批判 、 敢于否定的求真精神 。 在论文投稿之前 Losey 也邀请了一些专家对文 章进行了审阅 ,与其他审阅人一样 ,Losey 也认为实2 有关大斑蝶的争论 验方法上存在一些问题 ,且缺少田间实验数据等 ,建 [ 12 ] 1999 年 5 月 20 日 Losey 等 在 Nat ure》 《 发表 议不发表 ,但其他作者们意见不一 。根据 Knight [ 11 ]了题为 “转基因花粉对大斑蝶幼虫有害” 的研究报 对 Losey 的访问可知 ,文章起初是投向 Science》 , 《 的告 。提出了人们严重关切的问题 ,即种植 Bt 玉米对 被拒 绝 后 改 投 Nat ure 》 结 果 作 为 科 学 通 讯 被 录 《 ,于非靶标鳞翅目昆虫尤其是大斑蝶 ( Danaus plex 2 [ 21 ] 用 。文章刊出后 , 作为 Bt 玉米主要生产商之一i ppus ) 幼虫的生态安全问题 。在实验室测定的基础 的 Monsanto 公司股价迅速下降了 10 % ; 欧洲方面上 ,得出结论 : 饲养在撒有 Bt 玉米花粉的马利筋 冻结了所有有关生产 Bt 玉米的申请 ; 美国也对将要( Asclepias cu rassavica ) 叶片上的大斑蝶幼虫较之饲 种植的 Bt 玉米品种作了延期处理 ;Losey 对这篇室养在撒有非转基因玉米花粉或没有任何花粉的马利 内研究报告的涉及面和由其引起的反应也表示 “震筋叶片上的幼虫取食量减小 、 生长延缓且死亡率更 惊”。高 。他们的初步研究报道引发起一轮风暴式的争 由于 Losey 等 [ 12 ] 在实验设计上存在明显的疏论 。这场争论不但没有对明确种植转基因植物能否 忽 ,随后各方批驳此起彼伏 ,研究者们纷纷对其实验产生潜在环境影响带来什么帮助 , 反而引起人们对 结果 的 有 效 性 产 生 怀 疑 。 Hodgson 等 [ 9 ] 和 Gate2包括科学出版物在内的科技信息的质量产生了怀 house 等 [ 4 ] 认为 Losey 等的研究没有具体的花粉剂疑 。科学期刊在科学团体和公众之间充当信息交流 量和毒素浓度 、 没有取食选择性实验 、 没有合适的对平台的角色 ,对其报道内容的真实性 、 准确性 、 科学 照以及没有提供自然条件下花粉沉降与马利筋和大 [ 21 ]性的讨论是科学实验权威性的重要保证 。 斑蝶的时空重叠信息 。Foster 等 [ 3 ] 玉米害虫治理专 Losey 等 [ 12 ] 所用的花粉采自 Bt 玉米 ( N4640 , 家也对 Losey 等 [ 12 ] 文章在实验方法和“室内小实验Norvartis 公司) 和与其没有亲缘关系的非转基因玉 引发科学信誉大问题” 的现象表示担忧 。米杂交品种 ( 实验对照 ) 。实验设计如下 : 马利筋叶 此后 ,美国农业部与企业 , 高校昆虫 、 杂草专家面先用水润湿 ,再撒上花粉 ,密度似与玉米地中采集 联合成立了一个研究团队 ,耗资 100 000 美元 ,在自的叶片上花粉密度一致 。为防止叶片失水将叶片的 然环境条件下就 Bt 玉米花粉对大斑蝶的潜在影响叶梗插在水盒中 。每叶片接 5 头 3 日龄的大斑蝶幼 作了全面的评价 。主要集中在 Bt 玉米花粉对大斑虫 ,每组处理设重复 5 次 ,4 d 后察幼虫存活率 、 累计 蝶幼虫生长与存活率的影响和幼虫取食到花粉的可取食叶片的比率和存活幼虫的体重 。研究表明 , 接 能性 。研究发现 ,Bt 玉米花粉在田间对大斑蝶并无虫 4 d 后撒有 Bt 玉米花粉 、 非转基因玉米花粉和未 威胁 ,因为玉米花粉大而重 ,扩散不远 ,在田间 ,所有撒花粉的叶片上幼虫的存活率分别为 56 % 、 % 100 花粉只落在 10 m 以内 ,在距玉米地 5 m 远处的马利和 100 % 。而 3 个不同处理上幼虫累计取食叶片比 筋杂草上 ,每 1 cm2 叶子上平均只能发现 1 粒玉米率分别为 0157 ± 114 、112 ± 109 和 1161 ± 109 。 0 1 0 0 花粉 ; 大斑蝶通常并不吃玉米花粉 ,它们在玉米散完Bt 花粉叶片上和未撒花粉叶片上存活幼虫的体重 粉后才大量产卵等 [ 2 ] 。分别为 0116 ± 103 和 0138 ± 102 g 。 0 0 2000 年 Hansen 等 [ 7 ] 在 Oecologia》 《 发表了另外 早在 Losey 等 [ 12 ] 的 文 章 之 前 , 同 年 3 月 , 一篇文章 ,作为 1999 年 3 月那篇文章的续文 。文中Hansen 等 [ 6 ] 在美国昆虫协会北方中心分会上就提 他们声称提供了玉米地内 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ “自然” 沉降的花粉引起大 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
