Bt植物和非目标生物

作者：Jörg Romeis
GMO Safety：Bt植物因为生长在不同的地方，以及在农业上的不同作用，它们会对生态系统产生不同的影响。我们的风险评估体系能否考虑到这种生态的多样性呢？什么研究可以在实验室里进行？什么研究必须在田间进行？

Jörg Romeis：生态系统非常复杂，因地区不同而差别很大。但是对于Bt植物的风险评估的基本方法却是一样的。在西欧气候下种植Bt玉米，处于风险中的蝴蝶的种类就可能减少，而在热带气候下就会多一些，但这并不影响这个方法的效用。这个程序有几个步骤，均建立在对问题和风险的分析上。因此靶向实验室测试就产生了，旨在回答与可能存在的风险有关的各种问题。如果实验室测试表明某一物种可能存在风险，即可以在温室里进行进一步的测试，甚至如有需要，可以在田间进行测试。在接近自然的条件下，研究人员非常仔细地研究这风险，探索与Bt蛋白质接触的非目标物种的概率。

GMO Safety：在Bt植物的安全评估中如何准确使用你们的模式？

Jörg Romeis：首先，我们需要详细的描述特殊的风险，我们称之为“问题分析”。需要回答的问题是：Bt蛋白质对非目标生物（也就是那些非杀灭目标的生物）会产生毒素作用吗？然而，这样的风险分析不能涉及到一个生态系统中的所有非目标生物，所以我们就必须寻找适合的“代表性”生物。

我们在开始阶段执行“问题分析”。选择代表性生物时，我们会考虑不同的标准：我们正在处理的是Bt蛋白质的哪种变异？它们在植物的什么部位得以显示（叶子、花粉还是根部）？是在生物整个生命期内还是某个生长阶段产生Bt蛋白质？哪些昆虫会接触到Bt蛋白质？这种接触是直接且长期的，还是偶然的？哪些害虫通过它们的猎物摄取Bt蛋白质？此目标是分析出在最大程度接近时上哪种生物处于最大的风险？然后我们把风险分析集中在这些群体上面。但是，选择代表性生物的另一个非常重要的标准是：我们可以在实验室里喂养这个物种的昆虫，并且对它们进行标准的测试，可以得出非常重要的信息。

对于“代表性生物”的测试总是从最坏的设想开始的。例如，用高剂量的蛋白质在昆虫整个发育阶段喂养它们；或者在长期反应时间内用亚致死剂量进行测试。

如果在这些最坏的设想下，发现了影响昆虫的毒素，就可以在实验室里进行进一步的测试，并且在半田间和田间条件下测试。此时的目的是在真实的场景下研究风险。我们想制定出我们的测试协议，这样我们可以得到在实验室测试阶段有关可能存在的风险的重要信息。换言之，我们应该可以非常确信地排除掉对于非目标生物的一个风险。

GMO Safety：杀虫剂一个非常重要的问题就是它给有益生物带来可能的毒素作用。在批准杀虫剂进入市场之前，需要通过既定的测试程序，确定是否存在毒素作用。您认为它与Bt植物的生态毒理学测试有没有相似的地方？

Jörg Romeis：Bt蛋白质的风险分析的程序建立在杀虫剂风险分析的程序基础之上。我们只要照搬过来就可以了。在标准条件下，也就是符合“良好实验室操作”下，我们进行有效的测试。然而，因为化学物质不同于Bt蛋白质，测试协议也就需要进行相应调整。我们还需要根据有问题的植物产生的Bt毒素的变异，调整对测试生物的选择。

让我举个例子来解释这个问题：在Bt玉米中使用的Bt毒素变异，即Cry1Ab蛋白质，对毛虫有非常特殊的影响。相比之下，Cry3Bb1蛋白质对甲虫幼虫也有明显的影响。因此我们认为在第一种情况下要特别关注蝴蝶物种，在第二种情况下要关注甲虫幼虫。

生物的风险分析测试应该关注于蝴蝶物种，因为到目前为止，并无证据显示Cry1Ab对蝴蝶物种之外的生物有直接的毒素作用。在北美，“帝王蝴蝶”（2）（Danaus plexippus）已经确定为一个测试生物。

对比之下，对于Cry3Bb1基因重组，应该关注甲虫物种的测试。合适的物种为“地表甲虫”和“瓢虫”。我们知道它们受Bt毒素的影响，而且它们作为植物害虫的敌人有重要的作用。对于地表甲虫（Poecilus）和在北美发现的食肉甲虫之一的具斑食蚜瓢虫，以及欧洲的七星瓢虫（Coccinella septempunctata）而言，研究转基因蛋白质的毒素作用的测试协议已经存在。

除了这些仔细挑选的生物之外，像蜜蜂（Apis mellifera）和红蚯蚓蠕虫（Eisenia fetida）这样的标准生物常常也在研究之列。选择这些物种的原因是可以对它们进行标准的测试。

GMO Safety：对于不同的生态系统，该模式的灵活程度怎样？Bt植物生长的环境有很大的不同。在那些生物多样性明显的地区，您的模式能否用于风险评估？

Jörg Romeis：这是一个非常重要的问题。我们的模式可以应用在世界各个地方。在开始阶段，即在开始测试之前，在问题分析中已经考虑到了生态系统的差异。我们的模式非常灵活，因此只要在风险问题上不会被排除，就可以根据所在国家和地区增加额外的生物。

GMO Safety：关于对有益生物和其它非目标生物的风险所做出的预测的可信程度是怎样？这些预测能详细到什么程度？您需要注意哪些关系，以及那些背景知识？

Jörg Romeis：风险评估总是受许多不确定因素影响。比如说，如果我们能证明特定的有益生物不会受到Bt蛋白质的影响，我们就能做出关于它们是否有风险的一个相对可靠的预测。没有必要研究植物与生长环境之间的所有可能的相互作用，虽然知道这些是好的，但是对回答潜在的风险问题并不是必需的。分析应当一直关注可能会出现最大风险的物种，对于Bt毒素来说，应该是蝴蝶物种。

GMO Safety：您的模式如何考虑可能的长期效应？

Jörg Romeis：长期效应一般来说难以确定。但是我们通过把“指标生物”暴露在高剂量的毒素中或者在长时间内给予亚致死剂量来识别长期效应。欧盟法律也规定要实施“批准后监控”，监控在10年培育中遇到的不可预测的效应。监控还可以从风险分析中排除掉剩余的不确定因素。

Jörg Romeis，Agroscope ART，转基因工作组驻瑞士总部。转基因工作组是IOBC（生物控制国际组织）的WPRS（西古北区）里的“综合植物保护”部门下属的部门。该工作组在2005年启动了一项方案，目的是制定出抗虫转基因植物对非目标生物，特别是对昆虫产生的风险的评估的指导方法。工作组由公共研究机构的科学家和法规部门与工业部门的代表组成。

注：

（1）草蜻蛉：实验室里最坏情况下的场景测试显示这些有益昆虫对Bt毒素并不敏感。Jörg Romeis说：我们认为在此个案中，进一步的测试是不必要的。

（2）帝王蝴蝶：毒理学测试表明对Bt毒素敏感。因此进一步的实验室测试（具备符合实际的Bt毒素摄取量和反应时间）是必需的。此外，田间测试也要进行，以确定毛虫实际接触到多少毒素。