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摘要：基于转基因生物安全管理的重要性，该文通过总结转基因作物安全管理创新的主要途径，提出物理隔离与生物隔离相结合、表型鉴定与分子鉴定相结合、台账追踪与谱系追踪相结合的安全管理创新实践模式，并提出转基因生物试验基地安全管理的思路与对策。试验基地安全管理对于支撑“双一流”学科建设和新农科实践教学有重要意义。
关键词：海南；转基因生物基地；安全管理；创新与实践
转基因生物试验基地（以下简称“基地”）是农业农村部首批公布的全国6个转基因生物试验基地之一，海南省三亚市、陵水县、乐东县处于热带气候条件。冬季处于旱季、阳光充足、气温适中，农田灌溉用水充沛，十分适宜内地夏季生长的水稻、玉米、棉花、大豆、西瓜、豇豆等作物生长，每年全国有770多家农业科研、企业单位前来开展南繁育种等工作[1-2]。对正在加快建设高水平世界一流大学的浙江大学而言，海南试验基地不仅是加快农作物育种的重要场所，同时也是支撑高水平科学研究的重要条件[3]。近年来植物生命科学高水平学术成果迭出。很重要的领域是生物基因功能的解析，其常用的方法就是在一种生物体内插入、敲除、沉默某一个基因或基因片段，这些基因可以是某种植物自身拥有的，或者是其他生物的基因，通过基因工程的方法获得的[4]。形成转基因幼苗的季节如果处于内地的11月以后，很难获得正常生长的植株，并收获种子，但在基地，极易完成整个生育期的生长发育，相关基因发生改变后的植物形态性状、关键的生理生化代谢途径、分子生物学特征等均能获得有效解析。
1转基因生物的重要意义
转基因作物育种是关系着我国农业产业国际竞争力的重要方面。一方面，我国转基因抗虫棉花商业化于1997年获得国家有关部门的批准，目前基本上所有商业化棉花的生产，均使用转基因棉花种子[5-6]。另一方面作为国家重大科技储备，转基因玉米、水稻、大豆等作物的新品系，由于其优越的抗虫、抗除草剂和抗或耐干旱、高温、低温、低磷、耐盐碱等优异性状，为确保未来我国粮食安全，减少农药使用更好地维护生态安全等提供强有力的支撑[7-9]。浙江大学的转基因抗虫抗除草剂玉米品种是近十年来国内首批获得国家安全证书的两个品种之一，正在进一步开展试验研究，同时在转基因棉花育种方面也成绩显著。我国对作物的转基因田间试验有严格的审批和检查制度，以确保各研究单位严格的遵守国家的法令法规[10]。相关专业学科开设转基因生物安全的相关课程，并开展相关的实验实践教学，是确保转基因生物安全的有效措施之一，对确保公众的食物安全和生态环境安全均十分重要。
2安全管理的创新探索与实践
国务院和农业农村部对转基因生物研究从实验室操作管理至转基因幼苗创制，到温室人工气候室幼苗培养，再到植株形成至大田试验都制定了一系列完善的规章制度。浙江大学也制定了相应的规章制度和设置多级组织机构。基地承担冬季南繁转基因作物的田间试验，在实际工作中创新和实践了以下几个方面的措施，确保了科学研究和实验实践教学的正常运作。
2.1物理隔离与生物隔离。隔离是确保转基因作物田间试验安全的第一要素和根本原则。基地从筹建开始就遵循了这一原则，选择了周边冬春季节均是西瓜规模化生产基地的环境，确保以水稻、玉米、大豆为主要转基因作物试验的基地周边100m以内没有同类作物。建设了高2.2m的实体围墙。该基地占地55113.3m2，总体呈长方形，建设了总长度1277m的围墙。基地内部还建有132m的围墙，作适当分隔。在此基础上，基地实行严格的门禁和台账制度，非基地师生员工除实际教学科研需要外，严禁出入。课题组携带进入的种子以及购买的化肥农药等资材也要严格登记，隔离保管，种子和农机具仓库实行双人双锁，种子和农资、农机具出入仓库须经严格登记。进入基地的种子，要持农业农村部转基因安全管理办公室提供的中间试验许可批文，以及产地植物检疫检验证书。育秧、移栽后的不同转基因作物品系均要明确标示，收种季节的农机具在不同田块之间操作之前和之后都要清洗干净。灌溉用水，各大课题组建深井泵自我抽水管理，原则上不发生交叉。流出基地的清洗用水和生活用水均须经过沉淀过滤，确保不能有一粒种子流出基地。成熟以后不需要带回杭州做进一步测试研究的种子以及作物残茬，均须粉碎后翻埋灭活处理。所有的操作有书面记录和监控记录，基地相关负责人定期检查。海南省农业农村厅转基因生物安全管理办公室及农业农村部相关机构每年前往基地检查台账和视频记录。除确保基地周边的生物环境不受转基因作物污染外，基地内部不同转基因品系之间不发生交叉污染也十分重要。发生交叉污染会殃及后季在农业试验站杭州基地（含长兴校外试验基地等）的田间试验安全。基地内部隔离通过合理的生育期安排，错开不同的植物材料之间花期，不发生花粉污染。生物隔离具有很强的经验性，各课题组对于试验材料的开花期需要有精确的预测，如玉米是雌雄同株异化，一般同株植物雄花早于雌花一周左右开花，容易去除，生物隔离也较容易实现；水稻和大豆为雌雄同花，且雌雄性器官同时发育成熟，水稻一般为5%~10%的异花授粉率，大豆则更高，因此错开开花期十分重要；杂交水稻三系材料确实需要同时开花，才能完成相关研究，则试验区内也要采取物理隔离措施，以确保不发生污染。
