全 文 ：书·综述与专论·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2010 年第 7 期
转基因作物的生态安全性问题及其对策
王延锋1，2，3 郎志宏2 赵奎军1 黄大昉2
(1东北农业大学农学院，哈尔滨 150030;2中国农业科学院生物技术研究所，北京 100081;
3黑龙江省农业科学院牡丹江分院，牡丹江 157041)
摘 要: 随着转基因作物商业化进程的加快，转基因作物的安全性引起了人们越来越多的关注，主要就转基因作物生
态安全性问题以及产生的原因进行综述，并提出我国现阶段应采取的对策。
关键词: 转基因作物 生态安全 基因漂移 安全性评价 对策
Ecological Risks and Countermeasures of
Genetically Modified Crops
Wang Yanfeng1，2，3 Lang Zhihong2 Zhao Kuijun1 Huang Dafang2
(1College of Agriculture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030;
2Biotechnology Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081;
3Mudanjiang Sub-academy，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Mudanjiang 157041)
Abstract: With the acceleration of the pace of genetically modified crops(GMO)commercialization，growing attention has been
paid to the safety of GMO． The ecological safety of genetically modified crops，as well as the causes is discussed，furthermore，counter-
measures are proposed for current China．
Key words: Genetically modified crop Ecological safety Gene flow Safety assessment Countermeasure
收稿日期:2010-02-03
基金项目:转基因生物新品种培育重大专项(2008ZX08003-001，2009ZX08011-016B) ，国家自然科学基金项目(30970231)
作者简介:王延锋，博士研究生，研究方向:作物遗传育种与植物基因工程;E-mail:mdjnks@ 126． com
通讯作者:郎志宏，副研究员，研究方向:植物基因工程;E-mail:langzh@ caas． net． cn
黄大昉，研究员，研究方向:农业微生物基因工程研究;E-mail:dfhuang@ mail． caas． net． cn
从 20 世纪 70 年代创建 DNA 重组技术到 1983
年世界首例转基因植物———转基因烟草问世，植物
基因工程技术发展日新月异，其应用范围迅速遍及
医药卫生、农林牧渔和环境保护等各个领域，为人类
解决当今世界所面临的健康、食物、能源、资源和环
境等诸多重大问题提供了有效手段，创造了巨大的
经济、社会与环境效益［1］。随着基因工程改良作物
的增加及其国际性的产业化趋势，转基因作物的安
全性已成为全球性的热门话题，涉及食品、生态、经
济、社会、贸易以及政治等诸多方面［2］。以转基因
作物育种为代表的农业生物产业已成为我国新兴战
略产业，近期转基因抗虫水稻和高效植酸酶玉米已
获准生产应用，这将极大促进我国的转基因作物的
研发和应用，由此产生的转基因作物的安全性问题
必将引起新的思考和关注。主要就转基因作物生态
安全性问题以及产生的原因进行综述，并针对我国
现状提出相应的对策。
1 安全性问题产生的原因
