转基因水稻对昆明雌性小白鼠取食量及营养效应的影响

材料进行经口急性毒理试验和大鼠９０ｄ喂养试验，结果未见试验动物出现明显中毒症状，大鼠解剖也未见异常病理改变。上述结果表明转基因水稻对鼠的行为及免疫系统没有明显影响，其主要原因由于Ｂｔ杀虫蛋白只能特异地与靶标昆虫中肠上皮细胞的受体结合，在哺乳动物组织中无此类特异性受体，一般不产生毒性。

本试验主要使用农业部批准的转基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６3为试验饲料材料，以中国昆明雌性小白鼠为试验对象，进行室内小鼠对Ｂｔ汕优６３饲料的喂饲试验，以评价用转Ｂｔ基因水稻制成的人工饲料对试验雌性小鼠取食及营养效应的影响。

１ 材料与方法

１．1 试验小鼠

本试验中所使用的小鼠为出生后两周（１５日龄）昆明雌性小白鼠，由武汉生物制品研究所提供。

１．2 小鼠饲料的制备

本试验将收获季节的转基因水稻Ｂｔ汕优６３及其亲本杂交水稻汕优６３稻米去壳并粉碎，并将两种水稻稻米送往武汉工业学院加工制成小鼠人工饲料，常规水稻小鼠饲料具体配方为玉米２７.0％、麸皮１９.0％、鱼粉１５．３％、豆饼１６.0％、磷酸氢钙３.0％、钙粉３.0％、食盐０．５％、复合维生素０．１％、微量元素０．１％、常规稻米１６.0％；转Ｂｔ基因水稻小鼠饲料配方为转Ｂｔ基因水稻稻米１６.0％，其他成分和常规水稻小鼠饲料成分相同。

１．３ 试验方法

试验共分2个处理，即用转基因水稻Ｂｔ汕优６３和亲本杂交水稻汕优６３配制的饲料在温室内分别喂饲昆明雌性小白鼠，小鼠饲养的温室条件为温度（２５±１）℃，湿度６０％±５％，每处理重复５次，每个重复５只小鼠。记录每只小鼠的初始体重，每天更换饲料，并记录每周饲料的投放量和小鼠体重。同时收集小鼠粪便和取食后的剩余饲料，用烘箱烘干（８０ ℃，７２ ｈ）至恒重，称量烘干后的重量。共计饲养和记录５周直至本试验结束。

１．４ 小鼠营养效应指标

本试验采用６个营养效应指标，即平均相对生长率（Ｍｅａｎ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ，ＭＲＧＲ），相对生长率（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ，ＲＧＲ）、相对消耗率（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ＲＣＲ）、毛转化率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｉｎｇｅｓｔｅｄ ｆｏｏｄ，ＥＣＩ）、净转化率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｇｅｓｔｅｄ ｆｏｏｄ，ＥＣＤ）和近似消化率（Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｄｉｇｅｓｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＡＤ）。

其中，相对生长率ＲＧＲ＝（Ｗ２-Ｗ１）／Ｐ，平均相对生长率ＭＲＧＲ＝（ｌｏｇＷ２-ｌｏｇＷ１）／ｔ，相对消耗率ＲＣＲ＝Ｑ／Ｐ，毛转化率ＥＣＩ＝［（Ｗ２-Ｗ１）／Ｑ）］×１００％，净转化率ＥＣＤ＝［（Ｗ２-Ｗ１）／（Ｑ-Ｆ）］×１００％，近似消化率ＡＤ＝［（Ｑ-Ｆ）／Ｑ］×１００％。式中，Ｗ１为小鼠初体重（ｇ）；Ｗ２为小鼠终体重（ｇ）；ｔ为小鼠取食饲料时间（ｄ）；Ｐ为小鼠不同喂饲时间平均重量（ｇ）；Ｑ为小鼠不同喂饲时间取食量（ｇ）；Ｆ为小鼠不同喂饲时间排粪量（ｇ）。

１．５ 统计分析

用ＳＡＳ６．１２统计分析软件分析处理间试验数据的差异显著性。单因素方差分析比较不同饲料同一喂饲时间及同一饲料不同喂饲时间对小鼠取食量、排粪量和营养效应的差异。双因素方差分析不同饲料和喂饲时间对小鼠取食量、排粪量和营养效应的影响。处理间的差异显著性采用ＬＳＤ检验。

