文献检索综述

基因工程能否在饲草，草皮和生物能源作物育种中起飞?

背景：基因工程提供了产生独特遗传变异的机会，其在性相容的基因库中不存在或具有非常低的遗传力。转基因植物的产生和育种，导致在几种主要经济作物如玉米，大豆，棉花和芸苔生产中广泛使用转基因栽培品种。基因工程作物的监管批准过程缓慢，并受到广泛的政治干预。饲料草和豆类的情况更复杂。

种植最广泛的草料，草皮和生物能源物种（例如高羊茅，多年生黑麦草，柳枝稷，苜蓿，白三叶草）是高度自交不亲和性。与近交种相比，它们具有将其基因传递到相邻植物的高潜力。这些物种中的主要生物安全问题是花粉调节的转基因。由于人类消费是间接的，转基因饲料，草皮和生物能源物种的风险评估侧重于其环境或生态影响。虽然在这些物种的遗传修饰方面已经取得了显着的进展，但由于严格和昂贵的监管要求，转基因栽培品种的商业化非常有限。到目前为止，在美国唯一的转基因饲料作物是“Roundup Ready”（RR）苜蓿。RR 苜蓿的批准过程是复杂的，涉及几轮监管，解除管制和重新调节。然而，RR苜蓿的商业化是监管批准多年生异交杂草作物向前迈出的重要一步。随着其它的转基因饲料，草皮和生物能源作物的产生和测试，已经开发了不同的策略以满足法规要求。最近在转基因饲料和草皮的风险评估和调节的进展被总结和讨论。

关键词：草料和草皮，生物能源作物，草，豆科植物，转基因植物，基因流动，解除管制，生物安全，转基因，苜蓿，肯塔基蓝草

引言

饲料作物对全球畜牧业和可持续农业至关重要。常用的饲料作物包括单子叶草和双子叶豆科植物。它们代表了具有一年生或多年生，冷季或温季生长偏好，以及草皮形成或束型生长习性的不同组的植物广泛栽培的饲料草包括高羊茅（Festuca arundinacea），多年生黑麦草（Lolium perenne），意大利黑麦草（Lolium multiflorum），果园草（Dactylis glomerata），肯塔基草（Poa pratensis）和狗牙根（Cynodon dactylon）。主要豆类饲料包括苜蓿（Medicago sativa L.）和白三叶草（Trifolium repens）。除了用作饲料作物之外，一些缓慢生长的矮秆草是专门用于在运动场，草坪和路边的草皮或美化目的。草皮物种，例如高羊茅，多年生黑麦草，狗牙根，肯塔基早熟禾和creeping bentgrass (Agrostis stolonifera)，通过提供安全的活动表面和防止侵蚀，为我们的环境做出了巨大的贡献。

一些饲料品种是高产的，并且具有用作生物能源作物的潜力。由木质纤维素生物质生产的生物燃料称为木质纤维素生物燃料。这样的生物质含有丰富的纤维素和半纤维素形式的糖，其可以通过水解和随后的发酵转化为乙醇（Hisano等人，2009）。柳枝稷（Panicum virgatum）是草本生物燃料作物的一个很好的例子。柳枝稷是C4温暖季节多年生本土物种，遍及北美。由于其高生物量生产，广泛的地理分布，高营养利用效率和环境效益，它被美国能源部选为模型生物能源物种（McLaughlin和Kszos，2005; Schmer等人，2008; Casler等人，2011）。转基因技术已被用于改进草料，草皮和生物能源作物。因为技术允许

