農業轉基因技術研究和應用將造福人類

■ 文 / 中國農業科學院生物技術研究所 林 敏

轉基因到底是什么技術？轉基因是天使還是魔鬼？轉基因的食品安不安全？只有了解了轉基因，才能正確地認識轉基因的產品。所謂基因，是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳信息的特定核苷酸的總稱。最早提出基因概念的人是孟德爾，他在做豌豆雜交實驗的時候，根據花色的變化遺傳提出了遺傳因子，控制豌豆花的生長法則。今天，我們對基因的概念、對基因的本質有了更深刻的認識。在分子水平上，它是基本的遺傳單位，這是DNA上的一段攜帶遺傳信息的片斷。

一、什么是轉基因

利用DNA重組技術，將外源基因轉移到受體生物中，使之產生定向的、穩定遺傳的改變，也就是使新的受體生物獲得新的性狀，這就是轉基因。自然界普遍存在轉基因現象，我們現在知道有一種原核微生物，就是天生的轉基因高手，能夠將細菌基因轉到植物中。科學家則是以農桿菌為載體，借助農桿菌的感染來實現外源基因向植物細胞的轉移。當前有一種錯誤的觀點就是把轉基因與傳統雜交方法對立起來，實際上自然界轉基因現象隨處可見，而勞動人民在很早的時候就利用了這種轉基因現象，也就是傳統雜交育種方法進行新品種的培育。從這一點來說，轉基因技術和傳統的雜交育種技術在本質上是相同的，都是基因的轉移。傳統的雜交育種是固定生物，其中有一些優良的基因是需要我們育種家去篩選，最后通過傳統的育種獲得新的品種。轉基因技術針對的可能是一個功能很清楚的目的基因，通過重組DNA的技術方法，精準地轉移到生物中去，這樣獲得的新種子并不是我們生產中的品種，還需要雜交一種技術，結合起來才能培育出新的品種。所以，轉基因技術只是育種過程中的一個非常重要的環節，它是傳統育種方法的重要補充。

以玉米的起源為例。玉米起源于墨西哥，它是通過一代代的雜交優選才培育出來的高產、優質的品種。也可以這樣說，現在的我們吃到的玉米都不是自然選擇的結果，而是基因轉移的產物。現代轉基因技術和傳統的雜交育種結果有什么不同？它最大優點打破物種間的生殖隔離。舉一個最成功的例子，就是轉基因抗蟲棉培育。90年代，棉齡蟲使整個棉花產業處于滅頂之災，常規的育種方法已經無能為力，此時轉基因技術大顯身手，科學家把一些細菌的殺蟲蛋白基因構建了載體，中國的科學家通過花粉管法導入法轉移到一個不抗蟲的棉花里，這樣獲得了用常規方法無法獲得的抗蟲性狀，直到今天，Bt抗蟲棉在農業生產中還在發揮巨大的作用。

二、轉基因技術發展歷程和現狀

轉基因技術經過了技術成熟期，大概是從1983年到1993年。經過產業的發展期，今天已經進入到一個至關重要、搶占技術制高點和經濟增長點的戰略機遇期。在這樣一個時期內，轉基因作物從抗病蟲和除草劑等第一代特性向抗逆、改良營養品質、改變代謝途徑、工業或醫用生物反應器等第二、三代轉基因作物的發展將有更廣闊的領域，改變傳統農業的面貌，其實也在改變我們的生活。轉基因技術有兩句話特別傳神，一是人類有史以來發展最快的技術，它以每年10%的面積在增長。二是轉基因產業在爭論中飛速發展。“發展快與爭論大”真實反映了轉基因作物產業化的發展歷程和現狀。到現在為止，從1994年到現在，實際上只涉及到兩類基因來自細菌的抗蟲基因，轉移到大豆、棉花、玉米、油菜等四種作物中，到2009年，全球的轉基因作物的種植面積達到了1.3億公頃，全球有25個國家的轉基因種植面積是1996年的79倍。全球的轉基因作物里面，大豆面積的3/4，棉花的1/2，玉米面積的1/4，油菜面積的1/5都是轉基因品種。從這些數字可以得出結論，一是轉基因技術是大勢所趨，轉基因產業已勢不可擋。當然，轉基因技術還將在今后人類應對氣候變化、資源短缺、環境污染等方面發揮重要作用。轉基因玉米可以提高產量，專家估計，生物技術對玉米產量的貢獻率可能會達到50%。

轉基因技術可以解決傳統手段無法解決的難題，如玉米根葉甲。這種地下害蟲是在根莖危害，取食作物的根部，導致幼苗期的作物死亡。噴灑農藥很難進入土壤，因此對這樣的害蟲防治效果很差。而轉基因抗根葉甲玉米發揮了重要作用，它解決了傳統技術難以解決的農業生產問題。另一個轉β-胡蘿卜素合成基因的水稻被稱為“金稻”。這種水稻富含胡蘿卜素，對維生素A缺乏者、老人、夜盲癥兒童，無疑帶來福音，這種金稻可望在2012年批準上市。利用轉基因技術可以培育出抗旱的作物，它的目標是減少10%～20%的灌溉用水，提高產量8%～10%，這樣的耐旱玉米也可望在今后實現商業化。另外氮高效利用轉基因作物，也可以提高產量，減少氮的使用量。

