【正文】 2007(02)第五篇：自然辨證法轉基因農作物一、定義轉基因農作物是利用組織培養(yǎng)技術和基因重組技術引入其它生物或物種的基因而培育出來的，這種農作物也叫基因改性農作物或基因重組農作物。二、發(fā)展現狀目前全球基因作物種植面積的前四名分別是美國、阿根廷、加拿大和中國。這四個國家種植了全世界99% 的轉基因作物。美國居于世界領跑地位。其種植種類主要有玉米、大豆、油菜、土豆和棉花。我國是繼美國之后第二個自主開發(fā)并擁有抗蟲轉基因技術專利的國家。在此項成果帶動下，轉基因水稻、玉米、小麥，棉花等多種作物以及林木的研究進展迅速。中國的轉基因植物有22種，其中轉基因大豆、馬鈴薯、煙草、玉米、花生、菠菜、甜椒、小麥等進行了田間試驗，轉基因棉花已經大規(guī)模應用。目前，可商業(yè)化生產的有：棉花、水稻、西紅柿、甜椒和矮牽牛花。同時，在中國的進口轉基因作物中，大約每年有1400萬噸轉基因大豆來自美國和阿根廷，總數量相當于中國全部的大豆產量。我國已初步建成主要農作物轉基因技術體系。傳統(tǒng)的育種技術是通過植物種內或近緣種間的雜交將優(yōu)良性狀組合到一起，從而創(chuàng)造產量更高或品質更佳的新品種。傳統(tǒng)的育種技術對本世紀農業(yè)生產和發(fā)展作出了巨大貢獻，但其基因交流范圍有限，很難滿足未來農業(yè)持續(xù)高速發(fā)展的要求。轉基因植物是利用重組DNA 技術將克隆的優(yōu)良目的基因導入植物細胞或組織，并在其中進行表達，從而使植物獲得新的性狀。這一技術克服了植物有性雜交的限制，基因交流的范圍無限擴大，可將從細菌、病毒、動物、人類、遠緣植物甚至人工合成的基因導入植物，所以應用前景十分廣闊。我國植物轉基因核心技術取得突破，已初步建立了棉花、水稻、油菜、玉米、大豆等主要農作物和林草、花卉、果樹的高效、安全轉基因技術體系，大大縮短了我國與世界先進水平的差距。轉基因農作物具有多種全新的優(yōu)良品質，它不但可以改良農作物的品種，而且還可以改進農作物的品質。美國現在還成功研制出抗除草劑農作物、生物改良新飼料、含天然殺蟲劑的農作物、抗疾病的農作物、特種轉基因棉花和玉米等轉基因作物。三、安全性隱患轉基因農作物被培育成功以來，科學家們通過實驗檢驗其安全性的工作就從未停止。然而，由于研究中存在的各種缺陷或失誤，影響了實驗結果的準確性，并進而引發(fā)公眾對轉基因農作物安全性的疑慮，以下就簡單回顧幾個轉基因農作物安全性隱患方面較有代表性的事件。1．巴西堅果事件巴西堅果（B e r t h o l l e t i aexcelsa）中有一種富含甲硫氨酸和半胱氨酸的蛋白質2S albumin。為提高大豆的營養(yǎng)品質，1994年1月，美國先鋒（Pioneer）種子公司的科研人員嘗試了將巴西堅果中編碼蛋白質2S albumin的基因轉入大豆中（文章摘要發(fā)表于《細胞生物化學雜志》Journal of Cellular Biochemistry, 1994,Suppl 18A: 78）。但是，他們意識到一些人對巴西堅果有過敏反應，隨即對轉入編碼蛋白質2S albumin的基因的大豆進行了測試，發(fā)現對巴西堅果過敏的人同樣會對這種大豆過敏，蛋白質2S albumin可能正是巴西堅果中的主要過敏原（研究結果發(fā)表于《新英格蘭醫(yī)學雜志》The New England Journal of Medicine,1996, 334:688692）。于是先鋒種子公司取消了這項研究計劃。此事卻被說成是“轉基因大豆引起食物過敏”?！鞍臀鲌怨录币彩瞧袼l(fā)現的唯一因過敏而未被商業(yè)化的轉基因食品案例。其實，國際上已有關于產生過敏反應的食品及其有關基因的清單。在研究轉基因作物時，研究人員首先不能采用這些過敏性食品的基因；對轉基因作物制造的新蛋白質，需對其化學成分和結構與已知500多種過敏原作對比，如果具有相似性，也將會被放棄；另外，對外源基因形成的新蛋白要進行消化速度檢測，如果不能快速地被消化，也不能供食用。2．普斯泰（Pusztai）事件“ 普斯泰（P u s z t a i）” 事件，被認為是引爆轉基因農作物安全性激辯的輿論轉折點。1998年秋天，蘇格蘭Rowett研究所的科學家阿帕得?