来自不相关物种的外源基因和内源基因的下调或上调，它提供了将新的遗传变异引入植物育种程序的机会。自从第一代转基因饲料型高羊茅植物（Wang等人，1992）的生产以来，在过去二十年中基因工程在草料，草皮和生物能源作物中已经取得了巨大的进展。简而言之，已经采用转基因方法在以下方面改进这些物种：苜蓿，高羊茅和多年生黑麦草中体外干物质消化率的显着改善（Guo等人，2001; Chen等人，2003,2004;Reddy等人，2005; Tu等人，2010）;增强苜蓿，白三叶草，匍匐翦股颖等的耐旱性（J.-Y.Zhang等人，2005,2007; Fu等人，2007; Jiang等人，2009,2010; Xiong等人et al，2010）;增加白三叶草和苜蓿中的磷摄取（Ma et al，2009，2012）;增强多年生黑麦草的耐盐性和耐寒性，增强匍匐翦股颖的抗冻性（Hisano et al，2004; Hu et al，2005; Wu et al，2005; Li et al，2010）；延迟或抑制红羊茅（Festuca rubra）的花发育（Jensen等，2004）; 发展低过敏多年生的意大利黑麦草（Petrovska等人，2004）;增强苜蓿铝耐受性（Tesfaye等人，2001; Barone等人，2008）; 延缓苜蓿叶片衰老（Calderini等，2007; C.Zhou 等，2011）; 耐药多年生黑麦草和白三叶草（Xu et al，2001; Ludlow et al。，2009）;增加了高羊茅和匍匐翦股颖的抗病性（Fu等人，2005; Dong 等人，2007,2008; M.Zhou等人，2011）;改善草垛中的草皮质量（Agharkar等人，2007; H .Zhang et al，2007）;在地三叶草（Trifolium subterraneum L.）和高羊茅中富含硫的蛋白质积累（Rafiqul等，1996; Wang等，2001）;在柳枝稷中生产聚羟基丁酸酯（Somleva等人，2008）;增加苜蓿和柳枝稷中的糖释放（Chen和Dixon，2007; Jackson等人，

2008; Fu等人，2011a，b; Saathoff等人，2011）增加柳枝稷的生物量产量（Fu et al，2012）; 柳枝稷生物乙醇生产的大幅提高（Fu等人，2011）。

遗传工程极大地促进了植物改良的突破，并导致在主要经济作物中广泛栽培的品种的发展（Park et al，2011）。在过去15年中转基因作物的采用经历了87次反复的增长，因为生物技术作物在1996年首次商业化，使生物技术作物成为历史上最快采用的作物技术。996年至2010年的累积增长区域超过10亿公顷（James，2011年）。2010年种植生物技术作物的国家数量达到29个，前十个国家的国家每年增长超过100万公顷。美国仍然是转基因作物最大的种植国家，2010年种植了6680万公顷，占全球生物技术领域的45％（James，2011年）。

尽管广泛采用有益的经济和转基因作物的环境影响，也非常难以解除新的商业化转基因品种管制。在转基因饲料，草皮和生物能源种类中，情况更复杂。农业生物技术的一个持久的教训是低估了生物安全关注，是一个巨大的错误。（Stewart，2007）。在本文中，我们只关注在美国转基因的解除管制过程的讨论。将给出具体的成功和不成功的实例来说明解除草料和草皮管制所涉及的过程和并发症。

转基因作物监管体系和商业化中的补充

在美国，参与评估转基因植物或转基因生物（GMO）的联邦机构是美国农业部（USDA），环境保护局（EPA）和食品药物管理局（FDA）。最发达的转基因植物由这些机构中的至少两个审查，其中

大多数受三种因素的影响（McHughen和Smyth，2008）。

动植物卫生检验局（APHIS）是美国农业部的监管分支机构。它主要关注保护农业和环境免受潜在的害虫。APHIS确定转基因栽培品种是否可能变成害虫，即具有负面的农业或环境影响。机构规定转基因植物和种子进口，运输和田间试验通过通知和许可程序进行。

EPA调节经用于转基因植物制造的害虫抗性，例如Bt昆虫抗性或病毒抗性植物。在EPA术语中，这些植物含有“植物保护剂”（也称为“植物杀虫剂”）。EPA声称不调节遗传工程（GE）植物本身，而是调节与GE植物相关的杀虫性质McHughen和Smyth，2008）。FDA负责确保人类食物的安全和动物饲料的供应。如果引入的基因来自已知的变应原来源，那么必须评估转基因食物的变应原性。如果从转基因生物或与转基因生物一起生产的食品或饲料由相同的物质组成，在相同的数量和相对比例，则没有安全关注的基础，没有必要援引“掺假”行动触发（McHughen和Smyth，2008）。与世界上大多数其他监管机构形成对比的是，这些监管机构基于纯粹的遗传过程触发监管审查工程，FDA根据产品组成的客观变化调整食品和饲料。FDA几乎是唯一具有其监管触发的科学可靠的基础：认识到危害是由有形物质的存在引起的，而不是由繁殖方法引起的（McHughen，2007; McHughen和Smyth，2008）。

