農業轉基因技術應用的探究

付晴安

摘 要 基因工程的應用是高中生物的重要組成部分，也是當前生命科學研究的熱點和前沿。農業轉基因技術已得到廣泛應用，并在提高農作物產量、改良農作物品質、提高土地利用率等方面發揮了巨大的作用，但人們對農業轉基因技術存在不少的認識誤區。

關鍵詞 轉基因技術 農業應用 基因工程

中圖分類號 Q-49 文獻標志碼 E

1 國內外農業轉基因技術應用現狀

基因工程在農業領域中的運用給農業生產帶來了一場新的革命。2015年是轉基因作物商業化20周年，20年的商業化證明，轉基因作物為農民乃至為全社會帶來了農業、環境、經濟、健康和社會效益。國際農業轉基因技術應用服務組織（ISAAA）2015年度轉基因報告公布：1996～2015年，全球轉基因作物累計種植面積已達到空前的20億hm2，累計種植面積堪比兩個美國。據ISAAA統計，2015年全球28個轉基因作物種植國的1 800萬農民種植了1.797億hm2的轉基因作物，比1996年的170萬hm2增加了100倍，為農戶帶來了巨大的收益。轉基因技術已成為世界上應用最為迅速的作物技術。

在全球轉基因作物研究和應用迅猛發展的同時，截至目前為止，我國已先后批準了7種轉基因農作物的應用和生產，分別是耐貯存番茄、抗蟲棉花、改變花色矮牽牛和抗病辣椒（甜椒、線辣椒）、抗病番木瓜以及抗蟲水稻和轉植酸酶玉米。但到目前為止，我國投入商業化種植的轉基因作物只有兩種：轉基因抗蟲棉花和轉基因抗病毒番木瓜。抗蟲棉是唯一大規模種植的轉基因植物。

2 農業轉基因技術取得的成就

農業轉基因技術飛速發展，在轉基因植物新品種培育、基因克隆以及產業化等方面取得了一系列成果。目前我國已育成多種農作物轉基因品種和資源，獲得轉基因抗病、抗蟲、抗逆、品質改良等小麥、玉米、水稻、棉花、大豆、油菜等新品系2萬余份、新品種數十個，為轉基因農產品產業化創造了有利條件。基因工程應用在為人類解決“糧食短缺”“生態環境惡化”“資源匱乏”等問題方面已取得了一些重大成就，正在發揮著越來越重要的作用。

2.1 生物技術育種

生物育種是目前全球的研究熱點之一。分子標記輔助聚合育種已成為我國農作物優質、高產、抗病性與抗逆良種培育的一個重要途徑。在分子標記、基因遺傳轉化和細胞工程等現代育種技術領域，我國相繼研制出一批重要農作物如棉花、水稻、玉米、小麥、油菜、大豆、甘藍和辣椒等具有優良農藝性狀或抗逆性的新型種質材料，利用轉基因技術已育成轉基因抗蟲水稻、抗蟲棉、轉基因抗蟲楊樹和高表達植酸酶玉米等一批新成果。

2.2 改良農作物品質

隨著人們生活水平的提高，人們對食物的要求已不僅僅滿足于吃飽，而越來越關注口感、口味、營養成分等品質性狀。我國科學家利用轉基因技術，將富含賴氨酸的蛋白質編碼基因導入玉米，使玉米的賴氨酸含量提高了30%，極大地提高了其營養價值；利用轉基因技術，甚至可將新鮮番茄的儲存時間延長1～2個月，解決了由于果實具有呼吸躍變期而難貯藏的難題。

據世界衛生組織報告，全世界估計有1.9億兒童和1 900萬孕婦患有不同程度的維生素A缺乏癥（VAD），發展中國家每年有35萬兒童因VAD而失明，67萬兒童因VAD導致免疫力低下和繼發感染而死亡。“黃金大米”通過轉基因技術將胡蘿卜素轉化酶系統轉入到大米胚乳中，獲得外表為金黃色的轉基因大米。可以它富含胡蘿卜素，在動物體內可以轉化為維生素A，幫助人體增加維生素A吸收。“黃金大米”的研發是科學家們不斷地探索以便捷、低成本的方式解決不同程度的維生素A缺乏癥問題，運用科學造福窮人。

2.3 抗病抗蟲抗逆轉基因植物

轉基因技術越來越受到世界各國的關注，且得以飛速發展，育成了一大批抗蟲、抗病、抗病毒、抗寒、耐除草劑的高產、優質農作物新品種，并開始在農業生產上大面積推廣應用。利用轉基因技術對棉花進行遺傳改良主要涉及抗蟲、抗病、抗逆和抗除草劑和纖維品質等性狀改良，其中抗蟲轉基因棉花和抗除草劑轉基因棉花已經廣泛種植，且取得了巨大的經濟效益。我國第二代轉基因棉花研究總體已躍居世界領先水平。

2.3.1 抗蟲轉基因棉花

我國是世界上最大的棉花生產國，但由于棉鈴蟲的持續性大爆發，造成棉花減產達17%～50%，每年造成經濟損失50～100億元人民幣。

我國科學家在1994年將來源于蘇云金芽孢桿菌的殺蟲蛋白基因（Bt）導入棉花，成功育出了國產單價抗蟲棉（GK）；1998～2003年科學家又將不同殺蟲機理的兩個抗蟲基因GFMCry1A和Cpti同時導入棉花，創制了雙價轉基因棉（中棉所45）。目前我國已育成10多個殺蟲效果顯著、豐產性能好，適用于不同生態環境種植的棉花品種，對棉鈴蟲、紅鈴蟲、卷葉蟲等鱗翅目的害蟲具有非常顯著的抗性，國產轉基因抗蟲棉市場占有率已從最初的5%擴大到95%以上，給棉花種植帶來了巨大的效益。1999～2008年，全國累計推廣轉基因抗蟲棉1 467萬hm2，農藥使用量減少了80%以上。