  3. 3. zycnzj.com/ www.zycnzj.com                                          82 生态学杂志   23 卷   2 期   第 第 斑蝶死亡的第一手证据 。认为 Bt 玉米花粉至少在 叶片上的花粉密度做了系统的研究 , 发现幼虫在玉 玉米地边界 10 m 内可以对大斑蝶的幼虫产生影响 , 米地内对花粉的暴露水平较高 , 从地边界开始向外 但 3 m 范围内的影响较大 。与 Losey 等 [ 12 ] 不一样 , 暴露水平迅速下降 。同时发现马利筋上部叶片的花 他们比较了两个基因相似的 Bt 玉米品系 ,且对马利 粉量仅为中部叶片的 30 %~ 35 % ,而大斑蝶的卵块 筋叶片上的花粉量进行了计数 。所 用 的 Bt 玉 米 是产在上部叶片上的 。此外一般叶片中脉附近的花 176 品 系 花 粉 中 所 含 的 毒 素 浓 度 高 出 另 一 品 系 粉密度较高 ,但幼虫通常会避开叶脉中部 ,所有这些 (Bt11 ,Novartis 公司) 50 倍以上 。因 Hansen 等 [ 7 ] 是 都说明容易受到伤害的 1 龄幼虫并不太会暴露在玉 将田间沉降有花粉的叶片采回到实验室进行生测 米花粉之下 ,也就减少了花粉的风险性 。在过去的 的 ,故这也并非一篇真正的田间研究报告 。 几年里 ,尽管 Bt 玉米的种植面积增加了 40 % ,但与 同样 ,Hansen 等 [ 7 ] 的结论也招来诸多异意 , 批 此同 时 大 斑 蝶 的 种 群 也 增 加 了 30 %[ 10 ] 。 Sears 评主要集中在生测实验上 , 因为作者在文中指出他 等 [ 19 ] 研究发现马利筋上 Bt 玉米花粉的剂量是比较 们测得的花粉中毒素浓度与美国家环保局 ( EPA) 的 低的 ,对初孵幼虫不构成威胁 ,他们还认为实际上马 测量值间有很大的分歧 。如他们测得的 Bt11 花粉 利筋叶片上的 Bt 花粉与非 Bt 花粉相比 , 并不会对 中毒素水平 ( 0139 μg1g - 1 ) 高出 EPA 承认值 ( 0109 大斑蝶的幼虫产生明显的影响 。 μg1g - 1) 4 倍 以 上 。176 品 系 玉 米 的 毒 素 水 平 比 2000 年 7 月 ,Wraight 等 [ 22 ] 在田间条件下研究 EPA 承认值要低 4 倍多 。此外 , 他们从非 Bt 玉米 了 Bt 玉米花粉 ( 含 cry 1 A b 基因 ) 对另一种常见蝴 花粉中测出了 01052 μg1g - 1 的 Bt 毒素水平 。由于 蝶2香芹黑凤蝶 ( Papilio poly xenes ) 的影响 。他们在 他们的花粉是从玉米花穗上采得的 , 导致花粉样品 盆栽的野生型欧洲防风根 ( Pasti naca sati v a , 香芹 中含有 43 %的植物残渣 。这些残渣对幼虫有明显 黑凤蝶的寄主植物) 叶片上接种初龄香芹黑凤蝶幼 致死作用 ,且会减少幼虫可以暴露到的受污染或不 虫 ,并沿 Bt 玉米田埂排列 。还考虑到了田间条件下 受污染的 80 %以上的花粉量 。这样的采集方法人 幼虫的自然死亡因子 ,如风 、 阳光和湿度都可以影响 为性的带来了植物残渣 ,因此非 Bt 玉米品种与高剂 到花粉的沉降量和幼虫的取食量 ,故比 Hansen 等 [ 7 ] 量的 Bt11 品种同样引起幼虫的高 死 亡 率 并 不 奇 的报道更接近实际情况 。Wraight 等 [ 22 ] 发现 , 幼虫 怪 [ 21 ] 。Hellmich 等 [ 8 ] 就 Bt 毒蛋白对大斑蝶幼虫的 死亡率与寄主植物离玉米地的远近或花粉沉降量间 影响做了系统的比较 , 所有被检测的 δ 2内毒素中 没有相关性 。