劉 標(biāo)，薛 堃，劉來(lái)盤(pán)，沈文靜，郭 慧

(1.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042；2.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 100081)

自1997年商業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積快速擴(kuò)大，并產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益[1]。但是，轉(zhuǎn)基因作物的大規(guī)模環(huán)境釋放也可能產(chǎn)生一系列環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，包括轉(zhuǎn)基因作物中外源基因以花粉為媒介向其栽培品種和野生近緣種的基因漂移所引起的風(fēng)險(xiǎn)[2-3]?；蚱浦?個(gè)或多個(gè)基因從1個(gè)孟德?tīng)栠z傳群體轉(zhuǎn)移到另1個(gè)孟德?tīng)栠z傳群體的現(xiàn)象或者過(guò)程[4]。自從轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，轉(zhuǎn)基因油菜(Brassicanapus)[5]和轉(zhuǎn)基因玉米(Zeamays)[6-7]向其栽培種或者野生近緣種發(fā)生基因漂移的現(xiàn)象已經(jīng)被科學(xué)數(shù)據(jù)所證實(shí)，轉(zhuǎn)基因大豆(Glycinemax)、棉花(Gossypiumhirsutum)和水稻(Oryzasaliva)等轉(zhuǎn)基因作物的基因漂移風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越引起政府有關(guān)管理部門(mén)和科學(xué)團(tuán)體的高度重視[8-9]。

栽培大豆(GlycinemaxL. Merr.)為自花授粉的有性繁殖植物，異花授粉率一般低于1%[10]。栽培大豆起源于野生大豆(GlycinesojaSeib. et Zucc.)，我國(guó)是世界上最主要的野生大豆生物多樣性起源地。栽培大豆與野生大豆雖然同屬不同種，但是擁有相同的基因組(染色體均為2n=40)，兩者容易雜交且結(jié)實(shí)性良好，相互之間易于發(fā)生基因漂移，而且雜交后代性狀的遺傳方式與栽培大豆品種間雜交后代的遺傳方式相似[11]。自從轉(zhuǎn)基因大豆開(kāi)展商業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，不同國(guó)家的科學(xué)家開(kāi)展了一系列轉(zhuǎn)基因大豆向栽培大豆和野生大豆基因漂移的研究。這些研究結(jié)果表明，耐草甘膦轉(zhuǎn)EPSPS基因大豆可以向不同品種的栽培大豆和野生大豆發(fā)生基因漂移，但是異交率一般低于1%[12-15]。對(duì)于常規(guī)大豆種植面積大且有野生大豆大面積分布的中國(guó)來(lái)說(shuō)，開(kāi)展轉(zhuǎn)基因大豆向栽培大豆和野生大豆基因漂移的評(píng)價(jià)和研究工作是非常重要的。耐草甘膦和草銨膦除草劑轉(zhuǎn)EPSPS+PAT基因大豆S4003.14是大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司研發(fā)的轉(zhuǎn)基因作物，阿根廷農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)部于2019年2月27日批準(zhǔn)了表達(dá)相同外源基因的轉(zhuǎn)基因大豆DBN-09004-6的種植許可[16]，但是其在我國(guó)向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆的基因漂移風(fēng)險(xiǎn)尚鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者參照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，研究了S4003.14向10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆的基因漂移風(fēng)險(xiǎn)，為評(píng)價(jià)和控制該轉(zhuǎn)基因大豆可能產(chǎn)生的基因漂移風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料：耐草甘膦和草銨膦除草劑轉(zhuǎn)EPSPS+PAT基因大豆S4003.14，由北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司研發(fā)和提供；采集自伊通、張家界、海寧、上饒、江浦5個(gè)地區(qū)的野生大豆；與耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14生育期相當(dāng)?shù)?個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆品種(吉育47、吉育69、吉育71、吉育91、東農(nóng)52)。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)及時(shí)間

