轉(zhuǎn)基因作物是我國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢

陳茹梅

（中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所，北京 100081）

轉(zhuǎn)基因作物是指運(yùn)用科學(xué)手段從動植物或微生物中分離得到所需要的基因，并將其轉(zhuǎn)入作物基因組中，使之穩(wěn)定遺傳并賦予作物新的遺傳性狀，如抗蟲、抗病、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等。其本質(zhì)是通過獲得優(yōu)良基因進(jìn)行作物遺傳改造。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以高效的改良作物性狀和培育新品種。其實，轉(zhuǎn)基因作物離我們并不遙遠(yuǎn)，億萬年來近緣物種之間的雜交就是一種自然界存在的基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，它造就了如今豐富多樣的生態(tài)資源。此外，一直以來應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的雜交育種技術(shù)，也屬于一種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，但是它只能在有限的范圍內(nèi)對作物的遺傳基因進(jìn)行改良，并不能做到針對某一優(yōu)良性狀進(jìn)行定向改造。因此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是傳統(tǒng)遺傳育種技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，通過此方法獲得的轉(zhuǎn)基因作物必然具有更好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價值，也將是我國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

如今我國農(nóng)業(yè)面臨新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。主要經(jīng)濟(jì)作物的病蟲害逐年加重，大量噴施農(nóng)藥造成環(huán)境污染，嚴(yán)重危害人類健康；過量施肥加重農(nóng)民經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，使土壤種植能力退化，還造成江河湖海等水域的富營養(yǎng)化。此外，我國近年水資源短缺且旱災(zāi)頻繁，北方及沿海地區(qū)鹽堿地多，南方熱帶、亞熱帶地區(qū)土壤普遍為酸性，這些不良環(huán)境對作物的種植和產(chǎn)量有很大影響。面對以上這些問題，我們應(yīng)該反思傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植方式帶來的不利影響。提高種質(zhì)資源，發(fā)掘低消耗、高產(chǎn)量并且具備較強(qiáng)抗逆能力的新品種，才是從根本上解決問題的方法。然而應(yīng)用傳統(tǒng)育種方式對作物性狀的改良已經(jīng)難以有所突破，因為傳統(tǒng)育種方法不能高效定向的改造作物，也不能賦予新的性狀，而且通常需要投入較多的人力和時間。而轉(zhuǎn)基因作物則具有更多的優(yōu)勢，外源基因轉(zhuǎn)化的方法可使那些重要經(jīng)濟(jì)作物獲得各種新的性狀，由此可以培育出抗病蟲害、耐高鹽堿，并且具有更高產(chǎn)量和品質(zhì)的新品種。具體而言，轉(zhuǎn)基因作物具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢。

轉(zhuǎn)基因作物可以減少環(huán)境消耗，增強(qiáng)我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。常規(guī)農(nóng)業(yè)嚴(yán)重地影響環(huán)境，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)能用來降低農(nóng)業(yè)對環(huán)境的影響。種植抗蟲或抗草害轉(zhuǎn)基因作物可減少施用農(nóng)藥的次數(shù)和數(shù)量，因而降低了農(nóng)藥殘留量，不僅環(huán)保同時還提高了食品安全性。此外，殺蟲劑使用量的減少還節(jié)省了礦物燃料消耗，二氧化碳的排放也相應(yīng)減少；種植抗除草劑作物既可減輕農(nóng)民耕作負(fù)擔(dān)，還可保護(hù)土壤和水域免受污染。在我國，種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的7年時間里，累計減少農(nóng)藥使用65萬t，農(nóng)田環(huán)境污染指數(shù)降低21%，增產(chǎn)幅度達(dá)25%，已經(jīng)創(chuàng)造了超過221億元的經(jīng)濟(jì)效益。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)可有針對性地提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量。轉(zhuǎn)基因作物可具有更高的營養(yǎng)價值，例如食用提高β－胡蘿卜素含量的轉(zhuǎn)基因水稻，對克服貧困地區(qū)因維生素A缺乏導(dǎo)致的眼睛疾病將起到積極作用。轉(zhuǎn)基因技術(shù)也可提高水稻中的鐵、鋅含量，以減少貧血癥的發(fā)生。此外，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可以減少食物中的過敏源，降低飽和脂肪酸的含量和減少有害物質(zhì)在果實及籽粒中的積累?？共『D(zhuǎn)基因作物能有效抵抗病菌的感染，從而減少了食物中病菌毒素的含量。以上這些轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)良性狀使我們的食品往更健康、安全的方面發(fā)展，對人類和動物的健康有利。

轉(zhuǎn)基因作物具有改善人類及動物營養(yǎng)，改善人類生活環(huán)境的性狀。磷是動物不可或缺的一種營養(yǎng)元素，雖然玉米、大豆等作物含有豐富的磷，但是其總量的50%～80%均以植酸磷的形式存在。由于許多單胃動物的消化道內(nèi)缺乏植酸酶，所以不能利用植酸磷。因此，一直以來都需要在飼料中添加無機(jī)磷或由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的植酸酶，后者可將植酸磷分解成無機(jī)磷，以滿足動物生長需要。伴隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)源表達(dá)植酸酶的玉米終于誕生了，由其籽粒加工而成的飼料可免于添加植酸酶，由此一方面顯著降低了飼料的生產(chǎn)成本，另一方面提高動物對于飼料磷幾其它營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率，減少動物糞便中排放的磷和氮，從而減輕集約化養(yǎng)殖動物糞便對環(huán)境造成的污染，創(chuàng)造了巨大的生態(tài)效應(yīng)、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

