• 转基因植物对生态系统潜在危机的探究
  • 2009-4-3 浏览() 【
  • 王冉,陈子遥,王丽贞,房万玲,陈典   指导教师:梁伟

    (新沂市第一中学,221400)

    摘要:转基因植物已在很多国家大规模商业化种植,并且取得了显著的经济效益。同时,有关转基因植物可能对生态系统产生不利影响的问题也已引起了全球的广泛关注。本文简要论述了转基因植物对生态系统的潜在危害。

    关键词:转基因植物  生态系统  潜在危机

    转基因植物是指利用现代生物技术将优良的经过人工切割和修饰的目的基因导入植物细胞,并在其中进行表达,从而使植物获得新的性状。这一技术克服了植物有性杂交的限制,基因交流的范围无限扩大,为植物遗传改良开辟了一条新的途径。但人们无法预料目的基因随转基因植物在自然界中的大量释放,会对环境造成什么样的影响。许多人在认可转基因植物的同时也认为目的基因在自然环境中的存在和发展可能会改变生态环境中的物种组成,加快许多濒危物种的灭绝速度,对生态系统构成潜在危机。

    1.转基因植物

    1.1 转基因植物定义

    是指利用生物转基因技术,将从动物、微生物、人类、远缘植物中提取的或人工合成的目的基因导入植物细胞或组织,并使其表达而产生理想性状的植物。据报道,目前全世界已分离植物目的基因近百个,获得转基因植物近200种,进行商业化生产的植物有50多种[1]。

    1.2 转基因技术的优点

    转基因技术不仅能加速应用同种植物间优良性状的基因,而且能打破物种之间的界限,使完全不同来源的基因组合到一种植物中成为可能,这样可以按照人们的意愿培养出具有特性的作物新品种,与传统的杂交育种相比具有目的性强、周期短、能明显缩短育种年限的优点,而且转基因植物可以摆脱季节、气候的影响。

    1.3 转基因植物种类

    通过资料查阅和调查[1],发现现在各国转基因植物田间试验正在迅速增加,一些转基因植物获准环境释放,并进行商品化生产,产生了巨大效益,显示出诱人的前景。

    目前,转基因植物主要有[2,3]:已进行商品化生产的烟草、大豆、玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜、小麦、亚麻、水稻等抗除草剂转基因植物,这些植物对草甘膦、草铵膦、磺酰脲类、咪唑啉酮类、2,4-D等除草剂有一定的抗性,其中以抗除草剂大豆、玉米、棉花种植面积最大;含有苏云金芽孢杆菌Bt晶体毒素蛋白基因的棉花、玉米、水稻、烟草、番茄、马铃薯等抗虫转基因植物,其控制合成的毒蛋白对鳞翅目昆虫有毒害作用,另一类是含有胶蛋白酶抑制剂基因,可抑制蛋白酶活性,干扰害虫消化作用而导致其死亡的抗虫转基因植物,如:从菜豆中分离出丝氨酸类胰蛋白酶抑制剂基因,并导入棉花、烟草、番茄、龙葵等植株中;抗叶枯病水稻、双抗性烟草、抗黄萎病小麦、抗枯萎病棉花、抗赤霉病、纹枯病、根腐病小麦等抗病转基因植物,这是将病毒、细菌、真菌等病原菌抗性基因或抑制酶基因导入植物使其产生抗性物质,有效抑制或杀死病原菌;还有根据植物的抗逆机理将抗逆基因导入植物使其对干旱、低温、高盐等环境的胁迫具有较高耐性的抗逆境转基因植物,现在已获成功的转基因植物有抗寒苜蓿、草莓,抗旱水稻、小麦、大豆,耐盐玉米、烟草、番茄、苜蓿、小麦和草莓等。

    此外,还有改良品质转基因植物[3],如:高淀粉烟草和番茄、高蛋白质向日葵、低直链淀粉油菜、耐贮存番茄、改变花色的蔷薇、玫瑰和观赏矮牵牛等。它们是通过转入目的基因来改变农产品的营养组成和风味来改善植物的营养、加工、贮藏等品质特性,以满足人们不同的需要;采用转基因技术使植物抑制乙烯的合成或促进细胞分裂素的合成,以延缓植物的衰老和成熟的延迟成熟的番茄、延缓叶片衰老的早籼稻等控制发育转基因植物。

    2.转基因植物对生态系统的潜在危机

    转基因植物为植物遗传改良开辟了一条新的途径。但目的基因随转基因植物在自然界中的大量释放,可能会改变生态环境中的物种组成,加快许多濒危物种的灭绝速度,对生态系统构成潜在危机。

    2.1转基因植物对土壤性质的影响

    一些转基因植物通过基因工程改造和修饰,会对某些微生物具有一定的抗性,如带有几丁质酶的抗真菌转基因植物,其在遗传分解时几丁质酶可以消化掉带有几丁质的菌根的细胞壁,使个体死亡,从而减少土壤中菌根的种群,造成土壤凋落物不能被分解,营养流被阻断,整个生态系统的功能可能被阻滞[4]。再如,一些抗虫转基因植物会产生一些毒蛋白,可能会对土壤中的昆虫、软体动物等产生负面影响,也会使土壤中一些有害物质无法降解,导致土壤中营养成分发生改变,对土壤环境的生态平衡产生长远的影响。

