转基因稻米饲料对昆明雄性小白鼠营养效应的影响

摘要：在室内用转基因水稻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，分别在喂饲昆明种雄性小白鼠不同时间后测定其取食量、排粪量和营养效应指标。结果表明，小鼠在累积喂饲两种稻米制备的饲料４ ｄ时的平均相对生长率（ＭＲＧＲ）、相对生长率（RGR）和相对消耗率（ＲＣＲ）均显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１）。不同水稻稻米制成的饲料对小鼠取食量、排粪量、平均相对生长率（Ｐ＜０．００１）和近似消化率（Ｐ＜０．０５）有显著的影响；不同喂饲时间对小鼠取食量、排粪量及其他营养效应指标均有显著的影响（Ｐ＜０．００１）；二者之间的交互作用对小鼠取食量、排粪量、相对消耗率（Ｐ＜０．００１）和净转化率、近似消化率（Ｐ＜０．０５）有显著的影响。小鼠的相对生长率、毛转化率在分别喂饲两种水稻稻米制备的饲料不同时间后无显著的差异，净转化率在分别喂饲两种水稻米制备的饲料后除第4天外其他时间无显著差异。上述结果显示，转基因稻米制备的饲料对小型哺乳动物（如鼠类）的主要营养效应指标无明显影响。

关键词：转Ｂｔ基因水稻；饲料；小鼠；营养效应；平均相对生长率；净转化率

中图分类号：Ｓ８１６．４１；Q95-33 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０11）19－4013-05

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Tｒａｎｓｇｅｎｉｃ Rｉｃｅ Dｉｅｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Fｏｏｄ Uｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Iｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｋｕｎｍｉｎｇ Mａｌｅ Mｏｕｓｅ

ＬＩ Ｊｕｎ－sｈｅｎｇ１，ＸＩＡＯ Ｎｅｎｇ－wｅｎ１，ＺＨＡＯ Ｃａｉ－yｕｎ１，ＧＵＡＮ Ｘｉａｏ１，ＷＵ Ｇａｎｇ２

（１．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Wuhan ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｍｏｕｓｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｄｉｅｔｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ｂｔ ｒｉｃｅ ｃｕｌｔｉｖａｒ “Ｓｈａｎｙｏｕ ６３” ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｉｃｅ ｃｕｌｔｉｖａｒ “Ｓｈａｎｙｏｕ ６３”． Ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ， ｆｒａｓｓ ａｎｄ ｆｏｏｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ ｍａｌｅ ｍｏｕｓｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｆｔｅｒ ｆｅｅｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄａｙｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ mean raletive ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ （ＭＲＧＲ）， retative grouth rate（RGR） ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ （ＲＣＲ） ｉｎ ｍｏｕｓｅ ａｆｔｅｒ ｆｅｅｄｉｎｇ ｏｎ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｉｃｅ ｃｕｌｔｉｖａｒ “Ｓｈａｎｙｏｕ ６３” ｂｙ ４ ｄａｙｓ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｆｅｅｄｉｎｇ ｔｉｍｅｓ（Ｐ＜０．００１）． Ｔｈｅ ｄｉｅｔ ｍａｄｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｉｃｅ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｅ ｉｎ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ， ｆｒａｓｓ， ＭＲＧＲ （Ｐ＜０．００１）ａｎｄ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｄｉｇｅｓｔｉｂｉｌｉｔｙ （ＡＤ）（Ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅ ｆｅｅｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｌｓｏ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ， ｆｒａｓｓ ａｎｄ ａｌｌ ｆｏｏｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ （Ｐ＜０．００１）． Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｅｔ ｖａｒｉｅｔｙ ａｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｌｓｏ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃe ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ， ｆｒａｓｓ， ＲＣＲ （Ｐ＜０．００１）， ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｇｅｓｔｅｄ ｆｏｏｄ （ＥＣＤ） ａｎｄ ＡＤ（Ｐ＜０．０５）． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ＲGＲ， and ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｉｇｅｓｔｅｄ ｆｏｏｄ （ＥＣＩ） ｏｆ ｔｈｅ ｍａｌｅ ｍｏｕｓｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ｂｔ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｉｃｅ ｄｉｅｔｓ ａｆｔｅｒ ｆｅｅｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄａｙｓ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｅｖｉｄｅｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｏｏｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ｍａｍｍａｌｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｕｓｅ， ａｆｔｅｒ ｆｅｅｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｄｉｅｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ｂｔ ｒｉｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ｂｔ ｒｉｃｅ ｃｕｌｔｉｖａｒ； ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｄｉｅｔ； ｍｏｕｓｅ； nutritional effects； ｍｅａｎ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ； ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｇｅｓｔｅｄ ｆｏｏｄ