雖然轉(zhuǎn)基因作物具有如此之多的優(yōu)勢，但是由于大部分民眾至今仍然飽受爭議，焦點(diǎn)主要集中在其加工食品的安全性問題。其實，在美國轉(zhuǎn)基因食品銷售的10多年中，尚未發(fā)現(xiàn)一例食品安全事故，這足以證明轉(zhuǎn)基因食品是安全的。轉(zhuǎn)基因作物的開發(fā)是建立在高度科學(xué)和嚴(yán)格的安全評價體系之下的，其種植安全性也一直受到各國政府部門嚴(yán)格監(jiān)管。國際上已經(jīng)建立了完善的轉(zhuǎn)基因作物安全評價體系，它包括轉(zhuǎn)化基因的安全性、基因的穩(wěn)定性、對膳食營養(yǎng)平衡的影響、產(chǎn)生有毒物質(zhì)的評估、過敏性分析、環(huán)境安全性評價等諸多方面。經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織（OECD）已經(jīng)出臺了一系列的農(nóng)產(chǎn)品營養(yǎng)成分手冊，同時國際生命科學(xué)學(xué)會（ILSI）也建立了各種農(nóng)作物的營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫，以此作為評價各種轉(zhuǎn)基因作物營養(yǎng)成分的參考標(biāo)準(zhǔn)。而各國批準(zhǔn)生產(chǎn)和銷售的轉(zhuǎn)基因食品都是符合此標(biāo)準(zhǔn)的。例如，美國對抗草甘膦大豆進(jìn)行了成分分析，發(fā)現(xiàn)其含油量、纖維、碳水化合物、蛋白質(zhì)和氨基酸等營養(yǎng)成分均無明顯變化。此外，表達(dá)蘇云金芽孢桿菌殺蟲蛋白（Bt）基因的轉(zhuǎn)基因作物也無疑是安全的。此蛋白在被轉(zhuǎn)入植物之前已經(jīng)作為生物殺蟲劑廣泛應(yīng)用了60多年，并且對其殺蟲機(jī)理具有比較透徹的了解。Bt殺蟲蛋白存在于伴孢晶體中，其只在昆蟲堿性的中腸中被分解為活性蛋白，并與其在昆蟲中腸內(nèi)的特異受體結(jié)合而產(chǎn)生毒性。這一作用機(jī)制，使得其只對目標(biāo)昆蟲有效。由于人及哺乳動物的胃液為酸性，腸胃中也不存在與Bt蛋白結(jié)合的受體，因此，當(dāng)Bt蛋白被哺乳動物攝取后，其會在胃液的作用下完全降解，不具任何毒性。多年的研究已反復(fù)證明這種Bt蛋白對哺乳動物、鳥、魚以及非目標(biāo)昆蟲無害。

轉(zhuǎn)基因作物同樣不會影響生物多樣性。優(yōu)良品種在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中逐漸取代落后品種是一個普遍現(xiàn)象，而轉(zhuǎn)基因作物只是向生物體添加了外源基因，此舉本身并不會改變生物多樣性。事實上，推廣轉(zhuǎn)基因作物的種植，會減少農(nóng)藥的使用量，同時由于單位生產(chǎn)力的提高也減小了農(nóng)田占地面積，因此是有助于保護(hù)生物多樣性的。而為防止作物品種多樣性的減少，應(yīng)注意對作物品種資源的保護(hù)，以確保各種基因資源被保存下來。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還應(yīng)注意作物品種的合理搭配，避免大面積地種植單一品種給作物造成可能的病蟲危害。

綜上所述，可見大力推廣轉(zhuǎn)基因作物是我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，但是其科學(xué)的發(fā)展需要一套完善、嚴(yán)格的監(jiān)管體系。結(jié)合國際轉(zhuǎn)基因作物發(fā)展的經(jīng)驗，我國仍需在以下三方面進(jìn)行強(qiáng)化。

一是應(yīng)進(jìn)一步制定和規(guī)范農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價制度，并成立相應(yīng)的檢測機(jī)構(gòu)，確保我國轉(zhuǎn)基作物的發(fā)展健康有序。

二是需加大對轉(zhuǎn)基因作物的研發(fā)投入。雖然我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)步迅速且在發(fā)展中國家居領(lǐng)先地位，但與美國等發(fā)達(dá)國家相比，還有一定差距。因此，應(yīng)鼓勵我國科研人員研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因和新品種，為我國在國際市場的種質(zhì)資源競爭中取得優(yōu)勢。

三是應(yīng)加強(qiáng)對轉(zhuǎn)基因作物種植的管理。廣大科研人員應(yīng)該深入到基層生產(chǎn)中去，指導(dǎo)農(nóng)民正確的種植轉(zhuǎn)基因作物，并保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境不受影響。

轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)離我們愈來愈近，它正在引領(lǐng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的革命。雖然，目前我國公眾對轉(zhuǎn)基因技術(shù)和轉(zhuǎn)基因食品還存在疑慮，但是我們應(yīng)該看到其應(yīng)用的良好前景及給我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的機(jī)遇，客觀的分析種植轉(zhuǎn)基因作物的諸多優(yōu)勢。同時，也應(yīng)該普及生命科學(xué)知識，使公眾正確的認(rèn)識轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并主動地接受轉(zhuǎn)基因食品。使轉(zhuǎn)基因作物能真正的造福于人類。