室内生测时作者发现比田间高出 5 倍 cry9C 和 cry1 F 对 1 龄 ( 最敏感虫态) 幼虫相对无毒 , 的花粉密度仍然未能使幼虫死亡 。Wraight 等 [ 22 ] 指 但 1 龄幼虫对 cry1Ac 和 cry1Ab 较为敏感 。因为 出 ,这并不能证明大斑蝶也不会受到玉米花粉的影 cry1A 类毒素是在对鳞翅目有特异性毒性的基础上 响 ,但他们认为 Losey 等在作结论之前进行田间和 筛选获得的 [ 5 ] , 所以幼虫对这类毒素敏感不足为 室内对比实验是非常必要的 。 奇 。正如期望的一样 , 表达 cry9C 和 cry1 F 的转基 3 有关转基因渗入 Oaxaca 当地玉米品种的争论 因玉米花粉对大斑蝶幼虫基本无害 ,但表达 cry 1 A b 的玉米 (Bt11 , Norvartis 公司和 MON810 , Monsan2 2001 年 11 月 29 日 “转基因 DNA 渗入墨西哥 , to 公司) 花粉也是无毒的 ,因为这两个转化事件中所 Oaxaca 当地传统玉米品种”17 ] 一文在 Nat ure》 [ 《 上的 用的启动子 ( CaMV 35S) 在花粉中是没有活性的 , 发表 ,引起学术界一场激烈的讨论 ,虽然其波及面不 所以转基因在花粉中的表达水平较低 , 其风险性基 如大斑蝶事件之广 , 但问题的实质同样发人深思 。 本可以忽略不计 。对表达了 cry 1 A b 基因玉米 176 Quist 等 [ 17 ] 在文章中提到 :2000 年 10 月和 11 月从 品系 ( Norvartis 公司) 的研究发现 , 因为用了不同的 墨西哥南部 Oaxaca 两个地方的 4 块玉米地分别采 启动子 ( PEPC , 叶片中特异表达 ; 或 CDP K , 花粉中 集了当地不同玉米品种 ( A1 ~ A3 和 B1 ~B3 ) 的整 特异表达) ,其花粉在高剂量的条件下对大斑蝶有不 个玉 米 穗 。另 一 实 验 品 种 ( K1 ) 是 从 墨 西 哥 的 利 影 响 。这 个 品 系 花 粉 中 毒 蛋 白 浓 度 高 出 Diconsa当局仓库中获得 , 这是发往全国的救济食 MON810 品系 40 倍之多 , 可见花粉中毒素的表达 品 。负对照是从位于秘鲁的 Cuzco 山谷采到的绿色 水平对花粉毒性的影响较大 [ 4 ] 。 玉米 ( P1) 。还有 20 粒种子是 1971 年在 Oaxaca 采 [ 16 ] Pleasant s 等 对玉米地内外不同地方马利筋 集的玉米 ( H1 ) 。阳性对照为 Monsanto 公司的 Bt zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
  4. 4. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 陈 茂等 《Nature》 : 有关转基因玉米生态安全争论性报道的回顾 83玉米 (Bt1 和 RR1) 。 新组合 ,并在转化与重组的过程中被导入不同的基 Quist 等 [ 17 ] 首先通过 PCR 的方法检测了转基 因组背景中 [ 15 ] 。作者还指出可能因为 PCR 对短序因结构常有的花椰菜花叶病毒 ( Cauliflower mosaic 列的扩增有一定的偏好性 , 所以文中那些重新组合virus CaMV ) 的 35S 启动子 , 因为多拷贝 、 广泛使用 的基因序列很容易被优先扩增出 。由以上的结论 ,的 CaMV 35S 启动子合成于转基因载体中 , 转化时 Quist 等 [ 17 ] 认为 : 工业化玉米品种与地方玉米品种被整合到转入基因中 , 这使得 35S 成为转基因结构 的后代之间存在高水平的基因漂移现象 。因为他们的理想标记物 。PCR 结果表明 ,7 个墨西哥当地玉 的样品采自边远地区 , 所以作者认为应该有更多的米样品中 , 有 5 个扩增出了 35S 片段 。4 个当地品 地区暴露在这种高频的渗入漂移影响之下 。转基因种 ( A2 ,A3 ,B2 和 B3 ) 的扩增信号虽然较弱 , 但都有 高频率 、 多样性地插入基因组临近区域就表明渗入明显的 PCR 产物 。与阳性对照 Bt1 和 RR1 相比 , 事件发生的相对频繁 , 且转入基因结构可能会从一K1 的信号仍然较强 。