深究農業轉基因生物技術發展狀況

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人們在對自然規律熟悉和掌握的基礎上，根據現代農業的需要，對原有生物的功能和結構進行“良性改良”或“塑造”，使其成為符合人們需求的類型，例如，抗病蟲害、增加產量、改善營養結構等，整個過程中所采用的“改良技術”稱之為農業生物技術。農業生物技術是人類對原始的自然存在或千年來小心保護的自然物種的變革［1］。鄧家瓊根據農業生物技術的技術形成要素、結構和形態變化，將其嚴格地區分為傳統農業生物技術(遺傳育種生物技術)和現代農業生物技術(轉基因生物技術)兩類［2］。吳漢東等把農業生物技術直接集中在轉基因動植物領域，認為“農業生物技術很長時間以來重點研究開發的是轉基因動物和植物”［3］。在農業生物技術中，無論與細胞工程中的花藥培養技術、離體組織誘變、胚珠和幼胚培養，還是與染色體工程中的原生質體培養、胚胎工程相比，轉基因技術的研究和開發是最具現實意義的一個優先領域，也是產業化最成功的一項生物技術。隨著愈來愈多的生物技術產品從實驗室走進千家萬戶，進入商品化階段，農業生物技術尤其是轉基因技術將會產生很大的社會、經濟與環境效益。

1轉基因生物技術在農業中的發展狀況

自1983年世界上第一例轉基因煙草問世后，1986年首批轉基因作物被批準進行田間試驗，1988年美國成功推出了世界上第一個商業化種植的轉基因大豆作物，標志著轉基因技術商業化的伊始。在諸多爭論中，轉基因技術在作物種植中的應用仍迅猛發展，成為應用較快的農業新技術［4］。國家農業生物技術應用服務組織(ISAAA)統計數據指出，1996年批準種植轉基因作物的國家有6個，2003年批準種植轉基因作物的國家增加到18個，到2008年增加到25個，包括15個發展中國家和10個發達國家［5］。2008年的強勢增長為將來全球轉基因作物的增長提供了非常廣闊和穩定的基礎。預計到2015年，即商業化的第2個10年的最后一年，將有40個以上的國家批準種植轉基因作物。同時ISAAA對全球轉基因作物的種植面積進行了統計，2008年全球轉基因作物種植面積為1．25億hm2，是1996年的67倍，占全球作物種植總面積的8%。其中，轉基因大豆種植面積6580萬hm2，高于2007年的5860萬hm2，占全球轉基因作物種植總面積的53%，名列第1;其次是轉基因玉米，種植面積3730萬hm2，高于2007年的3520萬hm2，占全球轉基因作物種植總面積的90%;轉基因棉花種植面積1550萬hm2，高于2007年的1500萬hm2，占全球轉基因作物種植總面積的12%;轉基因油菜種植面積590萬hm2，高于2007年的550萬hm2，占全球轉基因作物種植總面積的5%。我國是全球最早開發和應用轉基因作物的國家之一。商業化種植的轉基因農作物主要是轉基因棉花，還有小面積的轉基因馬鈴薯和南瓜［6］。2007年我國轉基因農作物種植總面積為380萬hm2，占世界轉基因農作物種植總面積的3.3%，居世界第6位。其中，轉基因棉花種植面積已達350萬hm2，占全國棉花種植總面積的90%。轉基因玉米方面，中國農業科學院生物技術研究所范云六院士的科研團隊研究的轉基因植酸酶玉米獲得轉基因作物安全證書［7］，標志著中國轉基因玉米從此正式跨入產業化階段，該研究所此前已將專利轉讓給中國奧瑞金公司。轉植酸酶基因玉米可實現以環保、節能的農業生產方式生產“綠色磷”的夢想，具有巨大的產業優勢和應用前景;在轉基因水稻方面［8］，首次獲得轉基因生物安全證書的是華中農業大學張啟發院士課題組的Bt抗蟲轉基因水稻華恢1號和汕優63，為水稻轉基因的發展打開了先河。

