全 文 ：·技术与方法·
生物技术通报
B IO TECHNOLOGY　BULL ETIN 2009年第 8期
转基因作物安全性的解决方法研究进展
王艳辉 1, 2 　张晓东 2
(1 首都师范大学生命科学学院 ,北京 100048; 2 北京市农林科学院生物中心 ,北京 100097)
　　摘 　要 : 　随着转基因技术的不断发展 ,转基因作物的种植面积逐年扩大。转基因技术在解决全球不断增长的粮食需求
和保障农业的可持续发展等方面发挥了重要作用。然而 ,人们对转基因作物和转基因食品的安全性一直存在争议。为了解
决这个问题 ,科学家研究出了多项分子技术来消除转基因带来的潜在威胁 ,尤其是近几年出现的“外源基因清除技术 ”,有望
成为解决该问题的有力工具。综述了几种解决转基因作物安全性问题的方法及其最新进展 ,并对几种方法进行了优缺点
分析。
关键词 : 　转基因作物 　安全性 　解决方法 　标记基因 　目的基因
Advancement on the Secur ity Strategy of Transgen ic Crops
W ang Yanhui1, 2 　Zhang Xiaodong2
( 1 College of L ife Science, Capita l N orm al University, B eijing 100048;
2 B eijing Agro2biotechnology Research Center, B eijing Academ y of Agriculture and Forestry Sciense, B eijing 100097)
　　Abs trac t: 　A long with the develop ing of transgenic technology, the area of transgenic crop s is enlarging year by year1 Transgenic
technology p lays an important role in resolving the global increasing need for food supp lies and ensuring sustainable development of agri2
culture1 However, peop le have disputed on the security of transgenic crop s and food1 To resolve the p roblem, scientists have studied
several molecular technologies to avoid the threat brought by transgene1 Especially, the gene2deletor technology is likely to be used as
a powerful tool to make genetically modified crop s safer to grow and to consume1 This paper described a few strategies on the safety of
transgenic crop s, and also discussed their advantages and disadvantages1
Key wo rds: 　Transgenic crop　Security p roblem　Strategy　Marker gene　Target gene
收稿日期 : 2009203210
基金项目 :北京市重大项目“转基因育种平台”课题 (D08070503010000)
作者简介 :王艳辉 (19862) ,女 ,硕士 ,研究方向 :植物基因工程 ; E2mail: wyanh2008@yahoo1com1cn
