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摘要：基于轉(zhuǎn)基因生物安全管理的重要性，該文通過(guò)總結(jié)轉(zhuǎn)基因作物安全管理創(chuàng)新的主要途徑，提出物理隔離與生物隔離相結(jié)合、表型鑒定與分子鑒定相結(jié)合、臺(tái)賬追蹤與譜系追蹤相結(jié)合的安全管理創(chuàng)新實(shí)踐模式，并提出轉(zhuǎn)基因生物試驗(yàn)基地安全管理的思路與對(duì)策。試驗(yàn)基地安全管理對(duì)于支撐“雙一流”學(xué)科建設(shè)和新農(nóng)科實(shí)踐教學(xué)有重要意義。

關(guān)鍵詞：海南；轉(zhuǎn)基因生物基地；安全管理；創(chuàng)新與實(shí)踐

轉(zhuǎn)基因生物試驗(yàn)基地（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“基地”）是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部首批公布的全國(guó)6個(gè)轉(zhuǎn)基因生物試驗(yàn)基地之一，海南省三亞市、陵水縣、樂(lè)東縣處于熱帶氣候條件。冬季處于旱季、陽(yáng)光充足、氣溫適中，農(nóng)田灌溉用水充沛，十分適宜內(nèi)地夏季生長(zhǎng)的水稻、玉米、棉花、大豆、西瓜、豇豆等作物生長(zhǎng)，每年全國(guó)有770多家農(nóng)業(yè)科研、企業(yè)單位前來(lái)開(kāi)展南繁育種等工作[1-2]。對(duì)正在加快建設(shè)高水平世界一流大學(xué)的浙江大學(xué)而言，海南試驗(yàn)基地不僅是加快農(nóng)作物育種的重要場(chǎng)所，同時(shí)也是支撐高水平科學(xué)研究的重要條件[3]。近年來(lái)植物生命科學(xué)高水平學(xué)術(shù)成果迭出。很重要的領(lǐng)域是生物基因功能的解析，其常用的方法就是在一種生物體內(nèi)插入、敲除、沉默某一個(gè)基因或基因片段，這些基因可以是某種植物自身?yè)碛械模蛘呤瞧渌锏幕颍ㄟ^(guò)基因工程的方法獲得的[4]。形成轉(zhuǎn)基因幼苗的季節(jié)如果處于內(nèi)地的11月以后，很難獲得正常生長(zhǎng)的植株，并收獲種子，但在基地，極易完成整個(gè)生育期的生長(zhǎng)發(fā)育，相關(guān)基因發(fā)生改變后的植物形態(tài)性狀、關(guān)鍵的生理生化代謝途徑、分子生物學(xué)特征等均能獲得有效解析。

1轉(zhuǎn)基因生物的重要意義

轉(zhuǎn)基因作物育種是關(guān)系著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要方面。一方面，我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花商業(yè)化于1997年獲得國(guó)家有關(guān)部門(mén)的批準(zhǔn)，目前基本上所有商業(yè)化棉花的生產(chǎn)，均使用轉(zhuǎn)基因棉花種子[5-6]。另一方面作為國(guó)家重大科技儲(chǔ)備，轉(zhuǎn)基因玉米、水稻、大豆等作物的新品系，由于其優(yōu)越的抗蟲(chóng)、抗除草劑和抗或耐干旱、高溫、低溫、低磷、耐鹽堿等優(yōu)異性狀，為確保未來(lái)我國(guó)糧食安全，減少農(nóng)藥使用更好地維護(hù)生態(tài)安全等提供強(qiáng)有力的支撐[7-9]。浙江大學(xué)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)抗除草劑玉米品種是近十年來(lái)國(guó)內(nèi)首批獲得國(guó)家安全證書(shū)的兩個(gè)品種之一，正在進(jìn)一步開(kāi)展試驗(yàn)研究，同時(shí)在轉(zhuǎn)基因棉花育種方面也成績(jī)顯著。我國(guó)對(duì)作物的轉(zhuǎn)基因田間試驗(yàn)有嚴(yán)格的審批和檢查制度，以確保各研究單位嚴(yán)格的遵守國(guó)家的法令法規(guī)[10]。相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)科開(kāi)設(shè)轉(zhuǎn)基因生物安全的相關(guān)課程，并開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，是確保轉(zhuǎn)基因生物安全的有效措施之一，對(duì)確保公眾的食物安全和生態(tài)環(huán)境安全均十分重要。

