基因工程论文
2.3 转基因农产品的致敏性评价
致敏性不是转基因农产品所独有的，但是由于转基因技术打破了自然界中物种间的遗传物质不能相互转移的生物屏障，为防范由转基因技术造成的物种间过敏基因的转移，对外源基因表达产物进行致敏性评价是转基因农产品安全评价的必须环节。
目前，世界各国均采用国际食品法典委员会（CAC）推荐的转基因农产品过敏分析原则和程序，主要从以下几个方面评价转基因农产品的致敏性 :一是外源基因是否来源于含有过敏原的生物，外源基因是否编码致敏原。二是通过与国际权威大型在线致敏原数据库中的过敏原进行比较分析是否具有同源性，其中包括1 700 余种致敏原的氨基酸序列。中国农业大学食品科学与营养工程学院建成了中国食物过敏原数据库，其中包含 1 498 条已知过敏原记录，数据库发布在[11].三是对于供体含有致敏原的，或新蛋白质与已知过敏原具有序列同源性的，应进行与已知致敏原为抗体的血清实验，即特异血清筛选实验[12].四是体外模拟胃液蛋白消化稳定性试验分析。五是通过动物模型评估外源基因表达蛋白的致敏性。最常用的致敏动物模型有 C3H/HeJ 小鼠[13]和 BN 大鼠[14,15],其中 BN大鼠最适合作为转基因农产品蛋白致敏性评价的动物模型[16,17].六是对于受体含有致敏原的，应对致敏原成分含量进行检测分析。
2.4 转基因农产品的免疫安全性评价
机体对外来化学物的免疫反应要远早于组织、器官出现明确的病理损害之前，因此免疫安全性评价是评价外来化合物毒性的敏感指标[2],成为科学家研究转基因农产品安全性的热点之一 ;其主要内容有组织病理学观察、免疫器官指数分析、常规非特异性免疫分析、特异性体液免疫、特异性细胞免疫、肠道黏膜免疫分析等[18].Hammond 等[19,20]以大鼠为实验动物，研究了两种转基因玉米对大鼠器官（肾上腺、肝脏、肾脏、脾脏）组织病理学的影响，未发现大鼠器官发生明显的病理变化。邢福国等[21]以小鼠为实验动物，研究了转Cry1Ac/Sck基因大米对免疫器官指数、血常规、白细胞分类、血液淋巴细胞亚群、腹腔巨噬细胞吞噬率、血清抗体滴度等免疫指标的影响，结果表明转Cry1Ac/Sck基因大米对小鼠免疫功能的影响与非转基因亲本大米基本相同，未对小鼠免疫功能产生不良影响。Zhou 等[22]发现重组人乳铁蛋白（rhlF）与已知的牛乳过敏原氨基酸序列的相似度高达 71.4%,而且未发现 rhLF 与鸡蛋、牛奶过敏患者血清中的 IgE 发生特异性免疫结合。所以推测 rhLF 的潜在致敏性很低，可以添加到食品中作为食品添加剂使用。Teshima 等[23]评价转Cry9C基因玉米 CBH351 对 BA 大鼠和 B10A 小鼠免疫系统的影响发现，转基因组和非转基因组的生长指标、饲料利用率、免疫器官组织学观察均没有显着差异，大鼠和小鼠血清中均未检测出 Cry9C 蛋白特异性的 IgE 和 IgA 抗体。含 50% 转基因玉米饲料饲喂的 BN 大鼠血清中，Cry9C 蛋白特异性的 IgG和 IgG1 抗体轻微升高，而在含 5% 转基因玉米饲料饲喂的 BN 大鼠血清中未检出 Cry9C 蛋白特异性的IgG 和 IgG1 抗体，表明转基因玉米对大鼠和小鼠没有免疫毒性。以上研究结果表明，转基因农产品均未对实验动物的免疫系统造成显着影响，转基因农产品与非转基因农产品对照在免疫毒理学方面的评价具有实质等同性，但是根据个案分析原则，针对不同转基因农产品需要根据转入基因及表达产物的性质开展免疫安全性评价。
2.5 转基因农产品的非预期效应