通讯作者 :张晓东 , E2mail: zhangxiaodong@baafs1net1cn　　转基因植物自从 1983年首次成功后 ,至今已有35科 120多种植物转基因获得成功 [ 1 ]。1986年首批转基因植物被批准进入田间试验 ,至今国际上已有30个国家批准数千例转基因植物进入田间试验 ,转基因农作物的产业化 ,带来巨大的经济效益和社会效益。许多转基因作物如大豆、西红柿、抗虫棉等早已在大田生产 ,并走进了千家万户的日常生活 [ 2 ]。根据农业生物技术应用国际服务组织 ( ISAAA )发布的年度报告 , 2006年全球转基因作物种植面积猛增 1 200万 hm2 ,首次突破 1亿 hm2 大关。1996～2006年 10年间 ,转基因作物种植面积增长了 60倍。2007年全球转基因作物种植面积达到 11143亿 hm2 ,较 2006年 增长了 12%。全球有 50多个国家或地区开展了转基因作物种植试验 ,其中美国、阿根廷、巴西、加拿大、印度和中国的转基因作物种植面积占全球种植总面积的 95% [ 3 ]。转基因技术之所以发展这么迅猛 ,主要是因为这项技术可提高作物产量 ,改善品质 ,减少除草剂、杀虫剂等农药使用量 ,节省大量劳动力 ,在解决全球不断增长的粮食需求和保障农业的可持续发展等方面发挥了重要作用 ,而且在缓解世界能源危机问题也将作出巨大贡献 [ 4 ]。目前 ,全球转基因作物种类主要有抗除草剂转基因作物、抗虫转基因作物和抗病转基因作物等 [ 3 ]。
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2009年第 8期 王艳辉等 :转基因作物安全性的解决方法研究进展
然而 ,转基因技术是把“双刃剑 ”,在享受它带
来的的科学发展、经济效益和社会效益的同时 ,社会
公众也日益关注转基因作物及其产品对生态环境和
人类健康造成的的安全性问题。转基因作物的外源
基因可能会通过花粉和种子等途径在种群之间扩
散 ,产生“超级杂草 ”,从而对生态环境和生物多样
性造成危害。而且 ,关于转基因作物和以转基因作
物为原料制造的转基因食品对人体的影响一直争论
不休 ,在世界一些国家和地区 ,如欧洲和日本等地 ,
对转基因产品抵触的人数比例较大 , 2006年在欧洲
调查的人群中有 58%的人认为转基因食品“不应该
被鼓励 ”。人们对转基因植物安全性问题的争论和
担忧严重地影响转基因植物的商业化推广和应用。
除非解决了人们对转基因植物和转基因食品的恐惧
和担忧问题 ,否则公众对应用新型生物技术的抵触 ,
将会严重阻碍农业生物工程的进一步发展 [ 4 ]。
1　转基因作物潜在的主要安全性问题
在转基因植物中 ,导入植物体内的外源基因通
常包括两类 :一是标记基因 ,它能赋予转基因植株抗
抗生素或抗除草剂等特性 ,在转基因过程中的使用
大大提高了转基因植物筛选的效率。二是目的基
因 ,它是用来优化或赋予植物特定性状的基因 [ 2 ]。
转基因作物引发的安全性问题也主要来自这两
方面。
111　选择标记基因带来的安全性问题
为了将转基因细胞和非转基因细胞分开 ,在构
建质粒载体时 ,人们常常把一类对抗生素类或除草
剂类具有抗性的基因作为选择标记基因引入 T2
DNA ,与目的基因一同转化到植物细胞。在组织培
养过程中 ,培养基中加入抗生素或除草剂后 ,转化细
胞可以正常生长 ,而非转化细胞在抗生素或者除草
剂的作用下死亡 ,从而获得阳性转化细胞 ,进而分
化、再生获得转基因植株 [ 5 ]。但遗憾的是 ,转基因
一旦成功后 ,选择标记基因便不再发挥作用 ,反而变
成了潜在的危险。选择标记基因引起的最大的争议
就是转基因逃逸问题 ,即导入植物的标记基因与其
野生近缘种等非目标生物间的基因流动 [ 6 ]。具有
除草剂抗性的转基因作物的花粉可能会飘落到杂草
或近缘野生品种上 ,使这些杂草和野生品种具有除
草剂抗性 ,经过多次转移后可能成为“超级杂草 ”,
从而破坏整个生态系统。自 20世纪 90年代以来 ,
已经有多例试验证实外源基因可以通过花粉逃逸到
非转基因的对照植株中 [ 6 ]。这些问题一旦发生 ,会
引发严重的生态灾难。另外 ,人们还担心抗生素类
选择标记基因会影响抗生素类药物的治疗效果。
