深究農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。第第頁深究農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r人們在對自然規(guī)律熟悉和掌握的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要，對原有生物的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)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(chǎn)量、改善營養(yǎng)結(jié)構(gòu)等，整個過程中所采用的“改良技術(shù)”稱之為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是人類對原始的自然存在或千年來小心保護(hù)的自然物種的變革［1］。鄧家瓊根據(jù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的技術(shù)形成要素、結(jié)構(gòu)和形態(tài)變化，將其嚴(yán)格地區(qū)分為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)（遺傳育種生物技術(shù)）和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)（轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)）兩類［2］。吳漢東等把農(nóng)業(yè)生物技術(shù)直接集中在轉(zhuǎn)基因動植物領(lǐng)域，認(rèn)為“農(nóng)業(yè)生物技術(shù)很長時間以來重點(diǎn)研究開發(fā)的是轉(zhuǎn)基因動物和植物”［3］。在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中，無論與細(xì)胞工程中的花藥培養(yǎng)技術(shù)、離體組織誘變、胚珠和幼胚培養(yǎng)，還是與染色體工程中的原生質(zhì)體培養(yǎng)、胚胎工程相比，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究和開發(fā)是最具現(xiàn)實(shí)意義的一個優(yōu)先領(lǐng)域，也是產(chǎn)業(yè)化最成功的一項(xiàng)生物技術(shù)。隨著愈來愈多的生物技術(shù)產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)千家萬戶，進(jìn)入商品化階段，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)尤其是轉(zhuǎn)基因技術(shù)將會產(chǎn)生很大的社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

1轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的發(fā)展?fàn)顩r

自1983年世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草問世后，1986年首批轉(zhuǎn)基因作物被批準(zhǔn)進(jìn)行田間試驗(yàn)，1988年美國成功推出了世界上第一個商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因大豆作物，標(biāo)志著轉(zhuǎn)基因技術(shù)商業(yè)化的伊始。在諸多爭論中，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在作物種植中的應(yīng)用仍迅猛發(fā)展，成為應(yīng)用較快的農(nóng)業(yè)新技術(shù)［4］。國家農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織（isaaa）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出，1996年批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因作物的國家有6個，2021年批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因作物的國家增加到18個，到2021年增加到25個，包括15個發(fā)展中國家和10個發(fā)達(dá)國家［5］。2021年的強(qiáng)勢增長為將來全球轉(zhuǎn)基因作物的增長提供了非常廣闊和穩(wěn)定的基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)到2021年，即商業(yè)化的第2個10年的最后一年，將有40個以上的國家批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因作物。同時isaaa對全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，2021年全球轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因大豆種植面積6580萬hm2，高于2021年的5860萬hm2，占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的53%，名列第1;其次是轉(zhuǎn)基因玉米，種植面積3730萬hm2，高于2021年的3520萬hm2，占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的90%;轉(zhuǎn)基因棉花種植面積1550萬hm2，高于2021年的1500萬hm2，占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的12%;轉(zhuǎn)基因油菜種植面積590萬hm2，高于2021年的550萬hm2，占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的5%。我國是全球最早開發(fā)和應(yīng)用轉(zhuǎn)基因作物的國家之一。商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物主要是轉(zhuǎn)基因棉花，還有小面積的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯和南瓜［6］。2021年我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植總面積為380萬hm2，占世界轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植總面積的3.3%，居世界第6位。其中，轉(zhuǎn)基因棉花種植面積已達(dá)350萬hm2，占全國棉花種植總面積的90%。轉(zhuǎn)基因玉米方面，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所范云六院士的科研團(tuán)隊(duì)研究的轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米獲得轉(zhuǎn)基因作物安全證書［7］，標(biāo)志著中國轉(zhuǎn)基因玉米從此正式跨入產(chǎn)業(yè)化階段，該研究所此前已將專利轉(zhuǎn)讓給中國奧瑞金公司。轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米可實(shí)現(xiàn)以環(huán)保、節(jié)能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式生產(chǎn)“綠色磷”的夢想，具有巨大的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和應(yīng)用前景;在轉(zhuǎn)基因水稻方面［8］，首次獲得轉(zhuǎn)基因生物安全證書的是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)院士課題組的bt抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻華恢1號和汕優(yōu)63，為水稻轉(zhuǎn)基因的發(fā)展打開了先河。

2轉(zhuǎn)基因作物的利與弊

2.1轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)勢

目前轉(zhuǎn)基因作物為社會、經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)，概括為如下幾個方面。

