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生物安全课程论文

《生物安全》课程综述

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任课教师：

席景会、张炬红

《生物安全》课程试卷

1什么是外来生物入侵？

外来生物入侵的途径有哪些？

任选一种外来入侵生物论述其给我国带来的危害、成功入侵机理及防治方法？

要求：

1000-2000字左右，并按字母顺序列出所引用的参考文献。

2从转基因植物定义、程序和安全性及评价等方面针对转基因植物安全性阐述你的观点。

要求：

1000-2000字左右，并按字母顺序列出所引用的参考文献

试题1题目：

生物入侵的危害、成功入侵机理及如何防治

生物入侵对生态环境与人类健康影响越来越大，生物入侵也开始成为一个世界性的问题。

1生物入侵概念（biologicalinvasion）是指物种由自然分布区扩展到一个新地区，在新地区中，该物种可维持自身种群的稳定性，并对入侵地造成生态灾难的过程【1】。

又被称作为“生物污染”。

入侵生物种类包括微生物、植物、动物等。

据统计，生物入侵已成为造成生物多样性丧失的三大主因之一。

【2】

2生物入侵途径：

生物入侵的途径有很多，主要包括人为引入与自然引入两种主要途径。

2.1人为引入又分为有意进行的盲目引种和无意识进行的随着贸易、旅游等活动而传入的物种。

盲目引种是因为缺乏对引进物种的风险评估，盲目引入用于农林牧渔生产、生态环境改造与恢复、景观美化等目的的物种。

如凤眼莲，原产委内瑞拉，约在20世纪30年代作为饲料、观赏和防治重金属污染植物引入我国并推广种植，结果成为我国危害严重的恶性杂草。

【3】

随着贸易、旅游等活动而传入的物种，随着全球化的发展这种无意识的传入外来物种越来越多。

它的途径有许多：

1、随交通工具带入：

如美国白蛾，20世纪70年代潜伏在交通工具中进入我国2、随农副产品带入：

1845年，爱尔兰从南美引进的马铃薯带有晚疫病，导致境内马铃薯全部枯死，饿死150万人，成为人类史上“生物入侵”造成的最大悲剧。

3、引种带入：

20世纪30年代棉枯萎病和棉黄萎病随棉种进入我国。

4、旅游者带入：

北美车前可能是由旅游者的行李粘附带入我国的。

2.2自然传入。

一是自然传播,这里又可分为以下几种方式1由于有害生物自身繁殖能力强,其后代从母地向外辐射扩张,这种扩张速度一般比较慢2借助风

雨、水流、土壤等非生物因子向远处传播3利用鸟、昆虫等生物因子将其带到远处而形成群落。

【4】如从中缅、中越边境沿公路、河道自然扩散到云南境内的毒草紫茎泽兰，是由随风飘扬的冠毛散播而传入中国境内的。

3紫茎泽兰的生物入侵的探讨

紫茎泽兰（AgeratinaadenophoraSprengel.）是一种世界入侵性恶性杂草，20世纪40年代传入中国云南省，现已广泛分布云南、贵州、四川、广西等各省，给当地的农、林、畜牧业生产造成了严重的经济损失[5]

3.1紫茎泽兰入侵我国后的危害

紫茎泽兰是一种生命力强、繁殖率高又难以清除的恶性杂草,侵占性与抗逆性极强。

它与本地植物争肥、争水、争阳光、争空间,还具有明显的化感作用,使

周围原有植物的生长受到抑制,而对自身具有偏利作用,极易形成单优群落,对生物多样性和生态系统造成严重威胁「6〕

3.1.1加速物种灭绝。

紫茎泽兰迅速蔓延，大量扩张，形成优势种群，与当地物种竞争，直接导致当地物种的退化甚至灭绝。

3.1.2破坏生态平衡。

紫茎泽兰是微毒性植物，能在500m—2300m海拔高处肆意蔓延，自身分泌的化感物质抑制其他植物的生长，改变土壤营养结构，从而对生物群落的结构稳定性及遗传多样性等造成影响，破坏当地的生态平衡，降低生物多样性。