轉基因技術與傳統育種技術相比具有兩方面的優勢，打破不同物種間的天然雜交的屏障，由于它的基因操作具有更明確的功能，后代的表現可以準確預期。需要特別強調的是，只有轉基因技術與傳統育種技術密切地結合，才有可能培育出多抗、優質、高產、高效的新品種，才能在緩解資源約束、保障糧食安全、保護生態環境方面發揮重要的作用。

三、中國為什么選擇和發展轉基因技術

第一，中國發展轉基因技術是國際大勢所趨。在轉基因這樣一個戰略高技術領域誰發展慢就會落后，落后就要挨打。以中美抗棉蟲之爭為例，1999年棉鈴蟲肆虐，整個棉花產業都面臨很大困境的時候，美國的抗蟲棉趁虛而入，當時在中國就有一個中國是否要發展國產抗蟲棉的爭論，最終決定發展轉基因抗蟲棉。由于我們加強了這方面的研究，目前我們的棉花有90%是國產抗蟲棉，而且已進入國際市場，參與國際競爭。這說明中國必須發展轉基因技術，必須培養有自主知識產權的轉基因品種。另一個是例子是大豆。美國、巴西、阿根廷、中國是四大大豆生產國，美國、巴西、阿根廷已經廣泛使用了轉基因抗除草劑的大豆，如今他們已經成為主要的轉基因大豆出口國，而中國成為純進口國，這個對比告訴我們，有技術優勢才能贏得市場。中國是一個農業大國，基本的特點是人多地少，資源短缺。發展轉基因技術是符合國情的，中國也是一個自然條件并不優越的國家，東西部寒冷，半壁江山干旱，這樣也迫切需要我們發展轉基因技術，培育新品種，保證我國的糧食安全。中國初步建成獨立的轉基因研究體系，轉基因棉花已經大規模產業化，具備參與國際競爭的能力，轉基因水稻，我們處于國際先進、國際領先水平，產業化條件成熟。轉基因大豆、小麥、油菜，現在和國外的差距還非常大，亟待實現技術突破。

在全球轉基因產業化的版圖上，美國處于絕對的優勢，它是個農產品出口大國，發展勢頭強勁。絕大部分歐洲國家在轉基因問題上的政策是搖擺的，目前有些松動，比如像西班牙、葡萄牙和波蘭種植少量轉基因抗蟲品種，非洲在崛起，像南非、埃及已經在大面積推廣轉基因作物，前幾年中國在推廣面積上排列從第四、第五到第六，但是我們處于一個蓄勢待發的階段，加強了水稻和玉米的研發。去年批準了轉基因水稻和轉基玉米的產業化，我相信中國的產業化速度會加快。

中國目前已經具備了發展轉基因技術的基礎。中國正在建立和健全符合我們國情也與國際接軌的轉基因管理方面的法律法規，我們加強了農業轉基因委員會、標準委員會和檢測機構等技術體系的建設，進行科學規范的安全評估和行政管理，我們國家目前有能力保障轉基因技術和產業化的研發和推進。中國在發展轉基因問題上，這幾年基本的政策是堅定不移的，而且作為國家的發展戰略，在2006年，轉基因生物新品種列入了國家中長期發展規劃的16個重大專項之一，這也是唯一一個農業項目列入了中長期專項。2008年這個專項啟動，2009年國務院、國家發改委把生物產業作為高技術領域支撐產業和支柱產業和國家戰略性新興產業，2010年中央一號文件關于農業的問題，關于轉基因明確提出在科學評估、依法管理的基礎上，推進轉基因新品種的產業化。也是作為這個戰略部署的一個重要環節或者步驟，2009年農業部頒發了一個玉米品種、兩個轉基因抗蟲水稻的安全證書。當然我要說明一點，拿到安全證書，并不一定是產業化，因為它要經過品種審定，還有市場的接受程度，只是說中國的轉基因水稻已經到了產業化的階段了。

中國是水稻的原產地，水稻是中國第一大作物、重要的口糧，我們為什么選擇水稻呢？首先，第一個批準水稻產業化的并不是中國，2000年以來，美國先后批準了6個轉基因水稻的安全證書，伊朗批準了轉基因抗蟲水稻商業化種植。加拿大、墨西哥等四國批準了轉基因農產品進口允許食用。其次，轉基因水稻具有保證我國的糧食和食品安全的重要性。從競爭態勢上來講，我國有豐富的資源，水稻的基礎研究和育種基礎都處于國際先進和領先地位，因此發展轉基因水稻，既不怕國外公司進來爭奪國內市場，還使我們有能力參與國際競爭，像轉基因抗蟲棉一樣進入國際市場。美國雖然發展勢頭很強勁，但在水稻上不具備絕對優勢，而歐洲在爭論中還停滯不前。所以，現在選擇轉基因水稻，搶占發展的先機和接受制高點，才能在激烈的國際競爭中保持技術優勢，促進我國民族種業發展。袁隆平院士曾經提到，如果我們現在不發展分子育種、生物技術育種，短則五年、長則十年，中國的雜交水稻技術就要落后國際水平。從這些都可以看到，中國發展轉基因水稻可以推進產業化，不僅從國家需求上是必要的，從戰略上考慮也是迫切的。

