转基因技术培育抗虫玉米新品种是一种高效的玉米遗传改良方法,全球已有100余个转基因玉米转化体投入生产应用,为农业发展做出了巨大贡献。然而,与转基因技术产业快速发展相伴而生的,是社会公众对于其安全性的不断质疑与争论。在转基因玉米研究过程中,同步开展全方位的安全评价是国际通行的做法,对保障环境和食品安全,以及相关产业健康发展具有重要的意义。转基因玉米SK12-5、IE034、Bt799是中国科学家自主研发,具有潜在产业化前景的转基因玉米新品系,本研究应用传统环境安全评价方法和蛋白质组、代谢组等组学技术,对上述转基因玉米开展了非预期效应评价研究,旨在揭示其生存竞争能力、对生物多样性的影响、蛋白质组学表达特性及代谢组学概要分析,充实安全评价相关数据,为上述转基因玉米的非预期效应评价提供科学全面的数据支撑。主要研究结果如下:1.转基因玉米SK12-5的生存竞争能力的检测和统计学分析。在荒地试验条件下,稗草、鸭跖草、藜、反枝苋、苘麻等杂草生长速度快,密度大,占据了绝大多数的光照、水分与养分等资源,转基因玉米SK12-5的生存竞争能力显著弱于杂草,且与非转基因玉米对照无显著差异。在栽培地试验条件下,SK12-5玉米可正常完成生育周期,株高、覆盖度等指标在个别时期低于非转基玉米对照,但总体差异不显著,两者的小区产量无显著差异。2.转基因玉米SK12-5对生物多样性影响的检测和统计学分析。利用直接观察法、吸虫器法和陷阱法调查的数据显示,与非转基因玉米相比,SK12-5玉米对田间节肢动物群落组成和群落结构没有显著影响;在异色瓢虫、蚜虫、双斑萤叶甲、蜘蛛、银川油葫芦、蠼螋、暗黑鳃金龟等田间主要节肢动物种群的发生规律方面无显著差异。3.利用双向电泳和质谱相结合的技术对SK12-5zd、IE034z、Bt799z、Bt799zd4个抗虫玉米品系及对照ZD958、Z58进行了分析,在蛋白质组水平比较了不同转基因材料与对照间的差异,评价了蛋白质水平上是否发生了影响转基因材料安全性的非预期效应。通过双向电泳共检测到超过1200个清晰的蛋白分离点,将特异性表达蛋白点和表达量差异2倍以上的差异表达蛋白点共61个进行质谱鉴定和序列比对分析,结果显示,这些差异蛋白为与光合作用、碳固定和能量代谢相关的蛋白质,未检测到非预期效应蛋白质。进一步对61个差异蛋白进行GO功能分析和KEGG代谢分析,GO分析表明差异蛋白所涉及的生化功能主要集中于光合作用、同化物的积累及能量代谢过程。光合作用中决定碳同化速率的关键酶——核酮糖1,5二磷酸羧化酶、C4植物光合作用途径中二氧化碳固定的关键酶——丙酮酸磷酸双激酶,以及ATP合成酶类在各转基因材料中均有显著的上调表达。KEGG分析结果显示,与对照ZD958玉米相比,SK12-5zd玉米的差异蛋白在光合生物碳固定途径中显著富集;Bt799zd玉米的差异蛋白则分别在光合生物碳固定途径、光合作用和碳代谢途径中显著富集。与对照Z58相比,IE034z玉米和Bt799z玉米的差异蛋白均在光合作用代谢途径中显著富集。4份受试材料中均未检测到可能产生非预期效应的蛋白富集和特定代谢物。4.利用液相色谱-质谱联用(LC/MS)技术,对SK12-5zd、IE034z和Bt799z和Bt799zd 4个抗虫玉米品系及其所对应的非转基因亲本(ZD958和Z58)代谢组进行了综合比较分析。结果显示,转基因玉米与非转基因玉米之间的代谢组有显著差异,Z58(自交系)背景的转基因玉米与非转基因玉米之间的差异要小于ZD958(杂交种)的背景的玉米。这些结果说明,相同遗传背景下的差异可能由于外源基因插入受体基因组所导致,而不同背景下的差异可能是外源基因插入和受体遗传背景差异(自交系和杂交种)的共同效应。