112　目的基因带来的安全性问题
无论是抗除草剂转基因作物和抗病虫害转基
因作物 ,目的基因的引入都会带来安全隐患 ,对生
态环境造成严重破坏。抗除草剂基因的逃逸会产
生超级杂草 ,抗虫基因的引入会使昆虫对该类转
基因作物产生抗性。沈法富等 [ 7 ]研究表明 ,转基
因棉花 B t基因流在陆地棉品种间以及陆地棉和海
岛棉间发生了转移。一些抗病毒基因逃逸到其他
土壤微生物也可能产生新的致病性病毒。而且由
于导人外源目的基因 ,转基因作物已经突破了传
统的界、门概念 ,具有普通物种不具备的优势特
征。作为外来品种进入自然生态系统 ,往往具有
较强的“选择优势 ”,可能会影响植物基因库的遗
传结构 ,导致野生等位基因的丢失而淘汰原来栖
息地上的物种和其它遗传资源 ,乃至影响农业生
态系统中有益天敌生物的种类和种群数量 ,使生
物多样性丧失 [ 3 ]。这些隐患的存在使人们更加关
注转基因作物的安全性问题。
2　解决转基因作物安全性问题的方案
为了消除潜在的基因扩散可能引起的生态危害
和转基因食品安全性问题 ,同时也为提高人们对转
基因植物的认同和接受 ,国内外学者做了大量有益
的探索工作 ,并出现了一些成功的先例。
211　从选择标记基因出发
从理论上讲 ,提高转基因植物中标记基因的安
全性有 3种方法 :一是转化时使用抗性标记基因 ,转
基因成功后将该基因彻底剔除 ;二是使用安全的选
择标记基因 ;三是完全不使用选择标记基因 [ 2 ]。
21111　抗性标记基因的剔除技术 　在转基因过程
中 ,筛选后仍保留在转基因植物体内的抗性标记基
因不仅影响了二次转化 ,而且带来了许多潜在的危
害 ,加剧了人们对转基因植物安全性的焦虑。为此 ,
近年来已发展了共转化法、位点特异重组系统、转座
子和同源重组系统等剔除标记基因的方法。
共转化法是将选择标记基因和目的基因分别构
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建在不同的载体或同一载体的不同位点上 ,一起转化
受体细胞 ,通过筛选和分子鉴定获得二者共整合的转
基因植株 ,其中一部分转化植株中标记基因和目的基
因是不连锁的 ,以此为研究对象再经后代的有性分离
获得仅含目的基因的转基因植株 [ 2 ]。Komari等 [ 8, 9 ]
用超级双元质粒载体获得了无选择标记的转基因水
稻植株 [ 5 ]。沈革志等 [ 10, 11, 5 ]用混合菌液转化愈伤 ,分
离得到只含目的基因的转基因株系。尽管通过农杆
菌介导法共转化以及后代的有性分离可以获得无标
记基因的植株 ,但是由于该方法必须经过有性世代 ,
其使用还是受到了一定的限制。因此 ,它不仅费时 ,
而且无法适用于无性繁殖的品种。
位点特异性重组系统是指通过重组酶作用于两
个特定 DNA序列实现重组。该系统由重组酶及其
识别位点组成 ,当两个识别位点正向排列时 ,重组酶
可专一性地催化切除两个识别位点之间的序列 [ 2 ]。
在剔除标记基因技术中常用的是由 Steinberg等在
大肠杆菌噬菌体 p1中发现的 Cre / loxP重组系统。
由于 Cre / loxP重组系统必须通过二次转化和
有性杂交将 cre基因导入到转化 loxp结构的植株中
剔除选择标记基因 ,使得选育过程复杂且周期较长。
为此 ,有研究者采用诱导型表达载体的策略。在该
策略中 , cre基因的表达受诱导型启动子的严格调
控 ,当标记基因完成筛选任务不再需要时 ,通过一定
的化学或生理条件诱导 cre基因的表达 ,从而只需
一次转化就能高效地剔除标记基因获得仅含目的基
因的转基因植株 [ 2 ]。Joachim等 [ 12, 13 ]用化学诱导型
的载体转化愈伤 ,获得了无标记转基因植株。Zhang
等 [ 14 ]用热击蛋白启动子也获得了成功。2003年 ,
M lynarova等 [ 15 ]还报导将 Cre / loxp诱导删除和二次
转化相结合组成一个新的删除系统 ,大大提高了删
除效率。诱导删除系统适用于无性繁殖 ,但其空间
上的不平衡性限制了它在无选择标记转基因植物中
