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加拿大转基因油菜产业化与安全管理现状
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编辑:王治华|2006-6-2|
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加拿大是世界第二大油菜生产国和第一大油菜产品出口国，还是世界上第一个大面积商业化种植转基因油菜的国家。该国从事油菜生产的农户约6万户，采取大面积机械化作业，年产油菜籽500—800万吨。加拿大的油菜生产主要分布在加拿大西部草原三个省，春播夏收，生产的油菜籽50％在国内压榨，50％通过沿海口岸出口到美国、日本、中国和墨西哥等地区。
近年来，我国生产的油菜籽供不应求，平均每年进口菜籽100万吨以上，最多的年份达300多万吨，主要进口国为加拿大，加拿大油菜籽已成为我国菜籽消费的一个重要组成部分。由于加拿大油菜生产主要采用抗除草剂转基因油菜品种，因此转基因油菜的安全问题已引起我国政府和消费者极大关注。
我国目前还没有转基因油菜产业化种植，但转基因油菜研究十分活跃，有的已经接近产业化阶段。为了推进转基因油菜的产业化和安全管理进程，国家转基因油菜的检测和监测体系建设正在紧锣密鼓的进行。目前，除美国有少量转基因油菜种植以外，加拿大是唯一大面积产业化种植转基因油菜的国家，迄今已有十年的历史，其经验与教训值得我国借鉴。
加拿大转基因油菜产业化现状
加拿大1995年开始商业化种植转基因抗除草剂油菜，其后种植面积逐年增加(图1)。2005年转基因抗除草剂油菜种植面积达到加拿大油菜总面积的77％。其中，种植面积最大的品种是孟山都公司培育的抗农达(草甘膦)品种gt73／rt73及其衍生品种，约占加拿大油菜播种面积的46％，其次是拜耳公司培育的转基因抗草胺膦杂交油菜ms8rf3系统及其衍生组合，约占加拿大油菜面积的31％。另外还有pioneer hi—bred公司采用诱变育种方法获得的抗咪唑啉酮除草剂品种，约占15％。加拿大目前抗除草剂品种种植面积达95％以上。
迄今为止，在加拿大获得环境释放和商业化许可的转基因油菜有11个(表1)。其中有6个是常规抗除草剂品种、4个育性改变的抗除草剂杂种和一个品质改变(高月桂酸)的品种。自1995年以来，这些品种陆续在加拿大、日本和美国通过环境安全评估并批准释放，其中一些品种最近还在澳大利亚和中国通过环境安全评估。孟山都公司的抗农达品种gt73／rt73和拜耳公司的另外6个抗除草剂品种(ms8rf3，mslrfl，mslrt2，0xy235，topasl9／2和t45)于2004年3月在中国通过安全评估并获得加工原料进口许可。据介绍，除孟山都公司的抗农达品种gt73／rt73和拜耳公司的杂交油菜 ms8rf3以外，其它转基因品种都没有继续商业化。
由于新型转基因产品的研发程序复杂，尤其是安全评价投入很大，在加拿大除孟山都公司和拜耳公司以外，没有其它公司推出自己的转基因油菜品种。而且，孟山都公司和拜耳公司实际上也没有继续推出新型转基因产品，而是在十年前产品(gt73／ rt73和ms8／rf3)的基础上利用常规育种方法开展育种工作，据说在5年内都不会推出新型转化事件的转基因油菜品种。
加拿大油菜育种格局