虽然2010年1.48亿公顷的转基因作物占世界农田总面积15亿公顷的10％（James，2011），详细分析数据显示，超过99％的生物技术区域被转基因玉米，大豆，棉花和芸苔占领。除了这四种主要经

济作物，只有少数其他物种被放松管制，包括木瓜，南瓜，水稻，马铃薯和苜蓿。关于转基因性状，除草剂耐受性始终是显性性状，其次是昆虫抗性和病毒抗性。

非常有限数量的转基因作物解除管制和在少数性状在商业化植物中使用与文献中可获得的大量成功的遗传工程报告形成鲜明对比。放松管制过程变得如此复杂和昂贵，只有大公司用深层资源可以负担得起。正如Bradford et al（2005），在监管标准指导下满足监管要求和市场限制的成本是转基因作物商业化的重大障碍（Bradford et al，2005）。显然，这对于转基因改良和特殊作物的商业化和特定性状造成了很大的问题。

大多数重要的饲料，草皮和生物能源种类是异型的，并具有常年生长习性。这些植物可以容易地与野生或野生亲缘杂交。一些物种有良好的适应边际土地和拥有侵略的能力。监管机构已提出特别关注，并需要对这些多年生草和豆类进行额外审查（Strauss等人，2010年）。主要关注的是花粉介导的转基因流动。

草料和草皮中基因流动的研究

花粉是一种基因流向外源物种的重要载体。使用简单的花粉萌发培养基评估高羊茅和柳枝稷花粉的体外活力和寿命（Wang等人，2004a; Ge等人，2011）。天气条件对花粉寿命有很大的影响。在阳光大气条件下，转基因和非转基因高羊茅花粉的生存力在30分钟内下降至5％，在90分钟内完全丧失生存力。在多云大气条件下，高羊茅花粉的活力在150分钟后下降至5％，在240分钟内完全丧失活力

（Wang等人，2004a）。同样，柳枝稷花粉寿命在晴朗的大气条件下快速降低，半衰期小于4.9分钟，在20分钟内完全丧失活力。在多云的大气条件下，柳枝稷花粉的半衰期比在阳光条件下长五倍以上，大约在150分钟完全失去活力（Ge等人，2011）。在高羊茅和柳枝稷中，在转基因和非转基因对照植物之间没有发现花粉存活力和寿命的差异。

由于风驱花草具有将其基因传递到相邻植物的高风险，花粉流动不仅是转基因植物中的关注点，长期以来一直是对常规品种的种子纯度的考虑。对于基础种子生产的异花传粉草种，隔离标准USDA （CFR201.76）要求的距离为274 m（900英尺）隔离距离。转基因草的田间试验基本上遵循基础种子生产的标准。在转基因饲料，草皮和生物能源作物的田间释放的情况下，人类消费是间接的或根本不涉及。因此，对这些物种的生物安全性的评价主要集中在它们的环境或生态影响。

形态学标记研究首先用于几十年前的花粉流动。据报道，外来花粉源在多年生黑麦草中的花粉污染在182μm（Griffiths，1951）时高达10％，或在7.3m时低至1％（Copeland和Harding，1970）。在光滑的黑麦草（Bromus inermis），Johnson et al.（1996）报告在22和27米之间的花粉污染小于5％（Johnson等人，1996）。在多年生黑麦草中的花粉陷阱研究表明，黑麦草花粉可以行进80行程，尽管在该距离处收集的花粉的量比在中心黑麦草附近的陷阱中少得多（Giddings 等人，1997a，b）。使用同工酶标记（Pgi-2）来研究草地羊茅（Festuca

