农业转基因技术研究和应用将造福人类

■ 文 / 中国农业科学院生物技术研究所 林 敏

转基因到底是什么技术？转基因是天使还是魔鬼？转基因的食品安不安全？只有了解了转基因，才能正确地认识转基因的产品。所谓基因，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸的总称。最早提出基因概念的人是孟德尔，他在做豌豆杂交实验的时候，根据花色的变化遗传提出了遗传因子，控制豌豆花的生长法则。今天，我们对基因的概念、对基因的本质有了更深刻的认识。在分子水平上，它是基本的遗传单位，这是DNA上的一段携带遗传信息的片断。

一、什么是转基因

利用DNA重组技术，将外源基因转移到受体生物中，使之产生定向的、稳定遗传的改变，也就是使新的受体生物获得新的性状，这就是转基因。自然界普遍存在转基因现象，我们现在知道有一种原核微生物，就是天生的转基因高手，能够将细菌基因转到植物中。科学家则是以农杆菌为载体，借助农杆菌的感染来实现外源基因向植物细胞的转移。当前有一种错误的观点就是把转基因与传统杂交方法对立起来，实际上自然界转基因现象随处可见，而劳动人民在很早的时候就利用了这种转基因现象，也就是传统杂交育种方法进行新品种的培育。从这一点来说，转基因技术和传统的杂交育种技术在本质上是相同的，都是基因的转移。传统的杂交育种是固定生物，其中有一些优良的基因是需要我们育种家去筛选，最后通过传统的育种获得新的品种。转基因技术针对的可能是一个功能很清楚的目的基因，通过重组DNA的技术方法，精准地转移到生物中去，这样获得的新种子并不是我们生产中的品种，还需要杂交一种技术，结合起来才能培育出新的品种。所以，转基因技术只是育种过程中的一个非常重要的环节，它是传统育种方法的重要补充。

以玉米的起源为例。玉米起源于墨西哥，它是通过一代代的杂交优选才培育出来的高产、优质的品种。也可以这样说，现在的我们吃到的玉米都不是自然选择的结果，而是基因转移的产物。现代转基因技术和传统的杂交育种结果有什么不同？它最大优点打破物种间的生殖隔离。举一个最成功的例子，就是转基因抗虫棉培育。90年代，棉龄虫使整个棉花产业处于灭顶之灾，常规的育种方法已经无能为力，此时转基因技术大显身手，科学家把一些细菌的杀虫蛋白基因构建了载体，中国的科学家通过花粉管法导入法转移到一个不抗虫的棉花里，这样获得了用常规方法无法获得的抗虫性状，直到今天，Bt抗虫棉在农业生产中还在发挥巨大的作用。

二、转基因技术发展历程和现状

转基因技术经过了技术成熟期，大概是从1983年到1993年。经过产业的发展期，今天已经进入到一个至关重要、抢占技术制高点和经济增长点的战略机遇期。在这样一个时期内，转基因作物从抗病虫和除草剂等第一代特性向抗逆、改良营养品质、改变代谢途径、工业或医用生物反应器等第二、三代转基因作物的发展将有更广阔的领域，改变传统农业的面貌，其实也在改变我们的生活。转基因技术有两句话特别传神，一是人类有史以来发展最快的技术，它以每年10%的面积在增长。二是转基因产业在争论中飞速发展。“发展快与争论大”真实反映了转基因作物产业化的发展历程和现状。到现在为止，从1994年到现在，实际上只涉及到两类基因来自细菌的抗虫基因，转移到大豆、棉花、玉米、油菜等四种作物中，到2009年，全球的转基因作物的种植面积达到了1.3亿公顷，全球有25个国家的转基因种植面积是1996年的79倍。全球的转基因作物里面，大豆面积的3/4，棉花的1/2，玉米面积的1/4，油菜面积的1/5都是转基因品种。从这些数字可以得出结论，一是转基因技术是大势所趋，转基因产业已势不可挡。当然，转基因技术还将在今后人类应对气候变化、资源短缺、环境污染等方面发挥重要作用。转基因玉米可以提高产量，专家估计，生物技术对玉米产量的贡献率可能会达到50%。