加拿大从事油菜育种的单位主要是私人企业。从加拿大已经育成的油菜品种数量和推广的面积看，德国拜耳公司和美国孟山都公司基本上处于垄断地位，pioneer hi—bred公司(杜邦公司)和cargill imc公司具有一定竞争力。拜耳公司以liberty link为品牌开发转基因抗草胺膦系列油菜杂种；盂山都公司以roundup ready为品牌开发转基因抗农达除草剂系列品种和杂种；pioneer hi—bred公司(杜邦公司)以clearfield为品牌开发抗咪唑啉酮除草剂(突变产生)系列品种。cargill imc公司以 clearvalley为品牌开发高油酸低亚麻酸抗农达系列品种及杂种。dow agrosciences公司从事nexera品牌系列品种开发。此外，马尼托巴大学从事高芥酸和高油酸低亚麻酸育种，alberta大学和guelph大学也在开展油菜育种研究。加拿大农业与农业食品部 saskatoon研究中心主要从事品种资源(包括白菜型油菜，芥菜型油菜，埃塞俄比亚芥菜和白芥)的开发和利用。加拿大2005年杂交油菜种植面积达55％，除拜耳公司采用转基因不育系和转基因恢复系配制杂种外，其它公司都采用萝卜细胞质不育系配制杂种。
截止到2005年6月，孟山都公司以gt73／ rt73为材料育成的抗农达除草剂品种有lg3235、 lg 3345、av9225、lg3455、rr champion。同时，孟山都公司将gt73／rt73转让给其它公司育成了约30个品种，主要包括cargiu imc公司育成的can- terra 1867，imcl06rr，heritage，imc203 rr， imc206rr。cargill imc公司主要利用萝卜细胞质雄性不育系培育出高油酸为特征的抗农达杂交油菜，产量和种植面积已经雄居榜首。此外还有pio— neer hi—bred公司育成的45a51，44a53，45a54，45h20；dsv canada公司育成的lbd 449rr，lbd561rr，1812，lbd612rr，prairie 715rr，811rr； bonis＆c0．公司育成的sw arrow，sw rider，sw- warrior，sw razor，sw badgerr，sw gladiatorr， sw peakrr；alberta大学培育的conquest和 kelsey；swp sp公司培育的banner和sp bucky； advanta公司培育的223rr以及svalov weibull公司培育的sp admirable rr品种等都属于孟山都公司gt73／rt73衍生品系。
拜耳作物科学公司是由拜耳集团2002年6月并购安万特作物科学公司而成立的新公司，本部在德国。原安万特作物科学公司研制了一系列转基因抗草胺瞵油菜品种，同时利用转基因技术成功获得油菜雄性不育系(转核酸水解酶barnase基因和抗草胺瞵bar基因)和恢复系(转barstar基因和抗草胺瞵bar基因)，在加拿大首先实现油菜品种杂种化。拜耳公司并购安万特作物科学公司后，在转基因杂交油菜育种方面大展宏图。目前，拜耳公司主要独立开发ms8／rf3杂交油菜系统，培育的杂交组合有invigor2463*，invigor2473*，invig— o~563|li，invigor2573’i‘，invigor2663}，invigor2673}，invigo~733 *，invigor2643 *，invigor2763*，in- vigors070 *,invigors030 *，invigor5020 *，invig— or5003 *，invigor5108 *。目前的主推杂交种为in— vigor2573}，invigor2663 *，invigor5108，* 和invig- or5020 *等。
转基因抗除草剂油菜的效益与风险
分析