普斯泰（Arpad Pusztai）通過電視臺發(fā)表講話，稱他在實驗中用轉雪花蓮凝集素基因的馬鈴薯喂食大鼠，隨后，大鼠“體重和器官重量嚴重減輕，免疫系統(tǒng)受到破壞”。此言一出，即引起國際轟動，在綠色和平等環(huán)保NGO的推動下，歐洲掀起反轉基因食物熱潮。然而時隔不久，普斯泰的實驗遭到了質疑。據稱，他是在尚未完成實驗，并且沒有發(fā)表數據的情況下，就貿然通過媒體向公眾傳播其結論的。他研究的轉基因土豆是由他自己構建的，在當時根本沒有上市的可能，不存在宣傳實驗的任何緊迫性。英國皇家學會對“普斯泰事件”高度重視，組織專家對該實驗展開同行評審。1999年5月，評審報告指出普斯泰的實驗包含6方面的失誤和缺陷：不能確定轉基因與非轉基因馬鈴薯的化學成分有差異；對食用轉基因馬鈴薯的大鼠，未補充蛋白質以防止饑餓；供實驗用的動物數量少，飼喂幾種不同的食物，且都不是大鼠的標準食物，欠缺統(tǒng)計學意義；實驗設計差，未作雙盲測定；統(tǒng)計方法不當；實驗結果無一致性。不久之后，Rowett研究所宣布普斯泰提前退休，并不再對其言論負責。3．帝王蝶（Monarch butterfly）事件1999年5月，康奈爾大學昆蟲學教授洛希（Losey）在Nature雜志發(fā)表文章，稱其用拌有轉基因抗蟲玉米花粉的馬利筋雜草葉片飼喂帝王蝶幼蟲，發(fā)現這些幼蟲生長緩慢，并且死亡率高達44%。洛希認為這一結果表明抗蟲轉基因作物同樣對非目標昆蟲產生威脅。然而，洛希的實驗受到了同行多方面質疑。最重要的反對意見認為，這一實驗是在實驗室完成的，并不反映田間情況，且沒有提供花粉量數據。不久之后，美國環(huán)境保護局（EPA）組織昆蟲專家對帝王蝶問題展開專題研究。結論認為轉基因抗蟲玉米花粉在田間對帝王蝶并無威脅，原因是：（1）玉米花粉大而重，因此擴散不遠。在田間，距玉米田5米遠的馬利筋雜草上，每平方厘米草葉上只發(fā)現有一粒玉米花粉。（2）帝王蝶通常不吃玉米花粉，它們在玉米散粉之后才會大量產卵。（3）在所調查的美國中西部田間，轉抗蟲基因玉米地占總玉米地面積的25%，但田間帝王蝶數量卻很大。另外，美國環(huán)保局在一項報告中指出，評價轉基因作物對非靶標昆蟲的影響，應以野外實驗為準，而不能僅僅依靠實驗室數據。4．墨西哥玉米事件2001年11月，美國加州大學伯克利分校的微生物生態(tài)學家David Chapela 和David Quist在Nature雜志發(fā)表文章，指出在墨西哥南部Oaxaca地區(qū)采集的6個玉米品種樣本中，發(fā)現了一段可啟動基因轉錄的DNA序列——花椰菜花葉病毒（CaMV）“35S啟動子”，同時發(fā)現與諾華（Novartis）種子公司代號為“Bt11”的轉基因抗蟲玉米所含“adh1基因”相似的基因序列。墨西哥作為世界玉米的起源中心和多樣性中心，當時明文禁止種植轉基因玉米，只是進口轉基因玉米用作飼料。此消息一出，便引起了國際間的廣泛關注，綠色和平組織甚至稱墨西哥玉米已經受到了“基因污染”。然而，D a v i d C h a p e l a 和David Quist的文章發(fā)表后受到了很多科學家的批評，指其實驗在方法學上有很多錯誤。經反復查證，文中所言測出的“CaMV35S啟動子”為假陽性，并不能啟動基因轉錄。另外經比較發(fā)現，二人在墨西哥地方玉米品種中測出的“adh1基因”是玉米中本來就存在的“adh1F基因”，與轉入“Bt玉米”中的“adh1S基因”序列并不相同。對此，Nature雜志于2002年4月11日刊文兩篇，批評該論文結論是“對不可靠實驗結果的錯誤解釋”，并在同期申明“該文所提供的證據不足以發(fā)表”。另外，墨西哥小麥玉米改良中心也發(fā)表聲明指出，通過對其種質資源庫和新近從田間收集的152份材料進行檢測，并未在墨西哥任何地區(qū)發(fā)現“35S啟動子”。四、優(yōu)勢明顯雖然轉基因農作物具有安全不確定性的隱憂，但是其明顯的優(yōu)勢卻是不容忽視的。1．有利于減少溫室氣體有助于解決資源縱觀整個農業(yè)史，農民們一直渴求通過雜交育種提高作物產量。然而，雜交育種猶如賭博，其結果難以逆料。而通過育種獲得改良的作物的最有效的標準方法之一，是用伽瑪射線轟擊種子和植物，制造基因突變來改變它們的DNA，然后將其中一些達到要求的給挑選出來。順便提及的是，欲圖避免任何人工化學的有機農，對放射制造出來的作物變種的依賴，比傳統(tǒng)農民更甚。