非预期效应是指通过转基因技术把新基因插入生物体时，除了目的基因外由其他基因插入产生的某种没有预料到的效应，在表型、反应和成分上与非转基因亲本呈现出的统计学显着性差异。据此，非预期效应可分为“可预料的非预期效应”和“不可预料的非预期效应”.非预期效应的产生由以下几种机制引起：（1）外源基因插入内源基因的“阅读框”,使内源基因的核酸序列破坏无法有效表达 ;（2）外源基因插入内源基因调控元件的“功能区”,使调控基因功能改变，导致受其调控的内源基因不能有效表达（；3）外源基因插入基因组的某个“敏感域”内，使原本“沉默”的内源基因被“激活”而高效表达；（4）外源基因的转录或表达产物能够诱导或抑制内源基因表达，直接或间接使这些内源基因的表达发生质或量的变化 ;（5）外源基因的表达产物是植物细胞某一代谢途径的诱导或抑制因子，从而调节植物主要和次级代谢产物的量。这五种可能机制都将会产生非预期效应，并可能产生有潜在毒性产物[2,24].非预期效应的研究方法主要有 :转录组学、蛋白质组学和代谢组学[25].转录组学是研究非预期效应应用最广泛的技术[26],在整体水平上研究细胞中基因转录情况及转录调控规律，Cheng 等[27]研究了温室种植的转CP4-epsps基因大豆与非转基因对照三叶期幼苗叶子的基因表达谱发现，在 37 583 个基因中，两个转基因株系 2601R 和 PS46RR 与非转基因大豆品系 OAC Bayfield 相比，差异表达基因个数分别为 44 个和 109 个 ;与非转基因品系 S03-W4 相比，差异表达基因个数分别为 248 和 290 个 ;然而，非转基因大豆品系 Mandarin 与其他 5 个品系相比，差异表达基因个数超过 1 000 个，是任何组合间差异的两倍多。表明在转录组学水平上，常规大豆品系间基因表达差异水平要显着高于转基因大豆与非转基因对照间的差异。Coll 等[28]应用微阵列技术研究自然变异对转基因玉米 MON810 及其对照品系转录产物的影响，结果表明转基因玉米与非转基因对照之间表达差异的转录序列只占分析序列的 0.14%,而常规育种、施肥方式、转基因对转录序列变异的贡献分别占 37.4%、31.9%、9.7%.可见，自然变异对玉米转录组有较大的影响，而基因转化的影响较小。蛋白质组学的方法完善了其他组学的方法，是高分辨双向电泳分离组织蛋白质、图像分析帮助比较分离结果和质谱确定感兴趣蛋白质的性质三大技术的融合。Coll 等[29]发现转基因玉米 MON810 与其对照株系的籽粒蛋白质组几乎一致，只有几个蛋白质点有 1-1.8 倍的变化，表明转基因玉米与其非转基因对照具有实质等同性。Wang 等[30]应用蛋白质组学技术研究了基因插入和生长环境对转基因水稻的影响发现，不同地点种植的非转基因水稻亲本对照有 21 种蛋白质表达量不同，而在相同地点种植的转基因水稻与非转基因亲本有 20-22 种蛋白质水平发生上调或下调，结果表明转基因水稻和常规水稻在营养成分具有实质等同性，而且环境条件对水稻蛋白质组变异的影响并不比单基因插入的影响小。