其中 H1 和 P1 呈阴性 。从玉 个世代到下一个世代在种群间得到保持 。米特异性α 2玉米蛋白 1 基因的反应水平中可知 , 信 Quist 等 [ 17 ] 的文章发表后 ,Metz 等 [ 14 ] 以 “转基号弱是因为转入基因的丰度较低 ,而不是 PCR 的反 因污染的可疑证据” 为题 , Kaplinshy 等 [ 11 ] 以“墨西应效率问题 。 哥玉米转基因结果的人为性” 为题在 Nat ure 》 《 发文 Quist 等 [ 17 ] 又通过嵌套引物系统 , 发现从所有 [ 17 ] 对 Quist 等 的结果提出质疑并进行反驳 。CaMV 阳性的当地品种中也可以扩增出弱的信号 。 Metz 等 [ 14 ] 在文中指出 : Quist 等 [ 17 ] 的结论是通过 序 列 测 定 ( GenBank 中 序 列 号 : AF434747 ~ 建立在一个错误的实验方法之上所得到的人为性结AF434750 ) 发 现 与 已 经 商 业 化 的 转 基 因 载 体 果 。同时 Metz 等 [ 14 ] 认为原文作者误解了一篇参考pMON273 ( X0487911) 序列同源性可达 98 % , K1 也 文献 ,并以此来解释他们的结果 , 包括转化 、 重组过是一样 ( AF434753) 。 程中完整的转入基因结构的重新组合 。发现转基因 通过进一步 PCR 实验发现 7 个当地品种中的 片段可以在整个基因组中不加区分地分布这还是史A3 和 B2 中有来自农杆菌 ( A grobacteri u m t u mef a2 无前例的 ,且 Quist 等 [ 17 ] 提供的数据并不能支持这sciens ) 的 胭 脂 碱 合 成 终 止 子 ( T2NOS ) 序 列 一论断 。Metz 等 [ 14 ] 认为他们那篇误解的引文仅仅 ( AF434752 和 AF434751 ) , K1 中 也 有 此 序 列 可以说明多个转基因或是基因片段在转化过程中整 ( AF434753) ,同时还从 B3 中检测到了 Bt 毒蛋白的 合到了基因组的基因连接区 。 [ 17 ] cry 1 A b 基因 ( 原文中未提供数据 ) 。Quist 等 通 Metz 等 [ 14 ] 认为 Quist 等 [ 17 ] 在实验中发现的过反向 PCR ( inverse PCR , i PCR) 揭示了 Oaxaca 当 CaMV 35S 启动子序列 , 更象是 F1 代杂交的结果 ,地品种 CaMV 35S 结构插入区附近的基因序列 。通 而不是基因渗入 。基因渗入过程中 , 通过重复的回过 i PCR 可以得到每个样品中已知 35S 启动子序列 交 ,一个小的多态基因组区域被选育到给定品种中 ,侧翼区的未知 DNA 序列 。每个样品可以获得 1~4 因此所有被转基因的玉米品种的后代 ( 种子) 都会含个 i PCR 产物 。将产物在凝胶电泳上进行分离 , 再 有这个基因 。但 Quist 等 [ 17 ] 以 PCR 获得的较弱的测序 , 共获得 8 个 序 列 ( AF434754 ~ AF434761 ) 。 扩增产物为基础 , 认为转入基因在玉米种子中的含发现 CaMV 35S 临近区域的序列是多变的 , 这说明 量明显较低 ,并引用墨西哥官方出版物 ( 认为在转基35S 启动子在当地玉米品种中有多个不同的插入位 因样品中的转入基因丰度只有 3 %~ 10 %) 来支持点 。在 GenBank 中对这些序列进行比对 , 发现 2 个 他们的论断 ,这是不充分的 ;Quist 等 [ 17 ] 以 i PCR 结品种 ( K1 和 A3) 与目前市场上转基因玉米中所含有 果为依据 ,说明转基因高频插入基因组附近区域 ,并的 adh 1 结构区相似 , 同源性较高 。其它产物分别 得出渗入事件平常发生 , 并被很好地保持的结论不代表了当地玉米品种的基因组 DNA ,包括反转录转 妥当 。因为他们认为 Quist 等 [ 17 ] 的 i PCR 产物是人座子区 , 但都与 GenBank 中的序列无显著的同源 为性的结果 。在对 i PCR 产物进行检查后没有发现性 。作者认为当地玉米品种中出现的转基因结构多 所需基因组 DNA 侧翼区锚序列合理扩增产物中应样性就表明多个渗入事件的发生 , 可能是通过花粉 包含的大量合理特征 。来源于单片段 DNA 循环的介导的 。这些渗入的 DNA 能保持其结构的完整性 i PCR 产物应该包括锚序列向内和向外的引物 ,锚序( 如 adh 1) 。而其它情况下转入基因结构可能被重 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/侧翼区的限制性内切酶指纹图谱 列和基因组 DNA © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
