《Plants》：Environmental Risk Assessment and Confinement of Genetically Engineered Trees with an Emphasis on Vegetative Reproduction
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遗传工程（GE）和基因编辑可能赋予树木性状，例如增加生物量和生产新型生物材料。寿命长的生物如树木可能面临与一年生大田作物不同的生物技术相关风险。这些风险可能与工程林内的生产有关，也可能超出林区延伸到天然林。因此，适当的风险监管对于确保商业化工程树木的生物安全至
遗传工程（GE）和基因编辑可能赋予树木性状，例如增加生物量和生产新型生物材料。寿命长的生物如树木可能面临与一年生大田作物不同的生物技术相关风险。这些风险可能与工程林内的生产有关，也可能超出林区延伸到天然林。因此，适当的风险监管对于确保商业化工程树木的生物安全至关重要。除了通过有性繁殖的基因流动外，无性繁殖在GE树木种植园中相对于转基因传播的环境“暴露”风险可能起到额外作用。虽然无性繁殖有利于在树木繁殖过程中保留所需的遗传性状，但可能导致田间近端克隆扩散。尽管在商业林业中认识到GE树木无性繁殖相关的环境风险，但关于自繁殖GE树木扩散风险的田间环境风险评估（ERA）研究很少。对涉及无性繁殖过程的靶基因进行GE或基因编辑可能有助于减轻通过无性繁殖导致的克隆扩散的环境风险。本综述提供了GE和基因编辑树木最新田间试验结果的更新。研究人员讨论了与无性繁殖相关的候选基因，包括不定芽（AS）和不定根（AR），作为减轻GE树木种植园意外克隆扩散的手段。
1. Introduction
引言部分概述了遗传工程（GE）树木可能带来的环境风险，尤其是长寿命树木的风险。基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）和RNA干扰的应用有助于减少外源DNA整合，从而降低公众担忧。本综述旨在探讨GE和基因编辑树木的环境风险评估（ERA）及相关生物安全问题，重点关注有性繁殖和无性繁殖导致的基因或克隆扩散场景。
2. Use of GE Trees in Forestry
GE树木在林业中的应用主要集中于提高生物量生产、生物燃料原料及化学物质生产。风险评估需关注T-DNA随机插入导致的非靶标基因功能损伤以及基因向野生近缘种的扩散。GE树木通常通过农杆菌介导转化生成，但T-DNA插入位点和拷贝数变异影响转录表达一致性。
3. Advances of Gene Editing Approaches for Trees
基因编辑技术（如CRISPR/Cas9、TALENs、ZFNs）能够避免随机T-DNA插入，但脱靶效应仍存在。树木中基因编辑的难点在于通过有性繁殖清除T-DNA插入，因此需采用重组酶或瞬时转化策略。尽管技术进展，监管挑战依然存在，特别是全球贸易和商业化使用方面。
4. Revision of Regulatory Policy of Products from Plants Using Gene Editing
美国农业部（USDA）修订了联邦法规（CFR 340），对不涉及外源修复模板的基因编辑产品予以豁免。欧盟（EU）也建立了新的监管框架，强调主导机构对新技术生物产品的严格责任。严格的田间试验仍是风险评估的必要条件，但基因编辑植物在多数农业政策中受到有利对待。
5. Practical Risk Assessment of GE Trees in Field Tests
GE作物的环境风险评估通常涵盖七大标准，包括持久性、入侵性、基因转移等。以木质素降低的GE杨树为例，田间试验显示木质素减少程度依赖于靶基因和环境条件，且生长可能受影响。而抑制异戊二烯排放的GE杨树在不同环境下性状稳定，表明水和空气温度制度未影响靶标性状的稳定表达。因此，需要结合田间和温室实验进行综合评价。
6. Gene Flow and Invasiveness Issues of GE Trees in the Field
GE树木的基因流风险需考虑自交能力、周围有性兼容物种、繁殖体长距离扩散等。杨树属（Populus）具有风媒传粉和毛状种子，基因流风险较高。田间试验表明转基因渗入率极低，但距离是重要因素。通过改造开花相关基因（如LEAFY、AGAMOUS等）可诱导不育，减少基因流。例如，表达不同MADS家族基因的GE杨树在七年田间试验中表现出花不育和减少开花，且无生长成本。
7. Risk Assessment of Commercialized GE Trees
中国已商业化多种抗虫GE杨树（如携带Bt Cry1Ac基因），长期监测显示Bt基因在基因组、转录和蛋白水平无变化，且有效减少虫害并降低农药使用。巴西批准了生物量改良的GE桉树H421，未发现显著安全性问题，转基因流发生率约1.5%，但无幼苗建立。美国开发了抗枯萎病栗树等，但商业化因监管和公众认知推迟。基因编辑技术有望缩短开发周期，未来商业化数量将增加。
8. Risk Assessment for Vegetative Reproduction of GE Trees
树木可通过树桩萌蘖、根蘖等方式进行无性繁殖。杨树在受干扰环境下能通过根蘖高效恢复，其无性繁殖可能导致转基因持久性高于有性繁殖。风险评估需考虑幼苗大小、寿命、转基因扩散距离等因素，并与共存植物竞争。无性繁殖确保遗传完全相同的克隆扩散，与通过有性杂交的基因流不同。
9. Confinement of Asexual Vegetative Reproduction of GE Trees in the Field
当前控制GE树木扩散的方法包括选择不兼容物种、边界行、设备清洁等，但无性繁殖仍可能导致意外扩散。物理屏障、除草剂和燃烧等成本较高。通过基因编辑控制不定芽（AS）和不定根（AR）形成的候选基因，如参与生长素和细胞分裂素信号通路的基因（如WOX5、WOX11/12、ARF、SAUR等），可作为一种补充方法。基因编辑提供了一种潜在途径，但仍需长期田间风险评估。
10. Conclusions
基因编辑技术促进了GE树木发展，但商业化仍需强有力的生物安全证据。田间试验是环境风险评估（ERA）的基础。通过控制有性繁殖（不育）和无性繁殖（调控相关基因）可实现生物隔离。整体上需要综合方法应对生态时间尺度上的扩散，包括评估适应性、发育、环境胁迫耐受性和生态性能。
