我国为什么要发展转基因技术


一、我国的人口增长与食物保障问题

中国要用大约7%的世界耕地,喂养超过20%的世界人口。中国生产的稻米占世界30 %,玉米占20 %,棉花占26 %,油菜籽占33 %。尽管如此,我国自产的农产品远远不够自己消费。我国每年要进口3000多万吨大豆(占消费量的60%以上),还要进口数量不等的玉米、棉花和稻米等作物产品。1992年以来,我国谷物增长幅度低于人口增长幅度, 我国对国外农产品的依存度在逐年上升。如何保障我国的食物安全和可持续发展,问题摆在了所有中国人的面前。

当前,影响我国粮食生产的关键因素是粮食播种面积和粮食单产水平。由于工业化和城镇化进程加快等,我国粮食总播种面积呈下降趋势,但随着科技进步、农业投入加大等因素影响,我国粮食作物单产水平却不断上升。2008年我国粮食单产提高对总产提高的贡献率达到81%。据联合国粮农组织预测,未来世界粮食增产总量约20%来自播种面积的增加,约80%来自单产的提高。可见,确保粮食安全的关键是稳步提高粮食的单产水平。

二、良种的重要性

良种推广、化肥应用、灌溉和提高机械化水平是粮食增产的主要手段。在单位面积产量增加的要素中,良种的贡献率占40%以上,是提高粮食单产的首要因素。化肥使用在过去几十年里发挥了重要的增产作用。但现在我国化肥的使用量已经达到4600多万吨,占世界的三分之一,单位化肥使用量已经是世界平均水平的3.5倍,继续通过增加化肥使用来增加产量其空间是非常有限的。

品种的遗传改良不但可以增加产量,改良品质,提高品种的抗病、抗虫和抗旱能力,还能培育适合机械化操作以及适合各种环境条件的品种。良种一旦培育成功可以在不增加投入的情况下获得更高的经济效益。在世界农业生产中,良种发挥了十分重要的作用。

在高产育种方面,墨西哥玉米小麦改良中心培育出一批矮秆小麦品种,使小麦产量从每公顷3~5吨,提高到8~9吨,使墨西哥从原来的一个小麦进口国变为出口国。菲律宾国际水稻研究所,培育出一批水稻矮秆品种如“IR8 ”等,使水稻单产成倍增加,亩产达500公斤以上。我国1949年水稻亩产仅252斤。解放后水稻品种经过数次更换,每次更换都提高10%左右水稻产量。杂交水稻品种的增产作用尤其明显。超级稻采用理想株型塑造与籼粳杂种优势利用相结合,从而大幅度提高稻谷产量。自1998年以来,农业部确认了69个超级稻品种,这些新品种、新组合百亩片单产均达700-800公斤的潜力。

在品质育种方面,美国培育出玉米品种“U-24”, 蛋白质含量高达20%,赖氨酸含量达5%。菲律宾国际水稻研究所育成IR20、IR22、IR24等一批高产优质品种,蛋白质含量比一般品种提高2%。我国传统油菜品种芥酸含量高达40%以上,目前的新品种芥酸含量都在3%以下,菜籽油的品质得到显著改善。

在抗性育种方面,菲律宾国际水稻研究所,已育成一批抗稻瘟病、病毒病、白叶枯病、稻飞虱、稻叶蝉和二化螟等多抗品种,如 IR36 、IR64。美国孟山都公司通过转基因方法育成抗虫、抗旱和抗除草剂玉米品种。我国广东育成的窄叶青水稻品种高抗稻瘟病,中国农科院利用转基因技术育成抗棉铃虫棉花品种。

育种不但在高产优质、抗病、抗虫、抗逆境等方面成果卓著,还在不育系、高光效品种、肥高效品种选育等方面发挥了重要作用。随着生物技术的发展,育种领域不断拓展。很多用传统育种方法无法实现的目标都将成为可能。例如,利用转基因技术获得耐烂番茄品种、培育自然界不存在的蓝色玫瑰品种、获得高维生素E金大米、生产高附加值药品的油菜品种等等。利用生物技术可以使传统品种的利用价值大大拓展,经济价值和社会价值都将显著提高。

三、转基因技术是传统育种技术的延伸

培育良种的方法主要有:1、选择育种(直接从一个品种群体中选择自然变异个体,培育成新品种),2、杂交育种(通过不同品种杂交和多代自交,在后代中选择具备双亲优良特性的品种),3、诱变育种(利用射线等物理因素或诱变剂等化学因素处理植物组织,人工创造遗传变异,从中选择所需要的突变类型),和4、转基因育种:从一种生物中分离需要的目的基因,导入到另一物种中,培育新品种。

(一)选择育种

100年前,人们主要利用生物群体自然存在的变异,通过人工选择获得改良的品种。这种方法至今仍有使用。例如,在一块高杆水稻田中,发现有一株水稻长的很矮,不倒伏,产量高,于是留下成为抗倒高产品种。这种品种改良方法的遗传基础是将自然中存在的基因突变保存下来。自然突变的频率一般只有1/108,获得自然优良突变的可能性还要小很多。利用自然界不存在的变异选择育种是无能为力的。

