转基因作物新品种的效益与风险评估


民网福州11月1日电(记者李樱、刘然、魏艳)今天上午,第十二届中国科协年会在福建省福州市隆重开幕。中国农业科学院植物保护研究所研究员彭于发发表题目是《转基因作物新品种的效益与风险评估》的大会特邀报告。

全文如下:

尊敬的各位领导、专家和朋友们,首先感谢中国科协和大会的组织者给我一个宝贵的机会,能够汇报一下关于转基因效益和风险这样大家十分关注的问题。我的发现是个人的认识和体会,不代表任何的机构和组织。我计划简单的从三个方面汇报一下,第一,国际、国内转基因品种目前应用的情况。第二,我们国家在转基因安全性方面取得的重要进展。第三,未来国际、国内是怎样的发展趋势。

转基因技术的兴起和发展是在1972年,全球第一粒转基因作物的研发成功是在1982年。美国在1994年率先批准了第一例转基因作物研制成熟的延熟保鲜番,通过安全性评价可以在市场上销售和利用。1996年全世界才真正实现转基因作物大规模生产和应用,当年的种植面积是6个国家170多万公顷,此后转基因作物的应用发展速度十分迅猛,转基因作物的种植面积逐年以两位数的百分比扩大,去年转基因作物的种植国家已经是26个,转基因作物的种植面积一跃达到1.34亿公顷,约合20亿中国亩。这十多年累计转基因作物种植面积超过10亿公顷,就是150亿亩。包括全球五大洲在内的25个国家批准种植转基因作物,还有32个国家批准别人生产的转基因作物自己进口消费,这样的话全球目前已经有超过57个国家先后批准了24种不同的转基因作物应用。虽然批准的数量比较多,但真正大规模生产应用的只有四种作物,分别是大豆、玉米、棉花、油菜。这些转基因作物占该种作物种植面积的百分比,大豆现在应用比例最高达到77%,每四颗大豆中间有三颗是转基因的。其次是棉花,差不多一半是转基因,玉米转基因1/4,油菜转基因占1/5,其他几种小作物种植面积不大,但是比例比较高。比如说木瓜几乎90%以上是转基因,美国的甜菜转基因占95%。

种植这些转基因作物之后,应该说累计150亿亩的生产种植和全球数十亿人次十多年消费应用,至今未出现一例因为种植和应用转基因作物和转基因产品出现生态环境、安全性问题和人体健康安全性问题的报道。但是现在经常在报纸、杂志、电视和各种媒体上看到关于转基因作物特别是转基因食品的安全性,这是争论议论的热点话题,原因很多,但其中大多数没有科学依据,更多的是利益之争和不明真相。(图)这一页可以看出,全球转基因作物的种子竞争力很强,以去年为例,全球种子市场接近1/3已经是转基因的种子,转基因种子去年的市场销售价格是105亿美元,这样没有研发和销售转基因种子的公司就不高兴。刚才提到的四种转基因作物,目前的转基因现状事实上只有两个类别,第一的是作物自己能够抗虫。第二个是转基因作物可以抵抗除草剂,方便大面积机械化除草。印度批准种植转基因棉花是在多年争论并十分谨慎的基础上迟迟到2002年才批准,一旦批准种植以后,2003-2008年,每年以不断翻番的发展速度在发展。短短几年时间,现在印度的转基因抗虫棉花已经占棉花总面积超过75%。六年的时间,印度棉花的产量翻了一番,农药的用量减少了一半,六年期间印度农民因此而增加的收益达到51亿美元。

卖农药的人和生产农药的人也不高兴。以巴西为例,巴西开始几年政府也没有批准转基因作物的种植,但是邻国阿根廷种植面积比较大,就是抗除草剂的转基因大豆,农民通过从阿根廷走私大豆自己来种,种了以后发现增产可以超过30%,所以农民非常欢迎,农民欢迎以后经过若干年争论,在2002年巴西政府终于批准了抗除草剂的转基因大豆在巴西种植,也是在六年的时间之内,现在巴西抗除草剂转基因大豆种植面积、种植比例已经达到巴西大豆总面积的85%。六年的时间,巴西因为种植抗除草剂的转基因大豆,大豆的种植密度增加了32%,大豆的产量比过去平均增产26%,而且因为机械化除草以后可以免耕和少耕有利于水土保持,这样六年下来,巴西的农民增收累计是28亿美元。 这里也有一个问题,转基因大豆在种植以后因为增产减本,在国际市场出口的时候竞争力占有优势,那些相对来讲没有运用高新技术的出口必然受到影响,自己的份额被别人占了以后也会不高兴。总体来讲,过去14年,全球农民因为种植转基因作物减少了杀虫剂的用量是3.56亿公斤,农民因此累计增收519亿美元。