2安全管理的創(chuàng)新探索與實(shí)踐

國(guó)務(wù)院和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)轉(zhuǎn)基因生物研究從實(shí)驗(yàn)室操作管理至轉(zhuǎn)基因幼苗創(chuàng)制，到溫室人工氣候室幼苗培養(yǎng)，再到植株形成至大田試驗(yàn)都制定了一系列完善的規(guī)章制度。浙江大學(xué)也制定了相應(yīng)的規(guī)章制度和設(shè)置多級(jí)組織機(jī)構(gòu)。基地承擔(dān)冬季南繁轉(zhuǎn)基因作物的田間試驗(yàn)，在實(shí)際工作中創(chuàng)新和實(shí)踐了以下幾個(gè)方面的措施，確保了科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的正常運(yùn)作。

2.1物理隔離與生物隔離。隔離是確保轉(zhuǎn)基因作物田間試驗(yàn)安全的第一要素和根本原則。基地從籌建開(kāi)始就遵循了這一原則，選擇了周邊冬春季節(jié)均是西瓜規(guī)模化生產(chǎn)基地的環(huán)境，確保以水稻、玉米、大豆為主要轉(zhuǎn)基因作物試驗(yàn)的基地周邊100m以?xún)?nèi)沒(méi)有同類(lèi)作物。建設(shè)了高2.2m的實(shí)體圍墻。該基地占地55113.3m2，總體呈長(zhǎng)方形，建設(shè)了總長(zhǎng)度1277m的圍墻。基地內(nèi)部還建有132m的圍墻，作適當(dāng)分隔。在此基礎(chǔ)上，基地實(shí)行嚴(yán)格的門(mén)禁和臺(tái)賬制度，非基地師生員工除實(shí)際教學(xué)科研需要外，嚴(yán)禁出入。課題組攜帶進(jìn)入的種子以及購(gòu)買(mǎi)的化肥農(nóng)藥等資材也要嚴(yán)格登記，隔離保管，種子和農(nóng)機(jī)具倉(cāng)庫(kù)實(shí)行雙人雙鎖，種子和農(nóng)資、農(nóng)機(jī)具出入倉(cāng)庫(kù)須經(jīng)嚴(yán)格登記。進(jìn)入基地的種子，要持農(nóng)業(yè)農(nóng)村部轉(zhuǎn)基因安全管理辦公室提供的中間試驗(yàn)許可批文，以及產(chǎn)地植物檢疫檢驗(yàn)證書(shū)。育秧、移栽后的不同轉(zhuǎn)基因作物品系均要明確標(biāo)示，收種季節(jié)的農(nóng)機(jī)具在不同田塊之間操作之前和之后都要清洗干凈。灌溉用水，各大課題組建深井泵自我抽水管理，原則上不發(fā)生交叉。流出基地的清洗用水和生活用水均須經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾，確保不能有一粒種子流出基地。成熟以后不需要帶回杭州做進(jìn)一步測(cè)試研究的種子以及作物殘茬，均須粉碎后翻埋滅活處理。所有的操作有書(shū)面記錄和監(jiān)控記錄，基地相關(guān)負(fù)責(zé)人定期檢查。海南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳轉(zhuǎn)基因生物安全管理辦公室及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部相關(guān)機(jī)構(gòu)每年前往基地檢查臺(tái)賬和視頻記錄。除確保基地周邊的生物環(huán)境不受轉(zhuǎn)基因作物污染外，基地內(nèi)部不同轉(zhuǎn)基因品系之間不發(fā)生交叉污染也十分重要。發(fā)生交叉污染會(huì)殃及后季在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站杭州基地（含長(zhǎng)興校外試驗(yàn)基地等）的田間試驗(yàn)安全。基地內(nèi)部隔離通過(guò)合理的生育期安排，錯(cuò)開(kāi)不同的植物材料之間花期，不發(fā)生花粉污染。生物隔離具有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，各課題組對(duì)于試驗(yàn)材料的開(kāi)花期需要有精確的預(yù)測(cè)，如玉米是雌雄同株異化，一般同株植物雄花早于雌花一周左右開(kāi)花，容易去除，生物隔離也較容易實(shí)現(xiàn)；水稻和大豆為雌雄同花，且雌雄性器官同時(shí)發(fā)育成熟，水稻一般為5%~10%的異花授粉率，大豆則更高，因此錯(cuò)開(kāi)開(kāi)花期十分重要；雜交水稻三系材料確實(shí)需要同時(shí)開(kāi)花，才能完成相關(guān)研究，則試驗(yàn)區(qū)內(nèi)也要采取物理隔離措施，以確保不發(fā)生污染。

