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104年8月(第278期)

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日本基因改造康乃馨環境安全評估簡介


文 / 農業試驗所 陳涵葳 ‧ 蔡媦婷‧吳明哲

壹、前言

  基因改造作物為近二、三十年來人類生物技術發展之產物,商業化利用甚為廣泛,但也引發諸多食品安全與生態環境安全之爭議。我國基因改造作物之生態環境安全議題由行政院農業委員會主管,農業試驗所則設置有各類基因改造作物隔離試驗設施,為能建構基因改造作物環境安全評估之能力,亟需加強安全評估試驗之執行,並參考世界各國在相關領域之作法。

  日本在 2003 年頒布了「基因改造生物使用規範之生物多樣性確保法」,亦稱為「卡塔赫納法」,作為日本基因改造生物管理之最高法律。基因改造作物之安全評估,係依照「基因改造生物第一種使用生物多樣性影響評估程序實施要領(註 1)」與「基因改造作物第一種使用規定栽培實驗指南(註 2)」進行,針對「競爭優位性 」、「有害物質產生性」與「雜交特性」三個面向進行評估。截至 2014 年 11 月為止,通過環境安全評估的基改作物種類包括:玉米、棉花、大豆、油菜、康乃馨、苜蓿、玫瑰、甜菜與木瓜。

貳、日本基因改造康乃馨環境安全評估執行情形

  基因改造康乃馨在日本通過環境安全評估者,計有藍紫色之 Moonshae TM 、Moondust TM 、Moonshadow TM 、Moonlite TM 、Moonvista TM 與 Moonaqua TM 等 8 例,可在日本進行栽培及運銷。依據日本農林水產省所公告之「藍紫色與抗除草劑基因改造康乃馨(25958 系統)第一種使用規定審査報告書(註 3)」, 簡述環境安全評估如下:

一、競爭優位性:

(一)對周圍環境植物生育特性影響:2008~2009 年在澳洲隔離網室調查基改康乃馨開花時莖長度、花瓣數目、花朵直徑、花藥型態(包括藥長、藥幅)、花粉特性(包括花粉數目、花粉大小、充實程度、發芽率)。結果顯示基改康乃馨與其對照組在花朵直徑、藥長、藥幅上雖具有顯著差異,但其差異性並沒有偏離康乃馨之品種差異,無法因此認定基改康乃馨會因為這些差異而對周圍環境造產生競爭優越性;在健全花藥百分率、花粉充實程度、花粉發芽程度以及花粉直徑部分,基改康乃馨與其對照組雖無顯著差異,但基改康乃馨之健全花藥數目較少、花粉充實程度較低,且花粉發芽率也較差,基於上述事實,很難認定基改康乃馨能影響隔離試驗場所周邊野生植物的正常生育。

(二)對訪花昆蟲影響: 為評估訪花昆蟲是否會因花瓣顏色改變而受到影響,將基改康乃馨與其對照組一起種植於隔離場所中,記錄開花期間的訪花昆蟲數量與種類,試驗結果顯示康乃馨花朵幾乎沒有訪花昆蟲停靠;基於上述事實,很難認定基改康乃馨對訪花昆蟲相有影響。

(三)抗殺草劑基因對環境適應性的影響:基改康乃馨雖帶有作為篩選標誌之抗殺草劑基因,需要考慮該抗殺草劑基因是否對環境適應性有影響,但殺草劑只會施用在農地,自然環境下無噴施殺草劑的可能,因此無法認定帶有抗殺草劑基因的基改康乃馨在自然環境下具有提升環境適應性的可能。

二、有害物質產生性:

(一)鋤入試驗(plow-in test):為了解基改康乃馨植物殘體是否會對其他植物產生毒害,以較為敏感的萵苣做為指標植物,將表面消毒之萵苣種子播種於混合有基改康乃馨花瓣的介質中,並調查萵苣種子發芽率、播種 2 周後株高、鮮重,萵苣種子在基改康乃馨與對照組之發芽率分別為 96% 與 97%,兩者無顯著差異。

(二)後作試驗(succeeding crop test):為釐清基改康乃馨根部分泌物是否會產生毒性物質而發生植物相剋作用(allelopathy),取栽培基改康乃馨後的土壤介質,將表面消毒之萵苣種子播種於該土壤中,調查發芽率、播種 2 周後株高、鮮重,結果顯示與對照組無顯著差異。

(三)土壤微生物相調查: 評估基改康乃馨對土壤微生物群落分布之影響,取栽培基改康乃馨之土壤稀釋液,以選擇性培養基進行土壤微生物培養,調查土壤總真菌數、總細菌數以及放線菌數,結果顯示基改康乃馨根部土壤微生物相與對照組無顯著差異。

