文献检索综述

济作物,只有少数其他物种被放松管制,包括木瓜,南瓜,水稻,马铃薯和苜蓿。关于转基因性状,除草剂耐受性始终是显性性状,其次是昆虫抗性和病毒抗性。

非常有限数量的转基因作物解除管制和在少数性状在商业化植物中使用与文献中可获得的大量成功的遗传工程报告形成鲜明对比。放松管制过程变得如此复杂和昂贵,只有大公司用深层资源可以负担得起。正如Bradford et al(2005),在监管标准指导下满足监管要求和市场限制的成本是转基因作物商业化的重大障碍(Bradford et al,2005)。显然,这对于转基因改良和特殊作物的商业化和特定性状造成了很大的问题。

大多数重要的饲料,草皮和生物能源种类是异型的,并具有常年生长习性。这些植物可以容易地与野生或野生亲缘杂交。一些物种有良好的适应边际土地和拥有侵略的能力。监管机构已提出特别关注,并需要对这些多年生草和豆类进行额外审查(Strauss等人,2010年)。主要关注的是花粉介导的转基因流动。

草料和草皮中基因流动的研究

花粉是一种基因流向外源物种的重要载体。使用简单的花粉萌发培养基评估高羊茅和柳枝稷花粉的体外活力和寿命(Wang等人,2004a; Ge等人,2011)。天气条件对花粉寿命有很大的影响。在阳光大气条件下,转基因和非转基因高羊茅花粉的生存力在30分钟内下降至5%,在90分钟内完全丧失生存力。在多云大气条件下,高羊茅花粉的活力在150分钟后下降至5%,在240分钟内完全丧失活力

(Wang等人,2004a)。同样,柳枝稷花粉寿命在晴朗的大气条件下快速降低,半衰期小于4.9分钟,在20分钟内完全丧失活力。在多云的大气条件下,柳枝稷花粉的半衰期比在阳光条件下长五倍以上,大约在150分钟完全失去活力(Ge等人,2011)。在高羊茅和柳枝稷中,在转基因和非转基因对照植物之间没有发现花粉存活力和寿命的差异。

由于风驱花草具有将其基因传递到相邻植物的高风险,花粉流动不仅是转基因植物中的关注点,长期以来一直是对常规品种的种子纯度的考虑。对于基础种子生产的异花传粉草种,隔离标准USDA(CFR201.76)要求的距离为274 m(900英尺)隔离距离。转基因草的田间试验基本上遵循基础种子生产的标准。在转基因饲料,草皮和生物能源作物的田间释放的情况下,人类消费是间接的或根本不涉及。因此,对这些物种的生物安全性的评价主要集中在它们的环境或生态影响。

形态学标记研究首先用于几十年前的花粉流动。据报道,外来花粉源在多年生黑麦草中的花粉污染在182μm(Griffiths,1951)时高达10%,或在7.3m时低至1%(Copeland和Harding,1970)。在光滑的黑麦草(Bromus inermis),Johnson et al.(1996)报告在22和27米之间的花粉污染小于5%(Johnson等人,1996)。在多年生黑麦草中的花粉陷阱研究表明,黑麦草花粉可以行进80行程,尽管在该距离处收集的花粉的量比在中心黑麦草附近的陷阱中少得多(Giddings等人,1997a,b)。使用同工酶标记(Pgi-2)来研究草地羊茅(Festuca

