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摘要：基于轉基因生物安全管理的重要性，該文通過總結轉基因作物安全管理創新的主要途徑，提出物理隔離與生物隔離相結合、表型鑒定與分子鑒定相結合、臺賬追蹤與譜系追蹤相結合的安全管理創新實踐模式，并提出轉基因生物試驗基地安全管理的思路與對策。試驗基地安全管理對于支撐“雙一流”學科建設和新農科實踐教學有重要意義。
關鍵詞：海南；轉基因生物基地；安全管理；創新與實踐
轉基因生物試驗基地（以下簡稱“基地”）是農業農村部首批公布的全國6個轉基因生物試驗基地之一，海南省三亞市、陵水縣、樂東縣處于熱帶氣候條件。冬季處于旱季、陽光充足、氣溫適中，農田灌溉用水充沛，十分適宜內地夏季生長的水稻、玉米、棉花、大豆、西瓜、豇豆等作物生長，每年全國有770多家農業科研、企業單位前來開展南繁育種等工作[1-2]。對正在加快建設高水平世界一流大學的浙江大學而言，海南試驗基地不僅是加快農作物育種的重要場所，同時也是支撐高水平科學研究的重要條件[3]。近年來植物生命科學高水平學術成果迭出。很重要的領域是生物基因功能的解析，其常用的方法就是在一種生物體內插入、敲除、沉默某一個基因或基因片段，這些基因可以是某種植物自身擁有的，或者是其他生物的基因，通過基因工程的方法獲得的[4]。形成轉基因幼苗的季節如果處于內地的11月以后，很難獲得正常生長的植株，并收獲種子，但在基地，極易完成整個生育期的生長發育，相關基因發生改變后的植物形態性狀、關鍵的生理生化代謝途徑、分子生物學特征等均能獲得有效解析。
1轉基因生物的重要意義
轉基因作物育種是關系著我國農業產業國際競爭力的重要方面。一方面，我國轉基因抗蟲棉花商業化于1997年獲得國家有關部門的批準，目前基本上所有商業化棉花的生產，均使用轉基因棉花種子[5-6]。另一方面作為國家重大科技儲備，轉基因玉米、水稻、大豆等作物的新品系，由于其優越的抗蟲、抗除草劑和抗或耐干旱、高溫、低溫、低磷、耐鹽堿等優異性狀，為確保未來我國糧食安全，減少農藥使用更好地維護生態安全等提供強有力的支撐[7-9]。浙江大學的轉基因抗蟲抗除草劑玉米品種是近十年來國內首批獲得國家安全證書的兩個品種之一，正在進一步開展試驗研究，同時在轉基因棉花育種方面也成績顯著。我國對作物的轉基因田間試驗有嚴格的審批和檢查制度，以確保各研究單位嚴格的遵守國家的法令法規[10]。相關專業學科開設轉基因生物安全的相關課程，并開展相關的實驗實踐教學，是確保轉基因生物安全的有效措施之一，對確保公眾的食物安全和生態環境安全均十分重要。
2安全管理的創新探索與實踐
國務院和農業農村部對轉基因生物研究從實驗室操作管理至轉基因幼苗創制，到溫室人工氣候室幼苗培養，再到植株形成至大田試驗都制定了一系列完善的規章制度。浙江大學也制定了相應的規章制度和設置多級組織機構。基地承擔冬季南繁轉基因作物的田間試驗，在實際工作中創新和實踐了以下幾個方面的措施，確保了科學研究和實驗實踐教學的正常運作。
2.1物理隔離與生物隔離。隔離是確保轉基因作物田間試驗安全的第一要素和根本原則。基地從籌建開始就遵循了這一原則，選擇了周邊冬春季節均是西瓜規模化生產基地的環境，確保以水稻、玉米、大豆為主要轉基因作物試驗的基地周邊100m以內沒有同類作物。建設了高2.2m的實體圍墻。該基地占地55113.3m2，總體呈長方形，建設了總長度1277m的圍墻。基地內部還建有132m的圍墻，作適當分隔。在此基礎上，基地實行嚴格的門禁和臺賬制度，非基地師生員工除實際教學科研需要外，嚴禁出入。課題組攜帶進入的種子以及購買的化肥農藥等資材也要嚴格登記，隔離保管，種子和農機具倉庫實行雙人雙鎖，種子和農資、農機具出入倉庫須經嚴格登記。進入基地的種子，要持農業農村部轉基因安全管理辦公室提供的中間試驗許可批文，以及產地植物檢疫檢驗證書。育秧、移栽后的不同轉基因作物品系均要明確標示，收種季節的農機具在不同田塊之間操作之前和之后都要清洗干凈。灌溉用水，各大課題組建深井泵自我抽水管理，原則上不發生交叉。流出基地的清洗用水和生活用水均須經過沉淀過濾，確保不能有一粒種子流出基地。成熟以后不需要帶回杭州做進一步測試研究的種子以及作物殘茬，均須粉碎后翻埋滅活處理。所有的操作有書面記錄和監控記錄，基地相關負責人定期檢查。海南省農業農村廳轉基因生物安全管理辦公室及農業農村部相關機構每年前往基地檢查臺賬和視頻記錄。除確保基地周邊的生物環境不受轉基因作物污染外，基地內部不同轉基因品系之間不發生交叉污染也十分重要。發生交叉污染會殃及后季在農業試驗站杭州基地（含長興校外試驗基地等）的田間試驗安全。基地內部隔離通過合理的生育期安排，錯開不同的植物材料之間花期，不發生花粉污染。生物隔離具有很強的經驗性，各課題組對于試驗材料的開花期需要有精確的預測，如玉米是雌雄同株異化，一般同株植物雄花早于雌花一周左右開花，容易去除，生物隔離也較容易實現；水稻和大豆為雌雄同花，且雌雄性器官同時發育成熟，水稻一般為5%~10%的異花授粉率，大豆則更高，因此錯開開花期十分重要；雜交水稻三系材料確實需要同時開花，才能完成相關研究，則試驗區內也要采取物理隔離措施，以確保不發生污染。
