转基因鱼环境释放风险评估.pdf

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1、2 0 0 7 年第 2期(总第 7 9期)重庆水产 3 7 转基因鱼环境释放风险评估 倪静，李英文 重庆师范大学生命科学学院 重庆 4 0 0 0 4 7 转基因鱼技术具有极大应用前景，但 此项技术需要做好完善的环境风险评估。本文通过对国内外有关转基因鱼风险评估 方法的分析和综合，对转基因鱼环境释放 风险评估的基本原则和一般模式进行了描 述，以便为风险评估具体技术和方法的开 发提供参考。1 转基因鱼技术及其应用前景 1 1转基因鱼技术 转基因生物是人类 按照 自己的意愿，把某个生物物种的基因或外来化合物 的小片段转移或插入到其它生物物种的细 胞 中去，改变原有物种 的遗传信息，使之 成 为具

2、有或增强人类所 需要 的性状和品质 的新品种。中国科学院水生所 的朱作言等 率先开展鱼类转基因研究，采用显微注射 方法，把小鼠重金属结合蛋 白基因启动序 列与人生长激素基因序列的重组 D N A片段，注入鲤鱼、鲫鱼和泥鳅 的受精卵，于 1 9 8 5 年培育 出世界上第一批转基 因鱼。世界上其他许多国家也相继 开展 了鱼 类转基 因研究，如法国的 C h o u r r o u t等获 得了转基因虹鳟、美国的 T h o m a s T C h e n 等获得 了转基 因鲤鱼、鲶 鱼，加拿大 的 F l e c h e r等人获得了转基 因大西洋鲑等。而 我国在转基 因鱼研究方面一直走在世界前

3、 列，吴婷婷和夏德全等(1 9 9 4)将带有小 鼠重金属结合蛋白基因启动子与人生长激 素基因序列重组的线状 D N A片段，注入团 头鲂和鲤的受精卵，获得成活的实验鱼；孙效文等(1 9 9 5)把牛、羊生长激素基 因 注入黑龙江野鲤、荷包红鲤抗寒品系和德 国镜鲤等受精卵，孵化后得到 1 4 3尾转基 因鱼；中国科学院水生生物研究所的研究 人员采用鱼 的生长激素基因和来 自鱼 的启 动子，取得 了 全鱼型 的转基 因鱼，使转 基 因鱼 早 日进入 市场 处于较 为有利 的地 位。1 2 转基因鱼的应用潜力 1 2 1 快速育种 传统 的品种选育需经过多代反复选种 交配才能育成优 良品种。转基因

4、技术有可 能在很短时间内超越 自然界亿万年生物进 化历程，创造 自然 界原来没有的品种或品 系，这是常规育种难以办到的。1 2 2 改良养殖性能 转基因鱼可能具有更强的抗病力、更 快的生长速度和对更高的食物利用率，从 而可以提高渔场的经济效益。转移外源 的生长激素可使鱼的生长速 度极大地加快。通过将生长激素基因从一 维普资讯 http:/ 重庆水产 2 0 0 7 年第 2期(总第 7 9期)种鲤鱼转移到另一种鲤鱼，中国武汉水生 生物研究所 的朱作言研 究出了一种生长快 速的黄河鲤鱼。而最能反映这 种转基因技 术强大力量的事例可能要数韩国研究出来 的一种泥鳅，这种泥鳅比起普通泥鳅生长 速度快

5、3 5倍。饲养这些生长更快速的鱼可 以很容易地在投入不多的情况 下每年生产 出更多的鱼。对鱼类基 因的其它改变还可 以使鱼具 有抵抗细菌侵袭，或更加耐寒，或更好地 吸收营养的能力。鱼的耐寒力提高，可以 使渔场扩展到更加寒冷、更加人烟稀少 的 地方。鱼的抗病力增强，可以使养殖场在 不久 的将 来不再使用抗生素和 杀虫剂等一 些药物。鱼对营养的高效吸收不仅对鱼 自 身生长有利，而且还可以减少未消化的食 物对周围环境的污染，降低渔场 的投资。1 2 3医疗作用 英 国和 美国的科学家们 已经从罗非 鱼 提 炼 出可 用 于 人 类 的血 液 凝 结 因 子 F a c t o r V I I，可以救

6、助患有血友病和事故 受伤的人。科学家们还列出了一张 2 O多种 人类蛋 白质 的清单，这些蛋 白质都可以从 鱼类 中获得。可能有一天，转基 因鱼可能 会用于给人类提供蛋白质，治疗诸如肺病、肝病甚至是癌症之类 的疾病。2 转基因鱼对环境及野生鱼类的可 能影响 转基因鱼在世界各国，特别是在欧美 引起了极大的关注。关于其可能的环境影 响，大体上存在两种意见。2 1 反对者的意见 转基 因鱼的反对者们认为转基 因鱼逃 逸后会和野生鱼类发生生存环境的冲撞，而且它们将 比陆地上的转基因植物更难控 制，数量扩增得更快。一旦转基因鱼逃 出渔场，作为具有特 殊优势 的外来鱼种，会破坏大量原有的野 生鱼类资源，颠

