[科普中国]-转基因木瓜

番木瓜(Caricapapaya)是一种有较高食用和药用价值的草本果树，番木瓜蛋白酶广泛应用于医药、美容、日化品等行业。番木瓜环斑花叶病毒(PRSV)是危害番木瓜生产的一种世界性病毒，植株受到侵染后，无法进行有效治疗，目前的化学杀菌剂不能有效控制其蔓延。培育抗病品种是防治环斑花叶病毒最紧迫的任务之一，但番木瓜栽培品种中缺乏有效抗病基因资源。直到1986年，Abel等报道了病毒基因转入寄主植物，导致植物产生抗性的现象，受此启发，育种家们开始使用转基因技术解决番木瓜抗环斑花叶病毒问题，抗环斑病毒的转基因番木瓜应运而生。1

发现

1948年Jensen在夏威夷的瓦胡岛上发现番木瓜上有一种病毒引起的病害，他将该病毒命名为“番木瓜环斑病毒”。种植抗病品种是防治该病毒病害的有效措施，但番木瓜栽培品种中缺乏抗性资源，野生番木瓜中的抗性资源又很难通过常规的杂交方法转移到番木瓜栽培品种中，因此对该病尚无有效的防治方法。转基因番木瓜在这一背景下应运而生。2

研发目前，有3个转基因番木瓜转化事件存在。第一，20世纪90年代初夏威夷大学的Fitch等，将一种环斑花叶病毒(PRSV)编码的外壳蛋白(CP)基因转入番木瓜，经过逐步杂交育种，得到了转基因番木瓜Rainbow，1998年5月在夏威夷正式投入商业化生产。第二，利用PRSV优势毒株Ys的复制酶(RP)基因，获得高抗Ys、Vb、Sm等株系的转基因番木瓜华农一号，于2006年获得农业部的安全生产证书。第三，将PRSVYK毒株的CP基因转入栽培品种台农2号，于2001年开始进行田间试验和生产安全评估试验。1

美国抗病毒转基因番木瓜的研发美国从1985年开始致力于开发抗PRSV的转基因番木瓜研究，1989年对PRSV毒株HA5-1的CP基因进行克隆和测序，开始番木瓜胚胎的基因枪转化，在1991年获得了抗PRSV毒株HA的转基因番木瓜品系‘55-1’。1992年4月，转基因品系‘55-1’R0代植株的小型田间试验在瓦胡岛进行。到了1992年12月，试验数据充分表明品系‘55-1’在田间条件下对PRSV的抗性表现良好。

我国转基因番木瓜的研究自1996年首例转基因农作物商业化应用以来，全球转基因技术研究与产业快速发展。虽然夏威夷转基因番木瓜已开发了两个优良品系，但对我国华南地区4个番木瓜环斑病毒（PRSV）株系、我国台湾以及泰国等亚洲国家的番木瓜环斑病毒（PRSV）株系不具有抗性。因此，不同国家和地区必须要选用当地优势病毒株系的基因重新进行转基因研究，才能获得具有对当地病毒株系抗性较好的转基因品系。华南农业大学在国内率先进行抗PRSV转基因番木瓜的基因工程研究。他们利用基因工程的技术手段，将我国华南地区PRSV的优势株系YS的复制酶基因转入番木瓜植株，获得了高抗的转基因品系‘华农1号’。于2006年获得在广东省应用的安全证书，在广东大规模种植后，产生了极大的经济、社会和环境效益。从根本上解决了番木瓜生产受PRSV威胁的问题，从而恢复了番木瓜“岭南佳果”美誉，并供应国内外市场，也满足了食品工业、医药和保健等开发的需要。2

优点转基因番木瓜促进非转基因番木瓜的生产

夏威夷仍需要生产非转基因番木瓜以满足可观的出口日本市场的需要。由于2010年以前日本对抗PRSV转基因番木瓜还未开放。因此，夏威夷为了保持其在日本的市场份额，还需要继续生产非转基因番木瓜，这是一个间接的转基因番木瓜促进非转基因番木瓜生产的例子。此外，普纳转基因番木瓜实际上使得非转基因木瓜的生产成为了可能。这是往往容易被忽略的抗PRSV转基因番木瓜的重要好处。在普纳种植的非转基因品种‘卡波霍’一直是在日本占主导地位的夏威夷番木瓜。在普纳的许多地区，番木瓜果园在大量非转基因番木瓜植株周围种植转基因番木瓜，因为转基因番木瓜可以作为屏障，清除带PRSV的蚜虫，以防它们侵袭非转基因木瓜。这种方法促进了非转基因番木瓜的经济增长。2