試驗(yàn)地點(diǎn)位于吉林省伊通滿族自治縣西葦林場(chǎng)大北農(nóng)實(shí)驗(yàn)基地(43°15′ N、125°20′ E)，試驗(yàn)地為開(kāi)墾林地。試驗(yàn)基地所在地區(qū)屬于中溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，年平均氣溫為4.6 ℃，無(wú)霜期為138 d，年降水量為627.3 mm，7—8月(大豆花期)以西南風(fēng)為主，風(fēng)力3～4級(jí)。土壤類(lèi)型為白漿土。試驗(yàn)地以壟施復(fù)合肥〔m(N)∶m(P)∶m(K)=15∶15∶15〕作為底肥。當(dāng)?shù)靥飰K主要雜草為稗草(Echinochloacrusgalli)、牛筋草(Eleusineindica)和狗尾草(Setariaviridis)等禾本科雜草和反枝莧(Amaranthusretroflexus)、野西瓜苗(Hibiscustrionum)、鐵莧菜(Acalyphaaustralis)和苘麻(Abutilontheophrasti)等闊葉雜草。

試驗(yàn)地四周設(shè)有圍欄同外界隔離。試驗(yàn)地周?chē)运蓸?shù)(Pinussp.)和柞樹(shù)(Quercussp.)為主次生林，周?chē)? 000 m范圍內(nèi)無(wú)其他大豆種植。該試驗(yàn)事先得到了國(guó)家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全主管部門(mén)的批準(zhǔn)〔農(nóng)基安辦報(bào)告字(2017)第253號(hào)〕。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)依據(jù)《轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品環(huán)境安全檢測(cè) 耐除草劑大豆 第3部分：外源基因漂移(農(nóng)業(yè)部2031號(hào)公告-3-2013)》和《轉(zhuǎn)基因大豆環(huán)境安全檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 719.1-2003)》執(zhí)行。

1.3.1轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆的基因漂移

采用對(duì)比法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14分別與5種野生大豆和5個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆品種依次隔行間作，共設(shè)置4個(gè)重復(fù)(東西向、南北向各2個(gè)重復(fù))，株距為8 cm，行距為40 cm(圖1)。

方框部分為田間試驗(yàn)地。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆S4003.14和10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆均按單行進(jìn)行播種。為保證轉(zhuǎn)基因大豆與非轉(zhuǎn)基因大豆花期相遇，試驗(yàn)材料分3期播種：第1期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14播種時(shí)間為2017年5月5日，第2期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14和非轉(zhuǎn)基因栽培大豆及野生大豆同時(shí)于2017年5月12日播種，2017年5月19日進(jìn)行第3期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14播種。

記錄各試驗(yàn)材料的生長(zhǎng)情況和完整花期，在非轉(zhuǎn)基因大豆成熟后，收獲所有大豆種子，并自然風(fēng)干保存?zhèn)溆?。每個(gè)方向每種非轉(zhuǎn)基因大豆隨機(jī)選取2 000粒外表完整的種子在溫室條件下播種并進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)分子檢測(cè)。

1.3.2轉(zhuǎn)基因大豆向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆基因漂移的距離

在開(kāi)展轉(zhuǎn)基因大豆向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆基因漂移研究的同時(shí)，選取非轉(zhuǎn)基因大豆吉育47和耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14進(jìn)行基因漂移的距離和頻率試驗(yàn)。試驗(yàn)地塊為大于90°的扇形區(qū)域(圖2)，半徑為32 m。扇形區(qū)域頂角位于上風(fēng)口。在扇形頂角處種植耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14，種植半徑為2 m，扇形的其他部分種植非轉(zhuǎn)基因大豆吉育47。非轉(zhuǎn)基因大豆播種前將扇形分為面積相等的5個(gè)亞區(qū)，分別標(biāo)記為A、B、C、D、E，并保證每個(gè)亞區(qū)在距離轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆種植區(qū)1、2、5、10、20和30 m處非轉(zhuǎn)基因大豆均能夠出苗，種植行距為40 cm，株距為8 cm。為了保證花期相遇，2017年5月12日播種非轉(zhuǎn)基因栽培大豆，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14分別于2017年5月12日和2017年5月19日進(jìn)行2次播種。