2.2表型鉴定和分子鉴定。表型鉴定是根据水稻、玉米等作物各自的农艺性状，来判断应用生育期隔离的试验材料是否有混杂现象。一般转基因作物试验材料来自同一个株系，生育期及农艺性状应整齐一致，如果混杂了常规种子或其他试验材料，就会出现个别植株提前或延迟开花，影响到生物隔离的效果。课题组负责人和基地安全负责人应该在水稻、玉米、大豆等试验作物的花期经常巡视检查，及时去除混杂的单株。如果发现该单株具有特殊的育种价值或研究意义，则可以采取套袋等措施，既保留有价值植物材料，又保证生育期隔离起到实质性效果，确保下一季试验的安全和完整。表型鉴定是依靠肉眼来完成的，而通过实验室的分子生物学鉴定则更为科学可靠[11-12]。由于基地无法建设规范化实验室，因此分子生物学的鉴定以快速检测为主[13-14]。该方法以检测植物叶片内转基因抗虫蛋白的存在与否作为依据[15]。由于浙江大学农业试验站对杭州紫金港校区本部及校外长兴基地普通试验田和长兴转基因作物试验基地均进行严格的批量分子生物学检测和严格的监管，使得海南基地的风险大为降低。海南基地与长兴基地互为上下代，长兴转基因生物试验基地获得的作物种子冬季赴海南种植，海南冬春季节收获的种子春季回长兴种植。几年来，海南转基因生物试验基地常规材料中尚未发现转基因污染。
2.3台账追踪和谱系追踪。如果基地发现混杂了转基因的植物材料，一方面要加大力度全面仔细复查，并借助于兄弟单位实验室进行更为完整的分子生物学检测，及时确认有关株系，并全部销毁。同时，要对有关课题组是否规范开展转基因作物研究开展系统追踪分析。所有开展转基因作物研究的实验室、课题组有完整的实验台账记录，以及实验室内转基因材料和非转基因材料隔离保管的记录。追踪实验室阶段，以及实验室到实验温室、人工气候室等阶段的台账记录，完全可以找出混杂的关键节点，从而帮助有关课题组改进和完善有关工作，防止出现交叉污染。另一种较为复杂的情况是从事作物育种的教师与兄弟单位交换育种材料，或与兄弟单位合作的校外基地完成了早代的杂交育种工作。当这些育种材料具有较大的应用前景时，会在南繁基地开展南繁加代以加快新品种培育进程，即部分南繁试验材料的早代不在农业试验站检测监管的范围内，而兄弟单位提供或合作形成的早代亲本可能由于多种原因包含了转基因的成分。因此需要追踪最早杂交的父母本来源，找到最初的转基因亲本来源，进行系谱追踪。
3提升安全管理的思路与对策
3.1加强实践教学课程建设。师生的生物安全意识是最重要的安全管理措施。浙江大学面向研究生开设“转基因生物安全”理论课，本科教学阶段也有相关的理论课程与实验实践教学内容。基地建成以来积累了大量的实践教学素材，可配合校内的相关理论课程。基地已经建设了全覆盖的监控系统，可以通过连接校内教学视频录播系统，完成远程实践示范教学[3]。在约定的时间段，师生还可以通过远程互动来增加转基因作物安全管理的实践知识和技能。目前，海南浙江大学研究院已经初步建成，并招收了第一批硕士、博士研究生，可以在基地开展实践教学。
3.2提升分子生物学鉴定能力。基地的分子鉴定目前以简易的快速测定为主，随着海南浙江大学研究院的建成，分子生物学相关的实验室仪器配置逐步完善，将提升转基因作物田间检测水平和能力，基地也将承担海南浙江大学研究院的相关科研任务、研究生的实践教学，实现全方位的相互支持。
3.3适当增建基地配套设施。目前基地只能承担田间试验为主的中间试验，所有转基因作物试验材料均须向农业农村部申报。如果是面向基础性、机理性研究的转基因生物实验材料，按照国家有关规定，在实验室条件下只需获得学校审批即可继续开展研究。建设30~50m2，具有完全实验室性质和配套管理功能的玻璃温室，实现小面积与周边田间试验绝对隔离，就可以满足相关研究的需求，对于支撑相关学科特别是海南浙江大学研究院的创新发展具有重要意义。基地的安全管理经过多年的探索，取得一定的成效，对于支撑学科建设和实践教学均起到了十分重要的作用。通过进一步加强硬件建设和配套服务与管理，会取得更好的发展，也将为全国转基因作物试验田间管理提供示范。
作者:黄冲平 张先文 颜晶莹 胡晗 单位:浙江大学农业试验站 浙江大学农业与生物技术学院