轉基因作物的身世

中國農業部農業轉基因生物安全管理辦公室最近為兩種轉基因水稻頒發了安全證書。這兩種水稻分別是，華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室的轉抗蟲基因水稻“華恢1號”及雜交種“Bt汕優63”。證書自2009年8月17日起，有效期為5年。據此，這兩個水稻品系將可以在湖北省境內成規模種植。

轉基因作物的含義和分類

水稻是中國人的主糧之一，農業部批準兩種轉基因水稻意味著轉基因水稻將端上人們的餐桌，這自然引起了廣泛的關注。那么，什么是轉基因水稻，什么是轉基因作物?

轉基因水稻不過是眾多轉基因作物的一種。轉基因作物的含義是，將人工分離(克隆)和修飾過的基因(外源性基因)導入到作物的基因組中，使導入的基因得到表達，引起作物的性狀產生可遺傳的修飾，這一技術稱為轉基因技術，其同義詞有遺傳工程、基因工程、遺傳改造的作物或食品。所以，轉基因作物就是將外源性基因轉入人們希望改變的作物中，產生新品質和性狀的作物及產品，也叫基因重組作物。而這類被改造的作物也稱為目標作物。

現在第一代轉基因作物可以分為幾大類。一是以蘇云金桿菌為代表的Bt轉基因作物，可抵御害蟲的侵害，減少殺蟲劑的使用量。該種作物可產生一種對某些害蟲有毒性的蛋白，這種蛋白存在于常見的土壤細菌——芽孢桿菌屬蘇云金菌素(Bt)之中；二是抗除草劑作物，也包括抗蟲、抗除草劑的混合型；三是抗病轉基因作物：四是抗不利環境，如抗干旱或抗鹽堿地的轉基因作物。

在抗蟲害方面，Bt轉基因作物應用最為廣泛。全球種植的Bt轉基因作物包括棉花、玉米、土豆、煙草、水稻、西紅柿、大豆、油菜等40多種。目前認為，由于抗蟲轉基因能減少殺蟲劑的使用，因而不僅有利于環境和生態，也有利于人體健康。例如，總體而言，使用Bt轉基因作物抗蟲害，能使殺蟲劑使用量減少20％以上。有些研究的統計結果更高，認為可以減少60％的殺蟲劑使用量。

另外，現在具有抗除草劑和抗蟲特性的混合型轉基因作物也在全球推廣，大約占全球轉基因作物種植總面積的22％，主要分布于美國、加拿大、澳大利亞、墨西哥、南非和菲律賓等國家。

抗除草劑和抗病的轉基因作物

抗除草劑轉基因作物能耐受除草劑，所以該種作物備受歡迎。現在全球的轉基因作物實際上主要是抗除草劑轉基因作物。2008年，具有抗除草劑特性的轉基因作物種植面積達到7900萬公頃(1公頃等于15畝)，占全球轉基因作物種植總面積之冠，為63％。

抗除草劑轉基因作物一般是能特定地抗某一種除草劑。現在，推廣面積最大、經濟效益最高的是抗草甘膦作物。研究人員已經研制成功了20多種抗草甘膦轉基因作物，包括大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜、水稻、煙草、花生、西紅柿、土豆、向日葵、胡蘿卜、洋蔥、春小麥、苜蓿、菠菜、南瓜等。

另外，還有其他一些抗除草劑的轉基因作物也大顯成效。例如，抗草胺膦、稀禾定的玉米，抗草胺膦的大豆等等。

為了提高作物產量，就要求作物具有較強的抗病性。在這方面轉基因作物也有長足的發展。例如，轉基因作物能抗御水稻白葉枯病、西紅柿葉霉病、甜瓜霜霉病等。現在通過基因工程技術將抗病基因轉入作物中己獲得了一些成果，已克隆的作物抗病基因有51個，大部分是從雙子葉植物西紅柿和擬南芥中獲得。在糧食作物中，研究人員也克隆了15個抗病基因，其中，水稻5個、土豆4個、大麥3個、玉米2個、小麥1個。

不過現在抗病的轉基因作物研究進展并不是很大，但這類轉基因作物的意義卻很大。例如，19世紀40至50年代愛爾蘭土豆歉收的大饑荒造成約有110萬人死亡，現在研究人員破譯了造成土豆死亡的晚疫病菌的基因。如果能將抗土豆晚疫病菌的基因轉入土豆中，將會阻止這種大饑荒的再次產生。而且，早在1995年美國人就在土豆中引進細菌病毒的基因以防止科羅拉多土豆蟲和土豆病毒，讓土豆高產。

抗不利環境的轉基因作物現在主要集中到抗旱作物，但是這類轉基因作物還處于研發階段。目前，孟山都公司的第一代抗旱玉米的開發已經進入最后一個階段，預計將于2010年以后投入市場，這一產品也已呈報給美國食品和藥物監督管理局(FDA)審批。如果能獲得批準，這將是全球首例抗旱玉米的突破。在試驗中，這種抗旱玉米可增加一些非洲國家干旱和半干旱地區20％～30％的玉米產量。