我们国家首先批准转基因棉花的种植是在1997年,至今真正大规模生产应用的也只有抗虫棉,12年来转基因抗虫棉在我国的种植面积逐年上升,由1998年的不到5%上升到去年将近90%,年种植面积5000多万亩,12年累计减少农药用量75万吨,农民纯经济效益据报道超过200亿美元。我们国家的三大棉花种植区,华北抗虫棉种植比例超过95%,长江流域今年种植面积超过75%,新疆棉区占到1/3。

在安全性研究上,我们国家第一比较系统,第二有一些创新,有一些自己引以为自豪的研究进展。在1997年转基因抗虫棉批准大规模种植之后,到底原先的科学评价有没有依据,与事实是否吻合,为了评价,所以从1997年开始至今有关部门和科学研究机构一直在进行系统的监测和评价工作,主要是针对转基因抗虫棉种植之后对农业生产、农田生产环境到底有什么影响。经过十多年系统的科学研究,中国农业科学院职高所吴孔明2008年在美国着名的科学杂志上发明封面文章,据说是农业部系统50年来首次在科学杂志封面上发表文章,文章主要的贡献是对转基因抗虫棉种植之后,在中国的主要棉区,对棉铃虫效果到底如何进行研究。研究结果表明,在种植转基因抗虫棉之前,我们国家棉铃虫每年的发病高峰有三次,华北棉区平均每年用药次数是15-21次,应用转基因抗虫棉之后,危害高峰由三次降为一次,防治棉铃虫的效果达到80%以上,农药的适用次数少的只有两次,多的年份是五次。不仅棉花上棉铃虫危害逐年减轻,而且因为棉铃虫危害是多范围的,除了棉花还有小麦、大豆、玉米、花生、蔬菜,都能够危害,因为6月份只有棉花比较早的开花,所以就把棉铃虫都吸引过去了,种植转基因棉花以后作物自己可以控制棉铃虫。从棉花上再跑到小麦、大豆、玉米这些作物危害的数量也减少了,现在的结果是,全中国范围内棉铃虫的数量越来越少,有的地方学生想做标本都找不到棉铃虫了。现在不管种不种植抗虫棉,全国范围内棉铃虫的数量都很少能看到,因为全国大面积种植抗虫棉带来的显着效益。

当然也有坏处,棉花上常见的病害、虫害、草害有一百多种,单一有效控制棉铃虫一种虫害之后,其他的虫害、其他的病害、草害有可能上升,通过我们的研究,首先棉花上过去仅次于棉铃虫的第二大害虫——蚜虫起到了茧子的效果,另外一种害虫过去数量很少,是非常次要的,现在由于种植抗虫棉之后,化学农药的用量次数和结构都减少和发生变化,所以盲蝽象一跃成为最主要的害虫。盲蝽象为什么上升为主要害虫呢?也是经过了7年左右的系统研究,今年在美国科学杂志上发表研究文章,分析了原因,主要原因是因为转基因抗虫棉大规模应用,防治棉铃虫的次数减少了,农药的总用量很少了,特别是高毒、高残留、广谱的农药显着减少,所以这样盲蝽象就上升为主要害虫。生物的角度来讲,盲蝽象上升有两个原因,第一,盲蝽象的种类很多,在中国比较容易找到,有24种,其中最常见有4个种类,所以盲蝽象不是一种虫,是多种类。第二,盲蝽象比棉铃虫的接触范围更广,可以危害几十个科,一百多个种,除了农田常见的棉花、芝麻、谷子、大豆、玉米这些作物之外,苹果、梨、山楂这些果树,白菜、马铃薯这些蔬菜,还有农田的杂草都会危害。现在植物本身能够抗虫的只有转基因抗虫棉,而且不还抗盲蝽象,导致了盲蝽象上升为主要的害虫。过去五年系统研究表明,盲蝽象可以通过及时除草,用绿豆诱杀和实时科学用药进行防治,防治的成本远低于防治棉铃虫的成本。

