一、 引言

自1994年世界第一例延迟成熟的转基因西红柿(Flavr Savr)获准在美国进入商品化生产以来，生物技术以及转基因农作物的生产应用得到了迅速发展。据2011年的统计资料显示，全球各类转基因农作物的种植面积已超过24亿亩，^[1]相当于6个英国的土地面积。全球29个国家的约1亿农民种植了转基因作物，而转基因作物的种类也由西红柿扩大到更多的物种，如玉米、大豆、棉花、油菜、马铃薯、甜菜、苜蓿、番木瓜、南瓜等。可以说在农业生产领域，还没有任何一项新技术具有如此的发展势头。

转基因技术及其产品的发展经历了艰难的历程。公众对转基因生物技术和转基因作物大规模商品化应用，以及由转基因技术所引发的一系列生物安全问题产生了极大关注。^[2][3]围绕转基因生物的潜在安全问题，全球范围内展开了激烈的讨论，公众对转基因生物技术及转基因产品的态度有的明显赞成，有的坚决反对，转基因生物安全的问题成为全球最有争议的话题之一。这样的形势使一些国家的转基因技术发展和生产性应用举步维艰。对一项新兴的技术，应该如何以科学和理性的态度来看待。只有对其带来利益和潜在风险的其事实和科学真相进行充分的能了解，才有能够做出正确的判断。

二、 转基因农作物商品化应用及其生物安全顾虑

尽管许多人出于生物安全的顾虑而对转基因产品持怀疑甚至反对的态度，但是我们如果进一步询问：为什么认为转基因产品不安全，哪些具体问题导致转基因产品的不安全，往往得不到准确的回答。因为公众对转基因产品的生物安全问题还没有充分的了解，对生物安全的概念和科学内涵也缺乏足够的认识。也就是说许多人对转基因产品的不信任甚至恐惧心理主要是由于对转基因生物技术及其产品缺乏足够了解。在这样的情况下，更容易接受传统上已经使用了多年的产品而拒绝甚至反对新技术的产品。例如，目前已经在世界范围广泛应用的转基因抗虫作物，其目的就是为了取代具有很大危害的化学杀虫剂的使用而培育，尽管化学农药的施用及其残留对人体的伤害是众所周知，而抗虫转基因(Bt)具有很强的靶标性，只能对鳞翅目害虫有除杀作用，目前还未发现Bt转基因对人类有毒害作用，但是公众仍愿意接受施用了化学农药的农作物。

由此可见，真正了解转基因生物安全的概念及内涵，科学的认识由生物技术及其转基因产品带来的潜在生物安全问题，有助于公众理性的对待转基因生物技术和转基因产品。^[4]本文将以转基因栽培稻为例，介绍和分析转基因稻的商品化种植可能所带来的环境生物安全问题，希望能够让公众对转基因农作物商品化应用所带来的生物安全有深入的理解。

三、 转基因带来的相关生物安全问题简介

转基因的生物安全是指：为保证转基因生物及其产品在研究、开发、生产、运输、销售、消费等过程中受到安全控制，防范其对人类健康和生态环境产生危害，以及对转基因生物所造成的危害或损害而采取的一系列措施总和。^[5]转基因生物安全所涵盖的内容非常广泛，主要包括了转基因受体生物的安全性，即受体生物是否有安全食用、饲用或其它使用方式的历史、是否曾经带来生态环境方面的安全问题，以及基因操作过程所带来的安全性问题；含有转基因产品的食品和饲用的安全性；转基因农作物大规模种植所带来的生物环境安全问题。此外，转基因的生物安全还涉及转基因产品所带来的社会、经济和伦理问题，转基因在商品化应用中的标识和监测，以及与转基因产品评价和管理相关的法律和法规等问题^[4][6]。

其中环境生物安全是转基因生物商品化应用中最受关注的生物安全问题之一。环境生物安全所涉及的内容也非常广泛，主要包括：外源转基因对非靶标生物的影响及其效应，转基因向非转基因农作物和野生近缘种逃逸及其带来的潜在生态后果，转基因作物对农业生态系统以及系统外生物多样性的影响，转基因植物的长期和大规模种植对土壤生物(包括微生物)群落的影响，以及转基因作物的长期使用导致靶标生物对转基因产生抗性影响等。^[4][5]外源转基因逃逸及其潜在生态风险是目前全球最为关注和最有争议的环境生物安全问题。因此，本文就以转基因逃逸及其潜在生态风险为例对转基因的商品化种植可能带来的环境生物安全问题以及相关生物安全评价问题进行分析，以增进公众对于转基因生物技术及其产品带来的生物安全问题的了解。