Xue 等[31]比较了携带 Bt 和磷酸烯醇式丙酮酸激酶（PEPC）转基因的两个水稻品系与其非转基因对照的蛋白质组图谱，两个转基因水稻株系中的 1,6-二磷酸果糖醛缩酶表达量均增加，转Bt基因水稻中 5-甲基四氢叶酸三谷氨酸-高半胱氨酸甲基转移酶表达量升高，柠檬酸裂合酶表达量下调 ;转pepc基因水稻的细胞周期蛋白依赖激酶 B2-1 和丝氨酸蛋白酶抑制剂 Z2B 表达量增加。代谢组学以生物系统中的代谢产物为分析对象，采用高通量、高灵敏度的现代仪器分析技术，对代谢化合物进行定性和定量分析，Kim 等[32]比较转基因水稻与非转基因对照的 52 种极性化合物发现，二者代谢物图谱基本等同 ;Zhou等[33]研究抗虫水稻的代谢轮廓谱发现，组织培养对转基因水稻的代谢物轮廓谱的改变比基因插入的影响更显着 ;Chang 等[34]对转双价抗虫基因稻米代谢图谱的研究发现环境引起代谢物的变化比转基因的影响更显着。
3 转基因农产品加工安全性评价
农产品加工过程是一个复杂的过程，包括物理变化（机械处理、高压和高温）、化学变化（酸和碱）和生物反应（发酵和酶促反应）等多种复杂的反应[35].王林等[36-38]发现干热和湿热处理对内、外源基因均具有显着的降解作用，且湿热处理的降解作用更强。Ballari 等[39]研究发现高压灭菌和紫外辐射处理对转基因食品中 DNA 的降解作用很强。Fernandes 等[40]研究发现发酵和焙烤过程都会导致转基因玉米 DNA 的降解。张伟和邢福国等[41-43]研究发现米饭和米粉的加工对外源基因的降解作用较小 ;米果加工过程中，油炸处理对各基因的降解最严重；其次是微波、焙烤；与其他 3 种加工工艺相比，米酒加工过程对内、外源基因的降解效果最为显着。各种农产品加工过程都会对转基因农产品内、外源基因有不同程度的降解作用，从而大大降低了水平转移完整功能基因的风险，提高转基因农产品的安全性。
4 转基因农产品饲用安全性评价
我国是全球饲料生产第一大国，占全球饲料产量的 20% 左右，2014 年我国饲料产量为 1.93 亿吨。
饲料蛋白的主要来源是豆粕，而国内豆粕饲料的原材料主要是来自美国、巴西、阿根廷等地进口的转基因大豆，2014 年我国进口转基因大豆 7 017 万 t,转基因豆粕产量超过 5 600 万 t.我国每年还要进口部分转基因豆粕和转基因玉米、转基因棉籽粕和油菜粕，也都是直接用于饲料生产，因此，我国畜禽饲料基本上都含有转基因成分，开展转基因农产品饲用安全性评价是非常必要的。
转基因农产品饲用安全性评价的主要内容包括：营养学评价、免疫安全性评价、动物肠道微生态安全性评价、外源基因和蛋白残留安全性评价等。秦海峰、徐志远等[44-46]以Cry1Ac/Sck基因糙米作为肉仔鸡和鲤鱼日粮原料评价了其饲用安全性，结果表明饲喂转基因糙米对肉仔鸡和鲤鱼营养性能、免疫性能、肠道微生物区系等均未产生不良影响，是安全的，转基因糙米中的外源基因及其表达蛋白在肉仔鸡和鲤鱼的器官、肌肉、肠道和粪便中未检出。
以转基因农产品作为动物日粮原料，在养殖期内未发现对动物生长和屠宰性能、免疫性能、肠道微生物菌群等指标造成不良影响，外源基因及其表达蛋白也没有发生转移和累积，是安全的。
5 新型转基因农产品安全性评价
近年来，以药用、工业用及复合性状为代表的新一代转基因植物成为转基因技术开发和研究的热点。利用转基因植物作为生物反应器能够大量生产优质外源药用蛋白，如疫苗、人血清蛋白、抗体、酶和多肽等[47],目前有 30 多种源自转基因植物的医药产品已处于临床实验，其中 9 种已进入市场销售[48].在这类转基因植物快速发展的同时，其食用安全性评价技术体系的建立却明显滞后。到目前为止，对于药用转基因植物的安全性评价一般是按照临床医学评价体系进行评价，对于工业用转基因植物还没有建立其食用安全性评价体系，可是在存放或者使用的过程中，有掺入食品及动物饲料中的可能性，因此建立工业用转基因植物的食用安全性评价技术体系势在必行。