程文静研究员
1986年，科学家证实杨树可以进行遗传转化，引起了人们对转基因树木研究的极大兴趣，也使人们对树木育种研究的认识有了重大的改变，即从传统的杂交育种转移到利用基因工程育种。基因工程逐渐成为树木育种研究的焦点，但是一些科学家认为转基因树木可能是迄今所有转基因生物中最具生态风险的种类—树木类型复杂、生命周期长，其主要危险表现在基因漂移、导入基因的长期稳定性难以确定、可能成为一类新的入侵外来种等。因此，必须从根本上采取防范对策，避免对自然生态系统造成不可逆转性破坏的超级树种悄然兴起。
中国转基因林木的研究现状
中国从20世纪80年代末就开始了林木转基因的研究，虽然起步稍晚但发展迅速，已掌握了多树种组织培养技术和外源基因转化技术，建立了多树种组织培养和遗传转化系统，是世界上第一个批准转基因杨树田间试验的国家。目前，商业化生产的转基因树种包括：欧黑抗虫杨N-12、转双抗虫基因741杨、抗病毒番木瓜等，拥有世界上释放面积最大的转基因林木。
在研究树种上，以发展用于造林的速生杨树为主，也有很多其他的树种：桉树，松树，柳树，榆树，梧桐树等。果树中开展转基因研究的树种已涵盖苹果、柑橘、草莓等。截至目前，已成功进行遗传转化的有杨属、落叶松属、云杉属、松属、栗属、桉树、猕猴桃、葡萄等20多个树种。已进行转化的基因主要包括抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆境（包括耐盐、耐旱、耐冷、耐高温等）、生殖发育调控、材性改良等方面。中国转基因林木的研究主要集中在抗虫、抗病、抗逆境（耐盐、耐旱、耐冷）和材性改良等方面，例如，Bt基因、API基因等。
Bt杨树(Populus nigra）种植场
中国转基因林木的风险评价
目前对转基因林木的生物安全评价的研究还刚刚开始，还有很多基础理论和技术需要研究。有关转基因农作物的生物安全研究较多，其中主要涉及对非目标昆虫、农田生态系统影响，以及基因漂移等，但在转基因林木安全评价方面的报道很少。林木转基因生物安全性主要包括转入基因的稳定性、外源基因向天然群体的基因漂移及对非目标生物的影响等，但国外专家认为转基因植物对环境的影响仍缺乏关键试验。到目前为止，国内所能检索到的相关研究主要集中在转基因林木对昆虫群落、根系土壤微生物多样性的影响。林木转基因的水平飘移等研究较少。
1、转基因林木可能对生物多样性产生负面影响
首先，基因工程树的单一性种植对生物多样性产生巨大破坏。中国“三北”地区普遍发生的杨树天牛等害虫危害，专家认为与营造箭杆杨、大官杨等杨树单一无性系人工林有关，而单一性强的转基因林木面临同样的虫害危险。
第二，基因工程树以自身的各种特性影响生物多样性。目前转基因林木对昆虫产生影响的研究主要集中在转Bt基因的林木上。中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所张真等研究发现，由于Bt蛋白主要作用于鳞翅目昆虫，对膜翅目昆虫影响不大，在抑制鳞翅目昆虫的同时有利于其它食叶昆虫种群的发展。河北农业大学林学院高宝嘉等对转基因741杨的研究表明，转基因杨树林的昆虫群落中食叶害虫的数量明显降低，群落中食叶害虫优势种的优势度也同时降低，不同抗虫性的转基因741 杨，抗虫性越强所形成的节肢动物群落与未转基因林中节肢动物群落的相似性越低。中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所王军辉研究发现，100亩以上的转Bt基因杨树纯林和1：1的转基因和非转基因杨树混交林中，昆虫和蜘蛛群落结构的比较研究说明，Bt转基因杨树会改变其昆虫群落结构，转基因杨树昆虫群落的稳定性不如非转基因杨树。另外，不育性基因工程树不能产生花粉、花或果实，这就影响一大批以花粉、花或果实为生的昆虫、鸟类和哺乳类动物的生存，这些地区森林生态系统的生物链被拆毁，最终有可能走向消亡，而此类的研究在国内还没有发现。
第三，基因工程树会影响土壤生态状况。中国科学院沈阳应用生态研究所孙彩霞研究了不同处理所导致的土壤残留Bt毒蛋白对土壤磷酸酶活性的影响，发现不同Bt蛋白残留量间的土壤磷酸酶活性存在着显著差异，表明Bt基因确实影响了土壤中的生物活性。
第四，转基因对林木生理特性，尤其是对生物代谢等会产生影响。王军辉经过实验发现，转基因雌株在杂交时普遍存在落花、早期落果的现象，认为可能就是基因改造影响了转基因植物的次生物质代谢。
第五，基因工程树可能造成外来生物入侵。树木可能是所有入侵生物中最危险的种类，其入侵后的生态后果在很长时间后才能显露出来，这对地球生态系统和生物多样性带来的危害将大大超过今天普通树木引种发生入侵所造成的危害，国内目前此类研究资料的积累较少。
2、 林木转基因长期稳定性方面的不确定性