四、 转基因逃逸及其潜在生态风险 1. 转基因逃逸的概念及内涵

转基因逃逸是指：经人工修饰的基因通过基因漂移从转基因植物转移到非转基因栽培植物及其野生近缘种的过程。由于经人工修饰的转基因(如抗虫、抗除草剂和抗旱等)具有很强的自然选择优势，可能会导致获得该类转基因的野生近缘种个体生存竞争能力和入侵能力方面的改变，从而影响野生近缘种群体的进化潜力，最终导致不可预测的生态风险。由于在转基因的逃逸过程中，基因漂移起了非常重要的作用，因此有必要对基因漂移的概念及其内涵进行介绍。

基因漂移(gene flow)又被称为基因流或基因漂流，是指生物体内的遗传物质通过一定的媒介从一个个体或自然群体转移到另一个个体或群体的过程。^[7]本来基因漂移是群体遗传学和进化生物学的概念，基因漂移是一个自然过程，这一过程已经在自然界的生物个体和群体之间发生了千百万年。^[4]基因漂移是生物进化的动力，是生物产生新遗传变异的源泉，可以说如果没有基因漂移发生，我们今天的大千生物世界就不会像现在这样丰富多彩。但是，由于基因漂移与现代生物技术和转基因逃逸产生了联系，认为基因漂移可能导致转基因向非转基因农作物及其野生近缘种逃逸，而可能进一步带来社会、经济和生态环境方面的负面影响，基因漂移才受到了极大的关注。目前转基因漂移及其生态后果已经成为转基因作物商品化种植引发的全球最具有争议的环境生物安全问题之一。

从理论上讲，自然界存在两种类型的基因漂移，即基因水平转移(horizontal gene transfer)和基因漂移(vertical gene flow)，前者是指在不同生物种之间产生与有性生殖过程无关的基因转移，而后者是指具有一定亲缘关系的物种或群体之间通过有性生殖过程而产生的基因转移。^[4]基因水平转移通常发生在亲缘关系较远的物种之间，而且基因转移的频率非常低(>0.001%)，虽然基因水平转移可能在生物进化的过程中有一定的意义，但目前还没有任何研究显示这种类型的基因转移会带来环境生物安全方面的问题。因此，本文仅对通常意义上的基因漂移及其潜在生态风险进行讨论。

基因漂移是环境生物安全中被广泛提及的概念，通常是指由花粉漂移(传粉)介导的基因在不同的个体或群体之间的转移，通过不同个体之间的有性杂交所导致双亲基因的交换和转移。虽然通过植物的种子和无性器官(如马铃薯的块茎和水稻的分蘖)的传播，也能够导致种子或无性器官在不同空间隔离的群体之间进行扩散，但最终还是需要通过有性生殖过程，才能够产生真正意义上的基因转移。^[4]因此，花粉介导的基因漂移对讨论环境生物安全或生态风险具有重要意义。按基因漂移的对象不同，可以将其分为转基因向非转基因作物品种的漂移，即作物-作物基因漂移(例如：转基因从转基因水稻品种向非转基因水稻品种漂移)，以及转基因向作物野生近缘种的漂移，即：作物-野生近缘种基因漂移(例如：水稻转基因向野生稻中漂移)。由于“作物-作物”和“作物-野生近缘种”基因漂移所带来的生态后果不一样，因此有必要将不同转基因逃逸对象带来的影响分别进行讨论。

2. 作物—作物转基因逃逸的影响

转基因通过花粉介导的基因漂移从转基因作物向其邻近田块的非转基因作物品种逃逸比较容易产生，特别是对异花传粉植物或异交率比较高的植物，作物-作物转基因逃逸的可能性更高。作物品种之间转基因逃逸带来的影响主要是转基因对非转基因作物品种造成不同水平的混杂(常常被称之为转基因“污染”)，从而带来食品或饲料安全的顾虑，特别是当转基因产品的生产目的并非用作食品或饲料(如用于工业原料)，由作物-作物转基因逃逸产生的混杂将备受关注，并带来更大的安全问题和一定经济损失。有一个著名的例子，美国的星联转基因玉米(Startink GM Corn，转基因事件BH-351)是作为动物饲料而被批准在美国生产，由于生产商未按商品化生产批件的要求严格实行空间隔离，而在玉米的一种食品中检测到了该星联玉米的转基因(Cry9c)，造成了对所有该产品的召回和损失的赔偿，最终导致星联公司的倒闭。从上述例子我们可以看出，转基因作物中的转基因向非转基因作物品种的逃逸，主要将导致“转基因污染”的问题，这会带来地区间或国家间的农产品贸易摩擦，甚至是法律方面的纠纷等。^[4]