转基因番木瓜促进了番木瓜生产用地的减少

抗PRSV转基因番木瓜可以种植在有病毒侵染的土地上，从而隔离病毒来源以促进非转基因番木瓜的种植。所以，种植者们清理出来的新区域除了再次种植番木瓜以外还可用于种植其他作物。常被忽略的抗PRSV转基因番木瓜的环境效益是非常重要的，因为普纳的土地和夏威夷其他州的土地非常有限，而且其生物多样性也是非常难得的。2

转基因番木瓜有助于增加番木瓜品种多样性

转基因番木瓜可以增加番木瓜品种的多样性，扩大瓦胡岛的番木瓜市场。1998年，95%的夏威夷番木瓜品种为‘卡波霍’，‘朝霞’和‘深谷’品种不到5%。今天，夏威夷的种植者们有机会在由于PRSV影响商业生产废弃的瓦胡岛种植抗PRSV的‘日出’、‘彩虹’和‘拉耶金’等品种。1996年瓦胡岛种植番木瓜2.2hm2，现在种植抗病毒番木瓜57hm2。如果没有抗PRSV转基因番木瓜的释放和采用，这种情况是不可能发生的。2

安全性食用安全性与致敏性、耐药性

影响人类健康的致敏反应是指转基因植物中病毒序列编码的蛋白对人体的潜在过敏性。大量观察表明，转基因番木瓜的病毒蛋白对过敏安全性不构成威胁。实际上，在我们日常生活中，经常消费着感染了病毒的水果和蔬菜，只不过人们没有意识到。但并没有因此而出现由植物病毒成分引起的不良反应。自植物病毒发现以来，至今还没有发现植物病毒可以侵染人类的案例。我国对转基因番木瓜的食用安全性、过敏原性也进行了长期跟踪研究，没有发现任何安全问题。

从转基因与非转基因番木瓜青果种子、青果果肉、熟果种子、熟果果肉中提取番木瓜中的一种内源毒物—苄基异硫氰酯（BITC），将提取后浓缩的样品，进行气相色谱分析，然后将结果进行生物统计分析，发现转基因番木瓜对BITC的含量并无影响。该研究表明：转基因番木瓜不大可能有致敏性，并且内源毒物BITC的含量与非转基因番木瓜无显著差异。转基因番木瓜含有抗生素抗性基因，人们担心食用这些木瓜可能会造成人类对部分抗生素产生耐药性，如其中的卡那霉素抗性基因。然而卡那霉素抗性基因来自于细菌，在培育转基因植株中广泛应用。在转基因木瓜培育过程中也用来筛选转基因植株。经过长期的研究和观察，大量数据证明卡那霉素抗性基因在转基因植物中是安全的，针对一些人的质疑，2011年4月13日，欧盟食品安全局转基因专家小组公布一份科学报告，再次确认将卡那霉素抗性基因N pt Ⅱ用于转基因作物的选择标记基因对人体、动物健康以及环境没有风险。

卡那霉素抗性基因是天然普遍存在的：在自然界的大量植物中，本来就存在一些植物可以忍耐这种抗生素。在土壤、水和其他环境，甚至在人和动物的肠胃通道里，具有卡那霉素抗性的微生物大量存在。自然界中卡那霉素抗性微生物的广泛背景意味着人类和动物时时刻刻都暴露在卡那霉素抗性生物中，竞争并共存着。

此时人们可能还会质疑，外源基因是否有进行水平转移的可能性呢？外源基因水平转移的可能性是非常小的，因为转基因食品中的外源基因特别是抗生素抗性基因被摄入人体后，水平转移至肠道生物或上皮细胞，从而对人体产生不利影响的可能性非常小，目前没有基因从植物转移到肠道微生物的证据，也没有在人类消化系统中细菌转化的报道。故转基因番木瓜中的卡那霉素抗性基因对人类不存在抗生素医疗安全性的问题。2

农药残留

转基因木瓜的抗性，特别是抗虫抗病能力的存在可以大大减少种植过程中农药的使用，以降低农药残留对于人类的危害。我国耕地面积仅为美国的2/3，但农药年用量高达120多万t，化肥年施用量约4000万t，分别是美国的2倍和4倍，环境污染严重。研究表明，过去10年全球抗虫转基因作物的应用，减少农药使用量（有效成分）超过22万t，相当于减少15%农药对作物及环境的影响。例如我国抗虫转基因棉花的应用，累计减少杀虫剂60万t。因此，转基因番木瓜比非转基因番木瓜将显著减少农药、化肥的使用，缓解资源短缺、环境恶化等严重问题，食用更安全。2