从本质上讲，转基因作物和常规育成的品种都
是在原有品种的基础上对部分性状进行修饰，或增
加新的性状、或消除原来的不利性状。但传统的育
种方法是以基因突变和有性杂交为基础，传统的杂
交仅限于自然界中自发的，经历了千百年的种内或
近缘种间的基因重组和交换。利用基因重组技术，
可以在短时间内将来源于任何生物甚至是人工合成
的基因转入生物体内，生物种(类)之间的界限被完
全打破，因此，人们担心出现的新组合和性状在一个
新的遗传背景中会产生一些不可预期的结果，并且
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2010 年第 7 期
对是否会影响人类健康和生态环境还缺乏清楚的认
识，故而产生很多疑虑，因此必须对转基因生物进行
安全性评价。
2 转基因作物的生态安全性
2． 1 基因漂移及杂草化问题
基因漂移是指基因通过花粉授精、杂交等途径
在种群之间扩散的过程。转基因植物基因通过花粉
向近缘非转基因植物转移，使得近缘物种有获得选
择优势的潜在可能性，使这些植物含有了抗病、抗虫
或抗除草剂基因而成为所谓的“超级杂草”。例如，
1998 年加拿大 Alberta转基因油菜田发现了抗多种
除草剂的油菜［3］，因此把耐除草剂的转基因油菜籽
和杂草一起培育可产生耐除草剂的杂草［4］。转 Bt
和 CpTI水稻与非转基因水稻间的基因流频率较低
(＜ 1% ) ，但转基因水稻的高密度种植，可增加其与
非转基因水稻异型杂交的概率［5］。此外，抗除草剂
基因可由转基因小麦转移至邻近的圆柱山羊草(Ae-
gilops cylindrica)［6］。2009 年墨西哥 Elena lvarez-
Buylla 领导的研究小组研究发现在墨西哥传统玉米
种植的“心脏”地带的玉米品种中检测到转基因玉
米中的相关基因成分［7］，这与 2001 年曾引起巨大争
论的有关墨西哥玉米转基因成分漂移的有关研究结
论［8］相一致，但和 2005 年 Ortiz-Garcia 等［9］认为墨
西哥玉米中不存在转基因成分的研究结论相左。
2． 2 靶标害虫对转基因作物的抗性问题
随着转基因抗虫作物的大面积推广种植，面临
着一个重要问题就是靶标害虫对转基因作物杀虫蛋
白产生抗性。Mcgaughey等［10］首次发现印度谷螟在
人工施加选择压的条件下，可产生稳定的对 Bt杀虫
蛋白有抗性的种群。Gauld 等［11］通过 12 个世代实
验室的定向选择，烟草夜蛾对 Cry1Ac蛋白产生了中
等程度的抗性，通过 19 个世代的选择后，抗性增加
了 500 倍，进一步选择，抗性增加了 10 000 倍，而且
对其它 Bt杀虫蛋白也有交叉抗性。目前未发现靶
标害虫对转基因作物产生抗性，如 Wu 等［12］对我国
华北棉田棉铃虫抗性的长期监测(1994 － 2002)表
明，自 1997 年推广 Bt 棉以来，Bt 棉田棉铃虫对 Bt
的抗性未见显著提高，但昆虫对 Bt作物产生抗性不
是“可不可能”的问题，而是“什么时候”的问题［13］。
因而国际上普遍提倡通过“高剂量 /避护所”策略，
基因聚合策略，运用特异性或诱导型启动子，提高
Bt杀虫蛋白在转基因植物中的表达量等策略，预防
和应对靶标害虫对转基因植物产生抗性。
2． 3 转基因植物对非靶标害虫的影响
室内研究表明，抗虫转基因玉米品种 Bt 176 的
花粉对菜粉蝶(Pieris rapae)、大菜粉蝶(Pieris brassi-
cae)和小菜蛾(Plutella xylostella)的生长和存活均具
有显著的不利影响［14］。转 Bt 基因棉对棉蚜(Aphis
gossypii)的发育和繁殖没有不利影响，但转 Bt 和
CpTI的双价抗虫棉短期内会对棉蚜产生不利影响，
1 － 2 代棉蚜的存活率降低，繁殖期缩短，寿命延长，
对第 3 代棉蚜则未见显著不利影响［15］。在田间，由
于转基因作物对目标害虫具备很强的针对性，目标
害虫的种群数量下降，导致生物群落中种与种间竞
争格局发生变化，某些非靶标害虫由于其较强的适
应性而成为主要害虫。例如，Bt 棉田由于施用化学
农药防治棉铃虫的次数减少，棉盲蝽(Lygus lu-
