水稻在世界上100多个国家均有种植，并且是世界上一半以上人口的主食。亚洲的水稻产量占世界总产量的92％，其中我国是世界水稻产量最高的国家，占世界总产量的31％。水稻是我国的主要粮食作物，占我国粮食总产的40％。但是，水稻本身还存在许多问题，一方面水稻容易受到病虫害的危害，另一方面水稻的营养品质有待提高。生物技术在农业中的广泛应用为水稻的抗逆、增产、改善营养品质提供了更快捷更有效手段。从上个世纪90年代开始，国内外的科学家已经成功培育出一系列的抗虫、抗病转基因水稻品种以及各种改善营养品质的转基因水稻品种。但是，由于目前的安全性评价体系还不完善，人们对转基因产品的环境和食用安全性存在疑虑，还没有国家允许转基因水稻的商业化种植。

  2005年4月，“绿色和平”组织的一份转基因水稻的报告掀起了轩然大波：虽然我国政府尚未批准任何一个转基因水稻的商业化生产，但该组织却在湖北发现了非法销售和种植的转基因水稻，由此生产的转基因大米已进入市场。到目前为止，学术界对转基因食品的安全性还没有定论，对转基因食品的安全性评价工作还在探索中。但是，这次事件使我们意识到，基于目前国内转基因食品的监管制度不完善，转基因产品在未经允许的情况下便悄然流入市场，我们必须加紧对转基因食品的安全性评价工作，建立可接受的安全性评价体系，一方面为已经发展成熟的转基因水稻等产品进行商业化生产提供依据，促进转基因市场的规范化；另一方面，要对已经流入市场的品种提供安全与否的依据，以决定采取何种措施。

 目前开展的转基因大米的食用安全性评价工作主要是从全食品水平与表达蛋白水平进行的，评价的主要方面是实质等同性分析、营养与毒理学评价的动物喂养试验、急性毒理学评价、致畸性评价、免疫毒理学评价、致敏性评价和外源基因与蛋白的安全性评价等几个方面来进行的。以下将从这几个方面分别进行总结。

1  水稻主要营养因子的实质等同性分析

 根据世界卫生组织(FAO)，世界粮农组织(WHO)及经济合作发展组织(OECD)提出的实质等同性概念，主要是将转基因作物及来源的食品与非转基因同源对照物在表型、农艺性状、组成成分等方面进行详细的比较，从而得出转基因作物与非转基因同源对照物是否具有实质等同性的结论。这项工作被认为是转基因作物安全性评价的重要的起始点，但并非是安全性评价的全部。由于不同的农作物的主要成分及抗营养因子不同，对于需要检测比较的成分无法作出统一规定。因此OECD于2001年至2004年制定了针对各种农作物的需要检测比较的成分，其中，对转基因水稻的成分分析就有详细的规定，包括不同部位、不同加工程度的产品需检测的营养成分，主要的抗营养因子等，并且提供了历史参考数据。

  进行实质等同性分析的关键之一是选取与转基因品种具有可比性的对照品种。目前的转基因水稻产品主要改变的特性是提高其抗病虫害性质，而对其营养成分的改变不大，属于实质等同性分析中的第二种情况，即除了转入成分不同外，其他成分与非转基因亲本相似。可以选取同品系的、具有长期食用历史的传统水稻品种，或是其亲本进行实质等同性分析。李英华等，卓勤，Han等，Wang等以及Li等都对转基因抗虫水稻中主要的营养成分(蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维、灰分、各类脂肪酸、维生素和矿物质等)与非转基因亲本进行了实质等同性分析。分析的结果显示，转基因大米中的各类主要营养因子与非转基因亲本中的含量基本一致。但是这些分析采用的都是单季节单地点的数据，并且缺少水稻中抗营养因子的分析。根据欧盟的有关规定，要求进行实质等同性分析的数据不得低于两个种植季，并且每次选取的地点不得少于六个。这样做的目的是为了减少由于气候与环境的差异造成的统计分析的误差。Oberdoerfer等据此对转bar基因的抗除草剂水稻与其亲本进行了细致的营养成分等同性分析。他们选取了不同季节不同地点种植的转基因水稻以及在相同环境下种植的非转基因水稻进行了比较。并且对水稻不同加工产品如整个谷粒、糙米、精米、米粉、米麸及麸油等进行了分别比较，这种完整的全方面的营养成分分析既消除了由于不同年份与土壤环境造成的影响，也兼顾了水稻的不同加工方式及各个部位成分含量的不同的影响。同时他们还进行了各种抗营养因子的比较分析(植酸，胰蛋白酶抑制剂及血液凝集素)。分析的结果认为，转bar基因水稻与其亲本水稻在主要营养成分上(碳水化合物、蛋白、铁、钙、VB，、VB z、烟酸)具有实质等同性。此外，大部分的营养成分含量都在报道的商业化产品的范围内。