對(duì)試驗(yàn)材料的生長(zhǎng)發(fā)育和完整花期進(jìn)行記錄。當(dāng)非轉(zhuǎn)基因大豆成熟時(shí)，在距離轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆S4003.14種植區(qū)1、2、5、10、20和30 m處取樣，每個(gè)亞區(qū)選擇1個(gè)樣點(diǎn)收獲不少于1 000粒的吉育47大豆種子。收獲后將同一距離的A、B、C、D、E 5個(gè)樣點(diǎn)的大豆種子混合備用，分別檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)距離S4003.14種植區(qū)1、2、5、10、20和30 m處1 000粒種子中含有外源基因的陽(yáng)性種子數(shù)，計(jì)算不同距離轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆S4003.14與吉育47的異交率。

同心弧中心部分為轉(zhuǎn)化體材料S4003.14，同心弧線代表不同取樣距離。

1.3.3檢測(cè)方法

將上述試驗(yàn)中選取的種子在溫室種植，待出苗并長(zhǎng)出第1片真葉后，先噴施草甘膦除草劑(以有效成分計(jì)，1 230 g·hm-2)，3 d后再?lài)娛┎蒌@膦除草劑(以有效成分計(jì)，600 g·hm-2)，施藥后4周記錄存活株數(shù)，并取存活大豆植株的新鮮葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14的2個(gè)目的基因的PCR分子檢測(cè)。PCR反應(yīng)條件為94 ℃ 5 min變性，94 ℃ 30 s、55 ℃ 30 s、72 ℃ 30 s進(jìn)行30個(gè)循環(huán)，之后72 ℃保持10 min。目的基因EPSPS和PAT的PCR特異引物見(jiàn)表1。陰性對(duì)照為受體材料Jack的DNA，陽(yáng)性對(duì)照為轉(zhuǎn)化體S4003.14的DNA。

表1 目的基因特異引物及特征片段大小

Table 1 Specific primers sequence and fragment size of target gene

基因引物名稱(chēng)引物序列片段大小/bpEPSPSPrimer Ⅰ(CP4-02-F)5′ AAAGACTCCAACGCCAATCACCTACAG 3′288Primer Ⅱ(CP4-02-R)5′ GCAGCAACCAATGGGAAAGCAGT 3′PATPrimer Ⅰ(Pat-F)5′ CCGGAGAGGAGACCAGTTGAGAT 3′227Primer Ⅱ(Pat-R)5′ TTCCAGGGCCCAGCGTAAG 3′

1.4 異交率的計(jì)算

根據(jù)耐除草劑性狀和2個(gè)目的基因的PCR分子檢測(cè)結(jié)果確定轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆S4003.14與非轉(zhuǎn)基因大豆的異交率，計(jì)算公式為P=N/T×100%。其中，P為異交率；N為檢測(cè)到的含有2個(gè)目的基因的大豆植株數(shù)，株；T為播種后大豆出苗總數(shù)，株。

1.5 繁殖性狀的測(cè)定

將前述具有耐除草劑性狀和PCR檢測(cè)結(jié)果陽(yáng)性的F1植株移栽至直徑30 cm、高35 cm的盆中，每盆1株，于主莖上掛標(biāo)簽。于溫室中培養(yǎng)至結(jié)莢鼓粒后，單株套透明尼龍網(wǎng)袋。至完全成熟后整袋干燥，并記錄單株的莢數(shù)、每莢飽粒數(shù)和百粒重等。

2 結(jié)果與分析

2.1 耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與非轉(zhuǎn)基因大豆的花期重疊時(shí)間