此外，作物-作物的转基因逃逸可能还会造成传统农家品种遗传多样性的改变甚至丢失。^[8]这种原因导致的农作物品种遗传多样性丢失包括如下两方面内容：第一、具有某种优良性状转基因农作物的大面积种植，可能取代大量传统农家品种，造成某地区农家品种遗传资源的丧失。例如，我国推广转基因(Bt)抗虫棉的商品化种植仅仅10余年，少数几个转基因抗虫棉的种植面积就超过了我国棉花种植面积的70%。^[9]可以想象有多少传统的棉花品种被转基因抗虫棉所取代。同样的例子也可以再北美的转基因大豆和油菜品种中发现。第二、转基因通过基因漂移从转基因作物向非转基因农家品种逃逸，可以导致农家品种遗传完整性的降低，如果转基因具有较强的自然选择优势，逃逸的转基因可以在非转基因品种的种植和繁殖过程中不断积累和扩散，造成传统非转基因品种中丰富的基因型被取代，从而导致基因多样性的丧失。

3. 作物—野生近缘种转基因逃逸的影响

已有许多生态学研究结果表明，转基因可以通过基因漂移逃逸到与农作物具有一定亲缘关系的野生近缘种(包括杂草类型)群体中。^[10][11]转基因逃逸到野生近缘种群体，可以改变野生近缘种的适合度，从而改变野生近缘种的生存竞争能力和入侵性，从而造成不可预测的生态环境影响。^[4]在进化生物学的概念中，适合度(fitness)是指具有特定基因型的有生物机体在特定生态环境下条件的相对繁殖成功率。^[2]例如在植物中，适合度是以个体或群体的生存能力(survival)和繁殖能力(fecundity)这两方面来共同衡量的。适合度高的个体将产生大量的后代，从而在群体中逐渐取代其他的个体，反之，适合度低的个体将产生少量的后代而在群体中逐渐被其他的个体所取代。如果转基因可以通过花粉介导的基因漂移以较高的频率逃逸到野生近缘种，而同时该转基因又可以带来较高的适合度利益，那么，该转基因逃逸到野生近缘种群体将增强含有该转基因个体的生存竞争能力和入侵性，改变野生近缘种的进化潜力，从而带来负面的生态环境影响。因此，对转基因的逃逸频率以及转基因所带来的适合度利益或成本效应的分析，已成为转基因逃逸及其生态影响的核心问题。^[2][11][12]

通常，转基因向野生近缘种群体逃逸可能带来以下几方面的生态影响。首先，转基因逃逸到野生近缘种群体可能导致新类型杂草的产生。杂草对农田的入侵，不仅导致农作物的不同程度的减产，还常常由于其有害性状如毒性和过敏性等，造成作物产品的品质下降。作物向野生近缘种的转基因逃逸可能将有明显自然选择优势的性状(如抗虫、抗除草剂和抗旱等)转移到作物的野生近缘种或同种杂草类型，从而改变这些物种群体的生存竞争能力和入侵性，形成难以控制的恶性杂草，对农业生产带来杂草控制和管理的困难，特别是当逃逸到野生近缘种群体的转基因具有较高的适合度优势时，可能带来的杂草问题将更为严重，导致不可预测的生态环境影响。

其次，转基因逃逸到农作物的野生近缘种群体，可能会由于转基因对野生近缘种的“遗传污染”而导致野生近缘种群体的遗传多样性降低，当转基因具有显著的适合度劣势，而同时又有大量转基因不断地转移和渐渗到野生近缘种群体中，这将会导致遗传同化(genetic assimilation)效应，从而导致野生近缘种群体的遗传单一化，甚至群体遗传多样性的丧失。另一方面，具有很强自然选择优势并能够增强适合度的转基因整合到野生近缘种的基因组中，可能会由于选择性剔除(selective sweep)效应而致使野生近缘种群体遗传多样性的降低甚至丢失，造成野生近缘种遗传资源的丧失。^[13]栽培作物的野生近缘种是作物进行遗传改良的重要种质资源，保证这些资源的长期生存和可持续利用对作物育种和粮食安全十分重要。