  随着转基因技术的发展，单纯提高农作物的抗逆性质已不能满足市场需求，通过引入外源基因改善农作物的营养品质的转基因作物，即第二代转基因产品，正在成为研发的主流。例如降低致敏蛋白含量的低致敏大米，提高D．胡萝卜素含量的“黄金水稻”，以及提高必需氨基酸含量的高蛋白的水稻等。对于这一类产品的营养品质分析就不能用简单的营养等同来评价其是否安全。例如，Momma等对转入大豆球蛋白的转基因水稻进行营养成分分析时，就发现转基因水稻的蛋白含量比非转基因亲本高出20％，并且相应的一些氨基酸含量也有所提高。这种情况下，蛋白与氨基酸含量升高就是期望的目的性状，并非不安全的表现。对于这一类产品的安全评价必须结合进一步的营养学、毒理学及免疫学研究。

2  营养学评价

  营养学评价是对转基因产品的重要评价方法之一。通过转基因产品饲喂动物，检测实验动物的血液学及脏器重等营养学指标，并与非转基因对照组进行比较，从而评价转基因产品在营养方面的变化，为转基因产品进一步应用于人类食品提供参考。对转基因大米的营养学评价是建立在营养成分分析的基础上的，主要手段是将转基因大米磨成粉，掺到动物饲料中，对动物进行短期的喂养，观察其营养状态指标，并与非转基因水稻饲养组及基础饲料饲养组进行比较，分析转基因水稻对实验动物营养状况的影响。也有给动物饲喂正常饲料，将转基因与非转基因大米磨成粉混合灌胃给动物的方式。

  在实验动物的选择上，主要有大鼠(sprague dawley或者Wister大鼠)、小型猪、猪、鸡等。王茵等用抗除草剂转bar基因水稻按照三个剂量组饲喂大鼠30d，结果表明各剂量组大鼠生长发育、体重、食物利用率、血常规、脏体比及病理组织学观察等指标与阴性对照组差异不显著。无作用剂量为64g／kg bw。李英华等在对Xa21转基因水稻进行了实质等同性分析后，根据美国制定的满足啮齿类动物生长发育营养需求的AIN93G饲料配方及转基因水稻和传统水稻的营养成分(主要是蛋白质含量)设计出满足大鼠营养需求的水稻粉的最大添加量。在对72只雌雄各半的Wistar大鼠进行了为期28d的喂养后，对其进食量、体重身长、蛋白质功效比、血常规、血生化、脏体比和骨密度等营养指标进行了检测和比较，认为转基因大米对大鼠没有明显的毒副作用。陈小萍等对转豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)大米进行了同样的营养学评价实验，结果认为这种转基因大米中转入的胰蛋白酶抑制剂没有干扰其他营养素的吸收，在营养学角度上是安全的。赵志辉等将转codA基因的耐盐碱水稻及其亲本按照30％的比例掺入大鼠饲料中，喂养30d后，检测大鼠体重增重，以及血液中的各项激素指标，结果表明没有显著性差异。而对于改善营养品质的转基因品种来说，通过动物喂养试验来观察改变的营养特性可能造成的影响也是必不可少的。Momma等将转入了大豆球蛋白的高蛋白大米加水磨成粉(25％，W／V)后，按照10g／kg体重的剂量灌胃SD大鼠，以非转基因亲本大米作为对照。三周后，两组大鼠的体重、食物利用率，血液学指标和脏器重等营养学指标无明显差异。。肾脏与肝脏的组织病理学检查也未发现异常。只是灌胃了转基因高蛋白的大米的大鼠的摄食量稍有下降，经分析认为可能正是由于大米中蛋白含量高引起的，因此可认为是预期效应。