表2顯示，3個(gè)播種時(shí)期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14的花期均為21 d，而3個(gè)播種時(shí)期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14的花期為2017年7月10日至8月5日，共27 d。每個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆的花期與耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14相似，5個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆的花期為2017年7月10日至8月3日，共25 d，與3個(gè)播種時(shí)期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14的花期重疊25 d。野生大豆花期約為35 d，5個(gè)野生大豆的花期為2017年7月7日至8月25日，與3個(gè)播種時(shí)期耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14的花期重疊27 d。可見(jiàn)，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆在花期上有17～27 d的重疊時(shí)間，為耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)生基因漂移提供了可能性。

表2 耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與非轉(zhuǎn)基因大豆的花期重疊時(shí)間

Table 2 Flowering overlaps of herbicide-tolerant transgenic soybean S4003.14 and non-transgenic soybean

A為耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14，B為野生大豆，C為非轉(zhuǎn)基因栽培大豆，t為與S4003.14花期重疊時(shí)間?！啊北硎緹o(wú)數(shù)據(jù)。

2.2 耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向非轉(zhuǎn)基因大豆基因漂移的異交率

將收獲的10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆種子種植于溫室中并先后噴施草甘膦、草銨膦2種除草劑，記錄施藥后4周的存活株數(shù)，并對(duì)存活大豆苗進(jìn)行PCR分子檢測(cè)(圖3～4)，得出隔行種植條件下耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)生基因漂移的異交率在0.06%～0.93%之間，其中S4003.14向5個(gè)野生大豆基因漂移的異交率范圍為0.06%～0.19%，向5個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆基因漂移的異交率為0.16%～0.93%(表3～4)。

M為DNA Ladder Marker；CK-為陰性對(duì)照(受體材料Jack的DNA)；CK+為陽(yáng)性對(duì)照(轉(zhuǎn)基因植株的DNA)；1～19為施藥后存活的大豆植株的DNA。

M為DNA Ladder Marker；CK-為陰性對(duì)照(受體材料Jack的DNA)；CK+為陽(yáng)性對(duì)照(轉(zhuǎn)基因植株的DNA)；1～20為施藥后存活的大豆植株的DNA。

表3 S4003.14向非轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)生基因漂移的異交率(東西方向)

Table 3 Outcrossing rates of S4003.14 to non-transgenic soybeans (east-west direction)

非轉(zhuǎn)基因大豆出苗數(shù)/株A/株B/株異交率/%伊通野生大豆1 657220.12張家界野生大豆1 685220.12海寧野生大豆1 696220.12上饒野生大豆1 700110.06江浦野生大豆1 617330.19吉育471 8121080.44吉育691 832430.16吉育711 83512120.66吉育911 81512110.60東農(nóng)521 82211100.55

播種數(shù)均為2 000粒。A為噴施除草劑后存活株數(shù)，B為PCR檢測(cè)陽(yáng)性株數(shù)。

相同條件下，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向5個(gè)野生大豆發(fā)生基因漂移的平均異交率顯著或極顯著低于向5個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆發(fā)生基因漂移的平均異交率(東西方向野生大豆與非轉(zhuǎn)基因栽培大豆比較P=0.016，南北方向野生大豆與非轉(zhuǎn)基因栽培大豆相比較P=0.006，所有野生大豆與非轉(zhuǎn)基因栽培大豆相比較P=0.001)，且南北方向種植的耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向野生大豆和非轉(zhuǎn)基因栽培大豆品種的平均異交率(0.13%和0.65%)比東西方向(0.12%和0.48%)高，這可能與在大豆生長(zhǎng)季和花期試驗(yàn)地區(qū)以西南風(fēng)為主有關(guān)。

表4 S4003.14向非轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)生基因漂移的異交率(南北方向)

Table 4 Outcrossing rates of S4003.14 to non-transgenic soybeans (north-south direction)