2.2表型鑒定和分子鑒定。表型鑒定是根據(jù)水稻、玉米等作物各自的農(nóng)藝性狀，來(lái)判斷應(yīng)用生育期隔離的試驗(yàn)材料是否有混雜現(xiàn)象。一般轉(zhuǎn)基因作物試驗(yàn)材料來(lái)自同一個(gè)株系，生育期及農(nóng)藝性狀應(yīng)整齊一致，如果混雜了常規(guī)種子或其他試驗(yàn)材料，就會(huì)出現(xiàn)個(gè)別植株提前或延遲開(kāi)花，影響到生物隔離的效果。課題組負(fù)責(zé)人和基地安全負(fù)責(zé)人應(yīng)該在水稻、玉米、大豆等試驗(yàn)作物的花期經(jīng)常巡視檢查，及時(shí)去除混雜的單株。如果發(fā)現(xiàn)該單株具有特殊的育種價(jià)值或研究意義，則可以采取套袋等措施，既保留有價(jià)值植物材料，又保證生育期隔離起到實(shí)質(zhì)性效果，確保下一季試驗(yàn)的安全和完整。表型鑒定是依靠肉眼來(lái)完成的，而通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的分子生物學(xué)鑒定則更為科學(xué)可靠[11-12]。由于基地?zé)o法建設(shè)規(guī)范化實(shí)驗(yàn)室，因此分子生物學(xué)的鑒定以快速檢測(cè)為主[13-14]。該方法以檢測(cè)植物葉片內(nèi)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)蛋白的存在與否作為依據(jù)[15]。由于浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站對(duì)杭州紫金港校區(qū)本部及校外長(zhǎng)興基地普通試驗(yàn)田和長(zhǎng)興轉(zhuǎn)基因作物試驗(yàn)基地均進(jìn)行嚴(yán)格的批量分子生物學(xué)檢測(cè)和嚴(yán)格的監(jiān)管，使得海南基地的風(fēng)險(xiǎn)大為降低。海南基地與長(zhǎng)興基地互為上下代，長(zhǎng)興轉(zhuǎn)基因生物試驗(yàn)基地獲得的作物種子冬季赴海南種植，海南冬春季節(jié)收獲的種子春季回長(zhǎng)興種植。幾年來(lái)，海南轉(zhuǎn)基因生物試驗(yàn)基地常規(guī)材料中尚未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因污染。

