2010-04-14 | 转基因大米常识问答——我对转基因大米安全性评估的最后建言
转基因大米常识问答
1. 什么是已获我国安全认证的转基因大米？
答：2009年10月，中国生物安全网公布的《2009年第二批农业转基因生物安全证书批准清单》中，序号为第41的批准项目是名为“华恢1号”和“BT汕优63”的转基因抗虫水稻。
其中，“华恢1号”和“BT汕优63”转入的抗虫蛋白基因均是Bt融合型杀虫蛋白基因Cry1Ac/Cry1Ab。
2. 什么是Bt？
答：很多人会误解Bt就是杀虫蛋白或者杀虫毒蛋白，这其实是不准确的。Bt是苏云金芽孢杆菌的英文Bacillust huringiensis的缩写，即Bt。1901年日本人石渡从病蚕尸体中分离出一株所谓碎倒细菌(sotto. bacteria)。1911年Ernst Berliner在德国苏云金(Thuringia)的一个面粉厂的地中海粉斑螟患病幼虫中又分离到这种产伴孢晶体的芽孢杆菌。1915年Ernst Berliner将其定名为苏云金芽孢杆菌，一般称苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis Berliner)，并指明苏云金杆菌含有伴胞晶体。
3. 什么是Bt杀虫蛋白？
答：1956年Angus证实杀虫活性物质位于伴孢晶体之中。他将伴孢晶体与孢子分开之后，单独伴孢晶体仍然存在杀虫活性，证明了苏云金芽孢杆菌中的伴孢晶体蛋白是杀虫活性的主要来源。苏云金芽抱杆菌大多数菌株都能产生多种类型的伴胞晶体蛋白，即δ一内毒素或杀虫晶体蛋白（即Bt杀虫蛋白，简称为Bt蛋白）对鳞翅目、双翅目、鞘翅目、膜翅目、同翅目、直翅目、食毛目等多种昆虫，以及线虫、蜡类和原生动物等具有特异性的杀虫活性。
4. Bt蛋白有多少种？
答：迄今为止，已分离测定了100多个杀虫晶体蛋白基因序列, 1989年Hofte和Whiteley根据晶体蛋白的氨基酸序列和杀虫谱的不同，将已经发表的42种晶体蛋白分为5群14亚类。其中具有溶血溶细胞作用的27kDa晶体蛋白基因被命名为cyt基因，其他只有杀虫活性的13亚类命名为狭义的晶体蛋白基因，即cry基因。cry基因可划分四群，即cryI 为鳞翅目特异性，cryⅡ为鳞翅目和双翅目特异性，cry Ⅲ为鞘翅目特异性，cryIV双翅目特异性。目前，我国转基因大米中使用的Cry1Ab/Ac为cryI群基因编码，单体蛋白分子量分别为130，615Da和130，000Da，目标昆虫主要是鳞翅目昆虫。
5. Bt蛋白的作用是什么？
答：以Bt蛋白Cry1Ac（原毒素）为例，其130KD的单体可以在昆虫的肠道消化液中，降解为40KD或者更小的毒素分子，发挥杀虫作用。尽管，有人认为，原毒素本身没有毒性，只有激活后的毒素才有毒性，但是，实验表明，昆虫对于原毒素的敏感性高于对于毒素本身的敏感性。有专家认为，Bt蛋白（原毒素）的单体和第一受体氨基肽酶N结合后，被某种蛋白酶做了进一步的切割修饰，然后形成四聚体再与第二受体钙粘蛋白相结合。与钙粘蛋白结合后，Bt的空间构象会发生变化，其结果是结构域I插入肠壁细胞膜内，造成非特异性穿孔，进而导致肠壁细胞破裂，并最终致使昆虫死亡。（这个机制与人类补体分子杀伤细胞，造成细胞非特异性穿孔的机制是类似的，都是识别具有特异性，而最后的杀伤阶段是非特异性的）。
6. Bt菌和Bt蛋白有什么用途？