corum)和 Adelphocoriss pp．的危害加重［16］。
刘志诚等［17］研究了 2 个转 crylA基因籼稻品系
TI9-3 和 TI9-4 对主要非靶标害虫飞虱、叶蝉田间种
群动态的影响，从水稻整个生育期的调查结果看出
TI9-3 和 TI9-4 对白背飞虱和黑尾叶蝉成虫密度无
显著影响，但 TI9-3 田在早中期和中后期对白背飞
虱和黑尾叶蝉若虫密度显著高于对照。傅强等［18］
研究了转 sck /cry1Ac双基因抗虫水稻 MSA 和 MSB
对非靶标害虫褐飞虱和白背飞虱生物学及田间发生
动态的影响。与亲本明恢 86 相比，MSA 对两种飞
虱若虫发育历期、初羽化成虫鲜重、羽化率、短翅率、
成虫产卵量、卵受精率、单雌子代数及发育进度等生
物学指标均无明显影响，而 MSB虽然对多数指标影
响不明显，但可以引起白背飞虱初羽化雌虫鲜重与
短翅率显著下降，还引起褐飞虱初羽化雄虫鲜重明
显减轻;田间试验表明 MSB上的稻飞虱密度一般低
于亲本明恢 86，但差异不显著。刘丰静等［19］从短
期研究结果分析，转基因抗虫杂交稻Ⅱ优科丰 6 号
对非靶标害虫稻飞虱田间种群表现安全，未引起稻
飞虱田间种群猖撅。
2． 4 转基因作物对害虫天敌的影响
天敌昆虫在调节和控制害虫种群数量中起着重
要作用，转基因植物是否对害虫天敌的个体及种群
2
2010 年第 7 期 王延锋等:转基因作物的生态安全性问题及其对策
数量产生影响是当前转基因植物生态安全性评价研
究的重要内容之一。
转基因作物对田间害虫天敌影响的研究国内外
已有一定报道。李保平等［20］认为 Bt 棉田有利于保
护瓢虫和草蛉，也有利于食虫蝽类和蜘蛛类天敌的
增殖，Bt 棉田棉铃虫天敌群落依次比常规棉综防棉
田和化防棉田稳定。Reed 等［21］对 Bt马铃薯和常规
马铃薯 2 年的田间试验表明，Bt 马铃薯对蝽类、瓢
虫类、草蛉类和蜘蛛类等捕食性天敌种群数量没有
显著影响。崔金杰等［22］在室内和田间小区研究了
Bt棉对棉田捕食性和寄生性天敌的影响后，认为转
基因棉对捕食性天敌和蜘蛛亚群落影响较小，田间
优势种及种群数量基本不变，但会严重影响寄生性
天敌的质量及种群数量。
从作物虫害防治角度来看，取食转基因抗虫作
物可导致靶标害虫生长发育延缓，这在一定程度上
有利于天敌的捕食或寄生，并可延缓靶标害虫的抗
性发展。但转基因抗虫植物对天敌的影响是非常复
杂的，不可能仅通过几次短期的试验研究就得出对
其有无影响的肯定结论，而且由于研究方法和试验
设计的不同，得出的结果可比性差。2007 年 Marvier
等［23］报道，由加州圣克拉拉大学、加利福尼亚大学
圣巴巴拉分校以及美国自然保护协会 3 家机构研究
人员组成的调查小组，以 Bt抗病虫害转基因玉米和
棉花为对象，对美国、印度和澳大利亚等国进行的
40 多项转基因作物田间试验进行了分析。分析表
明，由于抗病虫害的转基因作物无需像传统作物一
样需要大量喷洒杀虫剂，生活在转基因作物田间的
普通生物，如瓢虫、蜜蜂、蝴蝶等的生存反而因此受
益。因此，关于转基因抗虫植物对天敌影响的评价
还需要研究者进行长期的、系统的科学研究和跟踪
评价，最终得出客观结论，为确切地预测、评价转基
因作物的生态风险提供科学依据。
2． 5 转基因作物对生物多样性的影响
由于转基因作物具有周围生境中其它物种所没
有的抗性能力，因此有人认为其可能具有较强种内
与种间的竞争能力，从而对生物多样性产生影响。
Bergelson等［24］曾以拟南芥为材料，在一块不喷洒除
草剂的农田里混杂种植了转抗除草剂基因拟南芥和
未转基因的拟南芥，经过 5 代后，拟南芥群体中不再
存在转入基因，分析认为转基因植物产生对除草剂
耐性的蛋白质，意味着它要比非转基因亲本消耗更
多的能量，因此在没除草剂的影响下，转基因植物并
无优势可言，最终导致该基因消失。试验结果表明，
转基因植物除了具有外源基因指定要表达的抗性性
状外，其它性状的抗性能力并没有增加，并且在没有
相应选择压力的环境中，转基因植物在竞争中并无
明显优势。
1999 年 5 月，康奈尔大学的一个研究组在 Na-