的的应用 [ 16 ]。
通过诱导控制 Cre重组酶表达的方式 ,不能对
转基因植株中 cre基因的表达部位和表达水平进行
调控。一般来说 ,植株的花粉、果实和种子等部位仍
然有外源基因的存在 ,花粉传播造成的基因漂移和
食用安全性的担忧仍然存在。如果将 Cre酶置于组
织特异性启动子的调控之下 ,就可以对 cre基因进
行时空特异性调控 , 定位删除标记基因 [ 16 ]。L i
等 [ 17 ]利用胚芽特异性启动子 app l实现了在大豆胚
芽中定位删除选择标记基因 hyg。Bai等 [ 18 ]用花特
异性启动子 O sMADS45成功获得了无标记转基因水
稻。Luo 等 [ 19 ] 利用热击启动子 HSP1812 控制的
FLP识别位点和 CaMV 35S控制的选择标记基因 ipt
及 gusA ,构建了一种自动删除系统 ,获得了无标记
的转基因烟草。
转座子系统普遍存在于植物界 ,而且通常一种
植物转座子系统在异源植物中也能自由转座。当前
应用较多的仍是最早发现的玉米 A c /D s转座子系
统 ,在此体系中 , A c能够自发转座 ,而 D s则只有当
A c存在时 ,才能够转座。利用这些特性 ,可将目的
基因置于 D s之间或者将标记基因插于 A c中间 ,转
基因完成后 ,目的基因和标记基因将随着转座作用
而发生分离 , 从而获得无标记基因的转基因植
物 [ 2 ]。2003年金维正等 [ 20 ]将含有目的基因 bar的
D s元件和 hpt标记基因置于同一个 T2DNA中 ,通过
农杆菌 EHA105介导将 A c2T2DNA 及 D s2T2DNA 分
别转入到不同的水稻植株 ,再将单拷贝的 Ac2T2DNA
植株与单拷贝的 D s2T2DNA植株杂交得到同时含有
A c和 D s元件的 F1 植株 , F1 自交产生 F2 后代 , F2 植
株中转座后的 D s元件与 T2DNA独立分离 ,在总共
100株水稻植株中筛选得到 2株只含有 D s元件插
入而无 hpt标记基因的转基因水稻植株。
同源重组法是在没有重组酶活性的情况下 ,将
标记基因置于重复序列之间 ,通过两个重复序列发
生重组作用 ,从而将标记基因切除。Zubko等 [ 21 ]利
用 a ttp同源序列介导的染色体内同源重组 ,剔除了
选择标记基因 ,得到了无标记基因的转基因烟草植
株。其机理与位点特异性重组相同 ,但也有其自身
的特点 :它不需要辅助蛋白参与 ,因而不会对植物基
因组造成可能的伤害 ,也省去了遗传分离的环节。
但是其重组频率抵 ,也限制了它的广泛应用。
另外 ,多元自主转化 (multi2auto2transformation,
MAT)载体系统和选择标记基因的组织特异性表达也
在不同的作物上进行试验并得到了初步进展 ,但由于
其效率低 ,还未得到广泛应用。
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2009年第 8期 王艳辉等 :转基因作物安全性的解决方法研究进展
表 1　获得无选择标记转基因植物的消除体系的比较 [ 22]
消除体系 限制因素 优缺点
共转化法 转化载体、农杆菌菌株、转化过程、被转化的品种
相对比较简单 ,但比较浪费时间。适于农杆菌介导法但不适于 DNA直接导入法。
只能用于有性繁殖的植物 ,而且对于世代时间长的植物 (如树木 )也不适合。
位点特异性重组系统 转化率、DNA重组效率
适于 DNA直接导入法和农杆菌介导法 ,对无性繁殖和有性繁殖的植物均有效。其
优点是所有该系统中的组件均不留在转基因植物中 ,缺点是 DNA重组率低 ,且留
下特异识别序列 ,影响系统的再次利用
转座子系统 转座子是否正常转座 适于 DNA直接导入法和农杆菌介导法 ,转座效率低 ,筛选工作量大 ;转座作用引起其他基因的插入突变且还导致原来与之相邻 DNA序列的改变
同源重组 再生率、同源重组率 需进行两步再生、同源重组频率低、耗时长、工作量大
21112　使用安全的抗性标记基因 　与传统的抗性
标记基因不同 ,安全标记基因无抗生素或除草剂等