在加拿大草原省由于抗除草剂油菜的种植，耕作制度发生了巨大变化。在引种转基因油菜之前，油菜种植农户通过耕地来除草，并且在播种前使用除草剂。采用转基因品种后，可以在作物内喷施除草剂控制杂草，因此，农民不用在播种前耕地就可以播种，有利于水土保持。目前，30％的地区采取免耕直播，60％的地区采取微耕。研究表明，种植转基因抗除草剂油菜可以比种植常规油菜少耕地次数，同时节约燃料成本。2000年的一项调查显示，转基因油菜品种比常规品种平均增产10％。每公顷增加纯收入14．33加元。80％的农户认为转基因油菜有利于杂草控制，59％的农户认为有利于防止杂草产生抗药性。抗除草剂油菜的好处还有：1)可以早播保墒，避免后期高温逼熟；2)杂草易控制，收获的种子杂质减少；3)农达除草剂价格便宜，效果好。
1997—2000年期间，加拿大采用转基因抗除草剂品种带来的直接经济效益为1．44—2．49亿加元。间接经济效益为0．58—2．1亿加元。
在加拿大种植转基因抗除草剂油菜已有十年历史，目前未发现对生态环境和生物多样性具有显著不利影响。在油菜产区已发现的问题主要有：1)出现抗除草剂的野生白菜和杂草；2)出现抵抗多种除草剂的油菜自生苗；3)有机油菜生产农户出现转基因成分污染，影响有机油菜出口和销售。
在加拿大进行的实验表明，转基因油菜的外源基因可以扩散到甘蓝型油菜、白菜和芥菜品种，还可以扩散到野萝卜和hirschfeildia incana杂草中。基因扩散影响较大的主要是甘蓝型油菜本身以及野生白菜。接受到抗除草剂基因的自生苗和杂草植株由于获得对除草剂的抗性使得对其控制更加困难。
油菜自生苗问题是转基因油菜安全管理中的一个最为普遍和棘手的问题。油菜角果易开裂，在收割时及收割前损失的大量种子构成了土壤中的种子库。数据显示，收获后土壤中油菜种子的密度在1 500粒／m2和7 130粒／m2之间，是正常播种量的10到100倍。研究表明，土壤种子库的种子密度第一年减少十分之一，以后只是慢慢减少。如果长期暴露于黑暗和水压下油菜种子会进入二次休眠。种子在未翻耕的土中可以存活长达loa或更久，在翻耕土中一般为5a。在加拿大，由于种子损失量大并且地下种子库可以持续存在，油菜成为农业区域的主要杂草。油菜落粒使油菜产区的田块长期保持种子库，一旦条件适宜便发芽长大，成为污染源。由于地下种子库的存在，加上花粉的传播，如果在同一地区同时种植过抗草甘膦、抗草胺膦和抗咪唑酮的油菜，那么收获的种子就可能会含有双抗与多抗性种子，为自生苗控制带来困难。推广种植抗除草剂油菜品种后，油菜地下种子库和自生苗的管理问题引起人们关注。随着转基因品种类型的多样化，多基因在同一品种中的累积为超级杂草的产生提供了能。
转基因油菜安全管理
为了防止异交和自生苗导致外源基因扩散，加拿大油菜种植非常强调轮作，一般种植过一季油菜的田块在3—5a内不再种油菜。
在加拿大对种植抗除草剂油菜的农户没有或几乎没有特殊规定。一般建议，不同抗除草剂油菜要相隔175m，但是并没有成文的规定，不同抗除草剂品种相邻种植的情况时有发生。现在认为，这种状况是导致油菜出现多抗性自生苗的原因。加拿大对转基因油菜大田试验有明确要求：隔离距离为200m，同时要有10m花期可相遇的普通油菜作保护行。加拿大对油菜种子生产有严格规定：生产用种的异品种种子率不超过0．25％，原种的异品种种子率不超过0．1％，常规油菜制种要求隔离距离400m以上，杂交油菜制种要求隔离800m以上。
由于加拿大对通过安全评价的转基因品种视同普通品种同等看待，转基因油菜在种植上不作继续监管，在运输和仓储上采取混收、混储、混运，不区分是否转基因种子。
加拿大生物技术安全管理的最大特点是以产品特性为管理对象，而不管该特性产生的过程。因此，只要它是一个具有新特性的品种，就要纳入监管，并不追究该产品是否用转基因方法获得。最典型的案例是抗除草剂特性，它是一种需要监管的新特性，它可以来自转基因，也可以来自诱变育种甚至常规育种方法。加拿大生物技术安全管理的另一个特点是利用现有法规管理转基因产品，没有制订专门针对转基因产品的法律法规。食品、饲料和种子的安全性问题由加拿大食品检验检疫署归口管理。加拿大卫生部和环境部负责制订标准并对检验进行监督。