答：苏云金杆菌（Bt菌）杀虫剂是利用苏云金杆菌杀虫菌经发酵培养生产的一种微生物制剂。害虫只有把Bt细菌吃到肚子里，再经过一个发病过程，才能死掉，大约48小时方能达到杀灭害虫的目的，而不象化学农药作用那么快。从20世纪20年代起,Bt就得到大规模生产并被用来防治欧洲玉米螟,但直到1950年,人们才了解Bt杀虫活性完全由它在芽孢形成时产生的晶体蛋白所决定。苏云金杆菌的发现，为人们利用微生物消灭植物病虫害提供了美好的前景。现在，人们已经用发酵罐大规模地生产苏云金杆菌，经过过滤、干燥等过程制成粉剂或可湿剂、液剂，喷洒到庄稼上，对棉铃虫、菜青虫、毒蛾、松毛虫,以及玉米螟、高粱螟、三化螟等100多种害虫有不同的致病和毒杀作用。 目前，杀虫微生物中用量最大的是苏云金杆菌。
7. Bt农药使用安全吗？
答：一般认为，Bt农药作为用途最为广泛的微生物农药，其与化学农药相比，对人畜低毒，选择性强，不污染环境，没有残毒，和不易产生耐药性的优点。不过，也有人认为，苏云金杆菌对大鼠和家兔皮肤无刺激作用，对其眼睛无急性刺激作用，对豚鼠根据农药毒性分级标准，为低毒。但是，其人类吞服了制剂可能引起胃肠炎等中毒症状。
8. 使用Bt农药需要注意哪些问题？发生中毒，如何进行急救？
答：有人认为，Bt农药对蜜蜂、家蚕有毒，施药期间应避免对周围蜂群的影响，蜜源作物花期、蚕室和桑园附近禁用；对鱼类等水生生物有毒，远离水产养殖区施药，禁止在河塘等水体中清洗施药器具。使用Bt农药时应穿戴防护服和手套，避免吸入药液。施药期间不可吃东西和饮水。施药后应及时洗手和洗脸。孕妇和哺乳期妇女避免接触。对于Bt农药溅到皮肤或眼内，应立即用清水冲洗15分钟后就医。吸入Bt农药，应将病人移到通风处，就医。误服Bt农药，应立即催吐，并送医院对症治疗。
9. 人类食用被Bt污染的食物，可能会发生哪些急性中毒表现？
答：有研究表明，苏云金杆菌（Bt）与条件致病菌蜡样芽孢杆菌生物学形状基本一致，在DNA水平上无法区分，唯一的区别在于前者产生伴孢晶体而后者没有，现有的常见病原菌鉴定指标体系中，并无此项检测，因此，无法区别二者感染导致的食物中毒，所以，有人倾向于把二者视为同一种。蜡样芽孢杆菌可以通过产生呕吐毒素和肠毒素等，导致人类患病，甚至死亡。在这些蜡样芽孢杆菌中就有可以产生伴孢晶体的Bt，甚至是目前商业化生产的Bt菌株，因此一旦食用了被Bt污染的食物，可能会出现呕吐、腹泻等中毒症状。
10.Bt蛋白是否只杀死昆虫细胞呢？
答：有人认为，Bt之所以被应用在转基因作物上，最主要的原因就是其靶标生物体的范围比较“窄”，即只针对鳞翅目和鞘翅目（甲虫）的害虫有效。当然，现在也有一些Bt的亚种被用于防治线虫上。在农业上，虫害是造成减产的最主要因素。从昆虫分类的角度上来讲，这些农业害虫主要来自于鳞翅目（蛾子），鞘翅目（甲虫），同翅目（蚜虫，粉虱），半翅目（蝽象）和直翅目（蝗虫）。在与蛾子和甲虫的亲缘关系上，蚜虫，蝽象和蝗虫肯定要比我们人类近得多。Bt对蛾子和甲虫的这些“近亲”都没有毒力，更何况是对我们这些连八杆子都打不着的“远亲”呢？所以，“Bt毒蛋白”里的这个“毒”是具有针对性的。
然而，也有人认为，Bt蛋白可以非特异性的插入无任何昆虫受体蛋白的磷脂双分子层，导致细胞的溶解，研究还表明，Bt蛋白可以杀死人类的肿瘤细胞HL60，并且诱导人外周血白细胞的凋亡，且呈现一定的量效关系。
11.除昆虫以外，其他细胞表面是否存在Bt蛋白的受体？
答：目前，人类只在昆虫中，发现了Bt蛋白的受体。对于其他物种是否有相应的受体，目前还未发现。但从其可引发一些哺乳动物和鱼类的生物学指标来看，是否存在着这样的受体，还值得研究。
12.Bt蛋白除了作用于昆虫还对哪些动物有作用呢？
答：人们一直认为，Bt蛋白是目前对于害虫杀伤比较特异性的物质，且属于低毒范畴，且从基本原理讲，应该对昆虫以外的其他物种没有影响。但研究表明，使用含Bt蛋白的饲料，可以使鱼类的白细胞计数产生变化，其改为普通饲料后，作用消失。给小鼠喂食含Bt蛋白的饲料，其肝肾可出现病理改变，且血液中尿素氮含量会增加（可能提示肾功能的降低）。