转基因技术是２１世纪最重要的高新技术之一，在缓解资源短缺、环境恶化、保障粮食安全、农业可持续发展等方面显现出巨大的潜力。自Ｓｃｈｎｅｐｆ 等［１］首次从Ｂｔ中克隆Ｃｒｙ１Ａ基因以来，至今已有１３０多种杀虫晶体蛋白基因被报道。２０世纪９０年代起，我国国内就开展了转基因植物培育，已先后培育出多个品种，如抗螟虫的转Ｂｔ水稻［２，３］，转ＣｐＴ１和ＳＣＫ基因水稻（抗螟虫）、转ＧＮＡ基因水稻（抗飞虱）［４］等，先后获得大量的目标性状强、遗传和表达稳定、农艺性状优良的转基因水稻株系资源［５］。

随着对转基因作物研究的深入以及人们食品安全意识的进一步提高，对转基因作物进行安全性评价也迫在眉睫。如李汉帆等［６］引用英国阿伯丁罗威特研究所普兹泰教授试验结果，发现老鼠在食用转基因土豆之后，其免疫系统受到破坏。而刘雨芳等［７］研究结果表明，转ｃｒｙｌＡｃ／ｓｃｋ双价基因抗虫稻ＭＳＡ４大米对大鼠表观体征、脏器系数、血常规与血生化无明显不良影响。王忠华等［８］以克螟稻米粉为材料进行经口急性毒理试验和大鼠９０ ｄ喂养试验，结果未见试验动物出现明显中毒症状，解剖大鼠也未见异常病理改变。以上试验结果表明，转基因作物对于动物生长发育和生理代谢是否有直接和间接的影响，目前尚无定论。

目前，我国已确立农业生物技术发展战略，２００９年根据《农业转基因生物安全管理条例》规定和农业转基因生物安全委员会评价结果，农业部批准发放了转基因抗虫水稻华恢１号及杂交种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。本试验主要使用农业部批准的转基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３为试验材料，以整体动物昆明种雄性小白鼠为试验对象，进行室内不同时间的小鼠喂饲试验，以评价用转基因水稻制成的人工饲料对试验小鼠取食及营养效应的影响。其研究结果可为国家制定有关生物安全的法规，加强农业转基因生物安全管理，规范相关产业发展等提供依据。

１材料与方法

１．１小鼠饲料的制备

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，小鼠饲料具体配方见表１。

１．２试验小鼠

本试验中所使用的小鼠为出生后２０日龄昆明种雄性小白鼠８０只，由武汉生物制品研究所提供。

１．３试验设计

试验共分２个处理，每个处理重复５次，每个重复８只小鼠。２个处理分别用转基因水稻Ｂｔ汕优６３和亲本杂交水稻汕优６３配制的饲料喂饲。记录每只小鼠的初始体重，每２ ｄ更换一次饲料，并记录饲料投放量和小鼠体重。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。试验期为３２ ｄ。

１．４小鼠营养效应指标

本试验采用６个营养效应指标（计算公式见表２），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）。

１．５统计分析

用ＳＡＳ６．１２（ＳＡＳ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｉｎｃ． ＵＳＡ，１９９６）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３。从表３可以看出，不同水稻稻米制成的饲料对小鼠取食量、排粪量、平均相对生长率（Ｐ＜０．００１）和近似消化率（Ｐ＜０．０５）有显著的影响；不同喂饲时间对小鼠取食量、排粪量、平均相对生长率、相对生长率、相对消耗率、毛转化率、净转化率和近似消化率均有显著的影响（Ｐ＜０．００１）；二者之间的交互作用对小鼠取食量、排粪量、相对消耗率（Ｐ＜０．００１）和净转化率、近似消化率（Ｐ＜０．０５）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，取食转基因稻米制备饲料的小鼠在喂养的第４、８、１２、１６、２０、２４、２８和３２天的取食量分别显著低于取食常规稻米制备饲料的小鼠的取食量（Ｐ＜０．００１）。小鼠的排粪量在取食转基因稻米制备的饲料的不同时间也分别显著低于取食常规稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０１）。

２．３小鼠取食两种水稻饲料不同时间其ＭＲＧＲ、ＲＧＲ、ＲＣＲ的差异

小鼠取食两种水稻饲料不同时间其ＭＲＧＲ、ＲＧＲ、ＲＣＲ的差异见表４。从表４可见，小鼠在累积喂饲两种稻米制备的饲料４ ｄ时的平均相对生长率均显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１），小鼠喂饲常规稻米制备的饲料４ ｄ时的平均相对生长率显著高于用转基因稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５），而其他时间无显著差异。小鼠在累积喂饲转基因稻米制备的饲料３２ ｄ时的相对生长率显著低于４、８、１２、１６和２０ ｄ的相对生长率（Ｐ＜０．００１），在累积喂饲两种稻米制备的饲料４ ｄ时的相对生长率显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１）；同时，小鼠喂饲常规稻米制备的饲料不同时间后的相对生长率与转基因稻米制备的饲料无显著差异（Ｐ＞０．０５）。小鼠在累积喂饲两种稻米制备的饲料４ ｄ时的相对消耗率均显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１），小鼠喂饲常规稻米制备的饲料４、１６ ｄ时的相对消耗率显著低于用转基因稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５），而小鼠喂饲常规稻米制备的饲料１２、２８、３２ ｄ时的相对消耗率显著高于用转基因稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５）。

