第四章轉基因水生生物的安全性第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)轉基因水生生物概況轉基因水生生物的研究始于20世紀80年代初，1985年首例轉基因魚在中國誕生,現(xiàn)已涵蓋幾乎各個類型的水生生物。轉基因水生生物一旦釋放到環(huán)境（開放水體）中，人類往往難以有效掌控，也引起人們對其安全性的顧慮，使轉基因水生生物的商業(yè)化舉步為艱。只有轉基因羅非魚的小規(guī)模商業(yè)化生產（英國）。由于轉基因水生生物對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響仍有較大程度的不可預測性，其安全性還不能得到切實的證明，需要更多的研究、監(jiān)測和論證。第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、轉基因水生生物的發(fā)展概況1

已取得的成就1983-1985年，中科院水生所朱作言院士團隊將人GH基因轉入鯽魚、泥鰍和金魚受精卵，獲得快速生長的轉基因魚；1997年，章懷云將紅鯉總DNA導入草魚受精孵得到體形和體色發(fā)生變異的個體。1998年,王鐵輝將團頭魴總DNA導入草魚受精卵，獲得抗病力強的子代。其他成果包括：轉GFP基因蝦、轉羊GH基因蝦、轉抗凍基因大西洋鮭、轉人GH基因羅非魚、轉抗凍基因銀大馬哈魚、轉人GH基因虹鱒、等等

第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日轉“全魚”GH基因黃河鯉(左)及其對照魚第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日草鯉魚轉基因虹鱒

虹鱒第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2

未來發(fā)展的趨勢改良養(yǎng)殖性能：提高抗病性、抗逆性；加快生長速度，提高餌料利用率；耐高鹽、耐低鹽、耐凍、耐熱、耐缺氧、耐污染。快速育種：精準轉基因，可打破種間、屬間、科間、動植物、動物與微生物之間的生殖隔離。生產醫(yī)藥制品：激素類藥品、水生生物反應器生產重要的生物活性物質。研制不育轉基因魚或孤雌生殖轉基因魚防止轉基因魚與同類或近緣種雜交。第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日3

尚待解決的問題技術還處于初級階段，在定點整合、可控表達、轉基因水生生物安全性等方面仍需完善和成熟。外源基因在受體細胞中的定點整合和可控表達：重點解決整合的隨機性和拷貝數變異，因為只有極少數才能發(fā)生同源整合。PCR技術檢測轉MThGH基因紅鯉各世代的轉基因陽性率

檢測世代P0代F1代F2代F3代F4代

陽性P0陽性F1陽性F2陽性F3

繁殖方式群體繁殖群體繁殖群體繁殖群體繁殖

檢測魚數1224222035

陽性數717171833

陽性率58.3%70.8%77.3%90.0%94.3%第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日轉基因水生生物的培育與繁殖性能：

生長是否正常？

成熟和繁殖能力是升是降？

轉入基因的遺傳穩(wěn)定性？轉基因水生生物應用的安全性：

生態(tài)安全—如何避免逃逸、如何防止成為入侵生物

食用安全—轉基因表達產物如生長素或性激素對人

體或取食動物的安全性。轉基因操作的安全性：

目的基因來源、結構、功能和用途；

克隆載體的來源、特性及安全性；

重組DNA的結構與復制、整合位置效應；

使用過程中的安全性。

第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、轉基因水生生物的類型1

轉基因魚人類食物消費對魚的偏好、把魚類當作食物蛋白質的重要來源、以及魚類新品種選育的需要是轉基因魚的意義所在。

魚類轉基因研發(fā)的概況轉移成功的目的基因：GH基因、干擾素基因、蛋白質基因、抗逆性和耐逆性基因；轉“全魚”基因魚的技術體系：插入片段的各個構件（啟動子、調控區(qū)和結構基因）都來自魚類。轉基因魚的特點：材料來源豐富、操作管理方便、生

長發(fā)育可控性好。基因轉移的主要方法：顯微注射、電脈沖、精子攜帶

總體上，魚類轉基因研究仍處于發(fā)展階段，商品化極少。第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日2

轉基因對蝦轉基因對蝦的意義：豐富的蛋白質、礦物質、價格合適、需求量大，但對蝦養(yǎng)殖業(yè)面臨病害困擾以及品質退化使利用轉基因技術解決新品種選育周期長、有用基因來源少等難題的一個重要的新途徑。對蝦轉基因的方法：