    2.2转基因植物对生物多样性的影响

    随着转基因植物的大面积推广,对自然生态系统特别是自然界的生物多样性可能产生有害作用,因为转基因植物比自然界更强调单一种植,这在客观上淘汰了大量具有一定优良遗传性状的自然品种及其它遗传资源,造成不可挽回的遗传多样性的损失。

    2.2.1 对植物多样性的影响

    抗逆转基因植物对低温、干旱、高盐等逆性环境具有一定的耐受性,这就会使其在生态系统中具有很高的生存能力,并且随着抗逆转基因植物种类的增多及商品化种植,使得这些植物在生态系统中会形成优势种。如若管理不善会对其他植物的生长和繁殖造成一定的危害,(1)转基因植物倾向杂草化[4],如转基因抗除草剂作物在引入地持续存在,它的种子可能散落在田间成为下茬农田的杂草,一旦环境适应其生长,且对除草剂又有抗性将具有生长、竞争优势,这种作物有可能成为不可控制的杂草,对农业生态系统造成影响。(2)入侵其他植物的栖息地,成为入侵杂草,例如:抗低温转基因植物可能扩散到过去不能生存的低温环境栖息地并生存下来,使该作物在新的栖息地杂草化。(3)基因漂流使近缘野生种趋于杂草化[4,5],由于自然界的制约, 不少植物的近缘种虽然目前未被人类利用,但并不以杂草形式存在。转基因植物的抗性基因可能通过花粉传播与受精途径漂入野生近缘种或近缘杂草上,这样一旦接受某种转基因植物逃逸的基因, 在一定条件使其大量繁殖起来而可能变成杂草,如一些高粱属的种,在一定环境下本身就是杂草,而在某些条件下它又是作物,这类作物当插人一个例如抗病、抗虫基因,或转基因作物中基因逃逸时,可能会把本来在某些地区很安全的作物,由于改变了其平稳性而趋向于杂草化。特别是在同一地区推广抗不同除草剂、抗病虫害和抗逆作物时,若多种抗性基因都转到同一杂草上,将产生难以控制的“超级杂草”,从而严重威胁其他作物的生存和正常生长。(4)产生新的植物病毒[2],自然界中存在着植物病毒间的异源重组现,在抗病毒转基因植物体内,会发生转入的病毒外壳蛋白基因与感染病毒的相关基因之间的重新组合或转移包装感染的另一种病毒的核酸,从而产生一种新的病毒。

    这些都会造成种植区域的其它植物由于生存能力和竞争能力不及转基因植物而淘汰,进而减少了当地的植物多样性。

    2.2.2 对动物多样性的影响

    如含有苏云金芽孢杆菌Bt晶体毒素蛋白基因的棉花、玉米、水稻、烟草、番茄、马铃薯等抗虫转基因植物,其控制合成的毒蛋白对鳞翅目昆虫有毒害作用,这也有可能直接或间接作用于有益昆虫或以害虫为食的其它动物,进而影响有益生物的生存,特别是对于一些濒危灭绝的物种。

    2.3转基因植物对环境的影响

      由于抗虫、抗病毒、抗除草剂等转基因在植物体内的持续表达, 可促使靶标生物对转抗虫、抗病、抗旱、抗盐碱、抗除草剂等基因植物产生相应的抗性。靶标生物对转基因植物的抗性发展, 能够削弱转基因植物本身的效益, 对环境产生负面影响, 可能会导致农药、化肥、除草剂的再次大量施用及其强度的加大,从而污染环境,影响人类健康[3]。

    3.总结

    随着转基因植物的不断研究开发及商品化种植,为农作物的持续生产和解决全球人口爆炸所造成的粮食危机带来巨大福音。但同时,如若对一些转基因植物种植管理不善很可能造成一定的生态危机。我们对此应持以正确的、科学的态度,努力摸索能够快速准确检测转基因植物生态风险的新方法和新技术,建立转基因植物生态安全性评价的技术体系,我们相信随着科学技术的发展和完善,人类一定可以解决转基因植物的生态安全性问题。

    参考文献:

    [1] 付顺华,梁锦锋.植物转基因研究进展.云南林业科技,2003(1):69~74.

    [2] 袁秀云,谢慧玲.转基因植物对生物多样性的潜在影响.平原大学学报, 2004,6(21):14~16

    [3] 曾青兰.转基因作物的生态安全性探讨.河北农业科学,2008,12(5):103~104

    [4]陈英明,涂修亮,刘义得.转基因植物的生态影响.湖北大学学报,2002,9(24):232~234

    [5] 陈栋,周新桥,江振河.转基因植物生态风险研究进展.广东农业科学, 2004(4):12~14

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