13.为什么要给大米转Bt基因？
答：由于Bt蛋白具有抗虫作用，所以给大米转基因以后，可以从本质上，杀死大米的害虫，提高产量，有人认为，可以提高约8%的大米产量。
14.转Bt基因大米中，究竟有多少Bt蛋白？
答：有人认为，在转基因作物中，Bt蛋白的表达量会有很大的差异，甚至可以达到10倍以上的差异。不过，即使使用了生物技术，对基因的表达进行调控，实现所谓的胚乳无表达，其在大米中的含量还是可以达到15毫克/公斤。而目前的安全性评估，也都是以这个低水平的Bt蛋白含量进行的。
15. 转BT基因大米对哺乳动物可能会有哪些影响？
答：目前，虽然我国通过了对转基因大米的安全性认证，但是，其具体的实验内容和指标并未公布，因此，无法判断。所以，我们只能根据已公布的一种转Bt基因大米的数据进行分析，该研究表明，在90天的安全性评估中，食用转基因大米的雄性大鼠白细胞计数会下降，睾丸重量增加，肾上腺等器官的重量会发生变化，同时，血糖升高，尿素氮升高，且差别在统计学上有显著性。虽然，作者一再强调，这种差异变化后的数值仍在正常范围内，但并不能否认转基因大米导致了这些指标的改变，因此，最终承认这个模型没有达到完全认可转基因大米实验安全的设计目标。
此外，更为重要的是，Bt蛋白可以引起人类产生免疫应答，甚至可以引起人类产生IgE型的特异性抗体。所以，当它进入人类常规食物链后，是否可以引发超敏反应或者自身免疫病，都是值得关注的。
16.Bt菌和Bt蛋白的不良反应是否可以说明转基因大米的不良反应？
答：有人认为，Bt菌对人体有毒性因为其是一种微生物，Bt蛋白有毒性，因为其实验中用的是混合性毒素，而转基因大米中Bt蛋白是单一的，所以，Bt的毒性不能成为质疑转基因大米的理由。应该注意到，转基因大米的安全性评估中，一再反复强调，Bt农药使用百年安全性很高，并未关注和提示其毒性，这可能与转基因人员过于期待Bt的安全性有关。同时，也应该注意到体外Bt蛋白可以导致人类细胞的凋亡，并呈现量效关系，在小鼠体内有白细胞减少和血液尿素氮含量增加的现象，并且在大鼠食用转基因大米（只有cryIAb）的情况下，其白细胞数量和尿素氮含量还是增加了，虽然并未超出正常范围，但这是应该值得关注的。所以，据此否认转基因大米与Bt毒性的联系，有些过于草率了。
17. 目前的评估体系，能证明转基因大米的绝对安全性吗？
答：从科学的角度讲，我们目前的安全性评估还远远没有做到科学与全面，指标远远不足，缺乏内分泌、免疫学和神经系统的关键指标，而且没有高级灵长类的全面大规模实验安全指标。同时，对于Bt蛋白的暴露途径只有食用一种，没有其他途径的指标。还有最为重要的就是，大米作为一种全民食物，是没有任何禁忌症的，无论年龄性别，是否亚健康，甚至患病都是要食用的，且有些人还在服药，这些之间的相互影响，都是没有经过安全评估的。不仅如此，我们对于Bt蛋白在人体内的半衰期、具体代谢路线和排泄途径也都还一无所知。所以，目前最为保险的做法还是，不种、不买和不吃转基因大米。
18. 转基因大米可能对哪些人群有哪些影响？
答：转基因大米可能对食用、经营和种植者的健康造成影响。对于食用转基因大米的安全性评估正在进行中。但是，应该注意到，在转基因大米的种植地，农民本人不敢吃转基因大米，认为只要自己不吃就不会被影响。其实，这是一种掩耳盗铃的做法，因为水稻种植过程中，在其开花时，可以向外界释放含Bt蛋白的花粉。至于其中Bt的含量，以及其对人类呼吸系统的伤害，都是目前安全评估没有涉及的。但国外已有报道，Bt蛋白及其转基因作物可以引起其种植者体内产生特异性的IgE型抗体，并可引发皮疹等过敏现象。还有，从Bt农业吸入性中毒来看，种植转基因大米本身也是一种安全性不确定的行为。这也提示我们，应该避免在水稻开花季节到转基因大米的种植区旅游。