２ 结果

２．１ 不同饲料和喂饲时间对小鼠取食量、排粪量和营养效应的影响

不同饲料和喂饲时间对小鼠取食量、排粪量和营养效应的影响结果见表１。从表１可以看出，不同水稻稻米制成的饲料对小鼠取食量（Ｐ＜０．００１）、排粪量（Ｐ＜０．００１）、平均相对生长率（ＭＲＧＲ）（Ｐ＜０．０５）及相对消耗率（ＲＣＲ）（Ｐ＜０．０５）有显著影响；不同喂饲周数对小鼠取食量、排粪量及所有的营养效应指标均有显著的影响（Ｐ＜０．００１）；二者的交互作用对小鼠取食量（Ｐ＜０．００１）、排粪量（Ｐ＜０．００１）、相对消耗率（ＲＣＲ）（Ｐ＜０．０１）和近似消化率（ＡＤ）（Ｐ＜０．００１）均有显著的影响。

２．２ 小鼠取食两种水稻饲料不同时间其取食量和排粪量的差异

小鼠取食两种水稻饲料不同时间其取食量和排粪量的差异见图１。从图１可以看出，小鼠的取食量在累积取食转基因稻米制备的饲料第１、２、３、４、５周均显著低于累积取食常规稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５）。小鼠的排粪量在累积取食转基因稻米制备的饲料第３、４、５周时显著低于取食常规稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５），而在第１和第２周无显著的差异。

２．３ 小鼠取食两种水稻饲料不同时间其营养效应指标的差异

２．３．１ ＭＲＧＲ和ＲＧＲ 从图２可以看出，昆明雌性小白鼠累积喂饲转基因稻米制备的饲料第1周时的相对生长率（ＲGＲ）显著高于第２、３、４、５周（Ｐ＜０．０１）；而小鼠在取食两种稻米制备的饲料同一时间的平均相对生长率（ＭＲＧＲ）无显著差异。

昆明雌性小白鼠的相对生长率（ＲＧＲ）在累积喂饲两种稻米制备的饲料第４周时存在显著差异（Ｐ＜０．０５），小鼠在取食转基因稻米制备的饲料第１、２、３和５周时的相对生长率（ＲＧＲ）与取食常规稻米制备的饲料无显著差异。

２．３．２ ＲＣＲ和ＥＣＩ 从图３可以看出，昆明雌性小白鼠累积喂饲两种稻米制备的饲料第1周时的相对消耗率（ＲＣＲ）显著高于第２、３、４、５周（Ｐ＜０．０１）；小鼠在累积取食转基因稻米制备的饲料第３周时的相对消耗率显著低于常规稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０１），其他时间无显著差异。

昆明雌性小白鼠累积喂饲两种稻米制备的饲料第１周时的毛转化率（ECI）显著高于第２、３、４、５周（Ｐ＜０．０１）；而小鼠在取食两种稻米制备的饲料同一时间的毛转化率无显著差异。

２．３．３ ＥＣＤ和ＡＤ 从图４可以看出，昆明雌性小白鼠累积喂饲两种稻米制备的饲料第１周时的净转化率（ECD）显著高于第２、３、４、５周（Ｐ＜０．０１）；而小鼠在取食两种稻米制备的饲料后同一时间其净转化率无显著差异。

昆明雌性小白鼠在累积取食转基因稻米制备的饲料第１周时的近似消化率（AD）显著低于常规稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０１），在第２周时的近似消化率与常规稻米制备的饲料无显著差异，而在第３、４、５周时的近似消化率显著高于常规稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５）。

３ 讨论

国内大量学者利用鼠在转基因水稻方面开展了大量的生物学、药理学和毒理学等研究。王忠华等［１４］利用大鼠急性中毒试验和喂养试验对Ｂｔ水稻稻米的动物毒理性进行了研究，未发现试验动物出现明显中毒症状，大鼠解剖也未见异常病理改变，对大鼠体重、进食量、食物利用率、血常规、血生化及脏器无损害性影响。另外，利用转Ｂｔ基因水稻［１５］、转Ｘａ２１水稻［１６］和转豇豆胰蛋白酶抑制剂（ＣｐＴＩ）稻米［１７］对大鼠进行的喂养试验的结果表明，大鼠除发现少数雌性的血液学指标存在差异外，大部分生理指标没有显著性差异，且所有指标均在正常范围内，因此得出转基因水稻与亲本水稻在营养学与毒理学方面基本相似。李英华等［１６］用转Ｘａ２１基因水稻在对７２只雌雄各半的大鼠进行了为期２８ｄ的喂养后，对其进食量、体重身长、蛋白质功效比、血常规、血生化、脏体比和骨密度等指标进行了检测和比较，认为转基因大米对大鼠没有明显的毒副作用［１８］。赵志辉等［１９］将转ｃｏｄＡ基因水稻及其亲本按照３０％的比例掺入大鼠饲料中，喂养３０ ｄ后，检测大鼠体重增重以及血液中的各项激素指标，结果表明没有显著差异。