  5. 5. zycnzj.com/ www.zycnzj.com                                          84 生态学杂志   23 卷   2 期   第 第 以及引物位点与酶切位点间相干扰的 35S 启动子 米基因组中最大的一个区 , adh 1 的内含子通常用来 DNA 的锚序列 。通过用来消化玉米 DNA 的酶的频 增强转入基因在玉米中的表达量 。 Kaplinshy 等 [ 11 ] 率可知产物的大小平均应该在 2 000 ~ 4 000 个碱 认为 Qiust 等 [ 17 ] 可能混淆了 160 kb 的 adh 1 基因组 基 。同时在部分或是全部的 i PCR 产物中应包含 区域与这个基因组的内含子区域 。与 K1 和 A3 扩 35S 启动子临近的转基因序列 ,但他们的 i PCR 产物 增产物侧翼相临的 adh 1 同源区在离 adh 1 基因 40 中没有一个包含转基因的序列 。Quist 等 [ 17 ] 鉴定的 kb 处 。这是个重复序列 ,同时存在于其它两个大的 adh 1 序列是作为渗入 DNA 保持其完整性的证据 玉米基因组序列中 , 不是 adh 1 的内含子或编码序 的 ,并认为同 Novartis 公司的 Bt11 玉米中的合成结 列 。事实上 , 通过对 GenBank 的研究发现 , Kaplin2 构相似 ,但这些序列与转入玉米的合成基因结构中 shy 等 [ 11 ] 认为 K1 更象 bronzel 的基因组序列元件 的 adh 1 内含子序列没有相似性 , 可能只代表了反 而不是 adh 1 序列 。 转录转座子 DNA 。Metz 等 [ 14 ] 认为还有一些原因导 8 个 i PCR 产物可能来自不正确的 PCR 引物 , 致了 i PCR 产物的人为性 , 如引物对的一些基因序 因为原文作者所用引物 iCMV2 的 15 个碱基中有 列部分配对 ,这反过来将会导致扩增片段序列的高 13 个可以在 bronzel 基因组中找到 ( AF39180812 ) 。 度相似形 。在这样的 i PCR 条件下就不可避免地产 同时在 adh 1 基因组也可以找到 ( AF434756) 。这些 生人为的不真实的产物 。如用来扩增 AF434756 序 错误的引物位点都在所用引物与扩增基因组序列的 列的引物的 3’端可直接与扩增序列进行碱基配对 。 边界上 ,这就意味着玉米基因组中的活动元件已经 没有负对照说明 i PCR 不会从非转基因玉米样品中 限定了序列与 CaMV 的同源性 。但这不能说明转 扩增出条带的可能性 。此外 , 限制性内切酶 EovRV 入基因在基因组中任意散布 。 Kaplinshy 等 [ 11 ] 认为 消化 DNA 时所产生的平端并没有提供锚区 DNA 每个种子的 sout hern blotting 将能提供转基因渗入 优先于其它剪切 DNA 碎片与消化 DNA 发生连接 当地品种更为可靠的证据 。 的机理 。 研究结果遭受连续反驳后 , 2002 年的 4 月 11 要想确认部分 i PCR 产物的确是侧翼区 , 只需 号 ,Quist 等 [ 18 ] 在 Nat ure 》 《 上对他们的反驳作了应 [ 18 ] 要一个简单的实验 : 只要原来的序列是正确的 ,在锚 答 。Quist 等 认 为 , 与 成 熟 的 PCR 方 法 相 比 , 区用一个新的向外的引物和假设与基因组 DNA 毗 i PCR 是探索性的 , 它依赖数据库 ( GenBank ) 中的已 邻区域的特异性引物进行 PCR ,就会扩增出与 i PCR 知序列数据 。Quist 等 [ 18 ] 承认把 bronzel 误认为是 反应同样的产物 。