  杨月欣等和韩军花等在对转豇豆胰蛋白酶抑制剂(sCK)大米进行食用安全性评价时，采用了中国实验用小型猪作为实验对象。在用转SCK大米和亲本大米对断乳小型猪进行了62d的短期喂养后，观察动物的进食量、体格发育和脏器发育、血常规、血生化、骨骼发育和组织病理等营养状况，结论认为转SCK大米对小型猪的生长发育没有可观察到的非预期的不良结果。此外，他们还进行了猪回肠蛋白质及氨基酸消化率的比较研究。在对实验猪进行外科手术放置T型瘘管后，分别饲喂转SCK基因大米和亲本大米，收集动物回肠末端消化产物，计算并分析了两种大米的蛋白质和氨基酸的消化率。结果显示，除了转基因大米组的赖氨酸消化率与亲本大米组有差异外，其余的氨基酸及蛋白质的消化率均相似，认为基本满足实质等同性的要求。

  Schat等用含有30％的转基因抗除草剂水稻喂鸡42d，其生长率、采食量、谷物利用率、屠宰率等指标与传统水稻基本等同。

  在以上进行的实验中有一个重要的问题被忽视了，那就是人类食用转基因大米时是经过蒸煮或发酵处理的，而不是生食。这也是“实质等同性”原则中考虑的一个重要的方面。因为加工方法的不同而造成的食

用结果不同也是有例可循的。如王忠华等在用转Bt抗虫水稻稻米喂养家蚕时就发现生米粉与熟米粉的结果截然不同。用生米粉喂养时，家蚕的体重、熟蚕数、结茧数、全茧量和茧层量均明显低于对照，病理切片电镜分析也表明食用了生的转基因米粉的家蚕的肠细胞亚显微结构发生了明显的变化；而食用了熟的转基因米粉的家蚕则与对照组没有明显的差异。这是由于蒸煮后转基因水稻中的Bt杀虫蛋白变性失活所致。由此可见，在进行转基因大米的食用安全性分析时，其加工过程导致外源蛋白的变化也是不可忽视的影响。

3  毒理学评价

3．1  亚慢性毒理学评价

 对转基因作物进行90d动物喂养的亚慢性毒理学试验，是FAO／WHO对转基因作物进行食用安全性评价的推荐方法，而在我国农业部颁布的《转基因植物及其产品食用安全检测》标准中，大鼠90d喂养试验已经作为转基因产品食用安全性评价工作必不可少的一部分。实际上，30d的动物喂养与90d的动物喂养只是时间长短上的不同，在各项检测指标及反映的营养学与毒理学状态上，二者的作用是相似的。因此，动物喂养试验的结果反映的是营养学和毒理学双项指标。目前已经有Wang等、王忠华等对转Bt水稻、李英华对转Xa21水稻和卓勤对转CpTI水稻进行了大鼠90d喂养试验，并通过定期纪录动物的进食量、体重，测量中期和末期的血常规和血生化，最后测量脏体比和骨密度等方式对转基因大米和对照大米对大鼠的影响进行了比较。大部分生理指标问没有显著性差异，Wang等发现少数雌性的血液学指标存在差异，但是所有指标均在正常范围内。因此得出转基因水稻与亲本水稻在营养学与毒理学方面基本相似。

  此外，Crommwell等还对拜尔公司的LibertyLink抗除草剂转基因水稻进行了为期98d的猪的喂养试验。他们按照猪生长发育不同阶段对营养的需求，将四种水稻(一种传统商业化水稻、非转基因水稻、转基因水稻喷施除草剂和转基因水稻不喷施除草剂)添加到生长期与育肥期的猪饲料中，通过检测猪体重增重、食物利用率以及屠宰指标等检验转基因水稻对猪的生长发育的影响。结果表明，转基因水稻与传统水稻在成分和营养价值上具有相似作用。

但是之前的实验在剂量组的设置和最大剂量的选择上存在分歧。根据农业部最新规定，大鼠的90d喂养试验需要设置三个剂量组，并且最高剂量组是不影响膳食平衡的最大添加量。因此，以后的亚慢性毒理学试验设计将有章可循。

3．2  致畸牲评价

人们对转基因食品的主要的担心就是长期作用，即隧些食品会不会在短期内观察不到明显的影响而会对子孙后代造成不良的影响。目前还没有可靠的方法能够证实转基因产品的长期影响，而毒理学评价中的致畸性试验则有一定的借鉴意义。

  李英华等和卓勤等分别对转Xa21和转CpTI水睇进行了老鼠传代致畸性研究。他们分别用转基因大米、非转基因大米和AIN93饲料喂养亲代大鼠，90d后雌雄合笼，观察母鼠和胎鼠的生长发育情况。并以敌粘双注射组作为阳性对照组。结果显示，转基因大米组与非转基因大米组相比，大鼠受孕率、胚胎生长情况均无显著性差异。