当然也有坏处,棉花上常见的病害、虫害、草害有一百多种,单一有效控制棉铃虫一种虫害之后,其他的虫害、其他的病害、草害有可能上升,通过我们的研究,首先棉花上过去仅次于棉铃虫的第二大害虫——蚜虫起到了茧子的效果,另外一种害虫过去数量很少,是非常次要的,现在由于种植抗虫棉之后,化学农药的用量次数和结构都减少和发生变化,所以盲蝽象一跃成为最主要的害虫。盲蝽象为什么上升为主要害虫呢?也是经过了7年左右的系统研究,今年在美国科学杂志上发表研究文章,分析了原因,主要原因是因为转基因抗虫棉大规模应用,防治棉铃虫的次数减少了,农药的总用量很少了,特别是高毒、高残留、广谱的农药显着减少,所以这样盲蝽象就上升为主要害虫。生物的角度来讲,盲蝽象上升有两个原因,第一,盲蝽象的种类很多,在中国比较容易找到,有24种,其中最常见有4个种类,所以盲蝽象不是一种虫,是多种类。第二,盲蝽象比棉铃虫的接触范围更广,可以危害几十个科,一百多个种,除了农田常见的棉花、芝麻、谷子、大豆、玉米这些作物之外,苹果、梨、山楂这些果树,白菜、马铃薯这些蔬菜,还有农田的杂草都会危害。现在植物本身能够抗虫的只有转基因抗虫棉,而且不还抗盲蝽象,导致了盲蝽象上升为主要的害虫。过去五年系统研究表明,盲蝽象可以通过及时除草,用绿豆诱杀和实时科学用药进行防治,防治的成本远低于防治棉铃虫的成本。

另外一个农业生产上重要的问题,像抗虫这些珍稀的基因资源,一旦大面积应用之后,会不会害虫慢慢自己抵抗杀虫基因,原来的抗虫品种逐渐上丧失了抗性,品种就不能继续应用,这是国际上公认的种植转基因抗虫作物一个很大的科学问题。美国、澳大利亚经过多年的科学研究,证明预防这种害虫产生抗性的方法有两条途径,一是杀虫的剂量越高越好,简称高剂量的策略。二是转基因棉花和非转基因棉花混合种植,按照一定的比例,美国是8:2,每种八份转基因的棉花,必须另外种植两份非转基因不用药的棉花。澳大利亚是7:3,我们中国是小农户,所以在中国行不通。而且我们做室内实验研究证明,30多代之后,棉铃虫就会产生高达两百多倍的抗性,80、90代的时候抗性达到3000倍,这时候抗虫棉就没有效了。根据这种预测模型,当初预计在中国7-10年抗虫棉可能就不能用了,事实是否如此,针对这种假设,一方面进行抗性监测,一方面进行预防性治理,主要的措施有三个:第一,系统研究了棉铃虫为什么对这种抗虫基因会突变产生抗性,分子研究表明,主要是产生了两个基因的突变,这两个基因的突变让棉铃虫抵抗抗性基因。第二,除了研发者品种质量的保证之外,还要有农业部委托的第三方检测机构专门检测这些抗虫棉新品种抗虫效率和抗虫精英的表达水平,确保品种的高质量和高抗性。第三,针对我们国家小农户,但是每家每户或者左邻右舍会种植多种作物,抗虫基因只是在棉花上有,其他作物上没有,所以棉铃虫可以在大豆、花生、玉米这些作物上去危害,这样就能够保证每年的自然种群中间绝大部分棉铃虫还是能够被抗虫基因杀死。所以从1997年到现在,在田间进行系统监测的结果,棉铃虫在我们国家至今还是对抗虫棉敏感的,没有产生抗性。

