转基因革命
自人类耕种作物以来,从来没有停止过对作物进行遗传基因的改良。从前这是个漫长而充满诸多不确定性的过程,如今随着基因组学研究和生物技术的不断突破,不少科学家认为应用转基因技术改良农作物品种将引发第二次绿色农业革命。但这个新生事物,从诞生以来就与争议相伴,到底转基因技术是什么?转基因食品安全吗?也许永远没有唯一的答案。
借“上帝之手”改造农业
TEV感染转基因和野生型烟草后的表型 (Lindbo et al., 1993)。照片拍摄时间为感染TEV 5周后。1、2、3代表由老叶至新叶。结果显示,TEV感染野生型烟草Burley 49(左下)、感染转入了全长TEV外壳蛋白基因的植株(左上),其中,后者长出的新叶片相比于老叶片,病毒更少、症状更少,同时,转基因植株整体比野生型植株更抗病。1983年,世界首例转基因植物——抗病毒转基因烟草诞生于美国,标志着人类用转基因技术改良作物的开始。当时有人惊叹:“人类开始有了一双创造新生物的‘上帝之手’。”
用转基因技术改良作物虽是新生技术,但它与传统育种技术是一脉相承的,本质上都是通过获得优良基因进行遗传改良。
一般来说,传统育种技术只能在生物种内个体间实现基因转移,袁隆平院士所发明的杂交稻,就是由同属于稻属植物的野生稻与水稻杂交而成。而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制,不但能跨越不同的种类,甚至还能跨越属、纲、门、界这些大的生物间的门槛,实现植物、动物和微生物界之间的基因互转。
转基因技术相比传统育种技术的优越之处还要归于它的改良精确性。传统杂交和选择技术的操作对象是整个基因组,一次所转移的基因数以千计,不能准确地对某个基因进行操作和选择,对后代的表现预见性较差;而转基因技术所操作和转移的是经过明确定义的基因,功能清楚、目标明确,后代表现可准确预期,真正实现“种瓜得瓜,种豆得豆”。
目前,转基因技术主要在提高作物的抗性和改良作物的品质两方面运用最广。
转基因作物技术在中国
据预测,到2030年我国人口将达到16亿,在未来的20年中,我国农作物单产需要在现有基础上提高50%才能满足届时的需求。转基因技术的成熟,将能够生产出一批集多种优质性状于一身的农产品,以缓解中国的粮食问题。
中国的转基因技术研发始于上世纪80年代,截至目前,已经有8种转基因植物获得了农业转基因生物安全证书。2010年,我国种植了350万公顷的转基因抗虫棉和约5000公顷的转基因抗病木瓜,以及少量(453公顷)的转基因抗虫杨树。目前,中国种植的转基因作物面积位居世界第6位。
2010年中央一号文件明确提出“继续实施转基因生物新品种培育科技重大专项,抓紧开发具有重要应用价值和自主知识产权的功能基因和生物新品种,在科学评估、依法管理基础上,推进转基因新品种产业化”。
截至2010年,我国已审定转基因抗虫棉品种200多个,河北、山东、河南、安徽等棉花主产省抗虫棉种植率达95%,全国累计推广种植2100万公顷,新增产值超过440亿元,农民增收250亿元。
根据在华北六省市长达15年的试验观察,证实抗虫棉的应用不但使棉花棉铃虫得到了有效控制,还大大减轻了玉米、大豆、花生等作物害虫的危害,杀虫剂用量降低了70%~80%,产生了良好的生态效益。
转基因食品安全吗?
转基因作物技术的迅猛发展,让我们看到了这种新技术的生命力,但也因此引发了一些担忧。人们不禁会问,转基因作物从研发到大规模商品化生产的时间才短短三十几年,尤其是这些作物中还包括我们最常食用的水稻、大豆、玉米等粮食作物,俗话说,病从口入,食用转基因食品会不会是一种冒险的行为?
其实,转基因产品的研发和安全管理几乎是同步进行的。1990年联合国粮食及农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)就研究建立了有关生物技术食物安全评估程序。之后由两者共同成立的国际食品法典委员会(CAC)于2003年起先后通过了4个有关转基因生物食用安全性评价的标准。
在具体的安全测试上,中国农业部于2006年发布农业行业标准《转基因植物及其产品食用安全检测大鼠90天喂养试验》,其试验时间相当于大鼠整个生命周期的1/8。此外,还采取大大超过常规食用剂量的超常量实验,来评价长期食用的安全性问题。
对于争议较大的抗虫转基因水稻,人们存在的最大疑问是:虫子都不吃,人能吃吗?抗虫转基因水稻中的Bt蛋白是一种高度专一的杀虫蛋白,只能与螟虫等特定害虫肠道特异的受体结合,产生毒杀作用,造成害虫死亡。
人类等哺乳动物的肠道细胞表面没有该蛋白的结合位点。而且由于人类的胃液为强酸性,Bt蛋白进入肠胃后,在胃液的作用下几秒钟之内全部降解,变成可以被哺乳动物利用的营养成分,因此不会对人体造成伤害。
而且,人类发现Bt蛋白的来源生物苏云金芽孢杆菌已有100多年,Bt制剂作为生物杀虫剂的安全使用记录已有70多年,大规模种植和应用转Bt基因玉米、转Bt基因棉花等作物已超过15年,至今没有Bt蛋白引起过敏或毒性反应的报告。
转基因作物在中国的新生
2023年12月25日,农业农村部发文批准发放了85家企业农作物种子生产经营许可证,其中包括26家企业的37个转基因玉米品种和10个转基因大豆品种。这是中国首次批准转基因玉米和转基因大豆的种子生产经营许可证。也就是说,社会舆论聚焦多年的转基因粮食作物产业化终于开闸。尽管舆论上有些“静悄悄”,但这次开闸在最近几年已有一系列铺垫。
2021年,中国启动了转基因玉米和转基因大豆产业化试点工作,在科研试验田进行;2022年扩展到内蒙古、云南的农户大田;2023年试点范围扩展到更多省份并在甘肃安排制种。就在2023年12月7日,37个转基因玉米品种和14个转基因大豆品种获得审定。因此,转基因种子生产经营许可证的获批只是临门一脚。
踟蹰不前多年,为何这几年会推进加速?
一个背景最为显眼,那就是粮食安全问题。
联合国粮农组织、国际货币基金组织、世界银行、世界粮食计划署和世贸组织在2023年2月联合发布的一份声明强调了这个全球性问题的急迫性:全球供应链中断、气候变化、新冠大流行、利率上升导致的金融紧缩以及俄乌冲突给全球粮食系统造成了前所未有的冲击。
其二是中国进口了大量玉米和大豆。
中国的大豆进口量占全球大豆贸易量的60%以上,而来自巴西、美国、阿根廷这3个国家进口的大豆占进口总量的90%以上。玉米进口近几年都处于2000万吨以上的高位,主要依赖美国、巴西和乌克兰。这就意味着,国际形势动荡之下,玉米和大豆供应链的风险隐患凸显。
依据农业农村部的数据,从试点看,转基因玉米和转基因大豆对草地贪夜蛾等鳞翅目害虫的防治效果在90%以上,除草效果在95%以上;增产5.6%至11.6%。
有如此利器,如何能弃之不用?何况作为高新技术,生物育种是世界种业的必经之路。这个意义上,转基因粮食作物产业化的加速就成为必然。抢占转基因赛道,提升国际竞争力,这是必然、也必须的选择。
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