２．４小鼠取食两种水稻饲料不同时间其ＥＣＩ、ＥＣＤ、ＡＤ的差异

小鼠取食两种水稻饲料不同时间其ＥＣＩ、ＥＣＤ、ＡＤ的差异见表５。从表５可见，小鼠在累积喂饲两种稻米制备的饲料４ ｄ时的毛转化率均显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１），而小鼠在累积饲喂常规稻米制备的饲料不同时间后的毛转化率与累积饲喂转基因稻米制备的饲料无显著差异。小鼠在累积喂饲两种稻米制备的饲料４ ｄ时的净转化率显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１），小鼠喂饲常规稻米制备的饲料４ ｄ时的净转化率显著高于用转基因稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５），而在其他时间无显著差异。小鼠在累积喂饲转基因稻米制备的饲料４ ｄ时的近似消化率显著高于其他累积喂饲时间（Ｐ＜０．００１），小鼠喂饲常规稻米制备的饲料２８ ｄ和３２ ｄ时的近似消化率显著低于用转基因稻米制备的饲料（Ｐ＜０．０５），而在其他时间无显著差异。

４小结与讨论

水稻是世界重要的粮食作物，为全球一半人口提供粮食。尽管目前国际社会对转Ｂｔ基因作物的安全性还没有定论，但是水稻作为人们的首选主粮，倘若在安全性上存在问题势必给百姓乃至国家造成巨大的灾难。因此，对于转Ｂｔ基因水稻的可食用性及其商业化推广尤须谨慎，必须用与人类相近的小型哺乳动物进行喂养试验来开展研究。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，被广泛应用于生物学、药理学、毒理学等领域的研究。如复合蛋白锌能促进核酸和蛋白质合成，促进大鼠的生长发育，其疗效显著优于硫酸锌［９］；甲基汞影响染毒雄鼠与正常雌鼠所产子代小鼠的生长发育［１０］；而水稻黄酮对大鼠肝纤维化有明显的抑制作用，可提高大鼠肝组织中自由基清除系统的功能，减轻自由基对肝组织的损害［１１］等。上述研究主要从毒理学等方面研究了大鼠和小鼠对外源化学物质（如甲基汞、黄酮等）的生理代谢响应。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，而此方面的研究对我们进行转Ｂｔ基因水稻的安全性评价和商品化推广也具有十分重要的意义。本研究中，昆明雄性小白鼠在累积喂饲转基因稻米制备的饲料不同时间后的相对生长率与取食常规稻米制备的饲料无显著差异，说明转基因水稻稻米制备的饲料对小鼠的相对生长效率无明显副作用；同时，昆明雄性小白鼠在累积喂饲转基因稻米制备的饲料不同时间后的毛转化率和除第4天外的净转化率与取食常规稻米制备的饲料无显著差异，说明昆明雄性小白鼠对转基因稻米和常规稻米制备的饲料在食物粗转化效率和最终净转化效率方面没有明显差异。研究结果显示，转基因水稻稻米制备的饲料对小型哺乳动物不同喂饲时期的主要营养效应指标无明显负作用。另外，不同饲料喂饲时间对昆明雄性小白鼠的取食量、排粪量和所有的营养效应指标均有显著的影响，而小鼠在累积喂饲转基因稻米和常规稻米制备的饲料３２ ｄ后的营养效应指标显著低于其他累积喂饲时间，其原因主要是随着喂饲时间的延长，小鼠不同时间的累积取食量和排粪量也随着增加，导致小鼠转化后的营养效应指标也显著低于早期不同喂饲时期的各项营养效应指标，而此营养效应的差异与昆明雄性小白鼠对转基因稻米和常规稻米制备的饲料的取食无明显的相关。

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，分别在喂饲昆明种雄性小白鼠不同时间后测定其取食量、排粪量和营养效应指标，结果显示，转Ｂｔ基因水稻对当代小型哺乳动物的食物利用效率无明显负作用，其结果可为农业部批准发放的转基因抗虫水稻Ｂｔ汕优６３的安全性评价和商品化推广提供重要的参考。

致谢：本试验得到了武汉理工大学熊燕飞副教授，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，在此一并感谢！

参考文献：

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