与此相反,刚才提到产生巨大效益的印度,2003年开始大面积种植,2009年就在田间发生了抗性,时间仅仅七年。原因是两个方面,第一,它是单一种植棉花,在印度也规定,种植转基因抗虫棉必须同时种植非转基因的材料,保证棉铃虫始终是敏感的。但是,他们采取的方法是在卖给农民转基因抗虫棉种子的同时,配发一小袋非转基因的棉花种子,印度人民种的时候非基因种子卖给别人去榨油,这样不种到田里头,结果导致害虫产生抗性。第二,用了68个抗虫棉的品种,其中有一半左右抗虫效率不高,所以这样也导致害虫很容易产生抗性。

我们国家在转基因作物的研发和相应转基因安全性取得重要进展是转基因的抗虫水稻,我们国家转基因抗虫水稻和转基因棉花几乎都是在1996年就起步开始进行研究,可是棉花因为当时考虑不涉及到进口的问题,我们不直接吃,棉花大家觉得安全性相对比较放心一点,让不进口的转基因产品先去试用,有一个稳步推进的策略。而我们要吃的转基因食品,就要进一步的仔细观察和系统的进行科学的评价。至今,还没有转基因水稻批准大面积生产种植应用,但是我们的小规模的室内和室外的科学研究一直没有停,而且取得了重要的进展。在转基因水稻能否在中国进行生产种植的时候,主要有两个科学问题,第一,对生态环境是否安全。第二,人到底能否可以吃。生态环境安全性是国内外最关注两个问题,一是我们国家是水稻物种起源中心,也是基因多样性中心,一旦种植转基因水稻之后,对这些珍惜的种子资源的保护和利用是否会造成影响。二是跟抗虫棉一样,会不会导致次要的害虫上升为主要的害虫,对生物多样性和生态环境造成影响。所以,我们开展了两方面的系统研究,第一方面是水稻转基因漂移规律和预测模型的研究。研究证明,转基因水稻上面的转基因可以向栽培稻,杂交水稻的不育系和杂交稻的品种上转移。在我们国家有分布的三种野生稻中间,有两种野生稻都可以实现基因的转移,比较常见的普通野生稻的基因可以想它漂移。第三方面是稻田的杂草,以败草为主的的20多根草中间跟水稻没有关系,基因之间不能交流,但是跟水稻非常相近,事实上可能就是来自于水稻的杂草稻是可以进行基因交流的,是可以发生基因转移的。对我们国家主要的水稻产区不同气候条件、不同栽培措施、不同的水稻品种基因跟转基因抗虫水稻基因发生基因漂移的几率、生物学和气象学影响研究,研究基础上建立了预测模型。其中最重要的不是说转基因水稻的基因是否可以向栽培稻和野生稻进行转移,而是转移之后到底对生态环境和生物多样性有什么影响?经过我们的研究,虽然可以转移,但是转移之后一般经过一代和两代之后,外援转基因会自动的消失,不能延续下来,这样对种子资源没有显着的不良影响。

这样规律的研究和模型的研发现在已经进一步组装成一个我们国家以县为单位的水稻基因漂移风险评价服务模型,这个模型现在已经可以上网在试运行,大家有兴趣的都可以去查一查,有一个新的抗虫或者抗除草剂的水稻要进行安全性评价就可以上这个平台,自己可以大体上判断有多大的风险,如何有效控制风险。

对于生物多样性影响也进行了系统的研究。在分子水平上研究转基因抗虫水稻的杀虫蛋白,通过害虫、天敌和更高的营养和食物链传递规律的研究表明,水稻上外缘杀虫的转基因蛋白可以传到害虫中间去,而寄生和捕食的天敌吃了这些害虫之后也会在体内含有外缘的转基因这些蛋白,但是大多数都是通过不同的器官进行排泄,土壤中间没有累积,所以对生态环境不会有影响,而且对这些非靶标的、有害的、有益的和经济上重要的昆虫它的生长发育和繁殖都没有显着不利的影响。

从生态性群落结构的多样性分析上面,我们国家既用了国内外常用了传统研究方法,也发明了简单的方法,这个方法就是过去对多样性和种群动态研究的时候,分类上要分类到种,现在可以跃过种直接用比较少、比较高的分类单位科可以来代替,这样大大减少了劳动量和工作量。比如说水稻田常见有25个种类的植株,9个种,属于4个科,我们分类的时候,一年采60万头植株,要一个一个分类到种,就很麻烦,现在只给它归类到四个科,我们的工作效率就显着提高,这在国际杂志上也发表了文章,国外的同行也高度关注。

