转基因植物的优势

转基因作物控制害虫具有经济和环境的双重优势。当前发达国家依靠农药控制害虫，美国和西欧农药的消耗量占全世界的70%，依靠转基因植物可解决农药大量应用产生的危害。

1. 农药的应用 在作物上长期施用农药是一个低效力的过程。农药的有效成分（AI）仅有0.1%作用于害虫的靶位，如Clrosby测定了在美国用于苜蓿的甲氧氯只发挥了0.05%的功效。显然农药发生的漂移、蒸发和环境的降解是有效成分丧失的原因。为确保控制害虫，必然增大靶标植物上AI的用量，由此涉及到农药对环境污染的敏感问题。

2. 农药的毒性 农药除低效外，另一个就是它们的毒性问题，理想的农药是高度特异性的毒素。所应用的农药尽管有现代杀虫剂的美称但不仅仅只是毒杀害虫。多数农药具有神经毒作用，它们的毒素属于非靶标类。有机氯类的林丹和菊酯类的溴氰菊酯干扰神经冲动的轴突传递，氨基甲酸酯和有机磷杀虫剂干扰神经冲动的突触传递。显然轴突和突触并非害虫所特有。

这些非特异毒素分子释放产生的副作用，主要关心的是它们对人群的毒性，尤其是在人群中潜在的长远的致癌作用。职业性接触农药的工人是主要的受害人群。

1994年国际劳动组织在“世界劳动报告估计，每年有500万人因杀虫剂中毒，其中40000人死亡，99%的死亡发生在发展中国家。

转基因物种的应用有减少工厂中杀虫剂职业性暴露的毒性问题和长远的致癌效应的潜力。

现在生产的大量转基因植物种是用细菌Bacillus thuringiensis生产并表达杀昆虫的结晶蛋白（ICP）。这些植物有烟草、棉花、番茄、土豆和草莓。到此已发现了25~30种不同，但相关的ICPs，这些毒素蛋白与农药不同，针对不同昆虫种有高度特异性。ICP通过限制靶标害虫中肠上的受体发挥作用。这些受体具有高度特异性，细菌种及它们的相关毒素还需进一步评价。

转基因植物内B. thuringiensis内毒素的表达有利于害虫控制。毒素不仅直接传递到害虫，而且毒素有其自身高度特异作用方式。如能用毒素控制取代传统杀虫剂，将从实质上消除对环境的污染。

美国现在棉花上杂草的控制是依靠高投入的除草剂，因为棉花与所有阔叶植物都对除草剂敏感。研究显示应用转基因除草剂*可减少除草剂使用的总量。因此表明：（1）应用表达毒素控制害虫的转基因植物代表着从低效的广谱毒素分子到高度有效的特异毒素应用的转变。（2）转基因植物的应用能减少除草剂释放入环境的总量，杂草控制将更加有效。

转基因植物对环境的影响

转基因植物尽管有上述优势，但也有缺陷。生产转基因植物大量的压力来自民众的伦理学问题。如素食主义者吃了带有动物衍生基因的西红柿。此外，至少还有三个关键问题使生态学家关注这些转基因植物种的广泛应用。（1）毒素表达对环境的副作用；（2）改造植物的侵袭力I（3）基因的侵袭力。

1. 转基因植物的毒性转基因 首先，含有食物过敏原的操纵植物对人群潜在的危险。第二，存在通过抗菌素标记DNA使细菌对抗菌索产生耐药性，并传递给肠道细菌的危险。第三，所应用的毒素对有益的生态系统有直接相反的效应。

美国主要由毒素物质控制法规中的环境保护机构来管理操纵食物的过敏原质量。它们规定的广泛性化学物质足以包纳遗传学操纵产物，因此，用这种相对简便的方法可测定一种转基因植物内是否含有对大动物或消费者有害的物质。较早发现的B. thuringiensis细菌产生的毒素蛋白的高度特异作用方式和对哺乳动物的毒性较许多杀虫剂安全的问题都清楚，所以目前允许用于转基因植物。