pratensis Huds。）中的花粉分散; 花粉被接收植物在距离250m处捕获（Nurminiemi等人，1998; Rognli等人，2000）。

转基因植物提供独特的材料来研究草中的基因流动。在转基因爬行禾草的小规模田间试验中，在离源转基因植物最大距离292m处回收除草剂抗性后代（Wipff和Fricker，2001）。测量转基因匍匐bentgrass 四种相关物种间杂交的频率，在匍匐bentgrass和Agrostis capillaris 和A. castellana之间收集的种间转基因杂种分别在0.044和0.0015％的频率（Belanger等人，2003）。在对转基因高羊茅的花粉分散的小规模实验中，在距离中心转基因作物高达150m的受体植物中检测到转基因。在盛行风向上观察到最高的转基因频率，50m时为5％，100m 时为4.12％，150m时为0.96％（Wang et al。，2004b）。结缕草（Zoysia japonica）Steud.）显示，在所检查的相邻杂草物种中没有检测到来自转基因动物杂草的基因流动，但是在野生型振动病中观察到频率为1.2，在距离为3m时为0.12％，在距离为3m时为0％（Bae等人，2008）。已知单性生殖存在于许多温暖季节的草中，例如Poa和Paspalum物种。单性生殖繁殖模式的特征在于胚胎发育，其独立于卵细胞的受精，但是需要用兼容的花粉受精以产生胚乳（Sandhu等人，2010）。使用转基因肯塔基蓝草花粉供体，以量化花粉和种间花粉介导的基因流动。二十五个性和兼性无融合生殖Poa物种用作花粉受体，并放置在离转基因材料0,13和53米的距离。整体混合频率为0.048％，0m距离处的混合频率为0.53％（Johnson等人，2006）。定量基因流从无融合四倍体bahiagrass（Paspalum notatum Flugge）至四倍体或二

倍体bahiagrass，草甘膦抗性单性生殖bahiagrass与非转基因栽培品种生长非常接近（0.5-3.5米）。转基因无性系，四倍体和有性二倍体bahiagrass之间的平均基因转移为0.03％。转基因拟态四倍体和非转基因，无融合生殖四倍体bahiagrass之间的平均基因转移率为0.17%（Sandhu等人，2010）。虽然不提供完整的转基因抑制，单性生殖物种之间的基因转移发生在低频率和短距离（Johnson等人，2006; Sandhu等人，2010）。

在“Roundup Ready”匍匐bentgrass的景观层次的研究中，发现大多数基因流动在盛行风的方向上发生在2km内。所观察到的最大基因流距离分别为位于主要非农艺生境中的21和14公里的堇青和常驻植物（Watrud等人，2004）。该报告获得了大量的宣传，并在缩小APHIS对越野草的监管过程中发挥了作用。在2005年之前，野生转基因草的田间试验仅需要一个简单的通知APHIS。自2005年以来，这种物种的田间释放已经收紧，需要一个完整的许可证。如果允许转基因草在田间开花，则程序和要求更严格。

苜蓿和白三叶草主要由昆虫授粉。“Roundup Ready”苜蓿的大规模田间研究表明，花粉介导的基因流动随着距离源的距离的增加而减小。最坏情况管理情景中的基因流动分别在152,305,457和805米处分别为1.39,0.32,0.07和0.003％。在1.6km处没有检测到基因流动（Fitzpatrick等人，2003）。另一项使用'Roundup Ready'苜蓿的研究表明，蜜蜂中的基因流在274米处为1.49％，在1524米附近线性下降至0.20％。基因流动持续下降到4.1公里，在低频率（0.06％）检测

到（Teuber等人，2004）。基因流动是一种自然发生的事件，但是现代生物技术的引入给这一自然过程带来了新的关注，并为科学家和政策制定者提出了生态，经济和知识产权问题。风险评估研究的主要焦点应放在转基因流动的后果上。转基因植物的表型及其在环境中的安全性，而不是用于生产它们的方法，应该是风险分析和监管关注的主要焦点（Bradford等人，2005）。

放松管制的‘ROUNDUP READY’紫花苜蓿

遗传工程虽然在草料，草皮和生物能源方面取得了重大进展，但迄今为止，唯一放松管制的作物是“Roundup Ready”苜蓿。解除管制过程是漫长而复杂的。2004年4月，USDA-APHIS收到孟山都公司和Forage Genetics International公司的请愿书，要求确定耐除草剂草甘膦（除草剂Roundupw中的活性成分）的苜蓿系的非受控状态。该性状通过5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）基因的转基因表达获得。该基因来源于根癌土壤杆菌的CP4菌株。通过农杆菌介导的转化获得转基因苜蓿植物。非选择性除草剂草甘膦通过阻断已经存在于植物中的天然EPSPS酶的作用，抑制植物中芳香胺合成的必要步骤。然而，CP4 EPSPS蛋白不被草甘膦抑制; 因此任何植物表达足够水平的这种蛋白质对草甘膦施用是耐受的。“Roundup Ready”苜蓿也称为耐草甘膦（GT）苜蓿。