2轉基因作物的利與弊

2．1轉基因作物的優勢

目前轉基因作物為社會、經濟和農業的可持續發展作出了巨大的貢獻，概括為如下幾個方面。

2．1．1提高產量和農民收益。從社會需求來講，雖然雜交育種極大地緩解了全球的糧食問題，但世界人口增長十分迅速，糧食需求與供應的矛盾仍然日益突出。以我國為例，據推算，到2030年我國人口將達到16億，而全國年需糧食將達到7200億～8000億kg［9］。按目前的增長速度，屆時我國糧食的需求和生產能力之間將存在著1700億～2000億kg的巨大缺口［9］，我國將面臨著糧食安全的嚴峻挑戰。美國農業資源管理局(ARMS)的調查報告顯示，絕大多數轉基因農作物種植戶的目的是希望通過控制病蟲害來提高產量［10］;此外報告還指出，實際上種植轉基因抗蟲玉米比傳統玉米增產9%，而且還減少了大量的人力、物力投入，有助于解決世界范圍內的糧食問題。另外，對我國轉基因棉花種植情況進行了調查［11］，結果表明，種植轉基因抗蟲棉在一定程度上增加了棉農家庭收入，其凈產值和家庭經營及生活消費支出有較大的相關關系。

2．1．2改善品質，滿足多元化需求。利用轉基因技術提高農作物品質方面的研究也取得了很大進展，現已成功開發出油酸含量由原來的25%增加到85%的轉基因大豆新品系;硬脂酸含量由原來的2%提高到40%的轉基因油菜種子及含油量提高25%的“超油1號”“超油2號”油菜品種［12］;以及富含鐵、鋅和VA，能防止貧血病和預防VA缺乏的水稻新品種等一批特優作物品種［13］。另外，目前按人們多元化的需求，通過利用一些有利基因，增加食物的品種和可口性。

2．1．3增強農作物抗逆性。抗蟲、抗病毒、抗除草劑是目前主要的轉基因農作物發展的方向，相關的分子機制研究在不斷深入和完善。例如，沈法富等將抗鹽堿羅布麻DNA導入魯棉6號，育成了2個耐鹽堿品系，產量也有較大幅度的提高［14］。目前，國內的轉基因水稻研究趨勢主要是抗病蟲害，并取得了一定的成果［15］，如中國農業科學院生物研究所林敏博士研究團隊分離了一批具有自主知識產權的高抗草甘膦EPSP合酶基因和N-乙酰轉移酶基因，已獲得抗草甘膦轉基因油菜、玉米、小麥和棉花。郭三堆研究員主持研發的抗蟲棉技術與基因專利;黃大昉教授研究團隊分離克隆了眾多的Bt抗蟲新基因，并成功轉化到主要作物上。2．1．4減少對生態環境的影響。種植抗病蟲害、抗除草劑的轉基因農作物可以顯著減少作物生長過程中農藥的使用量，從而降低農業生產對環境的污染。據ISAAA報告，1996～2006年因種植轉基因抗蟲棉累計少使用殺蟲劑有效成分約30萬t，使全球農藥對環境的破壞性影響降低了15．5%，2007年減少使用殺蟲劑14萬t［16］。此外，據了解，全球農業用水占淡水總量的70%，而到2050年人口將增加50%，達到92億，這明顯不能實現可持續發展［17］。在全球淡水資源日益緊張的情況下，預計未來具有抗干旱特性的轉基因作物將對全球農業生產系統，特別是對干旱嚴重的發展中國家，具有更大的意義。