抗性 ,因此 ,它对生态环境和生物健康来说是安全
的。利用这些安全标记基因可使转化的细胞正常生
长 ,非转化细胞的生长发育则受到抑制 ,从而有效地
筛选出转化细胞和植株 [ 2 ]。该系统的原理与使用
抗性标记基因相同 ,即非转化细胞被杀死而转化细
胞由于获得代谢或发育优势存活下来。安全标记基
因由于大多数来自植物本身 ,因而不必担心由于
“基因逃逸”而产生的“超级杂草 ”的产生和临床抗
生素失效 ,不会破坏生态平衡 ,从而避免了转基因引
起的安全争议 [ 24 ]。目前这类选择标记基因主要有
62磷酸甘露糖异构酶 (62pm i)基因、木糖异构酶 ( xyl2
A)基因、绿色荧光蛋白 ( GFPs)基因、葡糖醛酸酶
( GUS)基因、甜菜碱醛脱氢酶 (BADH )基因、核糖醇
操纵子 ( ribitol operon)、色氨酸脱羧酶基因 ( tdc)、汞
离子还原酶基因 (merA )、天门冬氨酸激酶 (AK)基
因、叶绿素合成酶基因 ( hemL )、阿拉伯糖脱氢酶
( atlD)基因和谷氨酸 212半醛转氨酶 ( GSAAT)基因
等 [ 23, 24 ]。安全选择标记基因已被用于玉米、小麦、
水稻、棉花、甜菜、烟草、番茄、食用菌、马铃薯
等 [ 1, 2, 24 ]的遗传转化。但是安全性标记基因作为一
种外源 DNA片段存在于植物基因组中 ,同样会限制
多价外源基因导入 ,所以还需要不断发展标记剔除
策略 [ 25 ]。
21113　完全不使用抗性标记基因 　完全不使用抗
性标记基因就是采用基本元件 (只包含启动子、开
放阅读框架和终止子的线性 DNA 片段 )转化。基
本元件转化不仅去除了转基因中的不必要序列 ,而
且可以获得低拷贝的转基因产物并减少基因重
排 [ 26 ]。Fu等 [ 27 ]采用基因枪将含有 bar开放阅读框
的基本元件 (35S2bar2nos)和相应的质粒分别用基因
枪转化水稻的愈伤组织。试验结果证明转化基本元
件的水稻植株中 bar基因能够稳定表达 ,且未发现
转基因沉默现象。但是由于基本元件是裸露的
DNA分子 ,整合前易发生扩散、重排等 ,导致整合到
基因组中的外源基因拷贝数增多 ,排列复杂化等。
此外 ,基本转化元件不含筛选标记基因 ,这将给后期
检测带来一定的困难。因此采用基本转化元件进行
遗传转化可能仅限于抗除草剂基因、耐盐碱基因、抗
冷冻蛋白基因、纤维素酶基因等少数功能基因的
转化 [ 26 ]。
212　从目的基因出发
为了防止目的基因的逃逸 ,科研工作者进行了
不懈的努力。现在主要有以下几种方法来阻碍外源
基因通过花粉逃逸 :母系遗传法、雄性不育法、种子
不育法、染色体组特异性选择、特异性表达启动子。
21211　母系遗传法 　母系遗传 (maternal inherit2
ance)又称细胞质遗传法是指核外染色体所控制的
遗传现象。由于叶绿体带有一套独立于核外 ,又能
自我复制的遗传物质 ,同时与核基因组又存在一定
程度的相互作用 ,因而 ,叶绿体被称作半自主性细胞
器。绝大多数植物的叶绿体遗传方式为母系遗传 ,
不通过花粉传递 ,可避免外源基因通过花粉扩散到
其他作物或杂草中去 , 不易造成环境安全性问
题 [ 28, 29 ]。同时转化体与野生型间不会出现基因渗
透 ( introgression)现象 [ 30 ] ,减少了抗虫性及抗药性等
问题出现的几率。叶绿体母性遗传的特性使其后代
分离不遵循孟德尔遗传规律 ,在后代中不表现性状
分离 ,所以外源基因可在子代中稳定遗传和表
达 [ 31, 32 ] ,且叶绿体环境对一些酶的活性和一些蛋白
质的修饰、加工比细胞质中要好。因而 ,叶绿体中外
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源基因的蛋白质表达比在细胞质中更稳定 [ 6 ]。
外源基因利用 DNA片段的同源重组机制 ,经过
双交换将插入在同源片段之间的嵌合外源基因整合
到叶绿体基因组中。如果同源片段位于基因组的重
复序列区内 ,整合到其中一个拷贝通过纠正作用
