第一章绪论

以生物安全概念及其由来、现代生物技术尤其是转基因技术及其在农业中的应用、转基因生物和转基因食品的安全性、转基因生物安全检测原理与方法、以及农业转基因生物的安全管理等为切入点，通过讲解希望学习者能科学、理性地看待并应用生物技术，尤其是转基因技术、转基因生物及其产品。

●1.1生物安全的概念

生物安全有广义和狭义的定义，其中前者是指在一个特定的时空范围内，防止由于自然或人类活动引起的外来物种迁入而对当地其他物种和生态系统造成改变和危害、由于人为造成环境的剧烈变化而对生物多样性产生影响和威胁；由于科学研究、开发、生产和应用而造成对人类健康、生存环境和社会生活的不利影响等。狭义上，通常是指防范转基因生物技术及其产品从研究、开发、生产到实际应用的整个过程中可能出现的有关生态环境和人类健康安全的问题。

●1.2生物安全问题的由来与发展

生物安全问题的出现是与生物技术特别是DNA重组、基因工程和转基因技术的发展密不可分的。对生物安全问题的认识始于20世纪70年代初期，经历了四个关键阶段：转基因技术时代开创、Gordon会议早期预警、Asilomar会议争论、国际社会普遍关注和生物安全概念发展等。

●1.3生物安全学及其研究内容

生物安全学在广义上而言，是指对生态环境、生物和人类能构成潜在威胁的各种生物风险因子均要开展安全性评价、监测和管理的综合型交叉性学科；在狭义上而言，是研究利用现代生物技术（主要是转基因技术）获得的用于农业生产或农产品加工的转基因生物及其产品可能带来的对生态环境、人类健康和社会经济等安全性风险以及风险管理和交流的科学。生物安全学不仅兼有自然属性和社会属性，而且其研究内容主要涉及转基因生物释放前的风险评估、转基因生物释放后的风险监管和转基因生物安全的风险交流等方面。

●1.4生物安全学的作用及与相关学科的关系

转基因生物安全不仅仅是科学问题，还是涉及政治、经济、贸易、社会和宗教伦理等多个领域的社会问题。转基因生物安全学作为一门综合性应用交叉学科，涉及多个门类的基础和应用学科。

第二章基因工程的原理与方法

主要讲解基因工程的概念、转基因技术的原理与方法、基因沉默技术的原理与方法，以及基因编辑技术的原理与方法。

●2.1基因工程的概念

基因工程是现代生物技术的核心内容，是对携带遗传信息的分子进行设计改造并实施的分子工程，在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，即将一种或多种生物的基因或者基因组提取出来，通过体外加工重组后导入另一种生物细胞内，使外源基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达，使其获得遗传性状的操作。

●2.2转基因技术的原理与方法

转基因技术的中心环节即为DNA重组技术，就是将人们期望的目的基因，经过人工分离、重组后，导入并整合到生物体的基因组中，从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状，其中目的基因可以是来源特定生物体基因组中所需要的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。通过转基因技术改变基因组构成，获得有用新性状或新用途的生物，就是转基因生物。常见的植物转化方法有：农杆菌介导法、基因枪法和花粉管导入法。转基因动物方法包括电穿孔法和显微注射法等物理方法；葡聚糖转染法、磷酸钙共沉淀法和脂质体法等化学方法；以及病毒介导转染、精子载体法、胚胎干细胞介导法、体细胞核移植技术和人工染色体介导法等生物学方法。

●2.3基因沉默技术的原理与方法

基因沉默是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或者是表达减少的现象。基因沉默可以发生DNA水平、RNA转录水平，也可以发生在转录后水平。RNA干扰是由双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象，是转录后沉默的主要特征或者说作用基因，也有认为RNA干扰等同于转录后沉默。