顯微注射法、電脈沖法、基因槍法、病毒介導法、精子載體法。存在問題：

技術問題—轉基因效率低、不穩(wěn)定、難重復、畸形多

材料問題—目的基因來源、表達載體效率、突變

安全性問題第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日3

轉基因貝類轉基因貝類的意義：

貝類養(yǎng)殖作為新興產業(yè)發(fā)展迅速，但種苗仍采自野生種，累代養(yǎng)殖已呈現(xiàn)退化，轉基因貝類為培育生長快、品質優(yōu)、抗病耐逆新品種提供了一個新的途徑。貝類轉基因的方法：

電脈沖—精子介導法、聚乙烯亞胺—精子載體法轉基因貝類存在的問題：

精子載體轉基因的機制不清楚；外源基因轉導率低；外源基因與貝類基因的整合與互作機理。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)

轉基因水生生物的安全性評價轉基因水生生物以轉基因魚為標志，是最早開展研究的轉基因生物種類之一，但由于公眾和學界對其安全性的顧慮，商業(yè)化應用遠遠落后于轉基因植物、轉基因微生物和其他轉基因動物。轉基因水生生物因其不確定性更多、難標記和追蹤、易逃逸和擴散，其問題有其相對特殊的地位。由于水生生態(tài)系統(tǒng)的重要性和特殊性（交互擴散滲透、有害物質積聚、結構相對簡單），易受外來因素干擾，對轉基因水生生物的防范難度加大。轉基因水生生物的安全性受到各國重視，但現(xiàn)行的生物安全法規(guī)主要是針對陸生動植物和微生物，對轉基因水生生物的監(jiān)管需要在法律法規(guī)和管理體制方面不斷完善。第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、轉基因水生生物的安全性評價1

轉基因水生生物的安全性評價的必要性和作用轉基因水生生物安全性評價的必要性轉基因水生生物的安全性已引起社會各界的廣泛關注，從技術層面擴展了社會生活的各個層面。轉基因水生生物的安全性不能單純依靠科學技術解決，還必須有配套的法律、法規(guī)和行政監(jiān)管。

水生生物多樣性保護因水生生態(tài)系統(tǒng)簡單性和脆弱性使轉基因水生生物的商業(yè)化應用的安全性更加引起關注，必須進行全面和科學的評價。轉基因水生生物安全評價的作用

為做出正確決策提供科學合理的依據；

消除公眾的凝慮和誤解，保證轉基因水生生物的研發(fā)和應用健康有序發(fā)展；

維護環(huán)境安全和保障人類健康。第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2

轉基因水生生物安全性研究的主要方面供體和受體的生物學研究：

形態(tài)、生理、生態(tài)、習性、行為等的安全與可控轉基因操作過程的安全性分析：

目的基因、載體、導入途徑等的安全性及準確性轉基因水生生物的生物學特性研究：

與受體生物相比安全性高、低變化，危險因素？轉基因水生生物的遺傳安全性研究：

基因漂移的可能性、轉基因的遺傳穩(wěn)定性轉基因水生生物與其他水生生物的相互作用研究：

生態(tài)位、競爭、共生共棲、食物鏈、寄生、天敵計劃釋放轉基因水生生物的水體的調查。第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日生態(tài)安全問題：

逃逸、雜交擴散、對多樣性的影響、生態(tài)平衡可能的擴散途徑和防范措施：

主動擴散—因自身生存需要而在不同水域間轉移

被動擴散—生殖回游和索餌回游、人類水利工程、

放養(yǎng)和引種馴化、洪災等自然災害消費安全：

食用安全、貯存安全、加工安全、添加物安全

實質等同性原則社會認同

經濟回報、公眾接受程度、歷史宗教及文化心理、社會倫理、生物恐怖主義。

轉基因產品的紛爭是客觀存在，關鍵是保障消費者的知情權和選擇權第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日3

轉基因水生生物安全評價的標準和程序安全等級的四級分類標準I級—不危險；Ⅱ級—低度危險；Ⅲ級—中度危險；IV級—高度危險安全等級劃分程序

供體、受體基因操作過程

轉基因水生生物及其產品

釋放環(huán)境后的影響及檢測、監(jiān)管、控制第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日

確定受體生物安全等級→Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級↓↓↓確定基因操作對受體生→Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型↓物安全等級影響類型↓

↓↓↓↓確定轉基因生物安全等級Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級↓↓↓確定生產、加工活動對Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型↓轉基因生物安全性影響↓↓↓↓↓確定轉基因產品安全等級Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級↓↓確定釋放環(huán)境對安全性影響確定監(jiān)控措施有效性↓↓綜合評價的結論與建議第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、轉基因水生生物的安全管理1