在树木几十年的生命活动中，在各种各样的内外环境条件下，插入到树木庞大基因组上的外源基因是否会发生沉默或者发生失控，是否在某个时刻开始影响树木其他基因的表达，从而改变树木的个体发育，这些问题至今无人能给予确切的回答。而一年生转基因作物的外源基因稳定性研究难以作为多年生转基因树木稳定性研究的依据。
3、转基因林木可能通过基因漂流污染天然森林的基因库
树的驯化程度很低并且有许多树种在同一属内可能发生种间杂交，所以转基因树比起转基因作物更易对天然种群的基因库造成污染。比如降低木质素含量的基因工程树，其花粉若与野生同类树种杂交，则被污染树种的树干抵御强风袭击的能力减弱，对这类树木是毁灭性的灾难。目前释放到野外进行田间试验的有些基因工程树，有国外实验证明其转入基因已经逃逸到自然界。
4、转基因果树食品的安全性
经转基因技术处理后的水果是否使人产生过敏反应，长期食用会否患癌症等致命疾病是研究转基因果树安全所关注的问题。中国目前有一种基因工程果树（抗病毒番木瓜）正式批准进行商业化种植，在研的果树已涵盖苹果、猕猴桃、葡萄、柑橘、草莓等，但尚未发现进行相关的果树食品安全评价工作。
中国转基因林木的安全管理对策
中国转基因林木相关的生物安全法律法规制定较晚，1993年12月，原国家科学技术委员会颁布了《基因工程安全管理办法》，此后，国务院、农业部制定了大量的转基因农作物研制工作的管理方法，但缺乏转基因林业方面的法律法规。至1999 年8 月10日国家林业局颁布实施的第3号令《中华人民共和国植物新品种保护条例实施细则（林业部分）》对于转基因生物技术在林业上的应用起到监督和规范的作用。2006 年5 月，国家林业局颁布国家林业局第20号令《开展林木转基因工程活动审批管理办法》，于2006 年7 月1 日起实施。《办法》规定了实施林木转基因工程活动的范围，包括转基因林木的研究、试验、生产、经营和进出口环节，并对转基因林木进行了定义，同时还详细规定了实施林木转基因工程活动的管理措施、审批行为，以及违法实施林木转基因工程活动的行政处罚措施等。将林木转基因工程活动的安全等级按照其对人类、动植物、微生物和生态环境可能造成的危险程度分为三级，Ⅰ级尚不存在危险，Ⅱ级具有低度危险，Ⅲ级具有高度危险；对于从事安全等级为Ⅰ级和Ⅱ级的转基因林木研究的，研究单位应当在研究开始前向国家林业局报告；从事安全等级为Ⅲ级的转基因森林研究的，研究单位应当在研究开始前向国家林业局提出申请，并提交相关材料。规定转基因林木试验包括中间试验、环境释放、生产性试验三个环节，每个环节的进行均需要向国家林业局提出申请，并提交相关材料。
然而，由于认识以及条件等方面的差异，部分学者认为在转基因林木安全管理等方面仍存在一些不容忽视的问题：转基因研究随意性较大，规定只有从事安全等级为Ⅲ的转基因研究才需向国家生物安全管理部门申报，而实际上这种安全等级的判定是很困难的；转基因林木安全评价等基础研究欠缺，多重视遗传转化方面的立项研究，而忽视转基因林木安全性检测、评价等工作；研究、中试、环境释放过程中保护性措施不够，并且缺少独立的安全检测监管机构；2006年制定了第一部转基因林木的相关法律，但是早在2002年就有两种转基因林木批准商业生产，当时的评价方法是否科学完善，与现行方法是否一致，现行标准评价是否仍是安全需要进一步探讨。
同时为防止基因工程树可能造成的基因污染，人们陆续提出了一些对策。基本策略是设置生物屏障和物理屏障。虽然生物屏障已基本做到基因工程植株的雄花不育，但是存在着败育基因插入位点的有效性和表达时间的不确定性以及基因沉默等现象，同时无花或无种子的基因工程树可能会影响整个森林的食物生态链，因此有学者提出应该针对改造植物生殖后期相关的基因，这样可以做到仍能产生花瓣和花蜜，甚至还能产生无种子的果实，但是此无种子果实对其食用者来说一样存在风险的不确定性。目前有专家建议采用“多重不育系统”，但是此种系统能否100%有效尚不确定，而且可能还存在安全风险。还应提及的是专家建议树木转基因可以在染色体外遗传系统中进行，如线粒体和叶绿体。然而，最新报道指出这种方法并不是100%有效，因为存在在叶绿体向核基因组的基因泄漏，使得借助叶绿体的方法不成立，并且在树的长生命期中不能保证此方法持续有效。物理屏障就是在基因工程树周围用与之性不亲和的相近种隔离，这是比较简易的方法，但也只能是在一定程度上控制基因工程树的基因漂流到自然界。
展望
在可预见的未来，基因工程树木很可能覆盖木材生产、环境治理等诸多方面。目前所试验的各种基因工程树还很不成熟，很不完善，轻率地向自然环境释放是极其危险的。天然森林基因库的污染是一种无法清除和治理的污染，也是一种能不断自行增殖和扩散的污染。人们应当清醒地认识到这种污染的潜在危险性，千万不要等到天然森林基因库所遭受的污染到了严重的程度才引起重视。因此，有必要长期、深入地研究转基因林木田间试验和产业化可能带来的对人类及生态环境的潜在风险，严格遵循《＜生物多样性公约＞卡塔赫纳生物安全议定书》，以更完善的科学研究和规章制度保证林木的可持续安全发展。