2.1.1提高產(chǎn)量和農(nóng)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(yīng)的矛盾仍然日益突出。以我國為例，據(jù)推算，到2021年我國人口將達(dá)到16億，而全國年需糧食將達(dá)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(chǎn)能力之間將存在著1700億～2021億kg的巨大缺口［9］，我國將面臨著糧食安全的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。美國農(nóng)業(yè)資源管理局（arms）的調(diào)查報告顯示，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植戶的目的是希望通過控制病蟲害來提高產(chǎn)量［10］;此外報告還指出，實(shí)際上種植轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米比傳統(tǒng)玉米增產(chǎn)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(nèi)的糧食問題。另外，對我國轉(zhuǎn)基因棉花種植情況進(jìn)行了調(diào)查［11］，結(jié)果表明，種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在一定程度上增加了棉農(nóng)家庭收入，其凈產(chǎn)值和家庭經(jīng)營及生活消費(fèi)支出有較大的相關(guān)關(guān)系。

2.1.2改善品質(zhì)，滿足多元化需求。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高農(nóng)作物品質(zhì)方面的研究也取得了很大進(jìn)展，現(xiàn)已成功開發(fā)出油酸含量由原來的25%增加到85%的轉(zhuǎn)基因大豆新品系;硬脂酸含量由原來的2%提高到40%的轉(zhuǎn)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(yù)防va缺乏的水稻新品種等一批特優(yōu)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(qiáng)農(nóng)作物抗逆性?？瓜x、抗病毒、抗除草劑是目前主要的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物發(fā)展的方向，相關(guān)的分子機(jī)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(dǎo)入魯棉6號，育成了2個耐鹽堿品系，產(chǎn)量也有較大幅度的提高［14］。目前，國內(nèi)的轉(zhuǎn)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(nóng)業(yè)科學(xué)院生物研究所林敏博士研究團(tuán)隊(duì)分離了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高抗草甘膦epsp合酶基因和n-乙酰轉(zhuǎn)移酶基因，已獲得抗草甘膦轉(zhuǎn)基因油菜、玉米、小麥和棉花。郭三堆研究員主持研發(fā)的抗蟲棉技術(shù)與基因?qū)＠?黃大昉教授研究團(tuán)隊(duì)分離克隆了眾多的bt抗蟲新基因，并成功轉(zhuǎn)化到主要作物上。

2.1.4減少對生態(tài)環(huán)境的影響。種植抗病蟲害、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物可以顯著減少作物生長過程中農(nóng)藥的使用量，從而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。據(jù)isaaa報告，1996～2021年因種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉累計(jì)少使用殺蟲劑有效成分約30萬t，使全球農(nóng)藥對環(huán)境的破壞性影響降低了15.5%，2021年減少使用殺蟲劑14萬t［16］。此外，據(jù)了解，全球農(nóng)業(yè)用水占淡水總量的70%，而到2021年人口將增加50%，達(dá)到92億，這明顯不能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展［17］。在全球淡水資源日益緊張的情況下，預(yù)計(jì)未來具有抗干旱特性的轉(zhuǎn)基因作物將對全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，特別是對干旱嚴(yán)重的發(fā)展中國家，具有更大的意義。

2.2轉(zhuǎn)基因作物的潛在危險

2.2.1基因環(huán)境污染問題。①轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因作物會通過基因漂移，使得外來基因在農(nóng)家種或野生種中固定，由于其具有競爭優(yōu)勢，會導(dǎo)致原品種的遺傳多樣性減小甚至喪失;③轉(zhuǎn)基因作物本身可能“雜草化”?？瓜x、抗病、抗除草劑、抗逆的轉(zhuǎn)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(chǎn)量等方面強(qiáng)于野生植物，將會迅速地成為新的優(yōu)勢種群，進(jìn)而可能演變成農(nóng)田雜草［18］，尤其是對本身就具有很強(qiáng)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(qiáng)的生存能力而有更多的機(jī)會變?yōu)殡s草［19］，如此情況下，將會造成不可估量的農(nóng)業(yè)損失和生態(tài)災(zāi)難［20］，如加拿大農(nóng)田的“轉(zhuǎn)基因油菜超級雜草”。

2.2.2糧食主權(quán)危機(jī)問題。從國家糧食安全角度看也是一個非常重要的問題，據(jù)綠色和平國際組織統(tǒng)計(jì)，目前我國頒發(fā)轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)所擁有的專利。一旦商業(yè)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(nóng)業(yè)。轉(zhuǎn)基因大豆占據(jù)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(xùn)也值得深思和警醒。在南美大陸，阿根廷農(nóng)業(yè)資源豐富，那里的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)曾是成功的典范。但是孟山都開始引進(jìn)轉(zhuǎn)基因大豆，最初階段，為了吸引農(nóng)戶選用自己的品種，孟山都并不收取技術(shù)使用費(fèi)，隨后阿根廷成為了轉(zhuǎn)基因大豆的“試驗(yàn)場”，阿根廷大豆市場被控制之后，孟山都開始向農(nóng)民收取專利費(fèi)用，盡管農(nóng)戶強(qiáng)烈抗議，阿根廷政府也意識到了轉(zhuǎn)基因大豆動搖了其糧食安全但已無力回天。