上述研究主要从营养学、毒理学等方面研究了大鼠对不同转基因水稻（如转ｃｏｄＡ基因、转Ｘａ２１基因、转ＣｐＴＩ基因）的生物学和生理代谢响应，但目前很少有试验开展转Ｂｔ基因水稻稻米对小鼠生物学特性和生理代谢方面的研究，由于我国农业部已经批准发放了转Ｂｔ基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３的生产应用安全证书，这是我国首度为转基因粮食作物颁发安全证书，后期面临着转Ｂｔ基因水稻生物的安全性评价和商业化推广等环节，因此，必须用整体动物小鼠进行转Ｂｔ基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３的相关研究。中国昆明小鼠作为试验动物用于生物医学研究已有半个多世纪之久，一直是我国生产量、使用量最大的远交群（封闭群）小鼠，因此，利用昆明小鼠开展转Ｂｔ基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３的相关试验可为转Ｂｔ基因水稻安全性评价和商品化推广提供重要的理论基础。

本研究中，不同饲料和喂饲周数对小鼠取食量、排粪量和大部分营养效应指标均有显著的影响，其原因主要是昆明雌性小白鼠对饲料取食量及排粪量主要是以累计喂饲周数来计算，因此，随着取食周数的延长，小鼠的累积取食量和排粪量必然大幅增加，造成小鼠的取食量和排粪量对两种水稻饲料的喂饲时间（不同喂饲周数）存在着极显著的影响；昆明雌性小白鼠主要的营养效应指标是建立在小鼠不同周数的累积取食量、排粪量，而小鼠的初始重量是恒定的，因此，数据分析结果表明，同种饲料不同喂饲时间对小鼠所有的营养效应指标均有显著的影响。另外，昆明雌性小白鼠在取食转基因稻米制备的饲料第１、２、３、４、５周的取食量和第３、４、５周排粪量较取食常规稻米制备的饲料显著降低，但同时我们也发现，小鼠在累积喂饲两种稻米制备的饲料同一时间其平均相对生长率、毛转化率和净转化率无显著差异，说明转基因水稻稻米制备的饲料虽可影响昆明雌性小白鼠的取食和排泄，但对昆明雌性小白鼠的生长效率和最终饲料的转化率无明显影响，表明转Ｂｔ基因水稻制备的饲料对小型哺乳动物（如昆明雌性小白鼠）的食物利用效率无明显副作用。当然，转Ｂｔ基因水稻对哺乳动物的影响是一个综合效应，本研究主要考虑的是转Ｂｔ基因水稻制备的饲料对昆明雌性小白鼠营养效应指标的影响，结果表明，转Ｂｔ基因水稻对昆明雌性小白鼠取食和食物利用效率是安全的。后期的试验应该从小型哺乳动物（如本试验中的昆明小白鼠）对转Ｂｔ基因水稻的生理代谢响应（如保护酶和解毒酶等酶活性）和继代繁殖（如连续多代的饲养）方面开展研究。

本试验通过室内用转基因水稻Ｂｔ汕优６３及其亲本杂交水稻汕优６３稻米制备的小鼠人工饲料，分别在喂饲不同时间后测定昆明种雌性小白鼠的取食量、排粪量和营养效应指标，数据表明转Ｂｔ基因水稻对昆明雌性小白鼠取食和食物利用效率是安全的，从营养效应方面的响应对转基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３进行了安全性评价，试验结果可为农业部批准发放的转基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３商品化推广提供重要的理论支持。

致谢：本研究得到了武汉理工大学硕士生覃铜城、本科生陈超、叶 侃、李 峰、宋雨林、王新叶、杨佳丽等的大力协助，在此一并致谢。

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