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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
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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
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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
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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
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列和基因组 DNA
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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
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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 of
4
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. Impact
i 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.
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