2．2轉基因作物的潛在危險

2．2．1基因環境污染問題。①轉基因作物通過基因漂移使得同種或近源野生種獲得某種抗性而成為更加難以防除的“超級雜草”;②轉基因作物會通過基因漂移，使得外來基因在農家種或野生種中固定，由于其具有競爭優勢，會導致原品種的遺傳多樣性減小甚至喪失;③轉基因作物本身可能“雜草化”。抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆的轉基因植物，由于其在生存競爭性，如生長勢、越冬性、耐受性、種子產量等方面強于野生植物，將會迅速地成為新的優勢種群，進而可能演變成農田雜草［18］，尤其是對本身就具有很強的雜草特性的作物，如甘蔗、苜蓿、大麥、水稻、馬鈴薯、小麥等，由于具備了比原親本植物更強的生存能力而有更多的機會變為雜草［19］，如此情況下，將會造成不可估量的農業損失和生態災難［20］，如加拿大農田的“轉基因油菜超級雜草”。

2．2．2糧食主權危機問題。從國家糧食安全角度看也是一個非常重要的問題，據綠色和平國際組織統計，目前我國頒發轉基因作物安全證書的3個品種涉及的基因:Bt、CpTI和CpTI/Bt，均涉及多個國外公司和研究機構所擁有的專利。一旦商業化種植，這些擁有專利的國外公司很可能利用專利獲取高額利潤，甚至控制我國的農業。轉基因大豆占據我國大豆市場的例子足以說明這個問題。另外，阿根廷的慘痛教訓也值得深思和警醒。在南美大陸，阿根廷農業資源豐富，那里的傳統農業曾是成功的典范。但是孟山都開始引進轉基因大豆，最初階段，為了吸引農戶選用自己的品種，孟山都并不收取技術使用費，隨后阿根廷成為了轉基因大豆的“試驗場”，阿根廷大豆市場被控制之后，孟山都開始向農民收取專利費用，盡管農戶強烈抗議，阿根廷政府也意識到了轉基因大豆動搖了其糧食安全但已無力回天。

2．2．3后續安全隱患問題。2009年11月，國家農業部的農業轉基因生物安全委員會頒布了2個轉基因水稻、1個轉基因玉米的安全證書，此次頒發的轉基因安全證書，簡單來講是中國的轉基因技術向主要糧食作物進軍，這在世界上是走在前端的，但是轉基因作物的安全隱患一直是人們爭議的熱點之一。諸如:轉基因作物使作物的抗蟲性增強，試想昆蟲都無法下口的水稻，對人體有沒有危害?轉基因作物里面到底轉入了什么樣的基因，對人體免疫系統有無危害，人們有權知道，國際上除了美國之外，像歐盟、日本、韓國都強烈反對轉基因作物，美國雖然大規模種植了轉基因大豆和玉米，但是其中大部分用于出口和做動物飼料，用做生物燃料等，是不是可以理解為轉基因作物的安全性并不能保障?這樣的強烈質疑比比皆是，對主要糧食進行轉基因，人們對其安全性不無擔憂。盡管支持轉基因作物的主要學者談到獲批的轉基因水稻產品早在1999年就已經開始進行安全性評價，前后共有10多t的轉基因水稻投入到動物試驗中，除了研發單位外，還委托了國家疾控中心等專業第三方，進行了全方位的嚴格審查，但是10年的試驗期限真的能保證轉基因的安全性嗎?答案是不確定的，這個不確定令人想起了太多的歷史教訓。一個廣為人知的案例，即越戰期間的“橙劑”除草劑案。越戰期間，越共部隊以叢林為掩護，與美軍抗戰，美國為了減少美軍的傷亡人數，向南越叢林噴灑了7571萬L的橙劑和其他有毒除草劑。如今戰爭已遠去，但是這次噴灑的除草劑，不僅使480萬越南人深受其害，而且也使參與噴灑除草劑的美國退伍軍人深受糖尿病、非霍奇金淋巴瘤和癌癥等疾病的折磨，使他們的孩子備受出生缺陷和白血病等疾病的纏繞。據俄羅斯越俄熱帶中心公布的分析結果，橙劑對人的健康危害是長久的，時間上不止是10年，可能長達100年以上。因此，表面上看來安全有效的產品，很可能存在安全隱患，在多年以后可能會出現一些意想不到的危害。