( copy correction)使两个重复序列保持相同。转化
基因组拷贝进一步与未转化拷贝发生分子间的重
组 ,使转化 DNA在叶绿体内扩增 ,直到在选择压力
下转化子占优势 [ 6 ]。Daniell等 [ 33, 34 ]分别在烟草、西
红柿等作物的叶绿体转化中获得成功。但由于叶绿
体基因组序列和有关转化技术的限制 ,这种以叶绿
体为基础的母系遗传转化法还有待遇进一步发展。
21212　雄性不育法 　由于基因漂移主要是在花粉
的传播和授精过程中实现的 ,所以培育雄性不育品
种是阻止转基因逃逸的一种直接而有效的方法 ,它
对既能有性生殖又能无性繁殖的一类作物 (如马铃
薯 )尤为适用。目前这种方法主要通过以下两种策
略实现 [ 6 ] : (1)通过花药或花粉特异表达启动子驱
动细胞毒素基因在花药或花粉中表达 ,促使绒毡层
细胞消融或花粉自融 ,达到雄性不育 ; (2)利用反义
RNA抑制花粉发育所必需的基因的表达 ,从而达到
雄性不育。Mariani等 [ 35 ]通过绒毡层的细胞中特异
表达的启动子 TA29分别控制 barnase和 RN aseT1基
因在烟草和油菜中表达得到雄性不育株。虽然雄性
不育法在很大程度上阻止了目的基因的逃逸 ,但由
于雄性不育的转基因植株仍能和非转基因的杂草进
行杂交而将外源基因通过种子扩展到自然群体 ,所
以该方法并未彻底解决转基因安全问题。
21213　种子不育法　种子发育法最初是通过抑制胚
的发育或将自杀基因用于阻遏细胞增殖实现的。但
由于其转基因功能的不可恢复性 , Kuvshinov等 [ 36 ]设
计了一种可恢复性的 RBF ( recoverable block of func2
tion)结构 ,通过阻遏区和恢复期在不同外界条件下分
别起作用 ,来实现从分子水平上彻底阻断外源基因通
过花粉来逃逸。虽然这种改良的种子不育法为农民
解决了后代种子不育的问题 ,但是恢复后的种子含具
有功能的外源基因 ,存在食品安全性问题 ,仍不能消
除人们对转基因作物的担忧。
21214　特异性表达启动子 　在早期的作物转基因
工作中 ,一般使用组成型表达启动子来引导目的基
因的表达 ,如花椰菜花叶病毒基因 CaMV35启动子、
水稻肌动蛋白基因 Actinl启动子、玉米泛素基因 Ubi
启动子等 [ 5 ]。这些启动子的表达不仅对营养器官
的发育造成了影响 ,也给转基因作物在食用安全方
面带来隐忧。而最近发展起来的组织特异型表达启
动子或诱导性表达启动子 ,将外源基因的表达限制
作物的特定组织和器官中 ,或者在特定条件下诱导
表达。已有报道由花药、种子、韧皮部、胚乳、叶片和
髓部等组织特异性启动子驱动的外源基因在转基因
作物中成功实现了特异性表达 [ 37 ]。因此 ,利用组织
特异表达启动子代替组成型表达启动子 ,解决转基
因水稻的安全性问题已经成为作物转基因研究中的
另一个热点。
21215　染色体组特异性选择法 　染色体组特异性
选择在防止转基因逃逸也有一定的作用。对于异源
多倍体作物 ,如小麦和油菜来说 ,其基因组由来源于
几种不同野生种的几套染色体构成 ,而只有某一套
染色体和其近缘杂草具有杂交亲和性 [ 6 ]。所以 ,对
转基因定位后 ,只选择转基因插入到安全性较高染
色体组的转基因作物 ,并进行产业化 ,可以降低产生
超级杂草的生态风险 [ 38 ]。
3　彻底删除外源基因的技术
无论是从选择标记出发 ,还是从目的基因出发 ,
研究人员都只是关心转基因作物中部分外源基因的
删除 ,没能彻底的解决转基因带来的安全性问题。
近几年有学者研究出一套新的技术 ,为解决转基因
植物潜在的安全性问题提供了一条新的途径。
2004年 ,罗克明等 [ 39 ]设计了一个新的位点特异
性重组酶系统 pLFHFGN。该系统中重组酶 FLP基因
由热激蛋白 H sp l812基因的启动子控制 ,所有外源基
因 ,包括重组酶基因 FLP、GUS报告基因和 NPTⅡ筛选
标记基因都置于两个融合识别位点 loxFRT之间。将
上述重组酶系统通过根癌农杆菌 (Agrobacterium tum ef