APHIS评估了使用转基因苜蓿造成的植物有害生物风险，并准备了环境评估。从2005年6月14日起，APHIS取消了GT苜蓿的管制。

大约9个月后，一组有机苜蓿种植者和食品安全中心在加利福尼

亚北部地区提起诉讼，质疑APHIS决定给予苜蓿系非受监管状态。2007年2月，法院裁定APHIS的环境评估未能充分考虑某些环境和经济影响，法院推翻了APHIS决定对转基因苜蓿授予非管制状态。法院还命令USDA准备环境影响声明（EIS），这是一个冗长而复杂的文件，需要仔细审议和广泛的合作努力。在美国法院最近涉及苜蓿之前，没有美国农业部批准的转基因作物需要在批准过程中使用EIS （Waltz，2011b）。新种植的转基因苜蓿被停止。现有的20万英亩土地仍然可以收获，使用和出售，但是田地受到法院命令的管理实践，以尽量减少转基因苜蓿在非转基因苜蓿的收获中的潜力。

“Roundup Ready”苜蓿案到美国最高法院。2010年6月，最高法院就这一事项发布了一项有利于孟山都的裁决，称地方法院在程序上超过了停止种植的程度。该裁决允许USDA-APHIS采取适当的行动，以允许在他们完成EIS时进一步种植。

APHIS于2009年12月发布了EIS草案，收到大约244 000次公众意见。APHIS于2010年12月16日生成了最终的EIS。该2300页的文件认为转基因苜蓿对于食物和饲料目的是安全的，并且不可能引起植物有害生物风险。该机构首先提出了两个行动之一：批准转基因苜蓿或部分批准，对隔离距离和地理位置有限制。部分批准建议引起了生物技术行业的严重关注，因为这样的举措将创造一个先例，商业动机将优于美国农业部的科学决策。农场组织声称，如果美国农业部继续向监管过程注入非基于科学的标准，他们的国际贸易努力就会受到损害。在一些美国国会议员发给美国农业部的信中，他们称这个建

议“令人不安”，因为它“使监管过程政治化”（Waltz，2011b）。

2011年1月27日，美国农业部宣布将完全解除对苜蓿的限制。经过4年的法院禁令，美国农民可以再次种植GE苜蓿。

“抗除草剂”匍匐翦股颖属

匍匐剪股颖属是一种专门用于草坪用途的缓慢生长的草种。通过使用生物射弹装置（微粒轰击）引入CP4 EPSPS基因来开发转基因爬行匍匐草。基因插入允许使用草甘膦作为草坪生产中的杂草控制选项。如果生产CP4 EPSPS的匍匐，股颖植物生长在具有杂草的高尔夫球场中，施用草甘膦将杀死杂草，但不杀死弯曲草植物。

APHIS于2003年4月从Scotts公司和Monsanto公司收到了修订的申请，寻求确定对遗传工程改造为耐受除草剂草甘膦的匍匐剪股颖的非受管制状态。“Roundup Ready”匍匐剪股颖属是APHIS审查的第一个多年生植物草植物。

2002年，Scotts公司在USDA-APHIS许可证下在俄勒冈州中部种植了约160公顷的“Roundup Ready”匍匐剪股颖。当爬行的禾草的源场第一次在2003年夏天开花时，使用CP4 EPSPS基因作为标记，以量化存活的GM花粉运动和潜在的基因流向兼容的当地和前哨植物。发现通过存活的转基因花粉的Agrostis植物的杂交发生在远离弯曲草源区域的周边21km处（Watrud等人，2004）。

在2003年，APHIS完成了杂草风险评估，并确定GE耐草甘膦匍匐剪股颖不符合作为联邦有害杂草的标准。食品安全中心对APHIS 在联邦法院的决定提出质疑。2007年2月5日，美国华盛顿地区法