加拿大食品检验署利用《种子法》管理新性状植物，利用《饲料法》管理饲用微生物、发酵产物和植物，利用《植物保护法》管理新性状植物进口，利用《肥料法》管理利用生物技术方法得到的有机肥料，利用《动物健康法》管理与动物基因操作有关生物体等。加拿大除了使用国内现行法规以外，还使用联合国、世界卫生组织和世界贸易组织对生物技术产品形成的国际性协定来加强转基因产品的管理。例如，利用《国际植物保护公约》对具有传播病虫害可能性的植物进行监管，利用《卫生与植物检验检疫标准》对食品和食品相关风险进行规范管理，利用《食品法典》建立国际食品安全与品质标准并且正在研制转基因产品标识标准。
自从starlink转基因玉米污染事件发生后，加拿大转基因产品要求具备三证(食用安全证书、饲料安全证书和环境安全证书)才能释放。加拿大食品检验署成立于1997年4月1日，负责转基因植物环境安全和饲料安全的审查和批准，卫生部负责食用安全审批。审查基于对开发商信任的基础上，由开发商提供环境安全和食用安全试验数据，由加拿大食品检验署的植物生物安全办公室进行案卷审查，规定在6个月完成审查工作。安全评估不另行安排试验。在审批程序上，首先由开发商提出申请，并出具完整的数据资料，加拿大食品检验署有权要求开发商补充所需资料或补充实验。通过安全评价批准释放后的转基因品种，其有性杂交后代都不需要重新评价。批准环境释放的品种还需要提供风险管理措施，除草剂抗性治理或昆虫抗性治理方案以及释放后的监测方案。
转基因食品在加拿大实行自愿标识制度，沿用传统标识管理条例。对于精加工产品，如色拉油，白糖等，如果产品中粗蛋白含量低于0．1％，可以标识为转基因成分低于0．1％。如果用国际认可的检测方法检测不到转基因成分，可以标识不含有转基因成分。如果营养成分显著变化或存在安全隐患则必须标识。
结语
转基因油菜为加拿大油菜产业带来了实实在在的好处。在杂交油菜研究落后于中国的情况下，转基因不育系统的导人大大推动了加拿大油菜杂种优势利用的进程，促进了油菜高产、优质和高效的结合。转基因抗除草剂品种的导入使加拿大油菜生产和耕作制度发生了革命性变化，由于节约成本、省工省力、优质高效，大大提高了加拿大油菜产业的国际竞争力。加拿大的转基因油菜产业化实践还告诉我们，一个好的转基因品种从研究到产业化是一个非常艰辛的历程。加拿大每年在生物技术研究上的投入按研究人员人均计算占世界第一位，但近十年实际上并没有推出新型转基因油菜产品，而是在十年前产品(gt73／rt73和ms8／rf3)的基础上利用常规育种方法开展育种工作。据介绍，gt73／rt73品种的研发花费达四千多万美元，安全评价花费与此相当。加拿大地广人稀，劳动力昂贵，杂草是导致油菜减产的一个重要因子，抗除草剂油菜的选择和推广非常符合该国国情。
除了品种的 社会经济效益因素以外，转基因品种的安全性问题是制约转基因品种能否产业化的一个关键因素。从加拿大推广转基因油菜十年的情况来看，并没有发生显著的环境和健康问题。可以认为目前推广的转基因油菜品种基本上是安全的。值得指出的是，这些转基因品种的安全性，与它们推广前严格的安全评价是分不开的。
转基因技术是把双刃剑，其副作用具有不确定性和难预测性，因此，转基因研究一般在严格控制的条件下进行。转基因技术打破物种的生殖隔离，为物种间基因交流提供了无穷的可能。随着转基因产品种类的多样化，转基因品种的基因扩散与基因叠加势必对环境和人类健康带来隐患，放松转基因作物的管理有可能导致严重的后果。但是，在严格的安全评价和管理的基础上，有效利用转基因技术可以解决许多用传统育种技术难以解决的难题，为未来农业的可持续发展带来光明和希望。
（作者:卢长明 中国农业科学院油料作物研究所基因工程与转基因安全研究室）
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