  按照传统毒理学致畸性评价应该传代两代以上。因为一代之内有些基因的改变还不明显，而增多传代次数往往可以使一些隐性的改变显现出来。

此外，王忠华等、王茵等和薛大伟等采用了微核、精子畸变和组氨酸营养缺陷型鼠伤寒沙门氏菌株回变菌落数(Ames)等细胞水平的试验分别对转Bt水稻和转Bar基因水稻进行了致畸性试验研究。没有发现转基因水稻的非期望效应。

3.3  急性毒理评价

  王忠华等对转Bt水稻进行了急性毒理学评价。将40只健康的雌雄各半的大鼠分为20g／kg体重剂量组和阴性对照组(1％羧甲基纤维素)，大鼠经4次灌胃，每次间隔2h，观察7d。大鼠未出现死亡状况，因此认为LDso大于20g／kg体重，属无毒类。王茵等也对转Bar基因水稻进行了急性毒理学研究，将水稻碾成粉后80~C经2h烘熟，再按照霍恩氏法进行急性毒性试验，结果LD50>21．5g／kg bw，按照急性毒性分级属无毒级。薛大伟等也以羧甲基纤维素为阴性对照与辅助试剂对转基因水稻进行了30g／kg bw的急性毒性试验。两组动物均未见异常状况，组织病理学检查也没有明显的症状。

  由此可以推断，转基因稻米的LDso大于20g／kg bw，属于无毒类。但是，在进行化学物质的急性毒性分析时采用的是纯物质进行评价，而技基因水稻中的目的蛋白(外源蛋白)表达量一般都比较低，如Bt蛋白通常表达量小于1％。而前面的化学成分分析显示转基因水稻与非转基因亲本的营养成份基本相似。在此情况下进行的急性毒性评价意义不大。关键是要对转入的外源蛋白进行毒理学评价。但是，外源蛋白通常不易获得。

3.4  免疫毒理学评价

  李英华等用转CpTI大米和亲本大米喂养BLAB／c小鼠30d，然后比较各组小鼠的各项免疫毒理指标：体重、脏器比、血常规、淋巴细胞的分类及功能，抗体生成细胞的检测和IgG含量，巨噬细胞吞噬能力及NK细胞活性等，各方面均无显著性差异。

4  致敏性研究

  大米虽然被认为是低致敏性食品，并且是唯一可以免于过敏性试验的谷物。但是仍有对大米过敏的人存在，这个问题在日本比较显著。Matsuda检测了大米中的各种蛋白组分，发现盐溶蛋白即清蛋白中的分子量16kD左右的三种蛋白是主要的过敏源。因此，在进行非期望效应的分析时不但应该从蛋白质的总体含量上比较，也要重视各种蛋白组分的变化，尤其是具有潜在致敏性的清蛋白的变化。目前的转基因水稻食用安全性评价中还没有对此问题给与足够的重视。

  而在动物致敏模型研究中，贾旭东等利用BN大鼠动物模型，向饲料中添加转基因大米，测定大鼠血压，并检测血清中IgG、IgE抗体的含量来判定大鼠是否对转基因大米过敏。这种方法的不足之处是有效致敏成分含量太低，缺乏针对性。随后，吕相征用转Xa21基因大米的粗提蛋白灌喂BN大鼠，发现转基因大米与非转基因大米组检测到的特异的IgE抗体的动物例数没有统计学差异。皮肤过敏实验表明，转基因大米组和非转基因大米组特异IgE抗体滴度相同。这种方法比直接饲喂大鼠的外源蛋白摄入量要高，但是仍然不是最理想的实验方法。最有效的方式是直接对外源蛋白进行评价。

由于作物中表达的外源蛋白含量很低，不易提取，现在主要是通过大肠杆菌和酵母等表达载体大量表达外源蛋白，进而对蛋白进行体外模拟消化、动物致敏性试验等研究。李英华根据FAO／WHO 2001年制定的致敏树对原核表达的转基因大米中的外源蛋白CpTI与标记蛋白HPT进行了全面的致敏性评价。主要是氨基酸序列比对，过敏患者血清筛选试验，以及模拟胃液消化试验。通过以上逐步的检验，未发现这两种蛋白具有潜在的致敏的可能。Lu等对HPT蛋白进行了进一步的致敏性评价，他们将原核表达的HPT蛋白用模拟胃肠液进行了体外模拟消化，并用HPT蛋白对BN大鼠进行了42d的致敏性试验。体外模拟消化试验表明，HPT蛋白在模拟胃液中40s内被完全消化，而动物致敏性试验表明，HPT蛋白没有引起BN大鼠的组胺及IgG、IgE抗体水平升高。这是目前为止，对转基因大米进行的最为系统的食用安全性评价研究。对于转基因水稻的食用安全性评价体系的建立具有积极的促进作用。