19.说转基因大米，比我国饮用水的标准更安全是否科学？
答：这是不可比拟的，因为二者是不同性质的概念。举个例子，如果可以这样比拟的话，我国《原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》（GB/T 22388-2008）国家标准对于三聚氰胺在奶粉中的限定值为0.01毫克/千克（液相色谱-质谱/质谱法），而转基因大米中的Bt蛋白含量为15毫克/千克，是前者的1500倍，应该是大大的不安全。所以，这种说法是不科学的，不值得提倡的。
20. 转基因大米是否对所有的人都适合？
答：有人认为，葱姜蒜也可以杀虫，含有杀虫蛋白，我们可以允许它们存在，还可以吃，为什么要对Bt这么谨慎呢？关键在于，我们还不知道转Bt大米的合适人群，因为就算是葱姜蒜也不是所有的人都适合吃的。极端的讲，没有任何一种食物对所有的人适合。例如，肥胖人群应该限制高热量饮食，肾功能衰竭应该限制高蛋白饮食。因此，目前还不知道Bt蛋白的适合人群前，冒然食用确实有一定的不确定性。
21. 今后应该如何评价转基因大米的安全性？
答：转基因大米事关重大，应该由卫生部和有关的食品管理部门，根据现行的食品安全管理办法，同时考虑到其对人类食物成分彻底改变的特点，增加群体性研究的指标，进行检测，并在检测中，不断修改和完善。
22.需要多久才能完成对转基因大米的安全性评估？
答：这是人们常问的一个问题，我认为，这是一个系统工程，要有正确的设计与规划，以及完成的信心与决心，也要做好失败的准备。现在的情形来看，我们没有做好，包括欧美在内的国家也不愿意花钱来做这件事，所以，大家都在观望，因为这是一个无底洞。不过，最省钱的方式，就是不顾一切地，不经过系统评估给人群食用，然后观察群体效应，寻找安全性的关键指标，再有的放矢。所以，欧美等国以及国际组织，都是愿意支持我国进行转基因大米推广和食用的，这有利于节省研究资源和时间。
23.应该如何进行转基因大米的管理？
答：目前，对于转基因大米的安全性评估是一笔巨大的花费，而且时间会很长，短期难有结果。对于安全不确定的食物管理最大的问题在于管理和辨别。例如，葱姜蒜，普通人可以很容易地从形态、气味和味道上，进行区分和鉴别。对于转基因大米，其研发人却一再强调即使是农业专家也无法从外表上进行鉴别，只有吃了才知道。而普通人甚至吃了也不知道。这就导致了湖南湖北转基因大米种植与销售，发生了失控的局面，而政府却无法进行处罚和管理的现象。
所以，对于转基因大米必须进行标识。但是，我不认同进行外包装的标示管理，这其实没有任何的作用，因为换一个标签太简单了。只要有暴利，地沟油也可以成为非转基因的优质油，劣质白酒可以成为茅台、五粮液。我认为，应该强制要求转基因的科研人员在转Bt前，先转一个标识基因（如胡萝卜素），使转基因大米出现颜色或形状的改观，让普通人可以进行识别，以免误食。
当然，从目前的形式看，转基因专家是不愿意这样做的，同时，也有人担心转了双重基因会对人体造成更大的影响。所以，我们可以采取一个更加极端的做法，学习一下我国北魏时代的“立子杀母”，规定转基因的母本品种范围。一旦确定了转基因，就要在全国范围内禁止其母本的种植生产，并且将其母本也视为转基因作物进行管理，并向社会公布如何鉴别这些母本的表观方法，使普通人可以进行识别，以扭转这种混乱的局面。例如，既然通过了“华恢1号”和“BT汕优63”的转基因抗虫水稻的安全性评估，就应该立即禁止种植其母本“明恢63”和“汕优63”，以保证公众的安全，不再误食转基因大米。
北京大学免疫学系 王月丹 博士
于学院路38号