院的法官发布了一项裁决，大多数裁决赞成几个环境团体。引用2004年的研究（Watrud等人，2004），法官同意原告，在受保护的草原中植物草成为确定的风险是重要的。他还得出结论，美国农业部官员对可能存在的有害杂草的评价所采取的某些立场是“任意和反复无常的，违反法律”，因此他命令进一步的实地测试等待美国农业部在国家环境下的全面环境评估政策法（NEPA）。美国农业部对此决定没有提出上诉，并对任何未来的实地测试制定了新的NEPA政策。苏格兰公司对此决定提出上诉。2008年3月，联邦上诉法院驳回了该案。

显然，EIS是转基因匍匐剪股颖所必需的。草案EIS尚未由APHIS 完成或发布。

耐除草剂肯塔基蓝草

Scotts公司生产了新的草甘膦耐受性转基因肯塔基蓝草，不使用植物害虫成分。具体通过生物弹射转化生产转基因植物，不涉及农杆菌转化或根据植物保护法调节的任何其它植物有害生物。除草剂抗性基因EPSPS来自拟南芥，泛素启动子来自稻，肌动蛋白内含子来自稻，并且醇脱氢酶3'非翻译区来自玉米。

APHIS将“受管制物品”定义为：如果供应生物体，受体生物体或载体或载体代理属于第340.2节中指定的任何属或分类群，并符合植物的定义，则通过基因工程改变或生产的任何生物体害虫，或是未分类的生物体和/或其分类未知的生物体，或含有此类生物体的任何产品，或通过遗传工程改变或产生的任何其他生物体或产品，其中管理员确定其是植物有害生物或具有理由相信是植物病虫害。

换句话说，如果一种GE生物体不是植物有害生物，而不是使用植物有害生物，并且APHIS没有理由相信它是植物有害生物，那么该GE生物体不会落入APHIS的监管机构。

APHIS已经确定肯塔基蓝草，不管是否为转基因，不应列为有害杂草。2011年7月，APHIS证实，由Scotts生产的转基因蓝草不在该机构的监管机构内，因为其不含植物有害生物序列，并且没有植物有害生物用于产生转基因肯德基蓝草。草甘膦耐受性是由单个基因插入引起的，其不产生肯塔基蓝草的新种，这意味着其在生物学上与其传统对应物相同（USDA-APHIS，2011）。实质上，根据植物保护法，转基因肯塔基蓝草不是“受管制的物品”。

转基因肯塔基蓝草不是受管制品的决定与其他APHIS监管决定一致。例如，2008年，APHIS得出结论，使用源自矮牵牛杂种和大肠杆菌的基因转化并通过生物物理学转移的转基因牵牛花不是限定物。虽然通过非植物害虫途径绕过美国农业部审查的想法已经被行业家长期以来知道，但似乎大型生物技术公司对享受当前复杂的解除管制过程的测试系统没有兴趣，自动防止一些公共部门和小公司由于所需的成本和时间而卷入（Waltz，2011a）。

转基因含量

已经开发或提出了许多生物遏制措施来控制转基因流动，包括雄性不育，种子不育，母本遗传，延迟开花和基因缺失(Daniell, 2002; Luo 等, 2007;Clarke 和Daniell, 2011)。

雄性不育在防止从转基因植物到杂草或相关非转基因物种的杂

交中是非常有效的。该技术已经在芸苔中商业利用。通过编码细胞毒性分子的核基因的细胞特异性表达或阻断花粉发育所必需的反义基因的选择性消除绒毡层细胞产生稳定的雄性不育（Kausch等人，2009）。在匍匐剪股颖中，通过在水稻绒毡特异性启动子的控制下表达核糖核酸酶基因barnase获得100％花粉不育性（Luo等人，2005）。

另一种防止花粉介导的基因流动的有效方法是叶绿体工程。外源基因在叶绿体中的表达可以限制花粉传播，因为叶绿体的母体遗传（Hagemann，2010）。除了转基因抑制外，叶绿体基因工程提供了其他优点，例如高水平产生外源蛋白，仅通过同源重组的高精度位点特异性转基因整合，没有表观遗传效应和基因沉默机制的质体，由于亚细胞区室化的多效性（Clarke和Daniell，2011）。尽管已经在许多物种例如莴苣，番茄，马铃薯，杨树，胡萝卜，棉花和大豆中获得转基因植物，但是还没有关于草料，草皮或生物能源草中成功的叶绿体转化的报道。随着草组织培养和再生的发展，可以预见，在不久的将来将为这些物种开发有效的叶绿体转化系统。虽然细胞器基因一般是母系遗传的，但有罕见的例外（Daniell，2007）。例如，已证明质体的双前体传递在苜蓿中发生（Lee等人，1988; Masoud等人，1990）。显然，通过母本遗传的转基因抑制不适用于显示双亲遗传的植物物种叶绿体基因组。延迟开花和抑制花的完全发育已被认为是用于草的遗传操作的期望的目标性状（Wang和Ge，2006）。开花的延迟将使转基因植物和野生型植物之间的异花授粉的风险最小化。开花的抑制将完全避免草中转基因流动的问题。另一个益处是开花的抑制将减少由