特殊功能的轉基因作物

轉基因作物的最高境界是生產有特殊功能的產品，例如含高濃度維生素A或B的水稻、小麥。這就是第二代轉基因作物。它們的特殊功能還包括營養增強型和免疫功能型轉基因作物和產品。

聯合國糧農組織和世界衛生組織估計，全世界約有8億人營養嚴重不良，有1億兒童缺少維生素A(維生素A是導致眼睛失明的重要原因)，有4億女性缺鐵。所有這些人都可以通過轉基因食物得到補充。因為通過轉基因可以獲得營養素極高的食物，如含有鐵、維生素A、B、C及其他元素的食物。甚至未來的食物還可以包含有抗感冒、抗脊髓灰質炎的疫苗，人們只消吃上這樣的食物就能起到免疫的作用。當然，這些特殊的轉基因食品和產品現在還處于研發階段。

被譽為“金色大米”的轉基因水稻就是這類特殊轉基因產品的代表。全世界目前總共有24億人以大米為主食。由于食用大米，其中約有1.3億人因缺鐵而引起貧血。在發展中國家目前有4億兒童患有維生素A缺乏癥，患病的結果是使兒童視力減退，嚴重者可導致雙目失明。而且由于缺乏維生素A，在發展中國家每年有1000萬～2000萬兒童死亡。

因此，通過轉基因產生富含鐵質和β－胡蘿卜素(維生素A的前體)的轉基因水稻被稱為金色大米，可以大大減少發展中國家人口尤其是兒童貧血癥和維生素A缺乏癥的發病率，給他們帶來福音。盡管美國研究人員上世紀90年代在洛克菲勒基金會的資助下運用轉基因技術研發出金色大米，而且現在產出的每克金色大米中β－胡蘿卜素的含量為35毫克，但由于種種原因這種大米還未商業化批量生產。國際水稻研究所(IRRI)所長羅伯特·齊格勒2009年在美國科學促進會于芝加哥舉行的一次會議上表示，金色大米正在菲律賓進行大田試驗，首批金色大米將在2011～2012年上市。

而對于金色大米，人們懷疑的一個主要原因是，其中的β－胡蘿卜素是否能在人體內轉化為維生素A。最近美國農業部農業科學研究院(ARS)兒童營養研究中心兒科副教授邁克爾·格魯薩克博士等人的研究證明，金色大米中β－胡蘿卜素在人體內可以轉換為維生素A。格魯薩克的研究小組讓5名健康人食用特定份量的金色大米，再檢測他們體內的視黃醇的含量，視黃醇是一種血液中的維生素A。結果發現，人們食用的金色大米中每4單位的β－胡蘿卜素可以轉化為1單位的維生素A。研究人員明確表示，還將繼續測試β－胡蘿卜素在人體內的轉化率，并且希望在世界不同稻米種植地區推廣和應用轉基因金色大米。

特殊轉基因產品前景更好

其實，口味更好和更富營養的轉基因產品是未來人類更主要的需求，因此，特殊功能的轉基因產品將是未來農業和市場消費的一個主要發展方向。例如，一種具有特殊營養價值的轉基因玉米，其中含有人體必須的營養素——色氨酸，含量比普通玉米增加了20％。色氨酸是人體必須的氨基酸之一，人體又無法自己合成，但植物性食品中的色氨酸含量又少，人們只能從動物性食品中去獲得。通過食用這種轉基因玉米，既可以補充色氨酸，又可以減少因吃動物食品而致的心血管病。又比如，轉基因油菜中也增加了大量的不飽和脂肪酸，也可減少心腦血管病的發病率。

轉基因玉米甚至也可以用作疫苗。例如，2002年，美國ProdiGene公司就宣布與美國國立衛生研究院的國家過敏和傳染性疾病研究所合作，開展一種口服疫苗的Ⅰ期臨床試驗，這種疫苗就是含有特殊轉基因的玉米，吃了這種玉米就像服用了疫苗一樣，可以產生抗體，避免產生腹瀉。

此外，轉基因避孕玉米也在研發中。美國多家生物技術公司和大學都在進行這項研究，例如圣迭戈的Epicyte公司、約翰·霍普金斯大學等。研究人員掌握了免疫型不育婦女白細胞產生精子抗體的機制，然后利用克隆技術克隆大量白細胞，從中分離出針對精子的基因。再把這種基因植入玉米的DNA中。這種轉基因玉米就會產生阻止精子的抗體。以后女性可以方便地吃避孕玉米，從而達到避孕目的，而且這種玉米與其他物質混合后還可制成避孕藥。不過，這類特殊功能的轉基因玉米是否能成功，還有待觀察。

特殊功能的轉基因作物甚至可以減少溫室氣體的排放。例如，玉米和高粱等作物中有一種特殊的能為吸收二氧化碳的蛋白質編碼的基因。把玉米中的這種基因轉到水稻中去后就能使水稻像玉米一樣大量吸收二氧化碳，并把二氧化碳以四碳酸的形式，如蘋果酸，儲存起來。轉基因水稻能從大氣中多吸收30％的二氧化碳，因而也對減少溫室效應起到積極的作用。

當然，所有這些特殊的功能性轉基因作物和產品都還在研發之中。

責任編輯 張田勘