非轉(zhuǎn)基因大豆出苗數(shù)/株A/株B/株異交率/%伊通野生大豆1 705330.18張家界野生大豆1 664110.06海寧野生大豆1 658220.12上饒野生大豆1 771220.11江浦野生大豆1 675430.19吉育471 81713120.66吉育691 819650.27吉育711 73816160.93吉育911 74913130.74東農(nóng)521 74211110.63

播種數(shù)均為2 000粒。A為噴施除草劑后存活株數(shù)，B為PCR檢測(cè)陽(yáng)性株數(shù)。

2.3 耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆基因漂移的距離

由表2可知，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與吉育47的花期重疊時(shí)間為21 d，兩者之間有發(fā)生基因漂移的可能性。對(duì)1.3.2節(jié)試驗(yàn)中收獲的吉育47種子進(jìn)行溫室種植并噴施2種除草劑，結(jié)果顯示，在噴施2種除草劑1周后，所有試驗(yàn)大豆苗全部死亡。該結(jié)果表明在耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與常規(guī)大豆吉育47存在21 d花期重疊的情況下，此次試驗(yàn)未在距離大于1 m的農(nóng)田條件下檢測(cè)到基因漂移。

2.4 耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與非轉(zhuǎn)基因大豆雜交后代的生長(zhǎng)和生殖

2.2節(jié)所述既耐草甘膦和草銨膦又經(jīng)PCR檢測(cè)含有2個(gè)目的基因的大豆個(gè)體為耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與非轉(zhuǎn)基因大豆的雜交后代。在溫室條件下繼續(xù)按照常規(guī)方式培養(yǎng)這些雜交后代直至結(jié)實(shí)，結(jié)果表明，所有雜交后代均可以正常生長(zhǎng)，絕大部分雜交后代還可以正常結(jié)實(shí)(表5)。

表5 S4003.14與非轉(zhuǎn)基因大豆雜交后代的繁殖數(shù)據(jù)

Table 5 Reproductive data of hybrids of S4003.14 and non-transgenic soybeans

非轉(zhuǎn)基因大豆耐2種除草劑且PCR檢測(cè)陽(yáng)性株數(shù)結(jié)籽株數(shù)/株單株莢數(shù)單株飽粒數(shù)/粒每莢飽粒數(shù)/粒百粒重/g伊通野生大豆54182.5255.01.4019.49張家界野生大豆33136.7200.01.464.84海寧野生大豆43134.3202.31.516.55上饒野生大豆3314.721.31.459.26江浦野生大豆65134.4227.21.6910.76吉育47201749.6124.42.0821.73吉育698766.0110.81.8919.49吉育71282857.5103.11.9315.72吉育91242365.899.21.8720.77東農(nóng)52211952.8122.91.8821.12

3 討論

在國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的大力支持下，由大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司、上海交通大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所等國(guó)內(nèi)科研單位培育的轉(zhuǎn)G10-EPSPS基因抗草甘膦大豆SHZD32-01、轉(zhuǎn)EPSPS和PAT基因抗草甘膦大豆S4003.14、轉(zhuǎn)G2-EPSPS和GAT基因抗草甘膦大豆、抗旱轉(zhuǎn)TaDREB3a基因大豆等發(fā)展迅速，部分轉(zhuǎn)基因大豆在技術(shù)上已經(jīng)具備了商業(yè)化種植的條件[17-18]。盡管?chē)?guó)外進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因大豆在我國(guó)已有20余年的安全食用記錄，而且國(guó)內(nèi)外已有一些轉(zhuǎn)基因大豆基因漂移方面的研究；但考慮到我國(guó)不但是栽培大豆生產(chǎn)大國(guó)，而且是世界野生大豆最重要的起源地和分布中心，若我國(guó)自主研發(fā)的轉(zhuǎn)基因大豆進(jìn)行商業(yè)化種植，需要根據(jù)轉(zhuǎn)基因生物安全管理的個(gè)案評(píng)價(jià)原則(case-by-case principle)，對(duì)其向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆基因漂移的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分的評(píng)估和研究，為管理和控制轉(zhuǎn)基因大豆基因漂移風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)支撐。