Metz 等 [ 14 ] 对 Quist 等 [ 17 ] 的实验 adh 1 了 。这意味着错误的引物是 Quist 等 [ 17 ] 获得 结果作如下推断 : 即转基因玉米在墨西哥的种植和 K1 ( AF434756) 和 A3 ( AF434759 ) 的原因 , 但其它的 巴西的转基因大豆和印度的转基因棉花事件一样是 i PCR 不存在这种现象 , 在其它 5 个序列中 , 至少有 不合法的 。但是 Quist 等 [ 17 ] 所采用的方法未提供 一个末端发现这种不连续模式 ( 即同源性较高 ) , 表 转基因玉米与当地玉米品种发生 F1 代杂交的可能 明转入 DNA 与当地宿主品种能够发生整合连接 。 性机理 。他们通过 PCR 在 5 个样品中检测 到 了 批评家们没有认识到数据中的这个主要特征 。 35S 启动子信号 , 不能排除污染的可能性 。但原文 Quist 等 [ 18 ] 认为转基因与宿主 DNA 发生重组 , 没有给出每个重复样品所产生的阴 、 阳性结果的数 包括与宿主 DNA 或是不明 DNA 混布的地方发生 量 ,同时历史性阴性结果的数据也被省略 。 连接 ,这与目前的一些研究结果是一致的 。因为改 Metz 等 [ 14 ] 认为转基因玉米可否与墨西哥当地 变的 DNA 种类也应该成为生态学研究的焦点 , 所 品种杂交 ,是否这些事件将导致性状的渗入 ,这样的 以他们不同意批评家们假设的只有完整的转基因发 渗入是否将会对作物的多样性产生负效应 , 都只是 生改变才值得注意的观点 。同时 Quist 等 [ 18 ] 承认 猜测 ,到目前为止没有证据证明转入基因可以任意 PCR 的方法是敏感的 , 并可能产生人为的结果 , 但 打碎作物基因组并在基因组内任意散布 。 坚决不同意这种人为的结果是不可避免或是不可控 Kaplinshy 等 [ 11 ] 也指出 Quist 等 [ 17 ] 有关基因渗 制的 。实验中对照表现一致 , 这就减少了结果中假 入论断的不正确性 。原文中获得的 8 个 i PCR 产 阳性的可能性 。此外 ,高灵敏度的 PCR 反应已经引 物 ,Quist 等 [ 17 ] 声称 K1 和 A3 含与 adh 1 同源的转 起了一些批评家们要求用非 PCR 的方法来确证结 基因序列 。 adh 1 区主要由反转录转座子组成 ,是玉 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ 2DNA 点杂交的方法 ,Quist 等 [ 18 ] 论 。为此 ,用 DNA © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
  6. 6. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 陈 茂等 《Nature》 : 有关转基因玉米生态安全争论性报道的回顾 85重新评价了那些样品 ,结果仍然与前面的结论一致 , [ 4 ]  Gatehouse AMR , Ferry N , Reamaekers RJ M. 2002. The case of t he monarch butterfly :a verdict is returned [J ] . T rends i n Ge2从而进一步证明了其结论的正确性 。 netics ,18 (5) :249 ~251. [ 5 ]  Gatehouse J A , Gatehouse AMR. 1999. Genetic engineering of4    讨 论 plants of insect resistance [ A ] . In : Rechcigl J K. (eds) . Biological and Biotechnological Control of Insect Pests [ C ] . New York : 正如波谱尔所言 ,科学理论是真正的猜测 ,是大 CRC Press ,211~241. [ 6 ]  Hansen L C , Obrycki JJ . 1999. Non2target effects of Bt corn量的试错 。