表 2 北美洲抗草甘膦作物种植面积 (Shaner D. L . ,2000)
1998
1999
2000
2001
2002
2005
作物
公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %)
大 ,已经并将继续对除草剂开发与使用产生显著影 响 ,主要表现在 : (1) 使用的除草剂品种逐步减少 ,除 草剂总用量下降 ; (2) 新品种开发难度加大 ; (3) 品种 开发与生物技术公司及遗传公司的联系日益密切 。
在抗性作物推广中 ,抗草甘膦作物占重要地位 , 因而草甘膦成为大豆 、玉米 、棉花与油菜田主要除草 剂品种 (表 2) 。随着其种植面积迅速扩大 ,美国大
摆脱了单纯利用自然界生物体固有遗传性状而进入 (表 1) ,其中以孟山都公司的抗草甘膦作物及艾格
自由构建所希望的遗传性状的新时代 ,其中外源基 福公司的抗草铵膦作物最为突出 。
因导入植物中的表达 ,为作物提供了增产 、优质及植
通过数百项田间试验后 ,1996 年全球第一次大
物保护新措施 ,已经并将继续对作物育种 、植物保护 面积种植转基因抗除草剂作物 2. 8 百万公顷 ,其后
抗性基因通过花粉与种子进行传播释放是人们 关心的一大问题 。影响基因流的因素包括授粉繁殖 与种子传播方式 、遗传稳定性 、适应性与杂种繁殖 力 、开花期的重叠以及群落大小与距离 。在大多数 转基因作物中 ,60 %以上是异花授粉或混合授粉 ,其 中 ,昆虫授粉占很大比例 ,如胡萝卜 、棉花 、黄瓜 、甜 瓜 、辣椒 、油菜 、南瓜 、向日葵 、烟草 、西瓜等 ,其中油 菜是一种基因转入相关杂草最普遍的作物 ,花粉传 播距离达 360 米 ,蜜蜂可将花粉传至数公里外 ,转基
向日葵
亚麻 甘蔗 高粱 豇豆 菠菜 胡萝卜 花椰菜 苜蓿
白车轴草 羽扇豆 草地旱熟禾 匍茎剪股颖 野牛草 杨树
Roundup Ready Sunflower BXN - Sunflower
Liberty Link Sugarcane Liberty Link Sorghum
Roundup Ready Spinach Liberty Link Carrot Liberty Link Cauliflower Roundup Ready Alfalfa Liberty Link Alfalfa
Roundup Ready Sugarbeet , Hillesh g Liberty Link Sugarbeet CRI - B IMI - Sugarbeet
抗除草剂类型及品种 咪唑啉酮 草甘膦 草铵膦 稀禾定 磺酰脲 草甘膦 草铵膦 莠去津 草甘膦 草铵膦 咪唑啉酮 溴苯腈 草甘膦 草铵膦 磺酰脲 溴苯腈
表 1 创制成功的抗除草剂作物
抗性作物 玉米
大豆
双低油菜 棉花
甜菜
抗性品种或商品名 IR , IT Roundup Ready Corn Liberty Link Corn SR Corn ,Poast Protected Corn STS Roundup Ready Soybean Liberty link Sobean Triton Roundup Ready Canola (Quest) Liberty Link Canola ( Innovator) , Clearfield Canola IMI - Canola ,Smart (45A > 1) BXN - Canola GTCot ,Roundup Ready Cotton Liberty Link Cotton (Coker312) 19 - 51a Cotton BXN - Cotton
豆田 AL S 抑制剂从 1993 年使用面积 86 %下降至 1998 年 43 % ;同时 ,二硝基苯胺 、ACCase 抑制剂与 Protox 抑制剂也显著下降 ,这将导致今后数年美国 大豆除草剂销售总量减少 20 %～25 % ( Shaner D. L . ,2000) 。
加拿大由于抗性油菜的推广 ,使除草剂用量减 少 50 % ,油菜平均增产 9 % ,种子等级从 63 %提高 至 85 % ,每公顷收益 50 美元 。1999 与 2000 年农民 少用除草剂 6000 吨 ,占除草剂销售值 40 % ,2000 年
大豆 11. 0
40
13. 8
48
16. 2
57
17. 4
61
18. 2
65
18. 6
66
棉花 1. 6
32
1. 6
32
1. 6
40
2. 4
47
2. 4
49
2. 8
50
玉米 0. 4
1. 5
1. 2
4
2. 4
8
4. 0
12
4. 9
15
6. 5
20
油菜 1. 6
30
1. 6
30
2. 0
35