转基因抗虫的大米能不能吃的问题,我们在国家“973”项目的支持下,和近两年国家转基因专项有关食用安全性研究课题支持下,首先建立了包括毒性、过敏性、关键营养成份、可食用性等建立了不同的安全性评价的技术体系和技术标准,以及除了小鼠之外还增加了小型猪作为实验动物模型。在过敏性方面,除了小鼠之外,我们国家增加了挪威褐鼠动物模型,还采集了我国代表性人群过敏性血清库和样本。这样系统评价环境安全性和食用安全性之上,2009年8月17日,国家农业转基因食用安全委员会和农业部先后批准了华中农业大学所研发的抗虫转基因水稻的安全证书。

未来国际转基因技术特别是转基因新品种的培育是个什么走向呢?经过几十年技术的研发,经过十多年转基因作物大规模应用之后,生态效益、经济效益和潜在风险的评估,世界上各主要国家,联合国粮农组织、世界卫生组织、联合国环境规划署等这些国际组织都一致认为,转基因技术为代表生的物技术能够在作物的新品种培育方面发挥核心和引领的关键性作用,主要体现在三个方面。一是,高产优质。二是,多抗高效。三是,优质和多抗相结合。刚才前面提到的四种作物两类性状,基本上都只转移了一个外缘基因,现在正在实验和去年初步实验推广应用的已经有两个和三个基因,再过三五年还有多大八到十个外援基因,包括抗虫、抗除草剂,品质改良等几种不同有益性状在内的复合性状,可以预见在不久的将来,将会有更多的国家、更多的转基因作物,更多的基因数量和更多的多抗、高产、优质性状转基因作物新品种不断推广出来。其中一个重要的表现是,一个单一技术不可能解决农业生产上的多个问题,甚至解决一个关键问题也不能只靠单一的一项技术,转基因技术作为一个核心和引领技术,与其他的传统包括杂交育种、耕作栽培、土肥植保等各种综合措施相结合组成的以转基因为代表的系列农业耕作栽培措施,引领绿色革命之后新的种子基因革命,可能这样的多种技术的技术群更合适,我更主张叫做生物技术。生物技术要和其他技术相结合,要培育优良的种子资源。跟常规品种一样,每一次新品种的应用,都会带来相应的耕作、栽培和管理一系列措施的改变,所以良种还得有优良的方法相配套,过去这方面做的不多,配合不够。我们国家这几年注意到这种现象,特别是注意到转基因技术的研发和配套性技术的研发是同等重要,要同步发展。在转基因专项部署的时候有意识的注意到这个问题,这个战略思路对于保障安全和促进转基因产业发展是非常有利的。

我们国家1986年开始大力支持转基因技术和生物技术的研发,到2007年的时候,还一直遵循科学规划、积极研究、稳步推进,加强管理的转基因产业发展政策。在这样一个以加强研究为主,稳步推进为指导思想之下,我们已有的转基因抗虫棉得到了大规模应用,水稻玉米、木瓜等多种转基因作物进入比较大规模的实验研发。而2000年之后,我们提出一个更加积极的加强研究、推广应用、规范管理、科学发展的产业政策,这个产业政策没有实施得很好,因为这个政策体现了“规范”、“科学发展”,现在实际上没有太多的进步,本来去年有一个非常可喜的进步就是批准转基因抗虫水稻和玉米的安全证书,但是后续的新品种审定,生产许可证、经营许可证和安全性的监督管理以及相应的科学知识的普及宣传都没有能够配套和跟上,所以,我觉得在我们国家跟其他的科学技术的进步和产业的升级一样,转基因技术和转基因产业的发展也要遵循科学、民主的规律,也要依法办事,我相信通过方方面面的努力,在我们党和国家近几年把生物产业和转基因生物产业作为我们国家培育和发展战略性新兴产业重要领域之一,作为我们今后大力发展的方面,像汽车、飞机、手机、电脑产业一样,转基因作物产品也将在不远的将来给我们的日常生活带来许多的便利。谢谢。