转基因植物基因漂移对于周围生态系统的影响和预防

严茗瀚

摘要：转基因植物的基因漂移在生态环境中可能造成巨大影响。对于转基因的植物来说基因漂移有很多媒介，以及这些媒介在现在的研究中仍然是不可测和不可知的。因此需要对基因漂移的全过程做对照和精确的研究。这样的方案和实验过程可以让我们了解基因漂移的危害性以及如何预防其的发生。其主要对环境中的野生种造成不良的影响，以及对基因库造成一定的污染，破坏野生的种质资源。同时，预防主要是通过植物的间种阻止风媒和虫媒的传播，同时利用土壤微生物的亲和力不同，来避免这种中间宿主的传播。

关键词：转基因，基因漂移，生态系统，杂交亲和，传播媒介，地域差异

一、研究背景

转基因的植物是现在世界上最流行，较为有效，同时也是很受争议的一种方法。它可以保证这种植物的优良品质，而基因具有一定的不稳定性。在不同的植物物种种群间的转基因人工交流对于本物种基因库及其生态系统各种群基因库有一定的破坏性，如果没有进行有效控制，转基因植物种植下去很可能导致像外来物种入侵一样的基因污染事件和生物恶性竞争事件。转基因植物基因漂移是目前的研究重点。[2] 基因漂移是指一个群体的遗传变异转移到另外一个群体的现象。通常通过以花粉为媒介的基因来传播。抗草甘膦大豆基因的漂移对野生大豆种质资源的多样性是一个威胁[1]，中国是大豆的发源地， 大豆野生资源十分丰富，如果开展转基因大豆的环境释放， 转基因大豆向野生近缘大豆发生基因漂移的几率可能会非常大。[4]，此时就可能污染到野生大豆的基因库，并影响野生大豆的种质资源。这是一个转基因植物可能的危害的典型例子。

二、研究意义

根据目前的研究推测，基因漂移可能产生的不良影响，包括：○1转基因植物基因与非转基因近缘种杂交，使外源基因转移至这些植物，产生具有抗病虫或抗除草剂的杂草或“超级杂草”，从而再次大量应用化学农药，重蹈污染环境的覆辙;○2随着转基因植物不断释放，大量外源基因漂移进入野生植物基因库，进而扩散[2]，破坏野生植物的种质资源。而且这样的不良影响，是在基因漂移一旦发生的情况下，就非常有可能会造成的。这种基因漂移尤其易于发生在作物与野生近缘种之间。而野生近源种的种质资源正是目前可以大量利用的，这样的种质资源使研究人员可以直接从野生近源种当中提取进行杂交育种所需要的基因。同时其他的野生种质资源也使得我们对真核生物的基因演化有更好的了解。因而他们也是宝贵的。所以对于基因漂移的控制是必要的，也是急需的，同时在基因漂移的生态学影响上的评估目前也是缺少的。进行这样的研究可以使我们向转基因作物的商业化种植更进一步。

三、研究方案和结论

首先对于转基因作物的对环境的影响是值得进行生态学上的评估的，在美国人们，就认为南瓜的转基因种的投放可能导致野生葫芦种的野草化，而野生的葫芦种在美国是非常普遍的[3]，这样的野草化，对于该生态系统中，其他的物种来说是灾难性的，这更多的是由于美国特殊的自然环境中特殊的物种导致的，这是生态系统的整体问题。因此对于一种转基因植物在生态系统的整体影响的研究是需要的。而在这一领域的研究是急需进展的，对于生态系统中转基因作物的基因漂移的影响，需要对一定范围的生态系统的各消费，生产，分解层级做系统的评估。在做了这样的评估和了解之后，我们才知道需要将植物的基因漂移控制在一个怎样的范围内，需要进行什么方面的控制。在这一方面，中国种植转基因作物的地区主要分布在新疆，种植棉花，则对新疆的绿洲生态和沙漠中小型生物的影响研究是必要的。同时也有必要对于可能投入种植Bt籼稻63和华恢1号的广大湖广地区做适当的系统评估。

第二，是对于其传播范围的研究。作为我国的主要作物和转基因的重要对象，我们将水稻选为研究的对象。我们应该将水稻种在两个完全不同的区域，同时对于水稻的传播我们要充分保证其可控性和确定性。将其种于室内的养殖区域内，这是与以上的生态研究的开放要求很不同的一点，对于水稻的种植条件应该是完全可控的。在花粉的传播媒介和中间宿主导致的雌株的基因漂移，可能发生的土壤中基因传播以及风媒虫媒的影响，都是实验需要控制的变量。在不同的风向下，它的漂移频率是不同的，这是可以做对照的。在有哪些环境菌群存在的情况下，它的漂移频率和漂移影响有什么不同，这也是需要研究的。中国向来的实验都是在田间地头进行的，但是在对于特定条件的定量，定性研究在田间地头是缺少的，对于一种媒介的传播能力是有很多田间观察的结果的。江苏省农业科学院蔬菜所陈新，严继勇，高兵，研究成果显示，据田间观察，媒介应为蓟马和蜜蜂，估计基因漂移的方式应是虫媒，而不是风媒。[1]大多关于转基因漂移媒介的研究是据田间观察得出，这样的观察有很多可变性，且作为研究人员，对这样的研究成果也不尽然确定。因此我们应该将两片水稻田的土壤完全分离，将其置于不同的生态环境之下，周边提供不同的杂草和別种作物。同时把水稻田的风向和内部微生物的菌落也完全置于人为控制之下，这样才可以了解水稻的基因漂移到底是通过何种途径进行的，且这样的基因漂移对于水稻和周边的生态环境，到底通过什么样的途径造成了什么样的影响。是最终在观测到田间现象后，也要对周边遭到基因漂移的作物和杂草进行经PCR的对照研究确定其是否被转入了本来转入水稻的外源基因并且从蛋白水平上进一步确认，这样的基因漂移的存在，同时确定基因漂移的范围以及基因漂移的概率。