(四)過敏原調查: 評估基改康乃馨外源基因產物 ALS 、DFR 、F3’5’H,以及下游藍紫色之飛燕草素和其醣化修飾產物過敏反應可能性,因三色菫與矮牽牛之色素成分與基改康乃馨相同,前述兩種藍紫色花朵對於自然環境中其他野生動植物並無毒害情形的例證,此外轉殖株 ALS 、DFR 、 F3’5’H,以及下游色素產物之結構沒有發生變化,因此無產生新過敏原的可能。

三、雜交特性:

(一)花粉特性:2008~2009 年在澳洲隔離網室調查。基改康乃馨花粉性狀調查項目包括:花粉數目、花粉大小、充實程度及發芽率。康乃馨的園藝栽培品種普遍具有花粉數量少、稔性低的特性,且花粉壽命約 1-2 天,3 天後花粉完全無萌發能力。基改康乃馨與其對照組之花粉數目都很少,且基改康乃馨健全花藥數目較其對照組少,花粉充實程度低,花粉發芽率也較低,雖然基改康乃馨花粉較其對照組大,但無顯著差異,其花粉外觀亦無明顯不同處。在日本自然條件下,沒有康乃馨園藝栽培品種與近緣野生石竹屬植物發生雜交之案例。基於上述事實,很難認定基改康乃馨能與野生近緣種發生雜交。

二)近緣種人工雜交試驗:日本境內野生石竹屬植物有蝦夷河原石竹(Dianthus superbus)、姬濱石竹(D. kiusianus)、濱石竹(D. japonicus)和信濃石竹( D. shinanensis) 4 個原生種,另有河原石竹(D. superbus var. longicalicinus)與高嶺石竹(D. superbus var. speciosus) 2 個變種;極少部分的康乃馨園藝栽培種與石竹屬的近緣種具雜交親合性,為了評估基改康乃馨與近緣種植物雜交風險,於 2008~2010 年在日本三得利密閉 溫室進行試驗,以基改康乃馨及其對照組作為父本,與其日本野生近緣種進行人工雜交授粉,調查雜交率、種子形成率、雜交種子數目及雜交種子發芽率。基改康乃馨與其對照組雖能與日本的石竹屬近緣種進行雜交,但成功率低於 0.018% ,雜交種子不發芽,且在自然條件下尚未有康乃馨園藝栽培種與日本野生石竹雜交之案例。基於上述事實,很難認定基改康乃馨能與野生近緣種發生雜交,但未來會繼續在隔離栽培場所進行追蹤調查。

(三)近緣種蟲媒雜交試驗:石竹屬植物的野生近緣種因為蜜腺位於花朵基部,口器長度大於 2.5 cm 的昆蟲才能夠吸取花蜜,因此幾乎沒有訪花昆蟲接近。基於上述事實,很難認定基改康乃馨能與野生近緣種發生雜交。

(四)近緣種風媒雜交試驗:康乃馨園藝栽培種多為重瓣,花藥埋藏在花瓣深處,且花粉數量極少、具有黏性,以風媒方式傳播花粉的可能性非常低。荷蘭是康乃馨的主要栽培國家,根據荷蘭的研究報告指出,康乃馨栽培圃的空中並無康乃馨花粉的檢出。另外,根據監測報告所提出的數據,基改康乃馨與隔離場所周邊(包括隔離場所內、隔離場所周圍 10 公尺範圍,及進入隔離場所的道路),並沒有石竹屬的野生近緣種出現,亦沒有雜交事件檢出。基於上述事實,很難認定基改康乃馨能與野生近緣種發生雜交。

參、結語

  基因改造作物環境安全評估為近年來該等作物商業化生產與利用所衍生出來的新興領域,也是政府機關必須面對的課題。各國產官學研界之共識為安全評估應以科學化證據為基礎,惟環境安全評估之項目繁多,允宜針對必須執行之項目加以探討。日本在基改作物環境安全評估之領域已具備完善之法規,對於基因改造生物的管理與審查甚為周延,頗為值得借鏡。

參考文獻

註 1:農林水產省。2003 。「遺伝子組換え生物等の第一種使用等による生物多様性影響評価実施要領」。日本。

註 2:農林水產省。2004 。「第一種使用規程承認組換え作物栽培実験指針」。日本。

註 3:農林水產省。2011 。「青紫色及び除草剤クロロスルフロン耐性カーネーション(25958 系統)遺伝子組換え生物等の第一種使用規程の承認申請に係る審査報告書」。日本。

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