●2.4基因编辑技术的原理与方法

基因编辑，也就是对基因组的靶向编辑技术，利用它能在生物细胞的基因组DNA的预定位点上，精确地引入DNA序列的变化，包括碱基的插入、缺失和DNA序列交换等，进而改变基因的结构或功能。其中，CRISPR/Cas9技术已经成功应用于植物、细菌、酵母、鱼类及哺乳动物细胞，是目前较高效的基因组编辑技术。

第三章转基因技术在农业中的应用

转基因技术自其问世以来，在农业、医药、工业、能源、新材料等方面有广阔应用前景。在农业方面主要用于抗病虫、耐除草剂抗旱耐盐、改善品质、肥料高效利用等转基因作物培育。

●3.1为什么要发展转基因技术？

世界和我国都面临着严峻的粮食问题，其中特别是我国农业农村经济持续发展的刚性制约因素越来越突出，单纯依靠扩大生产规模很难满足不断增长的农产品需求。要确保谷物基本自给，口粮绝对安全，必须突破耕地、水、热等资源约束，必须依靠科技创新。推进包括转基因技术在内的现代农业技术研究与应用，既是着眼于未来国际竞争和产业分工的必然选择，也是解决我国粮食安全、生态安全、农业可持续发展的重要途径。

●3.2转基因技术在农业中有哪些应用

转基因技术具有精准高效的特点，在农作物抗病抗虫、耐除草剂、抗旱耐盐、品质改良等方面发挥着巨大优势，并已在全球农业生产中得到广泛应用。主要可以通过降低农药用量，提高水肥利用率，提高产量，改善品质，链条延长领域拓宽，结构调整产业升级等方面，实现农业生产生态和食品安全，农民增收，竞争力增加的目的。

●3.3转基因技术在各国的应用情况是怎样的？

根据国际农业生物技术应用服务组织公布的报告，从1996年到2017年，全球累积种植面积达到1.89亿公顷。全球有24个国家/地区种植了1.89亿公顷转基因作物，其中19个为发展中国家，5个为发达国家。发展中国家的种植面积为1.01亿公顷(占53%)，发达国家的种植面积占47%。另外，43个国家/地区进口转基因作物用于粮食、饲料和加工。共有67个国家/地区应用了转基因作物。2017年中国转基因作物种植面积位居全球第八位，种植作物包括转基因棉花和在华南地区种植的转基因抗病毒番木瓜。

●3.4如何看待转基因技术的安全性？

转基因技术在农业中已经取得了广泛应用，但是公众更关注的是转基因技术是否安全。农业转基因技术本身是中性的，既可以造福于人类，也可能产生风险，关键在于如何使用。

第四章转基因生物安全评价原则与内容

转基因生物已经在全球得到大规模的应用。但是，转基因生物的研究和应用也会生产一些潜在的食品安全和环境安全方面的风险。为此，世界各国和一些国际组织均制定了转基因生物安全管理方面的法律法规和规范，对转基因生物的风险进行评价和管理。在进行安全评价时，必须遵守一定的原则。

●4.1转基因生物安全性评价的目的

第一节 转基因生物安全性评价的目的
开展转基因生物安全性评价的目的：（1）提供科学决策的依据；（2）保障人类健康和环境安全；（3）回答公众疑问；（4）促进国际贸易，维护国家权益；（5）促进生物技术产业可持续发展。

●4.2转基因生物安全性评价原则

目前常用的评价原则主要包括科学原则、个案分析原则、逐步原则、熟悉原则、实质等同性原则等；其他还有如预先防范原则，比较分析原则，危险分析原则，合理务实原则，风险利益平衡原则等。

●4.3转基因生物安全性评价程序与方法

在进行转基因安全评价需遵循一定的原则，同时各国也对转基因生物的安全评价有一定的固定程序和步骤。我国2017年修订的农业转基因生物安全评价管理办法明确规定转基因植物、动物和微生物的安全评价程序。一般评价程序包括：受体生物、基因操作、转基因生物和转基因产品四个层面。