pratensis Huds。)中的花粉分散; 花粉被接收植物在距离250m处捕获(Nurminiemi等人,1998; Rognli等人,2000)。

转基因植物提供独特的材料来研究草中的基因流动。在转基因爬行禾草的小规模田间试验中,在离源转基因植物最大距离292m处回收除草剂抗性后代(Wipff和Fricker,2001)。测量转基因匍匐bentgrass 四种相关物种间杂交的频率,在匍匐bentgrass和Agrostis capillaris和A. castellana之间收集的种间转基因杂种分别在0.044和0.0015%的频率(Belanger等人,2003)。在对转基因高羊茅的花粉分散的小规模实验中,在距离中心转基因作物高达150m的受体植物中检测到转基因。在盛行风向上观察到最高的转基因频率,50m时为5%,100m时为4.12%,150m时为0.96%(Wang et al。,2004b)。结缕草(Zoysia japonica)Steud.)显示,在所检查的相邻杂草物种中没有检测到来自转基因动物杂草的基因流动,但是在野生型振动病中观察到频率为1.2,在距离为3m时为0.12%,在距离为3m时为0%(Bae等人,2008)。已知单性生殖存在于许多温暖季节的草中,例如Poa和Paspalum物种。单性生殖繁殖模式的特征在于胚胎发育,其独立于卵细胞的受精,但是需要用兼容的花粉受精以产生胚乳(Sandhu等人,2010)。使用转基因肯塔基蓝草花粉供体,以量化花粉和种间花粉介导的基因流动。二十五个性和兼性无融合生殖Poa物种用作花粉受体,并放置在离转基因材料0,13和53米的距离。整体混合频率为0.048%,0m距离处的混合频率为0.53%(Johnson等人,2006)。定量基因流从无融合四倍体bahiagrass(Paspalum notatum Flugge)至四倍体或二

倍体bahiagrass,草甘膦抗性单性生殖bahiagrass与非转基因栽培品种生长非常接近(0.5-3.5米)。转基因无性系,四倍体和有性二倍体bahiagrass之间的平均基因转移为0.03%。转基因拟态四倍体和非转基因,无融合生殖四倍体bahiagrass之间的平均基因转移率为0.17%(Sandhu等人,2010)。虽然不提供完整的转基因抑制,单性生殖物种之间的基因转移发生在低频率和短距离(Johnson等人,2006; Sandhu等人,2010)。

在“Roundup Ready”匍匐bentgrass的景观层次的研究中,发现大多数基因流动在盛行风的方向上发生在2km内。所观察到的最大基因流距离分别为位于主要非农艺生境中的21和14公里的堇青和常驻植物(Watrud等人,2004)。该报告获得了大量的宣传,并在缩小APHIS对越野草的监管过程中发挥了作用。在2005年之前,野生转基因草的田间试验仅需要一个简单的通知APHIS。自2005年以来,这种物种的田间释放已经收紧,需要一个完整的许可证。如果允许转基因草在田间开花,则程序和要求更严格。

苜蓿和白三叶草主要由昆虫授粉。“Roundup Ready”苜蓿的大规模田间研究表明,花粉介导的基因流动随着距离源的距离的增加而减小。最坏情况管理情景中的基因流动分别在152,305,457和805米处分别为1.39,0.32,0.07和0.003%。在1.6km处没有检测到基因流动(Fitzpatrick等人,2003)。另一项使用'Roundup Ready'苜蓿的研究表明,蜜蜂中的基因流在274米处为1.49%,在1524米附近线性下降至0.20%。基因流动持续下降到4.1公里,在低频率(0.06%)检测

到(Teuber等人,2004)。基因流动是一种自然发生的事件,但是现代生物技术的引入给这一自然过程带来了新的关注,并为科学家和政策制定者提出了生态,经济和知识产权问题。风险评估研究的主要焦点应放在转基因流动的后果上。转基因植物的表型及其在环境中的安全性,而不是用于生产它们的方法,应该是风险分析和监管关注的主要焦点(Bradford等人,2005)。

放松管制的 ‘ROUNDUP READY’紫花苜蓿

遗传工程虽然在草料,草皮和生物能源方面取得了重大进展,但迄今为止,唯一放松管制的作物是“Roundup Ready”苜蓿。解除管制过程是漫长而复杂的。2004年4月,USDA-APHIS收到孟山都公司和Forage Genetics International公司的请愿书,要求确定耐除草剂草甘膦(除草剂Roundupw中的活性成分)的苜蓿系的非受控状态。该性状通过5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因的转基因表达获得。该基因来源于根癌土壤杆菌的CP4菌株。通过农杆菌介导的转化获得转基因苜蓿植物。非选择性除草剂草甘膦通过阻断已经存在于植物中的天然EPSPS酶的作用,抑制植物中芳香胺合成的必要步骤。然而,CP4 EPSPS蛋白不被草甘膦抑制; 因此任何植物表达足够水平的这种蛋白质对草甘膦施用是耐受的。“Roundup Ready”苜蓿也称为耐草甘膦(GT)苜蓿。

APHIS评估了使用转基因苜蓿造成的植物有害生物风险,并准备了环境评估。从2005年6月14日起,APHIS取消了GT苜蓿的管制。

大约9个月后,一组有机苜蓿种植者和食品安全中心在加利福尼

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