放射以隨機的方式，改變作物的染色體結構和基因組序列。而且，沒有任何法律要求對這種發(fā)射性產品對人體健康和自然環(huán)境的影響進行檢測。相反，轉基因作物是經過實驗室制造出來的既成基因生長出來的，它對基因所作的修改與作物育種一直以來對基因所作的修改別無二致，而且比后者更快速更精確。反對者經常聲稱，轉基因技術是完全不同的，因為它能夠在物種之間轉變基因。但同樣地，這并非什么新事物，它一如在植物演化時代基因在物種間的自然轉移，這正是我們有物種多樣性的原由所在。2．有利于減少溫室氣體世界范圍內轉基因作物的種植經驗強有力地證明，轉基因作物實際上有益于環(huán)境。它們減少了對農業(yè)化學噴灑的依賴，節(jié)約了能源，在生產過程中使用更少的化石燃料，減少了溫室氣體的排放。通過提升產量，它們使稀缺的農耕土地得到更好的利用。3．有助于解決資源短缺轉基因作物的另外一個作用可能是最重要的，即下半個世紀，世界將使糧食產量翻番，以供養(yǎng)超過8億多如今正在忍饑挨餓的人口以及到2050年新增的30億人口，還有上億的人口隨著生活水平的提高，將獲得更接近西方的生活方式，吃到更多的肉食。與此同時，世界適耕土地和水資源正在枯竭。用小麥、玉米和其他農作物制造生物燃料進一步縮小了用于種植糧食的土地面積，因此推動糧價上漲。用轉基因技術提高產量有助于更好地利用耕地，阻止森林的毀滅。與之形成鮮明對照的是，如果像環(huán)保主義者詹姆斯?羅夫洛克所估計的那樣，所有耕作都變成有機的，那么我們只能供養(yǎng)當前世界1/3的人口。五、前景展望人們信賴常規(guī)育種的安全性，但是轉基因育種技術卻受到人們的質疑。其主要理由是常規(guī)育種是模擬自然現象進行的，僅限于種內或近緣種間。并且，在長期的育種實踐中并未發(fā)現什么災難性的結果。而轉基因技術則可以把任何生物甚至人工合成的基因轉入植物。因為這種事件在自然界是不可能發(fā)生的，所以人們對其后果存在著疑慮。事實上，通過科學家多年來的研究和試驗結果表明，轉基因植物不會破壞自然生態(tài)環(huán)境，也不會打破原有生物種群的動態(tài)平衡。從某種意義上來說，轉基因農作物是安全的。目前，世界主要發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家都已制定了各自對轉基因生物的管理法規(guī)，負責對其安全性進行評價和監(jiān)控。我國早在1993 年就發(fā)布了“基因工程安全管理辦法”。農業(yè)部設立了農業(yè)生物基因工程安全管理辦公室，并成立了農業(yè)生物基因工程安全委員會，負責全國農業(yè)生物遺傳工程體及其產品的中間試驗、環(huán)境釋放和商品化生產的安全性評價。截至去年，農業(yè)部共受理了8 批200 多項申請，批準轉Bt 基因抗蟲棉，反義RNA 技術延熟番茄、改變花色的矮牽牛、抗病毒的甜椒和番茄的商品化生產。轉基因技術自出現以來就受到世界各國的歡迎，很多國家紛紛致力于轉基因物種的研究，轉基因農作物的出現大大提高了農作物的品質，應用前景十分廣闊。目前，國內外應用轉基因技術培育出了抗蟲性強的棉花、玉米、水稻等?？瓜x棉花在國內外已大面積種植，抗蟲玉米在國外已有很大的種植面積，它們的推廣大幅度地降低了農藥的用量?？瓜x水稻為我國獨有，而且還具備了產業(yè)化的條件。不僅如此，國外已培育出氮肥高效利用的轉基因小麥，磷肥利用效率明顯提高的轉基因煙草，耐儲藏保鮮番茄。瑞士科學家培育出富含維生素A 的“金米”，我國培育出直鏈淀粉含量明顯降低、蒸煮和食味品質明顯改善的水稻。不久的將來，科學家們還將利用轉基因技術培育出耐旱農作物新品種和耐鹽堿、耐鋁毒的作物新品種?？傊?，隨著轉基因技術的廣泛應用，可以大幅度地提高作物的生產力，改進產量潛力，對農業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的改善，均會起到保障作用。轉基因技術應用于農業(yè), 在給人們帶來驚喜的同時也帶來了煩惱, 相信只要通過科學家的進一步研究和各國對轉基因技術的規(guī)范管理, 保證轉基因技術的研究和開發(fā)的健康而有序, 制定相關的法律、法規(guī), 健全轉基因生物和轉基因食品的管理, 使轉基因技術能夠真正的造福人類。