●4.4转基因生物安全性评价内容

转基因生物安全的评价内容主要分为四个部分，分别为分子特征、遗传稳定性、环境安全和食用安全。

第五章转基因微生物安全性

主要讲解转基因微生物的安全性，包括转基因微生物的研发概况、转基因微生物潜在的环境风险、转基因微生物的安全性评价等。

●5.1转基因微生物的研发与应用

转基因微生物是指运用重组DNA技术将外源基因整合于受体微生物（如细菌、病毒及其它微生物）的基因组，从而改变其遗传组成后改善原有性状或赋予新的优良性状的微生物。随着重组DNA技术的发展，微生物组织的代谢潜能被通过多种新的途径利用起来。如今，转基因微生物及其产品已不断得到研发，并广泛的应用于农业、医药、工业、能源，以及环保等领域。

●5.2转基因微生物潜在的环境风险

引入环境中的转基因生物具有全新的性状，可能对群落结构和生态系统功能造成影响，主要包括：（1）扩散为害；（2）基因转移；（3）对非目标生物造成危害；（4）可能改变生物群落的结构；（5）影响生态系统的能量流动和物质循环；（6）破坏生物多样性；（7）延迟效应问题，即转基因微生物的影响并不一定随着时间的延续和离释放点距离的增加而减少。

●5.3转基因微生物安全性评价

转基因微生物安全性评价的主要内容包括：（1）受体微生物安全性评价；（2）基因操作的安全性评价；（3）遗传工程体安全性评价；（4）遗传工程产品安全性评价；（5）释放地点安全性评价；（6）试验方案安全性评价，等。

第六章转基因动物安全性

主要讲解转基因动物的安全性，主要内容有：转基因动物研发与应用概况、代表性转基因动物的研发应用概况、转基因动物的安全性评价。

●6.1转基因动物研发与应用概况

转基因动物是指将外源基因有目的、有计划地导入受体动物的受精卵或胚胎，再将合格的重组受精卵或囊胚细胞筛选出来，采用借腹怀孕法寄养在雌性动物的子宫内，使之发育成具有表达目的基因的胚胎动物，并能遗传给下一代。转基因动物技术及转基因动物尤其是转基因畜禽和鱼类新品种的培育，对农业领域的畜牧业和渔业产业的发展奠定重要技术保障。尽管如此，至今转基因动物的应用还是限制于用其生产有关人类健康所需要的药物，或作为观赏用，真正用于食用的只有三文鱼一例。

●6.2代表性转基因动物的研发应用概况

以转基因牛为例，利用转基因技术获取牛的抗病新品种、提高牛肉产量与品质、提升牛奶品质等。其他如转基因猪、家禽和三文鱼等。

●6.3转基因动物安全性评价

转基因动物潜在的安全性问题包括转基因对宿主动物寿命的影响，转基因动物对环境的影响，转基因动物食品安全性问题和社会伦理问题。转基因动物进行安全性评价的主要内容有：受体动物的安全性评价、基因操作的安全性评价、转基因动物的环境适应性、转基因动物释放安全性评价及潜在的风险、转基因动物品系建立的安全性评估、生产动物种群的组建和选择性的安全性评估、转基因动物的维持、转基因产品的纯化及特征、临床的安全性评价、重视受体与病原共进化问题、转基因动物伦理学问题和转基因动物食品安全性评价等内容。

第七章转基因植物环境安全性

主要讲述转基因植物环境安全性，内容包括：转基因植物的发展概况、转基因植物的潜在风险与争议、转基因植物环境安全性评价三大部分。

●7.1转基因植物发展概况

目前，全球已经商业化种植的转基因植物有传统转基因作物：大豆、玉米、棉花、油菜；还有甜菜、木瓜、茄子、马铃薯、番茄、苹果、苜蓿、南瓜、菠萝、杨树等；已经进入评估末期的转基因植物包括水稻、香蕉、小麦、鹰嘴豆、木豆、芥菜、甘蔗、柑橘、甘薯、豇豆、桉树等。转基因作物的种植带来了巨大的环境、经济和社会效益。