7、覆湖泊、海洋里原本完善 的生态环境，导致湖泊、海洋生态的破坏 以及一些物种的灭绝。尤其是那些耐寒、耐盐、耐热 的转基因鱼可以扩散到新的、更广阔的领域；有高抗病力和对营养的高吸 收率 的转基 因鱼可以在和其野生的近缘鱼 类的竞争中获胜，并改变食肉动物和猎物之 间的关系，因此就 占据了新的小生境。最后，通过和野生鱼类的交配，这些逃逸的转基因 鱼会将其转移的外源援基 因在野生种群 中 传播开来，而这有可能对野生鱼类的受精率 和对环境的适应性产生不利影响。2 2 支持者 的意见 转基因鱼 的支持者们则指出，即使是 人工饲养 的非转基 因鱼逃 到野生环境中也 会和野生鱼类交配，它们 的基因也可能会 污染

8、野生鱼类的基 因库，造成整个种群适 应度 的普遍下降。因为人工饲养 的这些鱼 的繁殖以及筛选是在一个相对隔离的环境 进行 的，在这里没有捕食 者，食物的供应 也是充足 的，使得这些鱼放到野生环境中 会丧失了寻找食物和躲避捕食者的能力，因为被长期驯化，其基因和野生鱼类的基 因相 比较弱。所 以，转基 因鱼逃逸到野生 环境中，可能在其污染野生鱼类基因库之 前就 已经被捕食者吃掉或 因为找不到食物 而饿死了。3 转基因鱼环境释放风险评估 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年第 2期(总第 7 9期)重庆水产 3 9 为了增加公众对生物工程的信心，需要 创造出一种完善的、可靠的、能被广泛接受 的

9、风险评估方法。当转基因鱼释放到野生环 境中时，该方法可以评估其可 能引起的危 害。在种群遗传学的基础上，科学家们已经 开发出了这样的一种方法，来调查转基因作 用在野生种群中所产生的效果。3 1 转基 因鱼环境释放风 险评 估的一般 原则 这里介绍 的风险评估是在标准 的风 险 评估方法和生物模型的基础上所研究出的 一种界定基本适合度的模型，该模型不包括 特定的转基因生物所产生的危害因素，而主 要包括的是那些更容易获得的科学研究的 数据。由于风险产生于一系列的连环事件一 逃逸，然后数量扩增，基因扩散，然后对 环境造成危害，因此最薄弱的一环就被定为 造成危害的最大的、第一位的限制因子。逃逸后转基因

10、扩散的概率，取决于对 所有生物普遍适用的自然选择。这是最容 易定量的，因为转基因的扩散能力是基于 种群基因型的遗传规律 的。这一 因素是风 险评 估公 式 中可 以定量 的第 一位 限制 因 子。如果我们致力于评估这一环节，一旦 发现存在巨大风险就消除这一 因素，那么 整体的风险也就被消除了。3 2 分析基 因扩散 中限制风险 产生的各 个环节 有人认 为，预测 自然选择对转基因扩 散 的作用是一个两步过程。第一步，提出 并评估一些描述基本适应度的参数；第二 步，根据这些参数建立一个模型，来预测 基因频率和种群大小。通过实验分析，可 以将转基因生物生活史中限制风险产生的 环节分为六个：幼年时期

11、 的适应度，性成 熟时期，交配成功率，雌性的繁殖率，雄 性的强壮程度和成年时期的适应度。幼年时期的适应度是指幼年的转基因 鱼长到成熟并可 以繁殖时期的能力。通过 转基因提高抗病力，或者增强耐寒、耐热 或耐盐能力，可 以明显地影响这一时期。比如转基因生长激素基因，可以缩短转基 因鱼到达性成熟的时间，快速达到性成熟 的鱼将在几代时间中更快速地扩大个体数 量。而交配成功率或性选择力，往往 比幼 年时期 的适应度更重要。如果雄性转基因 鱼对野生雌性鱼类更具吸引力，那么，可 以预计转基因将在野生种群中大量扩增。生育能力雌性的产卵数量和雄性 产生的精子数量、活动性和存活率决 定了每对交配的鱼产生后代的数量