基因漂移發(fā)生的前提條件是相鄰生長(zhǎng)且花期相遇[19]。筆者研究結(jié)果表明，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與5個(gè)栽培大豆和5個(gè)野生大豆花期重疊時(shí)間為17～27 d，使轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14有足夠的時(shí)間將其花粉傳遞給栽培大豆和野生大豆。考慮到栽培大豆在我國(guó)不僅種植面積大，而且與野生大豆的自然分布區(qū)域高度重疊(筆者在伊通常規(guī)栽培大豆田曾經(jīng)多次發(fā)現(xiàn)野生大豆纏繞在常規(guī)栽培大豆植株上)，其花粉活力與非轉(zhuǎn)基因大豆無(wú)顯著差異，使轉(zhuǎn)基因大豆向常規(guī)栽培大豆和野生大豆發(fā)生基因漂移具備時(shí)間和空間上的條件[17]。

在筆者試驗(yàn)隔行(行距為40 cm)種植條件下，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14向5個(gè)野生大豆基因漂移的異交率范圍為0.06%～0.19%，向5個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆基因漂移的異交率為0.16%～0.93%；在中國(guó)的另1個(gè)隔行種植試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑大豆AG5601與36個(gè)非轉(zhuǎn)基因栽培大豆品種的自然異交率為0～0.934%[13]；日本學(xué)者NAKAYAMA等[19]開(kāi)展的1個(gè)為期4 a的試驗(yàn)結(jié)果也表明，當(dāng)轉(zhuǎn)EPSPS基因大豆AG3701RR(Event 40-3-2)與非轉(zhuǎn)基因大豆相距0.7 m時(shí)，兩者之間的基因漂移異交率可達(dá)0.19%。筆者試驗(yàn)結(jié)果與上述2個(gè)研究結(jié)果基本一致。筆者試驗(yàn)中在S4003.14大豆與非轉(zhuǎn)基因栽培大豆之間的距離超過(guò)1 m的條件下，未檢測(cè)到基因漂移的發(fā)生。而在巴西開(kāi)展的1個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆與栽培大豆基因漂移的大田試驗(yàn)中，當(dāng)非轉(zhuǎn)基因大豆距離轉(zhuǎn)EPSPS基因大豆花粉供體1 m時(shí)，平均異交率為0.52%，2 m處的平均異交率為0.12%[12]；陳新等[14]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)EPSPS基因大豆ARG04與野生大豆之間最遠(yuǎn)漂移距離為10 m。劉杰等[15]的研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)EPSPS基因大豆和不同品種非轉(zhuǎn)基因大豆之間相距5 m處基因漂移頻率為0.03%，而在29 m處降至0.001%。筆者研究依據(jù)我國(guó)有關(guān)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在每個(gè)方向上，每種非轉(zhuǎn)基因大豆隨機(jī)選取2 000 粒外表完整的種子，在溫室條件下播種后進(jìn)行篩選，并進(jìn)行PCR分子檢測(cè)。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因大豆與非轉(zhuǎn)基因大豆在距離超過(guò)1 m時(shí)異交率為0的結(jié)果與上述研究結(jié)果不同的原因，可能與試驗(yàn)地點(diǎn)的溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、傳粉昆蟲(chóng)種類(lèi)和數(shù)量等自然條件不同有關(guān)，也可能與所檢測(cè)樣品量偏低有關(guān)。雖然增加檢測(cè)樣本量會(huì)提高成本，但是可以提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確度和科學(xué)性。建議國(guó)家有關(guān)主管部門(mén)修改筆者試驗(yàn)所依據(jù)的2個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)增加檢測(cè)樣本量，并在0～1 m范圍內(nèi)減小取樣間隔距離，以獲得更加科學(xué)、準(zhǔn)確的基因漂移數(shù)據(jù)。