ture上发表文章，用带有转基因抗虫玉米花粉的马
利筋(一种杂草)叶片饲喂黑脉金斑蝶，导致 44%的
幼虫死亡，即所谓“斑蝶事件”［25］，这则报道受到强
烈置疑，美国农业部专门组织了研究团队，在自然环
境条件下就 Bt 玉米花粉对黑脉金斑蝶的潜在影响
进行了全面评价，结果表明，综合考虑玉米田黑脉金
斑蝶的比例、玉米扬花期与幼虫易感时期的重叠和
Bt玉米的种植率，目前已商业化的大多数 Bt玉米花
粉对黑脉金斑蝶种群还不会构成威胁［26］。
Watklnson［27］等认为转耐除草剂基因的作物，由
于很好地控制了杂草，却减少了以杂草种子为食的
云雀的食物来源，当地的云雀种群数量受较大影响。
另外，上文提到的加拿大抗除草剂油菜事件［3］、墨
西哥玉米污染事件［8］等均引起人们对转基因作物
对生物多样性影响的极大关注。
2． 6 转基因作物对环境生态系统的影响
有人认为生态系统是一个有机的整体，转基因
作物的大面积商品化种植可能会打破某种平衡，从
而危及到整个系统。
2008 年 9 月 19 日，Science 杂志以封面文章的
形式发表了中国农业科学院植物保护研究所吴孔明
博士科研团队有关转基因抗虫棉种植对生态环境影
响的一项研究成果［28］。该研究通过对 1992 － 2007
年间中国北方 6 个省区的 380 万 hm2 的农田的农业
数据调查，发现 Bt棉花的大规模商业化种植破坏了
棉铃虫在华北地区季节性多寄主转换的食物链，压
缩了棉铃虫的生态位，不仅有效控制了棉铃虫对棉
花的危害，而且高度抑制了棉铃虫在玉米、大豆、花
生和蔬菜等其它作物田的发生与危害，减少了对化
学杀虫剂的需要，减少了农药对环境的污染。这个
研究结论对于推动我国遗传改良作物的商业化进程
3
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2010 年第 7 期
具有重大意义。
2． 7 转基因作物对土壤生态系统的影响
转基因作物对土壤生态系统的影响，目前国内
外关于这方面的报道较少，结论也不一致。例如，Bt
棉可提高土壤中细菌和真菌的数量［29］;不同生育期
Bt棉根际微生物的数量与对照差异不显著［30］;Bt
水稻田土壤中真菌数量提高，细菌数量显著降低，放
线菌数量没有显著变化［31］;Bt水稻对土壤中反硝化
细菌和产甲烷细菌种群有显著抑制作用，对厌氧发
酵细菌种群有显著刺激作用，对厌氧固氮细菌种群
有一定刺激作用［32］;Bt玉米影响土壤弹尾目昆虫的
繁殖率［33］;转 Bt基因玉米与常规玉米、空白土壤相
比，加残茬分解土壤与空白土壤对照相比，可培养的
原生动物的数量没有显著差异［34］。
通过以上可以看出，虽然转基因作物对土壤生
态系统某种组份(微生物、原生动物等)有所改变，
但这些改变也同时受田间土壤性状、季节变化和评
估方法等的影响。此外，轮作、灌溉、施肥和施用化
学农药等传统农业措施对土壤生态系统的影响也远
大于转基因作物对其的影响，而且许多研究证明转
基因作物对土壤生态系统造成的影响常常是易变而
短暂的。
2． 8 RNA重组的潜在危险问题
在自然界，抗病毒的转基因植株被病毒侵染后，
转基因植物产生的外壳蛋白是否可作为新侵入病毒
的外壳而发生异源包装，表达苜蓿花叶病毒 AMV-
CP和表达李痘病毒 PPV-CP 的转基因植物植株均
有转移包装的证据。据推测，即使在转基因植物中
发生异源包装，该病毒在再次入侵非转基因植物作
物寄主时，也会因无法形成外壳蛋白而死亡，在自
然界中竞争不过已存在的病毒。在较长时间和较
大空间范围内，病毒异源重组和异源包装的真正
危险性有多大，仍是安全性评价中有待解决的重
要问题［35］。
3 对策
由于转基因作物及其产品出现的时间不长，因
此，必须从保障人类健康、发展农业生产和维护生态
平衡与社会安全的基础出发，提出一系列具有指导
意义的对应策略和行之有效的具体措施。
3． 1 加强转基因技术的研究
虽然一些国家和组织对转基因作物安全性问题
争论不休，甚至对簿公堂，但这丝毫未影响各国对生
物技术的研究热情，仍在你追我赶，激烈竞争，这是
由生物技术多方面的应用价值决定的，而这种应用