2.3臺(tái)賬追蹤和譜系追蹤。如果基地發(fā)現(xiàn)混雜了轉(zhuǎn)基因的植物材料，一方面要加大力度全面仔細(xì)復(fù)查，并借助于兄弟單位實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更為完整的分子生物學(xué)檢測(cè)，及時(shí)確認(rèn)有關(guān)株系，并全部銷(xiāo)毀。同時(shí)，要對(duì)有關(guān)課題組是否規(guī)范開(kāi)展轉(zhuǎn)基因作物研究開(kāi)展系統(tǒng)追蹤分析。所有開(kāi)展轉(zhuǎn)基因作物研究的實(shí)驗(yàn)室、課題組有完整的實(shí)驗(yàn)臺(tái)賬記錄，以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)轉(zhuǎn)基因材料和非轉(zhuǎn)基因材料隔離保管的記錄。追蹤實(shí)驗(yàn)室階段，以及實(shí)驗(yàn)室到實(shí)驗(yàn)溫室、人工氣候室等階段的臺(tái)賬記錄，完全可以找出混雜的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，從而幫助有關(guān)課題組改進(jìn)和完善有關(guān)工作，防止出現(xiàn)交叉污染。另一種較為復(fù)雜的情況是從事作物育種的教師與兄弟單位交換育種材料，或與兄弟單位合作的校外基地完成了早代的雜交育種工作。當(dāng)這些育種材料具有較大的應(yīng)用前景時(shí)，會(huì)在南繁基地開(kāi)展南繁加代以加快新品種培育進(jìn)程，即部分南繁試驗(yàn)材料的早代不在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站檢測(cè)監(jiān)管的范圍內(nèi)，而兄弟單位提供或合作形成的早代親本可能由于多種原因包含了轉(zhuǎn)基因的成分。因此需要追蹤最早雜交的父母本來(lái)源，找到最初的轉(zhuǎn)基因親本來(lái)源，進(jìn)行系譜追蹤。

3提升安全管理的思路與對(duì)策

3.1加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)課程建設(shè)。師生的生物安全意識(shí)是最重要的安全管理措施。浙江大學(xué)面向研究生開(kāi)設(shè)“轉(zhuǎn)基因生物安全”理論課，本科教學(xué)階段也有相關(guān)的理論課程與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。基地建成以來(lái)積累了大量的實(shí)踐教學(xué)素材，可配合校內(nèi)的相關(guān)理論課程。基地已經(jīng)建設(shè)了全覆蓋的監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過(guò)連接校內(nèi)教學(xué)視頻錄播系統(tǒng)，完成遠(yuǎn)程實(shí)踐示范教學(xué)[3]。在約定的時(shí)間段，師生還可以通過(guò)遠(yuǎn)程互動(dòng)來(lái)增加轉(zhuǎn)基因作物安全管理的實(shí)踐知識(shí)和技能。目前，海南浙江大學(xué)研究院已經(jīng)初步建成，并招收了第一批碩士、博士研究生，可以在基地開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)。

3.2提升分子生物學(xué)鑒定能力。基地的分子鑒定目前以簡(jiǎn)易的快速測(cè)定為主，隨著海南浙江大學(xué)研究院的建成，分子生物學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室儀器配置逐步完善，將提升轉(zhuǎn)基因作物田間檢測(cè)水平和能力，基地也將承擔(dān)海南浙江大學(xué)研究院的相關(guān)科研任務(wù)、研究生的實(shí)踐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)全方位的相互支持。

3.3適當(dāng)增建基地配套設(shè)施。目前基地只能承擔(dān)田間試驗(yàn)為主的中間試驗(yàn)，所有轉(zhuǎn)基因作物試驗(yàn)材料均須向農(nóng)業(yè)農(nóng)村部申報(bào)。如果是面向基礎(chǔ)性、機(jī)理性研究的轉(zhuǎn)基因生物實(shí)驗(yàn)材料，按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，在實(shí)驗(yàn)室條件下只需獲得學(xué)校審批即可繼續(xù)開(kāi)展研究。建設(shè)30~50m2，具有完全實(shí)驗(yàn)室性質(zhì)和配套管理功能的玻璃溫室，實(shí)現(xiàn)小面積與周邊田間試驗(yàn)絕對(duì)隔離，就可以滿(mǎn)足相關(guān)研究的需求，對(duì)于支撐相關(guān)學(xué)科特別是海南浙江大學(xué)研究院的創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義。基地的安全管理經(jīng)過(guò)多年的探索，取得一定的成效，對(duì)于支撐學(xué)科建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)均起到了十分重要的作用。通過(guò)進(jìn)一步加強(qiáng)硬件建設(shè)和配套服務(wù)與管理，會(huì)取得更好的發(fā)展，也將為全國(guó)轉(zhuǎn)基因作物試驗(yàn)田間管理提供示范。

作者:黃沖平 張先文 顏晶瑩 胡晗 單位:浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站 浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院