2．2．4生物多樣性保持問題。盡管轉基因作物能夠增加作物的生產力，可以提高土地利用率，從而少用農藥，少用農田，避免砍伐森林，有助于保護生物多樣性;但現實世界復雜得多，特別是存在因為管理問題，會造成轉基因作物對其他作物的擠占，而且轉基因品種大多由大公司運營，很容易形成少部分品種的壟斷，威脅其他品種的生存，如墨西哥的“玉米基因污染事件”。

3轉基因作物的發展前景

雖然人們對轉基因作物的安全性仍心存疑慮，但同時潛在的優勢使其種植面積逐步擴大，并產生了巨大的經濟和社會效益。特別是隨著世界人口的劇增，人均耕地面積的減少，自然資源的匱乏，農業土壤鹽堿化，生態環境的惡化，利用轉基因技術將能更加高效、快捷地培育出符合人們意愿的農作物品種，從而確保農業的可持續發展和糧食安全。

3．1種植農戶開始接受轉基因作物

從全球轉基因作物種植面積的逐年大幅度擴增上來看，農戶極高的種植率反映出轉基因作物推廣良好，并為發展中國家和發達國家的大型和小型農戶帶來重要的經濟、環境、健康和社會利益［17］。另外，據了解，接近100%的重復種植率，這反映出農戶對產品的滿意度，產品能夠帶來明顯的利潤，包括更方便靈活的作物管理、更低的生產成本、更高的生產率和更高的單位面積凈利潤、健康和社會利益、通過減少使用常規農藥而使環境更加干凈清潔，這無疑對農業的可持續發展作出了重要貢獻。

3．2復合型轉基因作物是未來的需求趨勢

從農戶對轉基因作物用種類型需求來看，復合性狀是一個非常重要的特點，也是未來的發展趨勢［18］，并且符合農戶和消費者的多樣化需求。據了解，很多國家，尤其是菲律賓、南非、哥倫比亞、阿根廷等發展中國家，希望將來能夠推廣復合性狀作物。未來的復合性狀產品將包括抗蟲、耐除草劑和耐干旱性，加上營養改良性狀，如增強型維他命原A金米。

3．3應加強農業科技創新能力，保障農業可持續發展

中國開放的轉基因大豆領域，出現了幾乎整個大豆產業被國外公司把持的事實，對我國有著十分深刻的教訓。所以一旦在水稻、玉米、小麥等主要糧食作物上也重蹈覆轍，失去市場將是非常可怕的事情。黃大昉表示，是因為近年來我國對轉基因大豆科研和生產缺乏扶持，特別是對轉基因大豆發展的忽視，導致我國大豆技術水平和生產能力嚴重滑坡，無法適應國內對食用油和飼料產品迅速增長的需求。轉基因大豆的教訓表明，唯有發展和掌握轉基因核心技術，提高農業科技創新能力，推動農業產業結構的升級，才能保障我國農業持續穩定的增長。

3．4加強轉基因安全管理體系

復旦大學教授、國際生物安全研究學會主席盧寶榮指出，我國已經建立完善的轉基因食品評價和管理體系［21］。任何一種轉基因產品進行商品化，都必須進行嚴格的申報、審批，得到相關證實才能進行商品化。另外，上海交通大學教授、國家農業轉基因生物標準化委員會委員張大兵指出，我國的轉基因食品檢測技術已經達到國際先進水平，與歐盟等地區的技術非常接近，轉基因食品檢測的時間也很快，這些說明我國的轉基因食品安全有相對嚴格的保障，但由于轉基因食品涉及面較廣，安全管理體系仍應加強并提高其相應的要求標準。

4小結

轉基因生物技術猶如一把雙面刃，有著誘人前景的同時，也存在潛在的問題，謹慎思考的同時也不能裹足不前，因此應加強科普宣傳，建立、完善轉基因作物的管理體系和產業化政策，加快科研開發和知識產權的保護等，抓住轉基因技術帶來的發展機遇。