我们应当做的是放弃终极知识源泉的观 pollen on t he Monarch butterfly (Lepidoptera : Danaidae) [ A ] .念 ,承认知识同我们的错误 、 偏见 、 梦想和希望混在 In :http :/ / www. ent . iastate. edu/ entsoc/ ncb99/ prog/ abs/ D81. ht ml.一起 ,我们能做到的只是探索真理 。只有发现错误 [7 ]  Hansen L C ,Obrycki JJ . 2000. Field deposition of Bt transgenic才能消除错误 ,从而才能提高理论的逼真度 ,促进科 corn pollen :let hal effects on t he monarch butterfly [J ] . Oecolo2 gia ,125 :241 ~248.学的发展 [ 1 ] 。可见产生错误或者发现错误 , 对于科 [ 8 ]  Hellmich RL ,Siegfried BD ,Sears M K , et al . 2001. Monarch lar2学研究并非坏事而是好事 , 因为它是科学发展的必 vae sensitivity to B acill us t huri ngiensis purified proteins and pollen [J ] . Proc. N atl . A cad . Sci . US A ,98 :11925~11930.要前提 。对于科学研究我们应该勇于提倡犯错误的 [ 9 ]  Hodgson J . 1999. Monarch Bt corn paper questioned [J ] . N at ure精神 ,从错误中学习 , 没有错误就不能接近真理 , 就 Biotechnol . ,17 :627. [ 10 ]  Hodgson J . 2000. Critics slam new monarch Bt2corn data criti2不会有进步 。由于转基因作物安全评价工作尚处起 cized [J ] . N at . Biotechnol . ,18 :1030.步阶段 ,到目前为止 , 尚未形成一套完整理论体系 , [ 11 ]  Kaplinshy N ,Braum D. 2002. Maize transgene results in Mexico are artefacts [J ] . N at ure ,416 :601.其对生态环境的影响评价都处于实验与猜测阶段 。 [12 ]   Losey J E ,Rayor L S ,Carter M E. 1999. Transgenic pollen harms故研究中错误的出现属情理之中 。实际上 , 一部科 monarch larvae [J ] . N at ure ,399 :214. [ 13 ]   Merton R K. 1993. Science , Technology ( Society in Seventeent h学史就是科学家们不断犯错误 , 又不断地发现和纠 Century England [ M ] . New York : Howard Fertig Press.正错误 ,从而最终找到通向科学与真理的道路的历 [ 14 ]  Metz M , Fü tterer J . 2002. Suspect evidence of transgenic con2 tamination [J ] . N at ure ,416 :600~601.史 。但我们还必须要强调 ,求真务实 、 开拓创新的科 [ 15 ]  Pawlowski WP , Somers DA. 1998. Transgenic DNA integrated学精神 ,在我们认知所能达到的水平内 ,对科学研究 into t he oat genome is frequently interspersed by host DNA [J ] . Proc. N atl . A cad . Sci . US A ,95 :12106~12110.不应疏忽大意 ,如 Losey 等 [ 12 ] 的实验设计存在没有 [ 16 ]  Pleasants J M , Hellmich RL ,Dively GP , et al . 