基因操作安全性評價的內容第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日2轉基因操作的安全性轉基因及其表達系統(tǒng)：目的基因編碼的天然蛋白質的安全性；轉基因構件及其序列或酶切圖譜、轉基因對受體動物及其近緣種的安全性；轉錄調控區(qū)、調控機理、及其對受體動物及其近緣種表達調控的影響。外源基因整合位置及其對受體基因組特定基因的影響：基因整合的位置、受阻斷或缺失靶基因的功能，對受體動物生活力或生殖能力的影響。轉基因及其表達產物的安全性鑒定：非目的基因片段對受體動物及其近緣種的安全性；目的基因表達產物的安全性。轉基因體系安全性評價：主要針對病毒類載體。第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日2

目的基因克隆、體外重組及轉基因動物制備方法轉基因動物生產中目的基因克隆和體外重組：

選擇目的基因和載體的安全性；

組裝完整的表達栽體的安全性；外源基因(目的基因)擴增制備、貯藏的安全性。轉基因動物的制作方法：

顯微注射—隨機整合、插入突變；

精子載體法—體外授精法

卵母細胞內精子顯微注射法

即將正常精子進行破膜處理后，與帶目的基因的表達載體共孵育，然后通過顯微注射注入處于減數分裂II期的卵母細胞質中，受精后將早期胚胎轉入母體子宮內發(fā)育成后代轉基因動物。第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日逆轉錄病毒載體法：

逆轉錄病毒是一種單鏈RNA病毒，能直接感染宿主細胞，在細胞內病毒RNA反轉錄為DNA。整合到細胞基因組DNA中；

病毒DNA中段可被取代，重組后的DNA同樣能夠整合到細胞基因組DNA中，并能被轉錄和包裝；

目的基因能以逆轉錄病毒為媒介轉移至受體動物中，制備轉基因動物。逆轉錄病毒載體法操作簡單、效果穩(wěn)定、外源基因整合率高、宿主范圍廣；但容量有限、難以整合進生殖系統(tǒng)；有可能激活某些有害基因(如原癌基因)或失活某些有用基因(如腫瘤抑制基因、細胞凋亡相關基因)。第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日胚胎干細胞介導的基因轉移胚胎干細胞是指囊胚期內細胞團中尚未分化的細胞，理論上是全能性的細胞，在一定條件下可分化為其他類型的細胞，也可發(fā)育成完整個體。

將目的基因轉移入胚胎干細胞，再重新導入囊胚中，可培育出轉基因動物個體，但得到的多是嵌合體，有些能傳代表達目的基因。體細胞基因轉移和克隆

以體細胞為轉基因受體，導入目的基因后再進行體細胞擴增，將擴增的細胞作為供體，將其細胞核導入去核受精卵中，培養(yǎng)到胚細胞團后植入子宮發(fā)育為新個體表達目的基因。基因打靶法—直接將目的基因通過基因槍射入受體細胞，多拷貝進入，少數重組。

第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日四、轉基因動物產品的安全性評價1轉基因動物產品安全性評價的內容轉基因動物產品的穩(wěn)定性；生產、加工活動對轉基因動物安全性的影響；轉基因動物產品與轉基因動物在環(huán)境安全性方面的差異；轉基因動物產品與轉基因動物在對人類健康影響方面的差異。根據對轉基因產品評價的“實質等同性原則”，對轉基因動物產品的安全性評價是以在預期狀況下使用不會對人造成傷害為基礎，形成“以產品為基礎”的管理模式、“以技術為基礎”的管理模式和“兼顧技術和產品”的管理模式。第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2轉基因動物產品的純化與鑒定轉基因產物的回收及生產批號確定

產物回收的過程(擠奶、放血、摘取器官)、程序及其安全措施有效性(無菌、潔凈、保鮮、效價)；產品分離純化過程、程序及安全措施的有效性；

確定生產批號的條件與標準：動物批量大小、收儲時間；原料無菌過濾前經歷時間、認可標準；產品質量及生產過程監(jiān)測及檢驗方法每靈敏度。宿主動物的不定因子、產物組織來源及病原檢測

不定因子或化學污染物存在及隨產品分離純化而濃集的可能性；潛在地含有病原體及在產品中殘留的可能性；

檢測方法的有效性及靈敏度。第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日產品的同度與純度分析及純化產品批量投放檢測

原料中已知的和可能存在的人類病原體檢測；

終產品中免疫原和有毒物質存在與否及量值；

不同批次產品之間理化性質的均一性及效價；

雜質、污染物、免疫原等的檢測結果。轉基因動物作為組織供體的特殊問題

作為組織器官供體時出現(xiàn)致病病毒的可能性；

轉基因動物組織器官中