2.2.3后續(xù)安全隱患問題。2021年11月，國家農(nóng)業(yè)部的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會頒布了2個轉(zhuǎn)基因水稻、1個轉(zhuǎn)基因玉米的安全證書，此次頒發(fā)的轉(zhuǎn)基因安全證書，簡單來講是中國的轉(zhuǎn)基因技術(shù)向主要糧食作物進(jìn)軍，這在世界上是走在前端的，但是轉(zhuǎn)基因作物的安全隱患一直是人們爭議的熱點(diǎn)之一。諸如：轉(zhuǎn)基因作物使作物的抗蟲性增強(qiáng)，試想昆蟲都無法下口的水稻，對人體有沒有危害。轉(zhuǎn)基因作物里面到底轉(zhuǎn)入了什么樣的基因，對人體免疫系統(tǒng)有無危害，人們有權(quán)知道，國際上除了美國之外，像歐盟、日本、韓國都強(qiáng)烈反對轉(zhuǎn)基因作物，美國雖然大規(guī)模種植了轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因作物的安全性并不能保障。這樣的強(qiáng)烈質(zhì)疑比比皆是，對主要糧食進(jìn)行轉(zhuǎn)基因，人們對其安全性不無擔(dān)憂。盡管支持轉(zhuǎn)基因作物的主要學(xué)者談到獲批的轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)品早在1999年就已經(jīng)開始進(jìn)行安全性評價，前后共有10多t的轉(zhuǎn)基因水稻投入到動物試驗(yàn)中，除了研發(fā)單位外，還委托了國家疾控中心等專業(yè)第三方，進(jìn)行了全方位的嚴(yán)格審查，但是10年的試驗(yàn)期限真的能保證轉(zhuǎn)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(xùn)。一個廣為人知的案例，即越戰(zhàn)期間的“橙劑”除草劑案。越戰(zhàn)期間，越共部隊(duì)以叢林為掩護(hù)，與美軍抗戰(zhàn)，美國為了減少美軍的傷亡人數(shù)，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(zhàn)爭已遠(yuǎn)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(jù)俄羅斯越俄熱帶中心公布的分析結(jié)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(dá)100年以上。因此，表面上看來安全有效的產(chǎn)品，很可能存在安全隱患，在多年以后可能會出現(xiàn)一些意想不到的危害。

2.2.4生物多樣性保持問題。盡管轉(zhuǎn)基因作物能夠增加作物的生產(chǎn)力，可以提高土地利用率，從而少用農(nóng)藥，少用農(nóng)田，避免砍伐森林，有助于保護(hù)生物多樣性;但現(xiàn)實(shí)世界復(fù)雜得多，特別是存在因?yàn)楣芾韱栴}，會造成轉(zhuǎn)基因作物對其他作物的擠占，而且轉(zhuǎn)基因品種大多由大公司運(yùn)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(zhuǎn)基因作物的發(fā)展前景

雖然人們對轉(zhuǎn)基因作物的安全性仍心存疑慮，但同時潛在的優(yōu)勢使其種植面積逐步擴(kuò)大，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)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(nóng)業(yè)土壤鹽堿化，生態(tài)環(huán)境的惡化，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將能更加高效、快捷地培育出符合人們意愿的農(nóng)作物品種，從而確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全。

3.1種植農(nóng)戶開始接受轉(zhuǎn)基因作物

從全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的逐年大幅度擴(kuò)增上來看，農(nóng)戶極高的種植率反映出轉(zhuǎn)基因作物推廣良好，并為發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的大型和小型農(nóng)戶帶來重要的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、健康和社會利益［17］。另外，據(jù)了解，接近100%的重復(fù)種植率，這反映出農(nóng)戶對產(chǎn)品的滿意度，產(chǎn)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(chǎn)成本、更高的生產(chǎn)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(guī)農(nóng)藥而使環(huán)境更加干凈清潔，這無疑對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

3.2復(fù)合型轉(zhuǎn)基因作物是未來的需求趨勢

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

3.3應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力，保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

中國開放的轉(zhuǎn)基因大豆領(lǐng)域，出現(xiàn)了幾乎整個大豆產(chǎn)業(yè)被國外公司把持的事實(shí)，對我國有著十分深刻的教訓(xùn)。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?yàn)榻陙砦覈鴮D(zhuǎn)基因大豆科研和生產(chǎn)缺乏扶持，特別是對轉(zhuǎn)基因大豆發(fā)展的忽視，導(dǎo)致我國大豆技術(shù)水平和生產(chǎn)能力嚴(yán)重滑坡，無法適應(yīng)國內(nèi)對食用油和飼料產(chǎn)品迅速增長的需求。轉(zhuǎn)基因大豆的教訓(xùn)表明，唯有發(fā)展和掌握轉(zhuǎn)基因核心技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，才能保障我國農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的增長。

3.4加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因安全管理體系

復(fù)旦大學(xué)教授、國際生物安全研究學(xué)會主席盧寶榮指出，我國已經(jīng)建立完善的轉(zhuǎn)基因食品評價和管理體系［21］。任何一種轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行商品化，都必須進(jìn)行嚴(yán)格的申報、