价值难以很快被其它技术所替代。总的来说，目前
我国在转基因技术研究方面与国际基本同步，在发
展中国家中处于领先地位，但与国际先进水平相比，
我国仍然存在一定的差距，因此我国要加大科研的
资金投入，加大转基因技术的研究力度，尤其是要充
分利用我国丰富的生物资源，尽快地、更多地分离、
克隆出有自主知识产权的具有重要经济价值的新基
因。为此，2008 年国家正式启动了转基因生物新品
种培育科技重大专项，计划投入资金 240 亿元，将大
大提高农业转基因生物研究和产业化整体水平［36］。
3． 2 加强转基因作物及其产品的安全性研究
目前，科学家对生物安全问题持有不同甚至相
反的观点，直接导致对生物安全问题的看法和政策
陷入混乱状态，最终阻碍了生物技术的发展。只有
通过科学研究，解决生物安全的基本问题，才可能从
根本上保证现代生物工程技术的发展。
我国非常重视转基因作物的安全性研究，但总
的说来，这方面的研究基础还比较薄弱，特别是在生
态风险的起因和性质、风险评估和风险管理的技术
准则、基因工程食品安全性等很多基本问题上，急需
探索和研究。因此，在研究与开发转基因产品的同
时，必须加强其安全性防范的长期跟踪研究。并充
分利用国内外已有的转基因作物安全性研究数据和
信息，时刻跟踪、掌握国际生物安全性研究的最新动
态，以便对可能出现安全性问题的转基因作物做出
及时反应。具体措施是在有关项目的研究预算中应
指令性包括其安全性研究部分。
3． 3 不断完善相关法规，加强宏观调控
我国已经建立了以《农业转基因生物安全管理
条例》为核心，其它配套管理办法相协调的法规体
系。这些法律规范从转基因作物的研究与试验、生
产与加工、进口与出口、经营、监督检查、法律责任等
多方面作了详尽规定。可以说，在某种程度上我国
的转基因作物及产业化方面的法律规制还是比较全
面的，但是随着转基因技术的发展以及产业化的推
4
2010 年第 7 期 王延锋等:转基因作物的生态安全性问题及其对策
进，仍暴露出立法层次较低、专门立法不完善、部门
之间缺乏协调、执法不严等不足，不能满足生物安全
的全方位管理需要。所以，我国应进一步加强转基
因作物安全性方面法律法规的建设，例如建立、完善
转基因作物的审批制度、全程跟踪制度、标签制度和
保障基金制度等。
另外，对于转基因作物的安全性争论的起因虽
始于科学层面，但本质上讲并不是科学问题。究其
实质而言，是以美国为首的农产品出口国和欧盟为
代表的农产品进口国之间的在经济贸易上较量和对
抗。因此，有关决策者应出于经贸、社会和政治等层
面对转基因作物的产业化进程进行有序的宏观
调控。
3． 4 加强对公众的宣传和教育
如今，转基因食品已经越来越多地进入到普通
老百姓的生活中，但公众对什么是转基因、转基因食
品的安全性、转基因的研究技术在我国农业领域中
的应用还缺乏全面了解。由于有人夸大了转基因作
物的潜在风险以及媒体的误导，称转基因食品是
“弗兰肯斯坦”食品，一些消费者对于转基因食品这
一新的科技产品还存在不少问题和疑虑。因此，我
们应该通过多渠道、多层次的科普宣传教育，培养公
众对转基因产品及其安全性问题的客观公正意识。
2009 年 11 月 14 日，“转基因进入寻常百姓家”主题
教育活动在中国科技馆新馆举行，通过多种形式向
公众普及转基因的相关知识，增加公众对转基因的
了解，让公众以科学、辩证的态度对待转基因技术。
4 展望
著名物理学家杨振宁教授认为，21 世纪是生物
学的世纪。美国《商业周刊》预言，生物学将决定 21
世纪科学的进步。植物转基因技术是 21 世纪生物
技术发展的热点之一，将在全球经济发展中占有越
来越重要的地位，将对改善和提高人类生活质量发
挥非常关键的作用，将为农作物的持续增产和解决
人口增长所造成的粮食危机做出巨大贡献，但能否
尽量避免转基因作物带来的安全性等负面效应，理
应取决于人类能否从可持续发展的角度出发，理智、
客观、安全地运用转基因技术。任何决策与选择都
会利弊共存，但弊中取其小，利中取其大，两者兼顾，
则无疑是人类生存与发展的永恒准则。
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