3.1.3对人、畜生命健康有危害。

紫茎泽兰带冠毛的种子和花粉能引起马属动

物哮喘病，用紫茎泽兰的茎叶垫圈或下田作沤肥，可引起牲畜蹄子腐烂、人的手脚皮肤发炎。

【7】

3.1.4对经济造成较大损失。

由于紫茎泽兰的盛发流行,对当地的种植业、畜牧业、林业都造成不同程度的为害,仅云南省每年对农业造成的经济损失估计达到7亿元[8〕。

3.2成功入侵的机理紫茎泽兰自身的生命力强，种子小易传播。

再加上被入侵地种群敏感，同时由于紫茎泽兰能产生化感物质从而与被入侵地种群竞争时占有优势。

3.2.1多样性阻抗假说该假说的理论依据是多样性低的群落资源利用效率比较低，这也就为外来种的侵入提供了生存空间，所以这样的群落敏感性也就更高，更容易被入侵【9】

3.2.2干扰假说干扰对生物入侵有促进作用。

干扰会打乱无中间的相互作用，形成新的空缺生态位，从而降低本地群落对入侵的抗性【10】

3.2.3生态位机遇假说Shea等提出资源，天敌和物理环境等3个因素共同决定了物种的入侵性。

一个物种对这些因素的时空变化的反应如何，也就决定了它的入侵能力【11】

3.2.4天敌逃逸机制

3.2.5化感作用机制

紫茎泽兰自身能够分泌化感物质抑制其他生物种群的生长，从而使其生长占优势

3.3综合防治措施对紫茎泽兰防治必须坚持“预防为主,防治结合,综合治理”方法,采取人工防治、化学防治结合生物防治和植物检疫的综合治理策略。

在未发生地、初发生地和盛发地要采取不同的防治措施。

并开发紫茎泽兰新的经济用途,提高人民群众的防治意识,从而显著提高其综合防治效益

3.3.1加强植物检疫紫茎泽兰是《外来有害生物的防治和国际生防公约》中四大恶性杂草之一,被世界各国列为重要的检疫性杂草。

因此,加强植物检疫、加大执法力度是至关重要的防治措施。

【12】

3.3.2化学防治化学防治是控制紫茎泽兰的主要方法之一,主要是指通过喷洒化学药剂的方式达到控制紫茎泽兰的方法。

此方法主要应用于紫茎泽兰发生为害严重的地区。

目前,使用较多的除草剂有2,4一D丁醋、草甘麟和农达等【13〕

3.3.3生物防治法引人紫茎泽兰的天敌，使它们相互调节、相互制约机制,从而达到生态平衡。

目前我国针对紫茎泽兰的生物防治主要有两种方案:

一是昆虫防治,即引入泽兰实蝇，该蝇对寄主具有极强的专一性。

二真菌防除,目前,泽兰尾抱菌和链格抱菌对防治紫茎泽兰有较好的效果。

3.3.4替代控制替代控制指利用植物间的相互竞争现象。

可供选用的优质牧草有鸭茅、白三叶、雀稗、杂交狼尾草等

3.3.5人工防治此法是最简单的防治方法，在每年冬、春季节紫茎泽兰休眠并孕育新芽的时期人工连根整株挖。

3.3.6综合开发利用理想的能源植物,用于制备活性炭，生产沼气，脱毒后加工为饲料，用于栽培生产食用菌和优质白僵菌。

另外,紫茎泽兰含有十余种活性物质,据研究其蒸馏精油对米象、玉米象、绿豆象和蚕豆象4种仓储害虫以及有些农业害虫如蚜虫、害蜡、小菜粉蝶幼虫等具有较好的防治效果〔14，15〕

3,3.7加强对群众的教育加强对群众的教育，努力提高公众的生物入侵和生态安全意识，能够有效地控制紫茎泽兰入侵与危害。

结语：

了解生物入侵的概念与成功入侵的机理，积极探索防治措施。

能够有助于生态环境的保护与人类健康与财富的维护。

[1]徐汝梅，叶万辉.2003，生物入侵-理论与实践【M】。

北京：

科学出版社，145

[3]亢雅娟，2006，生物入侵的途径，太原城市职业技术学院学报总第69期，136

【4】范爱保，梁家林。

外来生物的入侵途径及控制方法，河北林业，2004，21

[5]万方浩,郭建英,王德辉.2002中国外来入侵生物的危害与管理对策.