五、 转基因逃逸及其生态风险的评价和研究

对于转基因作物商品化种植所带来的潜在生态环境风险，是可以进行科学的评价和研究的，通过有效的管理方法可以将风险降低到能够被接受的最低水平。对于转基因逃逸所带来的风险评价需要对转基因逃逸频率以及逃逸后的转基因危害程度同时进行评价才可能确定风险有多高。如上一节所述，转基因向非转基因作物逃逸所带来的风险主要是因为产生转基因混杂所带来食品安全和地区间贸易的问题，因此，对转基因漂移频率的确定是风险评价的关键。以转基因水稻为例，大量的研究表明，水稻是严格的自花授粉植物，水稻品种之间在近距离(约20厘米)情况下，其基因漂移的频率在千分之一以下，^[14][15]如果将转基因水稻和非转基因水稻之间的隔离距离增加到6米以上，则转基因向非转基因水稻品种漂移的距离迅速降低到约十万分之一，^[16]对水稻基因漂移的模型分析研究也证实了这一点。因此，如要将水稻品种之间的转基因逃逸水平降低到一定的阈值水平以下(如世界上最严格的欧盟要求“低水平无意识混杂”的阈值为0.9%)，是可以通过一定的空间和物理隔离来实现的。

对于作物向野生近缘种转基因逃逸的风险评价就相对复杂得多，涉及较多的因素。第一、水稻转基因逃逸到野生稻群体的频率远比逃逸到栽培稻品种的高，因为野生稻(如普通野生稻O. rufipogon)的异交率(产生天然杂交的概率)比较高而且有较大的变异。研究表明，栽培稻基因向普通野生稻漂移的频率可以高达3-18%，^[17][18]而向杂草稻漂移的频率可以高达0.5%。^[19]由于野生稻和杂草稻的种子成熟之后自然落粒，次年由种子库再萌发的野生稻和杂草稻幼苗与栽培稻幼苗同时生长，持续的基因漂移可以导致转基因的频率在野生稻或杂草稻的群体中不断积累。第二、如果漂移到水稻野生近缘种的转基因具有较强的自然选择优势，该转基因就可能在自然条件下提高野生稻或杂草稻的适合度，增强其生存竞争能力和繁殖能力，提高野生稻或杂草稻入侵能力而导致生态风险。因此，对转基因向野生近缘种逃逸所带来的生态风险评价，不仅要研究转基因漂移的频率，更重要的是还要研究转基因所带来的适合度效应。同时，还需要考虑环境条件的变化(如气象因素和害虫的选择压等)对基因漂移频率和适合度效应所带来的影响。上述各方面的综合因素共同决定着转基因逃逸到野生近缘种所带来的生态环境风险。但是，目前对于转基因带来的适合度效应方面的研究还相对较少，^[12][20]影响了我们对转基因逃逸及其生态风险的正确评价。因此，这方面的相关研究还应该予以大大加强。

六、 展望

生物技术的发展及其在农业领域的广泛应用为提高农业生产的效率、提高单位面积土地上的农作物产量以及改善农业生态环境均起到了积极的推动作用，同时也为在世界人口不断增长的现实情况下提高农民的经济利益和应对全球粮食安全挑战提供了一条新的途径。然而，像任何一项具有重大影响的新技术一样，转基因生物技术在为人类带来巨大经济和社会利益的同时，也带来了潜在的生物安全风险。其主要的原因是我们对该项技术还没有足够的把握，对其可能带来的风险以及解决风险的方法还缺乏充分的认识和应对的策略。同时，对于转基因技术及其产品以及生物安全方面的科学教育和相关知识的传播还做的不够。因此，在对转基因生物和生物安全缺乏足够认识是情况下，公众产生了对转基因产品的顾虑和担忧，这是完全可以理解的。同时，由于转基因生物技术及其产品可以带来巨大的经济利益，其利益的分配在利益各方是不一样的，这也会导致利益各方对该项技术采取截然不同的态度而带来社会、经济和伦理等方面的问题。面对转基因生物技术及其产品所带来的潜在生物安全问题，是积极的应对，并以科学的方法来对其生物安全风险进行研究和评价，采取有效的方法来进行风险治理，还是就因为尚未明确的风险就完全放弃转基因生物技术，放弃这一新技术给人类带来的发展机遇。

我们应该本着“两害相权取其轻，两益相权取其重”的原则，科学和理性地对待转基因生物技术这一新生事物。既要看到转基因作物商品化应用可能带来的巨大经济、社会和环境利益，又要对其可能带来的环境生物安全问题采取科学、谨慎和认真的态度进行认真研究，对其风险进行积极的评价，并对其可能发生的危害采取有效的应对措施，从而尽量避免和降低转基因作物商品化应用带来的潜在的风险，使转基因作物商品化应用的利益最大化，充分享用新技术为人类带来的福祉。