2001. Corn pollen合理的对照等明显的缺陷 , 这就有背严谨务实的科 deposition on milkweeds in and near cornfields [J ] . Proc. N atl . A cad . Sci . US A ,98 :11919~11924.学精神 。我们还应遵循有条件的怀疑和无私性原 [ 17 ]  Quist D , Chapela IH. 2001. Transgenice DNA introgressed into则 [ 13 ] , 勇 于 提 倡 批 判 、 定 的 科 学 精 神 , 正 如 否 traditional maize landraces in Oaxaca ,Mexico [J ] . N at ure ,414 : 541~543.Kaplinshy 等 [ 11 ] 通过对 GenBank 中有关数据研究 [18 ]  Quist D , Chapela IH. 2002. Quist and Chapela reply [ J ] . N a2后 ,大胆提出 Quist 等 [ 17 ] 认为的 K1 、 玉米品系的 A3 t ure ,416 :602. [19 ]   Sears M K , Hellmich TL , Stanley2Horn DE , et al . 2001. Impacti PCR 产物与 adh 1 同源的说法是错误的一样 , 对一 of Bt corn pollen on monarch butterfly populations :a risk assess2切存在疑问和缺陷的问题 , 勇于提出批判 。只有通 ment [J ] . Proc. N atl . A cad . Sci . US A ,98 :11937~11942. [ 20 ]   Shelton AM , Roush RT. 2000. Pest control ,rumor control [J ] .过批判才能打破科学家的保守自满思想 , 促进科学 Foru m A ppl . Res . Public Policy ,15 :36~39.的发展 。科学工作者要敢于批判自己 、敢于批判别 [ 21 ]   Shelton AM ,Sears M K. 2001. The monarch butterfly controver2 sy :scientific interpretations of a phenomenon [J ] . Plant J . ,27人、敢于批判权威 ,可以说知识领域内不存在任何不 (6) :483~488.向批判开放的东西 。 [ 22 ]  Wraight CL , Zangeri AR , Carroll MJ , et al . 2000. Absence of toxicity of B acill us t huri ngiensis pollen to black swallowtails un2参考文献 der field conditions [J ] . Proc. N atl . A cad . Sci . US A ,97 : 7700 ~7703.[1 ]   波谱尔 ( 傅季重等译 ) . 1986. 猜想与反驳 : 科学知识的增长 [ M ] . 上海 : 译文出版社 . 作者简介   茂 ,男 ,1977 年 9 月生 , 博士研究生 。主要从 陈[2]   张启发 . 2002. 转基因技术 [ A ] . In : http :/ / www. agri. ac. cn/ 事转基因抗虫和抗病毒水稻的安全性评价研究 。发表论文 agri- net/ 02/ 2 - 05/ be24js. ht m. 4 篇 。E - mail :chu @zju. edu. cn 。[ 3 ]  Foster J E. 1999. Butterflies Bearing Grenades [ N ] . Washington 责任编辑   李凤芹 Times ,September 20. zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

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