aciens)介导转化烟草 ,其 T1 代幼苗中删除外源基因
的效率达到了 4812%～8419%。
2007年 ,在此基础上 ,由美国康涅狄格大学华
裔教授李义等 [ 40 ]发展了一种“外源基因清除 ”技术
( Gene2Deletor) ,利用器官特异或诱导型启动子、重
组酶及融合识别位点构建基因表达元件 ,能将转基
因植物中的全部外源基因在完成其功能作用后自动
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2009年第 8期 王艳辉等 :转基因作物安全性的解决方法研究进展
地从花粉、种子和果实中彻底清除。“外源基因清
除 ”技术综合利用了两套位点特异重组酶的元件 ,
来源于细菌噬菌体的 Cre /LoxP系统和来自于酵母
的 FLP /FRT系统 ,这两套系统均通过重组酶识别特
定的重组位点将插入该位点间的所有外源基因删
除 [ 4 ] ,其关键是创造了一个 loxP和 FRT的融合识别
位点 LF (LoxP2FRT) ,获得了一个高效基因清除系
统。特异启动子驱动重组酶 FLP或者 Cre在适当的
时间和部位表达 ,重组酶识别融合识别位点 LF,两
个融合识别位点之间的序列 ,包括重组酶的基因序
列在特定的时期、从特定植物器官的细胞基因组中
全部清除。有人形象地将该过程比喻成计算机“卸
载 ”应用软件。
“外源基因清除 ”技术不仅可同时可适用于无
性繁殖 [ 4 ]和有性繁殖 [ 41 ]中 ,还可以达到用转基因作
物生产出非转基因食品的目的 ,解决转基因食品的
安全性问题。与以前的相关技术相比 ,具有几个显
著优点 [ 4 ] : (1)能够将转基因植物花粉和种子中的
外源基因全部清除 ; (2)大幅度地提高了转基因植
物中外源基因的删除效率。Luo等 [ 9 ]证明 ,在 3万
多株转基因烟草后代植株中 ,基因清除效率达到了
100% ; (3)“外源基因清除 ”技术更适合于生产上应
用 ,尤其是在第二代 (生产者和消费者都受益的性
状改良 )和第三代 (以转基因植物作为生物反应器 )
基因工程产品生产中更有应用价值。与种子不育法
相比 ,“外源基因清除 ”技术更适合在生产上应用 ,
因为该技术不仅具备了前者防止外源基因扩散的的
技术优点 ,还解决了它没有解决的转基因食品的安
全性问题 ,同时也不影响农民使用自己收获的种子
播种。
4　结语
转基因作物的安全性是一个与人类自身生活密
切相关的复杂问题 ,直接关系到一种转基因作物的
未来命运。随着转基因作物不断地商业化 ,人们越
来越重视由此带来的安全问题。经过科学家的不断
研究探索 ,转基因作物安全性的解决方法得到了很
好的完善。虽然有些解决方法存在不足之处 ,但是
毕竟在某种程度上消弱了转基因作物潜在的威胁 ,
尤其是“外源基因清除”技术的提出 ,使转基因安全
问题的解决方法上升到了一个新的高度。相信随着
科学技术的发展 ,转基因作物的安全性问题能够得
到彻底解决 ,人们对转基因技术的争议逐渐消失 ,转
基因作物得到更广泛的应用 ,从而为人们创造更加
可观的社会经济效益。
参 考 文 献
1　赵姝娴 ,林俊芳 ,王杰 ,郭丽琼 1食用菌学报 , 2007, 14 ( 1 ) : 55
～611
2　 Ying DP, Zhang HM, Chen JP, Cao MF1 Acta Agriculturae Zhe2
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3　 Zeng Q inglan1 Journal of HebeiAgricultural Sciences, 2008, 12 (5) :
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4　 Zhao DG, Lv LT, He AG, et al1 Molecular Plant B reeding, 2008, 6
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