生物多样性,119-125

【6】傅晌,宋启示,方绮军1991紫茎泽兰化学成分及其生物学活性研究进展

.云南农业大学学报,411一415

.【7】高塔，王琪，孙志东，王永坤。

2012，浅析凉山州生物入侵的危害与防治措施，四川林勘设计，66

【8】〕胡觉,宋洪川,谢建.紫茎泽兰对我国生态环境的影响、防治及利用.农业与技术,2006，64一66

【9】.

【10】

【11】

[12]魏冬，鲍观娟，王进军。

2012，紫茎泽兰的为害及防控研究进展

’植保科技创新与病虫防控专业化，309

【13】段新慧,钟声,奎嘉祥,等.2008紫茎泽兰新型抑制剂的筛选.热带农业科学,

17一20

【14】雷水松,陈亮,赵青.2007.外来恶性杂草紫茎泽兰综合利用研究进展.湖北林业科技,36一39

【15〕周天雄,杨美林,顾芳.2003紫茎泽兰提取物对小菜粉蝶幼虫的拒食活性测定.云南农业大学学报,259一263.

试题2题目：

转基因植物的获得与其安全性评价

　1转基因植物的概念转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因导入植物细胞或组织,并在其中进行表达,从而获得新性状的植物。

【1】。

从1983年,世界第一例转基因植物（GeneticallyModifiedPlant,GMP）——烟草问世以来,转基因植物产生至今的30年里其研究和应用已经得到了非常迅猛的发展。

2转基因植物获取的程序

2.1分离目的基因获取目的基因的方法主要有两种：

一是从供体细胞的DNA中直接分离基因，最常用的方法是“鸟枪法”又叫“散弹射击法".另一种是人工合成基因，这种方法有两条途径，一是以目的基因转录的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，再在酶的作用下合成双链DNA，即目的基因，另一条途径是蛋白质的氨基酸序列，推测出信使RNA序列，再推测出结构基因的核苷酸序列，然后用化学的方法以单核苷酸为原料合成。

2.2用限制性内切酶切目的基因和载体，使之具有相同的末端并用用连接酶将载体与目的基因进行连接

2.3将连有目的载体转入到受体菌将外源基因导入受体细胞方法主要分两类：

载体介导法。

包括农杆菌介导法，病毒介导法，噬菌体介导法和脂质体法。

（2）DNA直接摄取法。

包括PEG转化法，电击法，基因枪法，花粉管通道法，激光束发，纤维注射法，超声波冲击发，子房注射法及浸胚法等。

其中农杆菌介导法，PEG转化法，电击法，基因枪法，花粉管通道法较常用

2.4转基因植物筛选，培植与检测。

一般采用抗性筛选。

目前报道的转基因植物检测方法主要有3类。

检测一是在整合水平上进行的检测，包括PCR检测、Southernblot测和染色体原位杂交检测等；二是在转录水平上进行的检测，包括RT-PCR检测、Northernblot杂交检测等；三是在表达水平上进行的检测，包括组织化学染色检测、荧光蛋白检测、Westernblot检测、ELISA检测、叶片退绿检测和叶片涂抹除草剂检测等【8】

3安全性转基因植物具有抗病、抗虫、抗逆、高产、营养成分改善等优良性状,但其安全性引起了人们的关注。

目前,国际上对转基因植物及其产品的安全性评价主要涉及3个方面:

一是受体植物安全性风险,即导入的外源基因及其产物对受体植物是否产生不利影响;二是生态环境安全性风险,即转基因植物的使用带来的直接或间接的生态影响;三是毒理安全性风险,主要指以转基因植物为原料的产品（食品、饲料）和其他方面的安全性。

【2】

3.1受体植物安全性风险转基因植物本身受其转入基因影响，产生抑制自身生长的编码产物，从而对受体植物生长产生影响。

同时转让的基因会影响其自身代谢，阻遏其生长或造成其营养结构的改变。

3.2生态安全性问题转基因植物在减少化学农药对环境的影响、提高作物产量、改善品质和保持水土等多方面具有潜在优势[3]。

但转基因植物带来巨大利益和效益的同时,也可能对生态环境安全造成不必要的负面影响。

3.2.1目标害虫对转基因植物的抗性根据协同进化理论,转基因抗病虫作物的应用也将会面临目标病虫害对抗性植物的适应和产生抗性的问题。

通常选择压力越大,害虫抗性产生得越快。

制备转不同Bt基因的植物来延长害虫抗性的产生是不可行,因为害虫普遍存在多重抗性和交互抗性。

此外,抗虫转基因作物的大量种植,还可能发生目标害虫的为抗性和寄主转移现象。

3.2.2转基因植物对非目标害虫的毒性及其寄主嗜好性的影响转基因植物本身及其转入基因编码产物不仅会对目标生物起作用,也可能对非目标生物产生毒性作用及可能通过食物链对非目标生物产生间接影响。