5.外源基因水平转移

外源导入基因的转移问题一向是对转基因安全性的担忧的关键问题。消费者担心转基因食品中的抗生素标记基因会转移给消化道中的微生物，从而使微生物具有抗生素抗性，而使现有的治疗药物失效。

 针对这个问题，研究者们分别对抗生素抗性基因在加工产品中和在动物肠道中的降解情况进行了研究。沈立明等对含有潮霉素基因的转基因大米的不同加工产品(米饭，粥，爆米花，锅巴)进行了潮霉素基因的PCR检测，结果发现，加工方式对潮霉素基因降解影响显著，加工后产品中，hpt基因以较大或完整片断向食品或消化道微生物中转移的可能性减小。

 徐海滨等就曾经对转基因水稻中的潮霉素标记基因在大鼠体内的代谢进行过研究，通过提取大鼠肠胃内容物的基因片断并进行PCR扩增，结果证明抗性基因与大多数基因一样都可以被正常消化代谢。赵志辉等在用转codA基因水稻饲喂大鼠30d后，对大鼠血液、肌肉、肝脏、胰脏、肾脏、胃及肠道内容物进行PcR检测，分析水稻内源基因SPS与外源基因codA的特异性片段在大鼠体内的转移情况。结果表明，大鼠血液及各组织器官中没有发现转基因水稻的内源和外源基因片段。而在大鼠胃、肠道内容物中发现了还没来得及消化的水稻内、外源基因片段。说明，短期的食用转基因水稻，外源基因不会发生水平转移。

  虽然如此，人们仍然对抗生素抗性基因的水平转移问题持慎重态度，不排除极少数的发生几率，这毕竟是影响到人类健康的严肃的问题。随着科技的发展，已经可以使转基因作物中不再含有抗生素抗性基因，目前，我国农业部已经规定不再批准含有抗生素抗性基因的粮食类转基因作物商业化生产。因此，以后这一项忧虑可以消除。

6  结语与展里

  现有的转基因大米的食用安全性评价主要是从全食。品水平与表达蛋白水平进行的，遵循的主要原则是国际上已有的相关标准体系以及原有的化学物质毒理学评价程序。但是，转基因食品的安全性评价从整体来看还存在一些问题，标准化体系还不完善。因此，对于包括水稻在内的转基因食品的安全性评价研究任重而道远。除了上面涉及到的传统的化学分析、毒理学、营养学、致敏性评价外，现代分子生物学手段也开始逐渐渗透到转基因的安全性评价中，例如进行“非靶分析，，从而发现转基因作物中的非期望效应，包括利用双向电泳技术进行蛋白质指纹图谱的比较，利用生物芯片对mRNA转录水平进行比较，以及利用气质与液质联用进行全面化学物质分析等。还有分子毒理学和细胞毒理学的建立和发展，也为完善转基因评价体系提供了更先进的手段。

  转基因水稻的安全性评价是一项关系到国计民生的大事，因此，尽快进行这方面的研究工作并建立一套标准体系是一项刻不容缓的工作。与其他转基因农作物相比，水稻由于其作为主要粮食作物的地位而备受关注，对转基因水稻的安全性评价也才刚刚开始，许多地方还不完善，进行的工作也不够完全。要想完善转基因水稻的安全性评价体系，一方面要借助传统的营养学、毒理学和免疫学和实验动物学技术，另一方面，又要具有分子生物学知识和技能，能够从事分子和蛋白水平的安全性评价，需要多方面的科研人员合作完成。不过，其他的转基因作物如玉米、棉花、油菜等的安全性评价工作已经开展的比较全面，因此可以借鉴其他作物的评价方式方法再结合水稻本身的特点来完善转基因水稻的食用安全性评价体系。我们也期望，转基因水稻能够“正大光明”的、“安全”的走上人们的饭桌。

贺晓云1，黄昆仑1，2，秦伟1，罗云波1，2

(1．中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京  100083；

2．农业部农产品质量监督检验测试中心(北京)，北京  100083)

（食品科学2008年第29卷第12期）