Plants, People, Planet:阐明转基因育种导致的植物非预期变化不会对非靶标生物产生显著负面影响

近日，中国农业科学院植物保护研究所抗病虫作物生态安全评价与利用创新团队在国际植物学期刊《Plants, People, Planet》在线发表了题为“Unintended changes in transgenic maize cause no nontarget effects”的研究论文。该研究采用多组学分析结合昆虫生物测定试验，明确了在转基因育种过程中，尽管外源基因的导入会导致玉米花粉在蛋白质和代谢物水平发生一定程度的改变，但这些变异处在传统玉米蛋白和代谢水平的自然变异范围之内，并且也不会对非靶标生物龟纹瓢虫产生负面影响。

在转基因作物安全评价中，研究者除了关注外源基因导入受体植物可能带来的可预期的负面效应，同时也十分关注由于基因操作给植物带来的非预期改变及其环境影响。多年来，国内外研究先后发现一些转基因作物对部分非靶标生物可能存在非预期效应，但相关机制一直不清楚。多组学技术越来越多的应用于转基因作物的非预期效应研究，相关研究比较了转基因植物和非转基因对照品系间的差异，但大多未能明确这些差异是否为生物育种技术所特有，也不清楚这些变异是否具有生物学意义。

基于此，该研究首先通过组学技术分析3例转基因与其亲本玉米品系花粉间蛋白和代谢物差异，同时对比分析了7例常规玉米品系花粉之间的差异，以明确生物技术育种带来的非预期变化是否超出自然变异范围。在此基础上，通过昆虫生物测定试验，进一步探究这些差异是否对非靶标昆虫龟纹瓢虫生长发育存在负面影响。研究结果表明，转基因育种导致玉米花粉在蛋白和代谢水平上发生了改变，但这些变异一般小于不同玉米品种间自然变异（图1），且这些变异也不会影响龟纹瓢虫的生长发育。此外，基于该研究结果，作者认为，利用组学技术评估转基因作物非预期影响时，在检测到差异后，应进一步通过昆虫生测等其他手段进一步明确这些差异是否具有生物学意义；利用组学技术研究转基因作物非预期效应时，尽可能纳入更多传统作物品种，建立相关特征水平的自然变异范围，从而更为科学合理的阐释相关非预期差异。该研究采用的组学分析和昆虫生物测定试验相结合的技术体系，有利于全面、准确评估转基因作物的非预期效应。该研究为通过现代组学技术评估转基因作物的安全性提供了新的思路和借鉴。

中国农业科学院植物保护研究所为该论文第一完成单位，中国农业科学院植物保护研究所博士后王园园和信阳师范学院刘清松博士为论文的共同第一作者，中国农业科学院植物保护研究所李云河研究员为论文通讯作者，其团队成员韩兰芝研究员、杨晓伟副研究员，以及瑞士农业研究所的Joerg Romeis研究员和吉林农业科学院的宋新元研究员参与也此项工作。该工作得到了国家转基因作物新品种培育重大专项和中国农业科学院创新工程项目的资助。

图1玉米花粉的代谢组学分析