●7.2 转基因植物的潜在环境风险与争议

转基因技术打破了物种生殖隔离屏障，可以实现物种间的基因转移，因此被作为新的育种技术应用到农业生产中。转基因技术本身是中性的。不能笼统地说转基因技术或者转基因植物安全不安全，而是要针对具体的产品进行个案分析，科学评价，确定其安全性。转基因植物的潜在环境风险包括害虫抗性风险、对非靶标生物造成负面影响、基因漂移影响基因纯正性、次要害虫上升为主要害虫、杂草抗药性风险等。

●7.3转基因植物的环境安全性评价

转基因植物的环境安全性评价，包括转基因植物的遗传稳定性、生存竞争力、功能效率评价、基因漂移的环境影响、对非靶标生物的影响、对生态系统群落结构和有害生物地位演化的影响、以及靶标生物的抗性风险等。

第八章转基因食品食用安全性

转基因食品的食用安全性问题受到国际组织和世界各国政府以及公众的高度重视和关注。内容主要涉及转基因食品的应用概况、消费者对转基因食品的态度、转基因食品的潜在安全风险、转基因食品的食用安全性评价。

●8.1转基因食品的应用概况

转基因食品就是指利用转基因技术等基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品或食品添加剂，是以转基因生物为原料加工生产而成的食品或鲜食的食品。当转基因生物作为原料加工生产后用作饲料时，即为转基因饲料。目前，已应用的转基因食品按原料来源分为植物源、动物源和微生物源转基因食品。植物源转基因食品有：转基因大豆、玉米、棉花、马铃薯、油菜、番木瓜等；动物源转基因食品有转基因三文鱼、牛乳制品、转基因猪等；微生物源转基因食品有用转牛凝乳酶基因的微生物生产的奶酪等。

●8.2消费者对转基因食品的态度

转基因食品商业化应用至今已有30年，已有67个国家批准生产或种植或进口转基因食品原料，几十亿人都吃过转基因食品。大量研究证明批准商业化的转基因食品是安全的。世界各国消费者对转基因食品的态度不尽相同，但随着对转基因作物及其产品安全性的了解不断增多，越来越多的民众对转基因食品持有理性的认识。

●8.3转基因食品潜在的安全风险

自1989年第一例由转牛凝乳酶基因微生物生产的奶酪商业化以来，转基因食品的安全性受到广泛的关注，成为争论焦点。转基因食品潜在的安全风险包括：食品营养成分方面可能存在的潜在风险、毒性和过敏性等。转基因食品产生潜在健康影响的可能原因主要有预期效应和非预期效应。

●8.4转基因食品食用安全性评价

目前国际上对转基因生物的食用安全性评价主要从营养学评价、新表达物质毒理学评价、致敏性评价等方面进行评估。评价内容包括：1、表达产物毒理学评价；2、致敏性评价；3、关键成分分析；4、全食品安全评价；5、营养学评价；6、生产加工对安全性影响的评价；7、其他。

第九章转基因生物及其产品检测

转基因生物及其产品的检测是世界性重大科学技术问题之一，同时也是一个关乎政治、经济、贸易等多重领域的关键问题。主要讲述3个问题：1.为什么要对转基因生物及其产品进行检测？2.有哪些转基因生物及其产品的检测技术？3.怎样来检测转基因生物及其产品？

●9.1转基因生物及其产品检测的必要性

转基因生物及其产品检测是极其重要的同，是转基因生物安全依法管理的需要、转基因生物安全性评价的基础、转基因生物越境转移的保障、转基因生物依法标识的根据、转基因生物知识产权保护的依据。

●9.2转基因生物及其产品的检测技术

根据检测的目标对象不同，转基因生物及其产品的检测可分为核酸检测、蛋白检测、代谢物检测和红外光谱检测等方法。在转基因生物检测的过程中，关键是在于根据检测目标选择合适的检测方法。

