专家谈：转基因作物安全评价——分子特征与遗传稳定性评价

前言：转基因技术的安全性是由科学家和科学组织在一系列严谨实验的评估的基础下建立的，农业部部长韩长赋也曾表示：“转基因安全不安全，是由科学评价的。”本系列文章将从专业人员的角度，对转基因安全性的评价内容和其涉及的科学知识做一个系统介绍，欢迎收藏和关注。本文转载自微信公众号：柳博轻谈

本文作者：柳小庆，中国农业科学院 植物基因工程领域副研究员 博士 硕士生导师

第一章从转基因技术是中性既可以造福人类也可能产生风险的角度介绍转基因作物安全评价的目的。那么这个安全评价到底评价什么？后续三章将系统做一个介绍。

一、分子特征的相关资料

转基因作物是从分子水平对受体作物的基因组进行了操作。那么要确保这个转基因作物的安全性，首先要明确的就是进行基因操作的相关分子特征资料，从基因水平、转入基因的转录水平、翻译水平、受体作物基因组水平评价可能风险。

（1）用的什么基因和载体

那么第一个要提供的肯定是表达载体的相关信息，因为现在主流的转基因作物均是以农杆菌介导的遗传转化。那么，就需要一个载体（其实也是DNA,只不过是一种环状的DNA，这种环状DNA在细菌、真菌都存在，植物里的线粒体DNA和叶绿体DNA也是环状的，只不过植物的更大）将需要转入目标作物中的基因“承载”起来（实际上就是融合在一起组成环状的DNA）。那么这个载体上的各种DNA片段：启动子、终止子、筛选标记基因和报告基因等都需要提供其序列信息、供体生物来源、功能以及安全应用记录。那么目的基因肯定也是要提供各种信息的，比如目的基因的完整序列、推导出来的氨基酸序列、基因的供体生物、生物学功能、安全使用的数据或者应用历史。

（2）外源基因是否转入了，转进去了几个拷贝，具体插入在基因组那个位置

既然是转基因作物，那么基因转到受体作物的基因组相关情况肯定要说清楚。所以，首先要用最基本的PCR来确定目的基因确定转入到受体作物里了，这个时候要提供检测引物的序列信息，PCR反应的条件，扩增出来的目的基因的条带大小。其次要通过southern-blot实验来确定具体转入几个拷贝的外源基因（农杆菌介导的一般是一个拷贝），这个是时候就要提供southern-blot的图片，酶切基因组的内切酶名称，特异条带的大小等数据。确定外源基因转进去了，转入了几个拷贝就要再确定具体转入到基因组的哪个位置。这个时候就要通过tail-PCR或者genome-walking等试验来获得插入位点的边界序列，并通过PCR确定就是插入在基因组的哪个位置。这就需要提供获得的边界序列信息（大于300bp）和扩增引物序列信息等数据。

（3）转入的外源基因的表达情况

前面介绍的都是静态情况，那么这些转入的外源基因是否在发挥作用？所以着这个时候就要提供外源基因的RNA和蛋白水平的数据。RNA的检测可以通过RT-PCR和northern-blot两个实验来进行，那么这两个实验的各种参数和结果均需要提供。蛋白水平的检测则可以通过ELISA和western-blot两个实验来进行，同样需要提供实验的各种参数和结果。

二、是否稳定遗传

虽然创制的转基因材料中外源基因存在且在RNA和蛋白水平均能检测到目的基因的表达。但真若进入生产应用，目的基因是否依然可以稳定的表达而是目标性状得以保持。否则一个抗除草剂的转基因作物若抗除草剂的基因不能稳定表达或者丢失不表达了，那么农民喷除草剂就会杀死作物造成重大损失。因此，前面叙述的（2-3）部分的数据如PCR检测、southern-blot、RT-PCR和western-blot均要在转基因作物的后代中继续进行，来验证目的基因的遗传稳定性，要提供不少于3代的实验数据。在此辟个谣：那些转基因作物不可留种的是否可以洗洗睡了，不然你以为转基因种子都是实验创制出来直接卖个农民？那么安评需要的那么多代试验怎么去获得呢？具体指标体现在：

（1）外源基因整合的遗传稳定性。通过PCR检测不少于三代的外源基因存在转基因材料基因组中的实验数据，通过southern-blot检测同样代数同样材料中外源基因的拷贝数。

（2）目标基因表达的稳定性。只稳定存在于基因组中还不行，外源基因稳定存在不一定会表达。比如有的基因存在，但是被甲基化修饰了不表达。还需要确定这些基因是否稳定表达。因此需要检测6个不同发育时期的5个组织器官中目标基因转录的mRNA和翻译的蛋白质，这个同样要提供至少三代的数据。比喻抗虫水稻安评就要检测包括苗期、拔节期、分裂期、扬花期、乳熟期、成熟期等6个发育阶段的根、茎、叶、花、和种子等五个器官中的外源基因的mRNA和蛋白。

（3）目标性状的稳定性。外源基因稳定存在且表达，但不一定就代表就一定有目标性状。比如有的基因可以转录出mRNA,但是可能翻译受阻或者很快被降解从导致翻译的蛋白量不足而呈现不出目标性状；还或者翻起出来的蛋白质折叠有误或者被修饰被泛素化快速降解而表现不出目标性状。所以，需要检测器目标性状的遗传稳定性。比如抗除草剂的大豆，是否再至少3代的喷洒等于或大于生产用时的除草剂浓度时，依然保持转基因作物的抗除草剂特性。再如抗虫水稻对二化螟和稻纵卷叶螟抗虫性生物测定数据。

来源：微信公众号 柳博轻谈

作者：柳小庆，中国农业科学院 植物基因工程领域副研究员 博士 硕士生导师

主要从事以系统发掘玉米组织特异性高表达启动子以及玉米双向启动子为基础探索建立玉米多基因高效表达体系，期望通过植物基因工程技术提高农作物的营养与品质。重点集中在以玉米生物反应器生产医药用活性蛋白或其他活性物质如抗氧化活性的花青素、虾青素等。主持了国家自然基金委青年科学基金一项（31500301），参与国家“转基因生物新品种培育重大专项”一项。在《Plant Biotechnology Journal》、《Journal of experimental botany》和《BMC Genomics》等国际知名期刊发表SCI论文9篇，并申请了6项启动子的专利，其中4项获得授权。