最后进行进一步的设计和实验。研究通过何种方式来避免基因漂移的发生。转bar基因水稻与稗草，药用野生稻，无芒稗，诸葛菜杂交不亲和，与杂草稻杂交亲和。[2]这是我国已经有过的诸多研究成果当中的一个。而我们较少研究一种水稻是否能跟与其亲属关系较近的其他作物具有杂交亲和力。如果其间不具有杂交亲和力的话，我们就可以通过作物上的种殖隔离来避免其向外部基因库大规模的传播。而为了避免转基因作物的基因漂移对周围的植物产生影响。我们可以在基于上一级研究得出的转基因花粉传播规律以及基因在一定条件下传播的范围，对转基因的作物实施物理上的隔离，在转基因作物的周边种植，与其杂交亲和力较低的作物，同时，也引入与其杂交亲和力较高的杂草相拮抗的微生物菌群来保护转基因作物中转入的外源基因不向自然基因扩散。而这样的方案也要经过在实验田当中的实际操作进行验证。经过调整，得出最后的解决方案。

四、讨论

在生态学上，据预测基因漂移应该会对野生的食物链造成巨大的影响。对于野生的昆虫来说，抗虫基因以及携带抗虫基因的坏死叶片。可能会对其生存造成影响。同时对于野生的环境，某些发生了基因漂移的杂草，可能会对其他未发生基因漂移的杂草造成毁灭性的影响。对于基因漂移来说，根据以往研究，花粉传播仍然为基因漂移的主要方式。因此进行植物的間种应该是大概率可以预防基因漂移的发生的。对于中间介质的传播，目前推测应该可以利用微生物菌群或者环境对菌群的抑制作用，来阻止中间介质的传播。对于基因漂移产生的结果是不可测的，所以在基因漂移的预防上，我们应该持保守的态度，尽量阻断基因漂移的一切途径。同时为了对基因漂移有更好的了解，我们也应进一步研究基因漂移是否还有别的途径？对于植物的腐烂物质，到底可不可能成功的把基因从植物本身漂移到土壤中的微生物菌群当中，这是需要进行进一步研究的。由于我们需要持着对基因漂移慎之又慎的态度。所以这些研究都是必要的。如果要将一种转基因植物投放到环境当中。对于这些研究的结果以及研究过程都是需要极其谨慎的。

五、研究总结

对于转基因植物来说，基因漂移对环境的影响是严重的。通过对基因漂移的影响因素的研究，我们可以控制水稻基因传播的范围。同时我们也可以通过控制其微生物群落的菌种来保证周围的近源种不被污染，同时保护水稻的基因不向外源传播。通过种植别种作物来进行物理隔离这样可以节省物理隔离所花费的钱财。同时通过这样的研究，我们也可以因地制宜设置这样的隔离带的大小。通过这样的实验，可以取得精准的基因漂移范围和频率以及影响结果，以求得在转基因植物的种植上达到安全的保证。从而确保转基因作物的基因漂移，对周围生态系统的影响达到最小化。从而能够使农业上大规模的应用转基因作物。如果能达到这样的效果，这也会是转基因作物重要的一步。而对于转基因作物的基因漂移将来可以在基因转入作物后，对其近源种基因连锁效应影响上做进一步的研究。基因对其确切的影响是如何作用的？如果一旦发生基因漂移，转入的外源基因是否对其本身的基因库内的基因有连带的附加影响？同时基因漂移是否可以通过植物的新陈代谢以及腐烂物质进行传播？如果有这样的附加影响，那么基因漂移的影响就不仅仅是前面研究所得出的结论这么简单了。这些仍然是需要解决的问题。这也是笔者认为的未来的研究方向。

参考文献

[1]陈新， 严继勇， 高兵. 野生大豆抗草甘膦基因漂移的初步研究[J]. 中国油料作物学报， 2004（02）：89-91.

[2]陈兴玲 ，胡建军 ，赵楠木， 转基因植物基因漂移研究安徽农业科学，Joumal of Anhui A .Sci.2007，35（10）：2851—2852，2867

[3]陈英明， 涂修亮， 刘义得. 转基因植物的生态影响[J]. 湖北大学学报（自科版）， 2002（03）：272-276.

[4]黄文坤， 赵俊义， 刘崇俊， et al. 抗除草剂转基因大豆的基因漂移评价[C]// 中国植物病理学会2012年学术年会. 0.