通常的做法是用一种抗菌索标志基因来标记转基因植物。应用这种基因可简便鉴定在假定转基因物种的基因组内是否混入了所要求的基因物质。最近英国政府的新食品及方法顾问委员会认为，存在抗药基因由转基因食物的消费转移给肠道细菌的可能性。其危险是可能促进细菌对抗生素产生耐药性。

发展栖居于环境中转基因植物由于表达毒素的暴?，最可能危害有益的无脊椎动物。毒素暴露的途径可能是毒素的害虫消费，根渗出液的释放、农作物残渣回归土壤、毒素直接暴露给土壤微生物区系。但与传统杀虫剂相比应用转基因植物对有益物种的毒性躭微不足道。在已发现的细菌中，由于其高度特异性水平，将缓和人们对其毒性的注意。

2. 转基因植物的侵袭力 也许人们对操纵植物的侵袭力较表达毒素的假定的副作用更为关心。今天的操纵作物会成为明天的杂草吗？因为操纵的转基因植物有一些具有选择优势的种类，可能会增加它们的侵袭水平。不难想象，一种植物B. thuringiensis毒素的表达可能有无法控制的繁殖。

最近论证了关于转基因油菜对除草剂basta产生耐受的侵袭力问题。在一个控制气候条件的综合性实验中，受真菌、蜗牛、食草昆虫和食草脊椎动物攻击的水平与其它植物间有竞争关系，从而断定，操纵油菜的侵袭力胜过未改造油菜。但该实验未包括应用除草剂治疗。这无疑是大量田间实验的开端。像油菜这种作物、认为经育种者操纵的植物几乎没有在生境中随意培养存在的外部机会。

3. 转基因的侵袭力 转基因的能力过度表达涉及与相应野生物种杂交而侵入自然群落。因此产生的问题是基因的迁移引起的广泛的生态学问题。迄今要回答该问题有很大困难，丝毫不因此而影响到野生物种地方病的群体动态。

转基因植物、害虫控制和耐药性

1. 耐药性 至此已报道了700多种节肢动物害虫。200多种病原物种和30多种杂草对一种或多种农药有耐药性的世界性问题。英国农业部、水产部和食品部表明“危害茄科和十字花科植物的桃色土豆蚜虫的有些品系用任何杀蚜虫剂都不能有效地控制。

与应用农药时发挥的几乎是瞬时选择力不同，转基因物种因毒素的经常表达而发挥经常性选择力。一旦这种选择力与许多害虫巨大的繁殖力结合，会加速耐药性的产生。如果转基因植物发生了该效应，也会像微生物杀虫剂一样对害虫控制无效。

如B. thurigiensis内毒素耐药性的实验室和野外研究已有报道。目前一些转基因植物体内细菌毒素表达的水平不足以杀死多种害虫。已表明害虫长期接触亚致死量的毒素是耐药性迅速产生的最有效途径，因此应用转基因物种取代传统害虫控制的策略的前景不容乐观。

2. 害虫控制 耐药性的产生是一个值得进一步论证的问题。根据事实，转基因编码的毒素极有可能与相应野生物种内DNA结合，促进害虫与毒素接触的机会。

合成农药在二战后首次广泛应用，关于它们作用的报道几乎全是歌功颂德。“DDT是化学制剂的奇迹，拯救了千百万人的生命，结束了一些国家因昆虫危害庄稼引起的饥饿。对于其应用的安全性和危害环境的副作用的报道即使有也是罕见的。”当然，今天的大多数人已没有这种观点。然而，许多有关转基因植物的文献却呈现了与此相似的论断。如果表达的毒素引起耐药性，那么这些观点也将同样为大多数人抛弃。通常更为关注的也许是耐受性的产生对害虫控制和农业生产的影响。

并不是说这些生物技术的发展在作物保护中没有作用，仅仅是提醒人们更谨慎地促进它们的应用。

目前使用转基因物种潜在的最大隐患是经常性毒素表达发挥的巨大选择力，促进害虫迅速产生耐药性。长远的趋势无疑是生产尖端的转基因植物、谨慎地探索该技术在害虫控制中的应用。同时，目前转基因物种广泛涉及到农产品或新化合物的改良，也要谨防毒素的表达。使用这些改造物种激发的环境问题可能比该技术解决的技术问题更引人注目。

[Science Progress，（1993/94）］