(二)杂交育种

1900年以后,遗传学迅速发展,人们发现可以通过杂交将不同品种的优良特性聚合在一起,获得更加优良的品种。例如,将高产的感病水稻品种与低产的抗病品种杂交,在后代中选出高产抗病的品种。这种方法已经应用了近100年,至今仍是主流的育种方法。

不同物种由于存在生殖隔离,一般无法杂交,因此杂交育种主要局限在同一物种的不同品种之间进行。由于品种间的遗传变异是有限的,利用品种间杂交的育种方法其潜力已经趋于耗尽。为了拓展育种的变异来源,人们一直在不断寻找打破物种隔离的方法,例如利用远缘杂交手段创造新的变异或实现不同物种间基因的重组。

远缘杂交在育种中发挥了十分重要的作用。例如,动物中的骡子来自驴和马的远缘杂交。普通小麦和甘蓝型油菜都是来自于不同物种的远缘杂交。我国的杂交水稻使用的不育系就是来自野生稻与栽培稻远缘杂交。但是,远缘杂交一般非常困难,只有少数近缘种之间可以杂交成功。近三十年来,人们研究了很多促进远缘杂交成功的方法,如花粉蒙导法,子房培养法,胚珠培养法等。尽管如此,远缘杂交仍然不能摆脱物种隔离因素的影响,绝大多数物种间仍然是不可能杂交成功的。即使杂交成功,杂交后代也很难存活和繁衍后代。

(三)诱变育种

诱变育种是在人为地条件下,用物理、化学因素诱导动植物的遗传特性发生变异,再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株/个体,进而培育成新的品种或种质的育种方法。它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。理、化因素的诱导作用;使得植物细胞的突变率比平时高出千百倍,有些变异是其它手段难以得到的。

据世界原子能机构1985年统计,当时世界各国通过诱变已育成500多个品种,还有大量有价值的种质资源。当然与其它技术一样,诱变育种也有自身的弱点:一是诱变产生的有益突变体频率低;二是还难以有效地控制变异的方向和性质;另外,诱发并鉴定出数量性状的微突变比较困难。

(四)转基因育种

随着科学技术的发展,人们现在可以打破物种界限进行基因转移,从而达到品种创新和品种改良的目的,这种不受物种生殖隔离限制而进行基因转移的方法就是转基因技术。它是将已知功能的基因人工分离出来后直接加入到生物体内使生物发生相应变异的技术。

转基因技术与传统育种技术有两点重要区别。第一,传统杂交育种技术只能在相同生物物种内进行基因转移,而转基因技术则不受生物物种生殖隔离限制,可以在不同物种间转移基因。例如,从将菠菜的基因转到猪身上提高猪油的营养价值,将鱼的基因转到农作物身上提高农作物的抗寒性,将细菌的基因转到农作物身上使农作物免受害虫危害等等。第二,传统的杂交育种技术是在生物个体水平上进行的,两个品种杂交后,来自母本的基因和来自父本的基因混到一起,通过父母基因的重新组合产生新的变异。而转基因技术是从一个物种获得一个功能清楚的基因,并将这个基因转移到需要它的物种中,达到品种改良的目的。因此传统的杂交育种转移的往往是一次转移大量的基因,对于后代的表现较难预期和把握。转基因技术只转移一个或少数具有明确功能的基因,后代表现容易预期和把握。可见,转基因技术是传统育种技术的发展和延伸。

我国人口多,人均资源贫乏。传统技术(杂交育种、化肥、农药等)的使用已经无法满足未来社会和人口发展的需要,发展转基因技术是不可犹豫的选择。发展转基因技术不但可以大幅度提高农业综合生产能力,确保农产品有效供给,保障我国粮食安全,还可以显著减少农药用量,减少家畜养殖污染,提高水肥利用效率,改善农业生态环境,大幅度提高农业生态安全保障能力,明显降低农业生产成本、减轻农民劳动强度,大幅度提高种植业和养殖业的经济效益。可见,转基因技术的应用潜力是非常巨大的,不能不发展。

四、正确认识转基因技术

(一)转基因技术完全可以安全应用

1996年以来,我国大面积种植转基因抗虫棉花,美国和阿根廷等国大面积种植转基因抗除草剂大豆、抗虫玉米,加拿大大面积种植抗除草剂和雄性不育转基因油菜。2009年全球转基因作物种植面积持续强势增长,达到1.35亿公顷,六大洲的25个国家均有种植。2006年美国含转基因成分食品超过3000种,大豆、玉米、油菜产品以及棉籽油早已成为人们餐桌上的食品。世界上数亿人口食用多年,并未真正发现转基因产品对身体健康产生损害,也未发现转基因生物危害环境,说明转基因生物并不可怕,其安全性是可控的。