選擇Bt殺蟲蛋白則是考慮到該蛋白做為轉基因作物的主要成份，在全球已有25個國家在應用，種植面積達1.3億公頃。而且，Bt殺蟲蛋白的殺蟲機理已被研究得十分清楚，Bt蛋白被昆蟲取食后，在昆蟲的堿性腸道被降解為活性蛋白，使其腸道潰爛而死。Bt蛋白僅對鱗翅目昆蟲有效，而人類和其他動物的腸道不是堿性環境，細胞膜上沒有特異受體，因此，Bt殺蟲蛋白對人畜都是安全無害的。中國作為一個最大的水稻生產國，如果推廣Bt水稻，能夠減少農藥的使用量。就這一點來講，廣大農民是歡迎這項技術在中國的應用的。

四、轉基因的安全之爭

轉基因技術在發展過程中都伴隨著激烈的安全爭論，這中間有很多與安全相關的事件。舉一個例子，英國的普斯塔事件，它引發了全球性的而且到現在還愈演愈烈的生物安全之爭。1998年，英國科學家普斯塔通過電視臺，而不是學術論文或者權威機構，發布了他的實驗——用轉基因馬鈴薯飼喂大鼠將破壞其免疫系統。此事引起國際上的轟動，也導致歐洲發生了破壞轉基因作物實驗地、進行反對轉基因實驗游行等一系列活動。英國皇家學會針對普斯塔的報告，專門組織專家進行了認真評估，結果發現普斯塔在喂大鼠時只提供土豆，沒有補充其他蛋白，此外試驗中還存在統計學等方面的問題，專家們最后的結論是，普斯塔的試驗結果無法證明轉基因馬鈴薯對大鼠有害。

另一個例子就是2009年，法國卡昂大學的研究團隊所做的轉基因玉米品種對大鼠腎臟、肝臟的破壞實驗，他們在國際生物科學雜志上發表了三種轉基因玉米品種對哺乳動物健康影響的報告。歐洲食品安全局在調查后認為該論文中提供的數據不能支持作者關于轉基因玉米對大鼠腎臟、肝臟造成傷害的結論。2009年10月，歐洲食品安全局轉基因生物小組，按照轉基因植物及相關食品和思想風險評估指導辦法及復合性狀轉基因植物風險評估指導辦法提出的原則，對轉基因抗蟲和除草劑給予了科學意見，認為在人類和動物健康、環境影響方面，轉基因與其非轉基因一樣安全，這是來自于權威機構的科學結論。中國對于轉基因水稻的安全性評估由中國疾病預防控制中心來做，得出的結論是轉基因水稻與非轉基因水稻的關鍵營養成份沒有生物學意義上的差異，轉基因和非轉基因的差異可能要小于水稻同一個品種在不同地區種植的差異，這種差異是非常小的。

目前，普遍存在的轉基因之爭，其原因十分錯綜復雜，其中包括有文化的原因，有國際貿易的原因，也有政治背景等一系列原因，歸根到底，我個人認為轉基因的爭論還是一個貿易之爭、國家利益之爭，這個觀點也在科技界也已成為共識。

關于食品安全的問題，聯合國糧農組織2004年的報告提到，其一目前市場上的轉基因產品可以放心用，并不可怕。其二，目前使用的轉基因安全性評估方法是科學恰當的，包括中國，包括全世界。其三，迄今為止在世界各地尚未發現可驗證的、因食用轉基因作物加工食品而導致有毒或有損營養的情況，數以百萬計人食用了轉基因作物加工的食品未發現任何不利的影響。

我國批準轉基因水稻生產應用安全證書，受到國內外廣泛關注，也引起了一場轉基因水稻是否安全，該不該批準的大辯論。轉基因安全性的爭論由來已久，美國同樣有轉基因安全的爭論，但爭論沒有影響美國在轉基因技術和產業的發展，到現在，美國在轉基因技術產業上占著絕對的優勢。歐洲是轉基因爭論的發源地，在十年爭論之中，歐洲各國不能排除干擾，轉基因發展技術和政策搖擺不定，技術和產業停滯不前。正反對比值得我們思考，應該如何發展轉基因技術。我認為，爭論不是壞事，通過爭論可以統一思想，確保國家戰略不受干擾，通過爭論可以進一步促進我國生物安全的管理，促進相關檢測技術的發展，為確保生物育種和轉基因產業健康發展提供技術支撐。通過爭論可以引起各方對轉基因科普和科學技術的重視，我想也是要通過這樣的活動來消除公眾對轉基因技術的不理解和畏懼心理，同時也能培育轉基因產業未來市場。