●9.3转基因生物及其产品的检测策略与标准体系

转基因生物及其产品的检测流程一般主要包括采样、样本制备、DNA或者蛋白的提取、检测和分析等步骤。利用PCR技术可以实现对不同特异性层次的转基因检测。标准物质用于建立检测方法、进行校准和方法验证。应用可靠的标准物质是得到高质量分析测定数据的前提和保证，同时也是做出结论的基础。

第十章农业转基因生物安全的法规管理

农业转基因生物安全的法规管理主要包括：农业转基因生物安全法规管理的基本框架、国际组织及国外农业转基因生物安全的法规管理、我国农业转基因生物安全的法规管理以及解读等。

●10.1农业转基因生物安全法规管理的基本框架

转基因生物安全法规管理是各国各地区政府或组织制定相关法律规定来对转基因生物进行科学评价和管理。其内容主要包括评估并明确转基因生物及其产品可能带来的风险或危害水平；确定切实可行的风险管理措施；协调和均衡生物技术产业发展所引起的不同利益集团之间的利益冲突；回答社会公众对转基因生物安全的关注和质疑；保证国际贸易顺利进行。最终达到解决转基因生物安全引发的社会、经济、政治问题的目的。

●10.2国际组织及国外农业转基因安全的法规管理

国际组织如国际经济合作与发展组织、国际食品法典委员会、联合国粮食和农业组织、世界卫生组织和世界贸易组织等通过制定相关公约、指南等文件，为各国转基因生物安全管理提供参考。美国、加拿大、欧盟、澳大利亚和日本等发达国家的生物技术和转基因生物法规管理起步早，已形成了一套较为完善的管理体系，规范了农业转基因生物研究、开发、生产、应用和进口活动，促进了转基因技术的发展。从立法模式和管理模式看，主要有欧盟等国家采用的“基于技术的管理模式”和以美国、加拿大等国采用的“基于产品的管理模式”。

●10.3我国农业转基因生物安全的法规管理

我国农业转基因生物的安全管理法规体系主要由国务院颁布的《农业转基因生物安全管理条例》以及与《条例》配套的农业部颁布的《农业转基因生物安全评价管理办法》，《农业转基因生物进口安全管理办法》，《农业转基因生物标识管理办法》，《农业转基因生物加工审批办法》和国家质量监督检验检疫总局（2018年并入国家市场监督管理总局）颁布的《进出境转基因产品检验检疫管理办法》。

●10.4我国农业转基因生物安全管理法规解读

转基因生物安全通过严格的法规管理，不仅可以保障人体健康和动植物、微生物安全，保护生态环境，还能促进农业转基因生物技术研究和农业转基因生物产业的健康稳定、可持续发展。

第十一章农业转基因生物安全的监督管理

主要从转基因生物安全评价监管的环节以及安全评价过程监控和安全评价设施条件监控这三方面讲述有关于转基因生物安全评价监管。

●11.1农业转基因生物安全的监督管理环节

转基因生物安全评价的监管环节主要有研究试验、南繁试验、品种审定（登记）、制种基地、种子生产经营以及进口加工。应严格按照《种子法》和《农业转基因生物安全管理条例》等法规规章要求，严厉打击农业转基因生物非法试验、制种、经营、种植、加工、进口和标识等行为，切实保障我国农业转基因生物技术研究与应用健康发展。

●11.2农业转基因生物安全的过程监控

转基因生物安全评价过程监控的控制措施同时应遵循四大原则：依法规、按级别、分阶段以及全要素。转基因生物安全实验控制措施可分为物理控制措施、化学控制措施、生物控制措施、环境控制措施、以及规模控制措施等。

●11.3农业转基因生物安全的设施条件监控

转基因生物安全评价设施条件的监控应严格遵循《农业转基因生物安全管理条例》和《农业转基因生物安全评价管理办法》。针对实验室、温室以及基地等三大设施类别，有各自的相应的标准及规定。