花粉（过敏原蛋白的主要来源）引起的过敏反应（Petrovska等人，2004）。通过转基因表达从多年生黑麦草分离的花抑制子TERMINAL FLOWER1（LpTFL1）（Jensen等，2004），在红羊茅中获得花发育的抑制。最近，已经证明microRNA（miR156）在柳枝稷中的过表达导致非花授转基因植物的产生（Fu等人，2012）。该系统有可能直接用于商业上无性繁殖的草中。对于种子繁殖物种，未来的研究应涉及种子生产系统的开发。

展望

需要植物改良以提高我们生产食品，饲料，纤维和燃料的能力，并确保我们有一个安全，宜居的环境。理想情况下，我们的植物改良工作将以与环境协调的方式进行（Brummer 等，2011）。除了它们的主要产品或功能，许多饲料，草皮和生物能源物种对农业系统和环境具有积极的影响。例如，包括饲料作物，如苜蓿，与玉米和大豆轮作，具有环境和经济效益（Olmstead和Brummer，2008）。现代植物改良技术为这些草料，草皮和生物能源物种的遗传操作开辟了新的机会，这可能有助于使这些作物对作物系统更有价值，从而更有可能成为它们的一个组成部分，带来他们的多功能福利。转基因包括核转化以及内生，顺式和叶绿体转化，为植物改良提供了快速手段，并且应当是我们尝试开发改良作物以纳入可持续种植或景观系统（Ronald，2011）。

现在的主要挑战是如何应用该技术以满足监管要求的方式产生新的遗传变异性。开发用于苜蓿的EIS和对除草剂耐受的苜蓿的解除

管制，为这种重要的牧草豆科植物作物的未来转基因改良铺平了道路。对于草类基因组或顺式基因株系的发展可能是放松管制的第一个实际步骤。

我们建议在监管过程中需要考虑的三个方面，通常对于所有转基因作物，特别是在此处考虑的草料，草皮和生物能源物种。

(1)转基因的调控应基于产品特征所带来的风险，而不是基于育种过程。没有证据表明，涉及转基因作物发展的技术本身对人类健康或对环境构成威胁。在2011年8月18日“纽约时报”的一篇社论中，Nina Federoff提出以下呼吁：“现在是缓解调控负担，减缓转基因作物发展的时候了。美国三个监管机构需要制定一套单一的要求，并且只关注带来的危险—如果有的话—新特征。”(费德罗夫,2011)。我们支持要求精简流程，关注特性，而不是技术。

(2)在群体内和群体之间的基因流动是越野物种例如许多草料，草皮和生物能源作物的一个重要特征，因为它们具有天然的自身不相容性。因此，对这些物种的风险评估研究的主要重点应放在转基因流动的后果上。基因将从一个群体流向另一个群体是显而易见的;重要的是这种基因流动对经济或人类或生态系统健康的影响。风险需要清楚明确，而不是提出假设。除了转基因造成的风险外，如果特定的转基因不被解除管制，则需要对丧失的机会进行类似的评估。

（3）草料，草皮和生物能源物种不直接进入食物链，在某些情况下根本不进入，监管障碍需要反映这种较低的风险状况。

尽管有各种关注，在过去16年中，主要的转基因作物已经广泛种植

和集约消费，没有记录对健康或环境有不利影响的案例。需要开发一个简化的监管系统，旨在捕获明显的危害，但不阻止小公司和非营利组织进入市场。通过将新型种质有效地并入应用育种程序中，转基因栽培种具有在满足在21世纪对动物产品和可再生燃料的日益增长的需求以及与生态驱使的农业实践一起发挥关键作用的潜力，从而导致经济和环境可持续的农业系统。