生态效益与社会效益

农业生物技术是一场新的绿色产业革命，它将给农民、消费者和社会带来更多的利益方便和安全保障。转基因技术是现代生物技术的核心，运用转基因技术培育高产、优质、多抗、高效的新品种，能够降低农药、肥料投入，对缓解资源约束、保护生态环境、改善产品品质、拓展农业功能等具有重要作用。转基因技术带来的生态效益、经济效益十分显著。1996-2007年，全球转基因作物累计收益高达440亿美元，累计减少杀虫剂使用35.9万t。2008年，全球共有55个国家批准了24种转基因作物进入市场销售，市场价值达到75亿美元。2

真实的风险与预测的风险

有关抗病毒转基因作物安全性问题的许多研究都已经进行，特别是异源包装和重组的问题。但是，只有少数风险评估具有现实意义，更多的则是有关病毒和寄主的相互作用而不是安全性。区分与抗病毒转基因植物相关的预测风险和真实风险是非常重要的。因为人们特别是缺少相关专业知识的民众，很容易混淆转基因作物的预测风险和真实风险。迄今为止，还没有可信的证据表明，表达病毒基因的转基因植物可以增加异源包壳或重组频率。同样，几乎没有证据推断，表达病毒基因的转基因植物可改变现存病毒种群的特点或产生新的病毒。我们更注重结果而不是特殊潜在风险的发生概率。故目前尚没有明确证据证明转基因食品是不安全的，所有的风险和危害都是预测的，现实当中尚未存在。综上所述，其实人们不必对转基因番木瓜如此惊慌，转基因番木瓜与非转基因番木瓜相比，在微生物毒素、农药残留等方面更安全，至今尚未发现一例因食用转基因番木瓜导致的中毒或医疗事故。2

标识我国政府非常重视转基因生物及其安全性研究工作，评价过程严谨，程序规范。对转基因植物的生产和种植采取了一系列措施。2002年1月，农业部发布了《农业转基因生物标识管理办法》，同时发布了《第一批实施标识管理的农业转基因生物目录》，番木瓜还没有被列入此目录中，因此没有硬性规定一定要标识出来。目前，番木瓜栽培在我国南方属于个体行为，通过行政手段要求每家每户对转基因番木瓜进行标识，不仅成本高，操作起来也很困难。转基因番木瓜没有必要遮遮掩掩，因为目前尚没有证据证明转基因番木瓜是不安全的。我国农业部成立的农业生物基因工程安全管理办公室和农业生物基因工程安全委员会，对转基因生物及其产品的商品化生产进行了严格的安全评价。转基因木瓜就是经过多年严格安全评价，确认安全后获得商业化许可的。但为了保护消费者的知情权，农业部正在研究转基因番木瓜标识的操作程序，以后消费者就可以根据自己的判断购买自己喜欢吃的转基因或非转基因番木瓜。2

检测中国对转基因生物及产品实行强制标识制度，因此，需要检测机构对市场上的番木瓜进行转基因成分例行监测，以维护中国消费者的选择权和知情权。根据检测的靶序列差异、外源基因与质粒载体上的组合以及植物基因组上的整合位点，检测方法分为筛选检测、基因特异性检测、结构特异性检测、转化事件特异性检测。一般情况下，筛选检测以启动子、终止子等通用元件为检测对象，初步判断是否含有外源基因。番木瓜转基因成分筛查通常以CaMV35S启动子、NOS-P、NOS终止子等元件为靶序列。基因特异性检测以转入的外源基因为靶基因，例如常见的目的基因、标记基因和抗性基因(CP、RP、GUS、NPTⅡ)。对于转基因番木瓜，除了华农一号转入的是RP基因外，其他转基因番木瓜转入的都是CP基因，未见关于NOS-P和CP基因检测引物筛选和验证的相关报道。因此，本研究对转基因番木瓜CP基因和NOS-P分别进行序列比对，在其保守序列上设计引物，扩大检测的覆盖范围，更好地执行转基因生物标识制度。1

目前，中国的转基因检测方法大部分是通过定性PCR方法对转基因生物进行判定，部分检测引物存在特异性差、灵敏度低的问题。1

本词条内容贡献者为:

谢皓 - 教授 - 北京农学院