2. 4
42
花生 番茄
马铃薯
小麦
Roundup Ready Groundnup Roundup Ready Tomato Liberty Link Tomato
Roundup Ready Potato Liberty Link Potato
Roundup Ready wheat Liberty Link Wheat IMI - Wheat
以及农药科学带来革命性的变革 。
持续扩大 , 1997 年增加近 10 倍 , 达 11 百万公顷 ,
1 转基因抗除草剂作物的推广与市场 80 年代中期 ,转基因抗除草剂技术引入植物保
护领域后 ,由于其具有诸多优点而迅速发展 。1986 ～1994 年全球进行的 1500 项以上遗传工程田间试 验中 ,转基因抗除草剂项目占 40 %以上 ,涉及 15 个 国家及大豆 、玉米 、小麦 、棉花 、油菜 、亚麻 、甜菜 、水
Roundup Ready L upin Roundup Ready Bluegrass Roundup Ready Creeping Bentgrass Roundup Ready Buffalograss Roundup Ready Poplar Liberty Link Poplar
2 转基因抗除草剂作物推广与除草剂开发及使用 随着全球转基因抗除草剂作物种植面积迅速扩
农药 第 41 卷 第 7 期 (2002)
3
专题与综述 转基因抗除草剂作物与除草剂开发及使用
苏少泉
(东北农业大学 ,哈尔滨 150030)
摘 要 论述了转基因抗除草剂作物的发展现况 、风险及对除草剂开发与使用的影响 。 关键词 转基因抗除草剂作物 基因释放 食品安全
作为现代生物技术重要领域的基因工程使人们 稻等作物 ,创制成功一系列抗性品种并大面积推广
1998 年则跃升至 27. 8 百万公顷 ,2000 年为 44. 2 百 万公顷 。随着种植面积迅速扩大 ,以抗除草剂作物 为主的转基因作物市场销售额不断增加 ,1998 年 12 ～15 亿美元 ,1995 年 16 亿美元 ,1999 年 21～23 亿 美元 ,2000 年 30 亿美元 ,2005 年预计 80 亿美元 , 2010 年将达 250 亿美元 (J ames C. ,2000) 。
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减少 耕 作 耗 油 31 百 万 升 ( Devine M. D & J . L . 成本 。抗性作物的种植不仅显著改变除草剂品种的 But h ,2001) 。所有这些均与抗除草剂作物的优越性 销售市场及使用 ,使品种趋向单一化 ,而且也影响新 密不可分 ( Glick H. L . 2001) : 1) ,除草效果好 ,除草 品开发 ,因为开发一个新品种费用高达 80～100 百 时期短 ,花费时间少 ,通常 1 或 2 次处理便解决问 万美元 ,这远远高于开发抗性作物的费用 ,同时随着 题 ;2) 用便宜的除草剂取代昂贵的除草剂 ,1 次处理 一个广谱除草剂品种问世 ,随之而来的是开发公司 代替多次处理 ;3) 避免使用长残留性除草剂 ,解决了 将创制相应的抗性作物 ,以扩大其销售 ,如罗纳勃朗 对后茬作 物 的 安 全 性 ; 4) 解 决 了 对 三 氮 苯 , AL S , 克公 司 开 发 成 功 用 于 玉 米 与 甘 蔗 田 的 异 恶 唑 酮 ACCase 抗性杂草及麦田禾本科杂草的多抗性 ;5) 解 (isoxaflutole) 后 ,随即创制大豆等其它抗性作物 ,这 决一些特殊杂草的防治问题 ,如麦田雀麦 ,寄生性杂 说明 ,一方面新品种开发的难度加大 ,市场空间缩 草以及稻田的赤稻 、野生稻 、匍茎剪股颖 、稻李氏禾 小 ,另一方面品种的竞争也涉及抗性基因转移的竞 等 ;6) 促进少耕与免耕 ,有利于水土保持 ,降低生产 争 。
2. 4
43
2. 4
45
3 转基因抗除草剂作物的风险 在转基因抗除草剂作物迅速发展的同时 ,其所
存在的潜在风险引起人们的极大关注 ,并产生激烈 争论 。 3. 1 转基因作物成为杂草
转基因作物变成杂草因种 、管理水平及收获时 落粒情况而定 。油菜种子在土壤中存活多年 ,自生 严重 。由于落粒形成杂草型 ;在加拿大抗草甘膦 、草 铵膦及咪唑啉酮玉米已成为次年大豆田杂草 ,每米2 达 0. 1 株 ;近年来 ,在美国中北部地区 ,向日葵 、玉米 等抗性作物机械收割落粒已成为后作大豆 、小麦田 严重杂草 。在欧洲 ,人们关心的是自生作物问题 ,例 如马铃薯在英国是个麻烦问题 ,通常用草甘膦防治 , 但如果种植抗草甘膦马铃薯就难以防治了 。 3. 2 抗性基因的释放与污染