12、。最后，成年时期的适应度是指一对鱼隔 多长时间交配一次才会产生更多的后代。这些影响因素都是相互关联 的，即使 其中的一个因素作用很小，转基因鱼仍然 威胁野生种群。例如，如果幼年时期 的适 应度很低，但交配成功率很高，那么它们 仍能存活到繁殖期，转基因鱼就仍然可以 在野生鱼类种群里传播转基 因。大多数的科学家赞同，这些代表基本 适应度 的环节决定着危害程度。本文介绍 的方法就是要估算这些环节的参数值。如 果通过这种方法估算的转基因在野生种群 中扩散 的几率很高，就可 以使用生物方法 如放养不育的鱼来控制该转基因。4 风险评估存在的问题 维普资讯 http:/ 4 O 重庆水产 2 0 0 7 年

13、第 2 期(总第 7 9期)4 1局限性 就 目前来说，该模型的局限性就是它的 确定性，输入 的参数绝对地确定预测结果。4 2 基因背景的问题 如果转基 因插入 到邻近其它 的基因 中去了，会在某些方面对适应度产生影响，以必须考虑这些基因的相互影响。因为转 基因经 常会进入那些对 自然环境适应性差 的人工驯养 的动物 的基 因组，而且转基因 很可能插入到控制适应 自然环境的能力 的 基 因中去。虽然转基因和其它基因的这种 相互作用在基因重组时期可能会消失，但 是在短时期 内这种相互作用还是很大的。对转基 因生物环境释放风险的评估越 来越成为转基因生物的管理者们一个重要 工具，它可 以使环境风险

14、评估 的过程更加 快速和有效。通过它人们可以确定对环境 的潜在危险并制定相应的对策。而且，这 种为管理者设计的风险评估模型被广泛接 受后，还可避免或解决转基因食品贸易过 程 中所产生的冲突。改进风险评估的过程 也树立 了公众对具有潜在利益 的转基 因技 术的信心。但是在全世界野生鱼类物种不 断减少和 自然资源 日渐枯竭的大环境下，要想人们消除疑虑并接受、开发转基因鱼 还是不太容易的，需要一个很长的过程。参考文献 1 S h a r p l e s F E E c o l o g i c a l a s p e c t s o f h a z a r d i d e n t i f i c a

15、t i o n f o r e n v i r o n m e n t a l u s e s o f g e n e t i c a l l y e n g i n e e r e d o r g a n i nms A L e v i n M S t r a u s s H R i s k a s s e s s m e n t i n g e n e t i c e n g i n e e r i n g M N e w Y o r k。U S A：M c G r a w Hi 1 1 I n c ，1 9 9 0 1 9 3 1 2 D u n h a m R A U t i l i

16、z a t i o n o f t r a n s g e n i c f i s h i n d e v e l o p i n g c o u n t r i e s：p o t e n t i a l b e n e f i t s a n d r i s k s JJ o u r n a l o f t h e W o r l d A q u a c u l t u r e S o c i e t y 1 9 9 9，3 0 (1)：11 1 3 朱作言，许克圣，谢岳峰 转基因鱼模型的建 立 J中国科学(B 辑)，1 9 8 9，2：1 4 7 1 5 5 4 吴婷婷 人生长激素基因在

17、团头鲂和鲤鱼中整 合和表达 J 水产学报，1 9 9 4，1 8(4)：2 8 4 2 8 9 5 孙效文全鱼基因工程鱼的构立 J高技 术通讯，1 9 9 3，3(9)2 32 6 6 赵浩斌，陈尚萍，朱作言转基因鱼的研究进 展 J农业生物技术学报，1 9 9 9，7 (3)，1 6 7 D e p a r t m e n t o f E n v i r o n m e n tG e n e t i c m o d i f i c a t i o n o f f i s h A U K p e r s p e c t i v e (R e s e a r c h r e p o r t N o

18、 2)R U K：D e p ar t m e n t o f E n v i r o n m e n t，1 9 9 4 5 7 5 8 8 B e r m n s J N R i s k a s s e s s m e n t p r a c t i c e i n t h e N e t h e r l a n d s A D a y u a n X u e，I v a r Vi r g i n R e g u l a t i o n a n d p r a c t i c e o n Bi o s a f e t y，P r o c e e d i n g s o f t h e i

19、n t e r n a t i o n a l w o r k s h o p o n b i o s a f e t y C，2 5 Nov 1 9 9 8，N a n j i n g，C h i n a B e i j i n g：C h i n a E n v i r o n m e n t a o l S c i e n c e P r e s s。1 9 9 9 4 5 5 1 9 A l e x a n d e r M E c o l o g i c a l c o n s e q u e n c e s：r e d u c i n g t h e u n c e r t a i n t i e s JI s s u e s i n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y，1 9 8 5 1(3)：5 7 6 8 维普资讯 http:/