2.2表型鑒定和分子鑒定。表型鑒定是根據水稻、玉米等作物各自的農藝性狀，來判斷應用生育期隔離的試驗材料是否有混雜現象。一般轉基因作物試驗材料來自同一個株系，生育期及農藝性狀應整齊一致，如果混雜了常規種子或其他試驗材料，就會出現個別植株提前或延遲開花，影響到生物隔離的效果。課題組負責人和基地安全負責人應該在水稻、玉米、大豆等試驗作物的花期經常巡視檢查，及時去除混雜的單株。如果發現該單株具有特殊的育種價值或研究意義，則可以采取套袋等措施，既保留有價值植物材料，又保證生育期隔離起到實質性效果，確保下一季試驗的安全和完整。表型鑒定是依靠肉眼來完成的，而通過實驗室的分子生物學鑒定則更為科學可靠[11-12]。由于基地無法建設規范化實驗室，因此分子生物學的鑒定以快速檢測為主[13-14]。該方法以檢測植物葉片內轉基因抗蟲蛋白的存在與否作為依據[15]。由于浙江大學農業試驗站對杭州紫金港校區本部及校外長興基地普通試驗田和長興轉基因作物試驗基地均進行嚴格的批量分子生物學檢測和嚴格的監管，使得海南基地的風險大為降低。海南基地與長興基地互為上下代，長興轉基因生物試驗基地獲得的作物種子冬季赴海南種植，海南冬春季節收獲的種子春季回長興種植。幾年來，海南轉基因生物試驗基地常規材料中尚未發現轉基因污染。
2.3臺賬追蹤和譜系追蹤。如果基地發現混雜了轉基因的植物材料，一方面要加大力度全面仔細復查，并借助于兄弟單位實驗室進行更為完整的分子生物學檢測，及時確認有關株系，并全部銷毀。同時，要對有關課題組是否規范開展轉基因作物研究開展系統追蹤分析。所有開展轉基因作物研究的實驗室、課題組有完整的實驗臺賬記錄，以及實驗室內轉基因材料和非轉基因材料隔離保管的記錄。追蹤實驗室階段，以及實驗室到實驗溫室、人工氣候室等階段的臺賬記錄，完全可以找出混雜的關鍵節點，從而幫助有關課題組改進和完善有關工作，防止出現交叉污染。另一種較為復雜的情況是從事作物育種的教師與兄弟單位交換育種材料，或與兄弟單位合作的校外基地完成了早代的雜交育種工作。當這些育種材料具有較大的應用前景時，會在南繁基地開展南繁加代以加快新品種培育進程，即部分南繁試驗材料的早代不在農業試驗站檢測監管的范圍內，而兄弟單位提供或合作形成的早代親本可能由于多種原因包含了轉基因的成分。因此需要追蹤最早雜交的父母本來源，找到最初的轉基因親本來源，進行系譜追蹤。
3提升安全管理的思路與對策
3.1加強實踐教學課程建設。師生的生物安全意識是最重要的安全管理措施。浙江大學面向研究生開設“轉基因生物安全”理論課，本科教學階段也有相關的理論課程與實驗實踐教學內容。基地建成以來積累了大量的實踐教學素材，可配合校內的相關理論課程。基地已經建設了全覆蓋的監控系統，可以通過連接校內教學視頻錄播系統，完成遠程實踐示范教學[3]。在約定的時間段，師生還可以通過遠程互動來增加轉基因作物安全管理的實踐知識和技能。目前，海南浙江大學研究院已經初步建成，并招收了第一批碩士、博士研究生，可以在基地開展實踐教學。
3.2提升分子生物學鑒定能力。基地的分子鑒定目前以簡易的快速測定為主，隨著海南浙江大學研究院的建成，分子生物學相關的實驗室儀器配置逐步完善，將提升轉基因作物田間檢測水平和能力，基地也將承擔海南浙江大學研究院的相關科研任務、研究生的實踐教學，實現全方位的相互支持。
3.3適當增建基地配套設施。目前基地只能承擔田間試驗為主的中間試驗，所有轉基因作物試驗材料均須向農業農村部申報。如果是面向基礎性、機理性研究的轉基因生物實驗材料，按照國家有關規定，在實驗室條件下只需獲得學校審批即可繼續開展研究。建設30~50m2，具有完全實驗室性質和配套管理功能的玻璃溫室，實現小面積與周邊田間試驗絕對隔離，就可以滿足相關研究的需求，對于支撐相關學科特別是海南浙江大學研究院的創新發展具有重要意義。基地的安全管理經過多年的探索，取得一定的成效，對于支撐學科建設和實踐教學均起到了十分重要的作用。通過進一步加強硬件建設和配套服務與管理，會取得更好的發展，也將為全國轉基因作物試驗田間管理提供示范。
作者:黃沖平 張先文 顏晶瑩 胡晗 單位:浙江大學農業試驗站 浙江大學農業與生物技術學院