外源基因通過(guò)基因漂移進(jìn)入非轉(zhuǎn)基因植物后，其對(duì)表達(dá)該外源基因的非轉(zhuǎn)基因植物的適合度所產(chǎn)生的影響是評(píng)價(jià)基因漂移可能產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的核心[9，20]。筆者試驗(yàn)結(jié)果和其他相關(guān)研究結(jié)果表明，雖然轉(zhuǎn)基因大豆向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆發(fā)生基因漂移的異交率很低；但是，由于栽培大豆在我國(guó)種植面積大，野生大豆分布區(qū)域與栽培大豆種植區(qū)域高度重疊，如果轉(zhuǎn)基因大豆在我國(guó)進(jìn)行長(zhǎng)期的大規(guī)模種植，外源基因通過(guò)花粉向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆發(fā)生基因漂移是無(wú)法避免的。如果向非轉(zhuǎn)基因栽培大豆發(fā)生基因漂移，雜交后代的種子被人類(lèi)收獲后主要用作加工原料，其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)比較小且更易于控制；如果向野生大豆發(fā)生基因漂移，則意味著外源基因會(huì)進(jìn)入主要在自然環(huán)境下生長(zhǎng)的野生大豆群體之中，可能對(duì)野生大豆資源造成無(wú)法預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。作物野生種的保護(hù)已經(jīng)引起國(guó)際組織和各國(guó)政府的高度重視，而野生大豆是我國(guó)和世界寶貴的生物遺傳資源，外源基因漂移可能對(duì)我國(guó)野生大豆生物物種資源的影響是轉(zhuǎn)基因大豆在我國(guó)商業(yè)化生產(chǎn)前必須解決的科學(xué)問(wèn)題之一。從筆者研究結(jié)果(表5)來(lái)看，耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與10個(gè)非轉(zhuǎn)基因大豆雜交所產(chǎn)生的F1種子，絕大部分可以正常萌發(fā)、生長(zhǎng)并產(chǎn)生種子。已經(jīng)發(fā)表的2個(gè)試驗(yàn)結(jié)果[21-22]顯示，在沒(méi)有草甘膦的條件下，與母本野生大豆相比，表達(dá)EPSPS基因的“轉(zhuǎn)基因大豆-野生大豆”雜交后代(F1和F2)的某些適合度指標(biāo)沒(méi)有發(fā)生顯著變化，在某些適合度參數(shù)(尤其是繁殖指標(biāo))上甚至顯著高于野生大豆，表明表達(dá)EPSPS基因的“轉(zhuǎn)基因大豆-野生大豆”雜交后代可能具有更強(qiáng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，開(kāi)展轉(zhuǎn)基因大豆與其近緣種(常規(guī)栽培大豆和野生大豆)雜交后代的適合度研究，是今后評(píng)價(jià)和研究轉(zhuǎn)基因大豆向非轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)生基因漂移可能引起生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的重要內(nèi)容。

4 結(jié)論

根據(jù)“個(gè)案”原則，筆者對(duì)耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與非轉(zhuǎn)基因栽培大豆和野生大豆之間的基因漂移進(jìn)行研究。結(jié)果表明，大田種植條件下，轉(zhuǎn)基因大豆S4003.14與不同品種栽培大豆和野生大豆具有17～27 d的花期重疊時(shí)間，并在一定范圍內(nèi)有低頻的雜交發(fā)生。外源基因可能通過(guò)這種方式轉(zhuǎn)移到自然生態(tài)系統(tǒng)中，并伴隨雜交后代的傳代而實(shí)現(xiàn)對(duì)其他近緣種的滲透。轉(zhuǎn)基因大豆的安全性問(wèn)題，尤其是野生大豆分布區(qū)的生態(tài)安全性，需要長(zhǎng)期的觀察和監(jiān)測(cè)才能更加準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)價(jià)。