室内研究表明,Bt玉米品种“176”的花粉对菜粉蝶（Pierisrapae）、大菜粉蝶（Pierisbrassicae）和小菜蛾（Plutellaxylostella）的生长和存活均具有显著的不利影响[4]

3.2.3转基因植物对有益生物及天敌的有一定影响种植转基因植物不仅要控制靶标害虫,而且必须与天敌协调共存,才能融入有害生物综合治理（IPM）体系[5]对天敌具有生态毒性。

转基因抗虫植物表达的杀虫蛋白不仅作用于目标害虫,也影响非目标害虫和天敌的生活力。

同时转基因植物降解后会改变土壤生态。

3.2.4转基因作物对生物多样性及环境生态系统的影响转基因作物由于有较强的针对性和专一性,会改变生物群落结构和功能，导致均匀度和生物多样性降低,系统不稳定,影响正常的生态营养循环流动系统。

目前影响较大的相关报道有:

美国黑脉金斑蝶事件[6]

3.2.5基因漂移及杂草化问题转基因植物可能通过与野生植物异种交配而使转基因植物中的目标基因进入野生植物。

基因漂移的后果是产生适应性或竞争力更强的品种,从而导致自然生态系统或农业生态系统的失衡。

如果某基因流发生在转基因作物和有亲缘关系的杂草之间,则可能产生难以控制的杂草。

这方面最引人注目的是前文所述的墨西哥玉米受污染事件[7]

3.3毒理安全性风险,主要指以转基因植物为原料的产品（食品、饲料）和其他方面的安全性.在全球范围内，大规模商业化种植的转基因植物主要涉及4种作物（大豆、玉米、棉花和油菜）和2个转基因性状（抗虫和耐除草剂）。

转基因植物的毒理安全性越来越受重视。

《转基因植物生产的食品安全评价指南>>是，国际食品法典委员会（CAC）制定了转基因植物安全评价标准。

3.3.1营养成分可能改变

3.3.2可能存在潜在毒性转基因技术可以将外源DNA导入植物中，并合成新的物质，这种新物质可能是植物性食品中传统的营养成分，也可能是由外源DNA表达的酶参与代谢反应而产生的新的代谢产物

3.3.3潜在致敏性

3.3.4抗生素抗性标记基因的安全性

3.3.5对人类健康产生重要影响的物质潜在积累。

转基因植物的某些特征（如耐受除草剂）可能会间接导致农药残留、残留物代谢产物的改变、毒性代谢物、污染物或其他影响人类健康物质的累积，可能对人类健康有潜在影响。

【1】雷秉乾,王仁祥。

2006，转基因植物的研究与开发利用，作物研究，9

【2】郭建英，万方浩，韩召军，2008，转基因植物的生态安全性风险，中国生态农业学报，515

【3】张永军,吴孔明,彭于发,等.2002转基因植物的生态风险[J].生态学报,1951-1959

【4】FelkeM.,LorenzN.,LangenbruchG.A.2002,Laboratory

studiesontheeffectsofpollenfromBtmaizeonlarvaeof

somebutterflyspecies[J].JournalofAppliedEntomology,

320-325

【5】PoppyG.2000,GMcrops:

environmentalrisksandnon、target

effects[J].TrendsinPlantScience,4-6

【6】LoseyJ.E.,RayorL.S.,CarterM.E.1999,Transgenicpollen

harmsmonarchlarvae[J].Nature,214

【7】QuistD.,ChapelaI.H.2001,TransgenicDNAintrogressedintotraditionalmaizelandracesinOaxaca,Mexico[J].Nature,2001,541-543

【8】王瑾，唐益苗，赵昌平，叶兴国，2008，转基因植物检测技术研究进展，科技导报，88