(二)转基因成分不等于毒药

很多人不了解什么是转基因成分,以为转基因成分一定对健康有害,是认识的误区。

转基因成分是指食品中含有的外源基因DNA以及由它编码的蛋白质。转基因产品不一定都带有转基因成分。不带转基因成分的转基因产品与非转基因产品是没有差异的。例如,转基因大豆油与非转基因大豆油的化学成分基本上完全一样,用灵敏的仪器都很难检测出转基因成分。这是因为,大豆油是从大豆中提炼出来的脂肪酸油脂,其他成分(如DNA和蛋白质)都被去除。含有转基因成分的食品不一定不安全(经过安全评价和批准上市的产品应该是安全的),不含有转基因成分的食品应该与传统食品没有区别。如果不是专门改变营养成分,一般来说,精练食品(油脂、白糖、淀粉等)与常规食品是完全等价的。

转基因品种在商业化生产之前,必须按照实质等同性原则对化学成分进行分析,进行毒性和过敏性试验,化学成分发生了非预期显著改变,或者证明有毒的转基因品种是不能批准商业化的。

食物中的转基因成分一般是无毒无害的(除非外源基因是脊椎动物毒素或过敏原基因)。外源DNA和蛋白质经过加工、烹饪和消化很难保留其原有的功能性,因此,不必过于恐慌。

(三)转基因品种对环境的影响与非转基因品种是等同的

有人担心转基因品种危害环境。实际上,转基因品种对环境的影响与非转基因品种是同等的。品种对环境的影响取决于品种的特性,例如是否抗虫,抗什么虫,而与是否转基因无关。抗除草剂品种对环境的影响也是同样的道理。并不应为抗除草剂特性是来自转基因技术,它的风险就更大。

与非转基因品种一样,转基因品种也可以对环境造成危害。如栽培品种的抗虫特性(或抗旱特性等)可以通过杂交转移到杂草中,使得杂草更加猖獗。抗虫的非转基因品种种植时间长了,可能变得不抗虫,这个问题在转基因品种中同样存在。即使是非转基因品种的推广,也要充分考虑环境的安全性问题。转基因品种推广之前都要求进行环境安全性评价,只有对环境安全的品种才能推广应用。

(四)要求转基因生物“零风险”是不科学的

任何科学技术在发展过程中都存在一定风险,转基因技术也不例外。将“转基因”混同于农药中毒、食品污染是认识的误区;科学家通过科学研究,已经排除或澄清了许多风险问题,要求转基因生物“零风险”等提法并不科学。科学、理性的态度是加强管理、深入研究,在努力预防和规避风险的同时加快发展。转基因技术的机遇和风险同在。因为转基因技术可能带来风险就拒绝它是不明智的。汽车会压死人是否要生产汽车?原子弹可以毁灭人类是否需要发展原子能技术?细心思考一定会得到结论。

有人提出,转基因产品的动物实验只做了5年,那么你怎么保证50年后的安全?保证100年后的安全?如果这样去问的话,没有一种产品可以用。

转基因生物的研制都要经过严格的风险评价,只有政府管理部门认为安全才会批准释放,不安全的东西是不能释放的。

五、发展转基因技术不可犹豫

随着人和水稻全基因组测序的完成,世界进入了后基因组时代,基因的争夺战已经打响。利用已知基因的功能为人类造福成为未来世界发展的必然趋势。为了抢占农业竞争的制高点,世界主要国家都高度重视农业转基因技术的创新和产业化,纷纷加大投资力度,加速转基因品种的生产应用。美国的孟山都公司、德国的拜耳公司、瑞士的先正达公司等都投巨资发展转基因技术。2008年,全球有25个国家累计批准24种转基因作物商业化应用。以抗除草剂和抗虫为主的大豆、玉米、棉花、油菜等转基因作物种植面积,已从1996年的170万公顷迅速增至2008年的1.25亿公顷,增幅高达74倍。以转基因技术为核心的农业生物育种产业已成为美国等发达国家的重要新兴产业。2009年止,美国、加拿大、中国、欧盟和日本共进行转基因作物田间试验共计28182次,美国占世界转基因作物田间试验52%,加拿大占28.7%,我国占10%,欧洲占8%,日本占0.5%。可以看出世界转基因技术的基本态势。欧盟尽管过去对农业转基因技术应用态度谨慎,但2008年商业化种植转基因作物的欧盟国家已增加到8个,作物种类有所拓展,态度日趋积极。巴西、阿根廷、印度等发展中国家对转基因作物研发投入成倍增加,发展势头尤为强劲,已成为全球转基因生物育种一支重要力量。日本和欧洲各国虽然在转基因育种方面进展缓慢,但是它们在基因克隆与功能基因研究方面非常积极,很多方面明显领先于中国。

全球化的今天,落后就要被欺负。我国在转基因育种研究方面与发达国家已经形成明显差距,因此,在发展转基因技术方面我们不能够再犹豫。我们应该坚决支持转基因技术的发展。