隨著轉基因抗蟲棉的廣泛種植，害蟲逐漸對單—的殺蟲基因產生了抗性。目前解決這一問題的主要策略是研制多基因共轉化抗蟲棉花，通過構建多基因植物表達載體共轉化不同殺蟲機制的抗蟲基因，或利用基因聚合技術，將多個作用機制不同的殺蟲基因聚合到一個轉基因棉花材料中，培育獲得含多個基因的轉基因抗蟲棉。這樣，不僅使棉花受體具備多種抗蟲機制，運用基因互補的方法加強轉基因棉花抗蟲能力，延緩害蟲產生抗（耐）性，而且可以拓寬棉花抗蟲譜，使其獲得能夠高效殺死主要害蟲的廣譜抗蟲性。

2.3.2 抗旱耐鹽堿轉基因棉花

我國科學家來源于大腸桿菌的編碼膽堿脫氫酶（CDH）基因betA導入棉花，獲得的轉基因棉花的抗旱耐鹽性顯著提高。中國農業科學院將耐鹽堿關鍵基因GhABF2導入中國棉花主栽品種蘇棉12，獲得4個耐鹽堿性能突出的轉基因棉花新品系，將有效提高土地利用率。

2.3.3 抗病轉基因棉花

目前困擾中國棉花產業的主要病害是黃矮病，它可造成棉花大量減產甚至絕收。科學家經研究發現，海盜棉ERF族基因新成員EREB1/2在轉基因棉花和煙草中超表達后可有效增強植物的抗病能力。

2.3.4 抗除草劑轉基因棉花

中國農業科學院運用農桿菌介導棉花下胚軸遺傳轉化方法，將CP4-EPSPS（抗除草劑）、溶菌酶hel（抗病）和Na+/H+逆向轉運蛋白基因（NhaD k3）同時導入棉花模式受體R15中，再生植物經過連續三代自交后，經抗棉花黃萎病、抗草甘膦及耐鹽堿能力篩選，得到高抗棉花黃萎病、抗除草劑及具有一定耐鹽堿能力的轉基因棉花新品系T58-22。

3 對農業轉基因技術的認識誤區

轉基因技術作為一項先進的科學技術，本身是中性的，但是人們在具體使用轉基因技術的過程中會存在風險性的問題。有責任感的科學家們在利用轉基因技術改善人類生活的時候，會努力降低轉基因技術的風險概率。但是，社會上人們對轉基因技術還存在很多誤區。

3.1 轉基因食品的安全性問題

很多經基因改造的農作物和動物都經過加工成為食品，轉基因食物已逐漸走進了人們的生活。但是目前社會上還有許多人抵制轉基因食品，甚至有些國家還完全禁止轉基因食品的播種與生產。不少人甚至會擔憂：吃了轉基因食品后，外源基因進入人體是否會改變人體的遺傳物質，并遺傳給后代？其實這種擔心的原因是對轉基因食品的本質不夠了解。人類通常食用的傳統的食品大都來源于動植物或各種微生物，自然也包含了成千上萬的基因，但是人類基因組仍然保持穩定。所有基因必須在人的消化系統中被分解成小分子的脫氧核苷酸，才能被人體吸收和利用。轉基因食品中所謂的外源基因僅是在轉基因動植物生長發育的過程中，賦予它們更符合生產和食品特性等方面發揮作用。

另外，根據國際食品法典委員會的標準，轉基因作物研發過程中需要開展目標蛋白的毒性和過敏性評價。我國也有相關的管理條例，對在中國境內從事的農業轉基因生物研究、實驗、生產、加工、經營和進出口等活動進行全程安全管理。我國農業部還組建了國家農業轉基因生物安全委員會，與農業部一起從實驗研究、中間試驗、環境釋放、生產性試驗對轉基因作物的分子特征、食用安全和環境安全進行全面系統的評價后，轉基因作物才能獲得安全生產證書。因此，通過轉基因生物安全性評價，國家批準的轉基因食品是可以放心食用的。

3.2 對生態環境的影響問題

不少人對轉基因農作物的種植給生態環境和生物多樣性帶來的影響也感到擔憂。如果抗蟲的基因“漂移”到雜草上，那么就會產生“超級雜草”。我國的科學家在實驗基地對轉基因水稻的基因現象進行了詳細研究，結果表明轉基因水稻向非轉基因水稻發生基因漂移的頻率非常低。因此，只要采取一定距離的安全隔離措施，嚴格安全管理，不用擔心轉基因作物的基因漂移問題。所以國家在批準轉基因作物安全生產證書時，會根據不同的轉基因限制轉基因作物的栽培區域，例如中棉所41轉基因棉的栽培區域為黃河流域。

隨著轉基因抗蟲作物的培育，將導致針對相應害蟲的農藥用量的減少。那么不少農藥往往不是針對一種害蟲，這樣會不會導致目標害蟲外的其他害蟲的增加，從而改變農業生態系統中種群結構和數量？確實存在這個問題，但是它所產生的影響也是雙面的，因為不僅其他害蟲增加，同樣這些害蟲的天敵的數量也在增加。另外，農藥使用量的減少將會降低對土壤和水體的污染。

因此，轉基因作物對生態環境的正面效應要遠遠大于其可能存在的負面效應。

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