转基因技术可以解决传统手段无法解决的难题，如玉米根叶甲。这种地下害虫是在根茎危害，取食作物的根部，导致幼苗期的作物死亡。喷洒农药很难进入土壤，因此对这样的害虫防治效果很差。而转基因抗根叶甲玉米发挥了重要作用，它解决了传统技术难以解决的农业生产问题。另一个转β-胡萝卜素合成基因的水稻被称为“金稻”。这种水稻富含胡萝卜素，对维生素A缺乏者、老人、夜盲症儿童，无疑带来福音，这种金稻可望在2012年批准上市。利用转基因技术可以培育出抗旱的作物，它的目标是减少10%～20%的灌溉用水，提高产量8%～10%，这样的耐旱玉米也可望在今后实现商业化。另外氮高效利用转基因作物，也可以提高产量，减少氮的使用量。

转基因技术与传统育种技术相比具有两方面的优势，打破不同物种间的天然杂交的屏障，由于它的基因操作具有更明确的功能，后代的表现可以准确预期。需要特别强调的是，只有转基因技术与传统育种技术密切地结合，才有可能培育出多抗、优质、高产、高效的新品种，才能在缓解资源约束、保障粮食安全、保护生态环境方面发挥重要的作用。

三、中国为什么选择和发展转基因技术

第一，中国发展转基因技术是国际大势所趋。在转基因这样一个战略高技术领域谁发展慢就会落后，落后就要挨打。以中美抗棉虫之争为例，1999年棉铃虫肆虐，整个棉花产业都面临很大困境的时候，美国的抗虫棉趁虚而入，当时在中国就有一个中国是否要发展国产抗虫棉的争论，最终决定发展转基因抗虫棉。由于我们加强了这方面的研究，目前我们的棉花有90%是国产抗虫棉，而且已进入国际市场，参与国际竞争。这说明中国必须发展转基因技术，必须培养有自主知识产权的转基因品种。另一个是例子是大豆。美国、巴西、阿根廷、中国是四大大豆生产国，美国、巴西、阿根廷已经广泛使用了转基因抗除草剂的大豆，如今他们已经成为主要的转基因大豆出口国，而中国成为纯进口国，这个对比告诉我们，有技术优势才能赢得市场。中国是一个农业大国，基本的特点是人多地少，资源短缺。发展转基因技术是符合国情的，中国也是一个自然条件并不优越的国家，东西部寒冷，半壁江山干旱，这样也迫切需要我们发展转基因技术，培育新品种，保证我国的粮食安全。中国初步建成独立的转基因研究体系，转基因棉花已经大规模产业化，具备参与国际竞争的能力，转基因水稻，我们处于国际先进、国际领先水平，产业化条件成熟。转基因大豆、小麦、油菜，现在和国外的差距还非常大，亟待实现技术突破。

在全球转基因产业化的版图上，美国处于绝对的优势，它是个农产品出口大国，发展势头强劲。绝大部分欧洲国家在转基因问题上的政策是摇摆的，目前有些松动，比如像西班牙、葡萄牙和波兰种植少量转基因抗虫品种，非洲在崛起，像南非、埃及已经在大面积推广转基因作物，前几年中国在推广面积上排列从第四、第五到第六，但是我们处于一个蓄势待发的阶段，加强了水稻和玉米的研发。去年批准了转基因水稻和转基玉米的产业化，我相信中国的产业化速度会加快。

中国目前已经具备了发展转基因技术的基础。中国正在建立和健全符合我们国情也与国际接轨的转基因管理方面的法律法规，我们加强了农业转基因委员会、标准委员会和检测机构等技术体系的建设，进行科学规范的安全评估和行政管理，我们国家目前有能力保障转基因技术和产业化的研发和推进。中国在发展转基因问题上，这几年基本的政策是坚定不移的，而且作为国家的发展战略，在2006年，转基因生物新品种列入了国家中长期发展规划的16个重大专项之一，这也是唯一一个农业项目列入了中长期专项。2008年这个专项启动，2009年国务院、国家发改委把生物产业作为高技术领域支撑产业和支柱产业和国家战略性新兴产业，2010年中央一号文件关于农业的问题，关于转基因明确提出在科学评估、依法管理的基础上，推进转基因新品种的产业化。也是作为这个战略部署的一个重要环节或者步骤，2009年农业部颁发了一个玉米品种、两个转基因抗虫水稻的安全证书。当然我要说明一点，拿到安全证书，并不一定是产业化，因为它要经过品种审定，还有市场的接受程度，只是说中国的转基因水稻已经到了产业化的阶段了。

中国是水稻的原产地，水稻是中国第一大作物、重要的口粮，我们为什么选择水稻呢？首先，第一个批准水稻产业化的并不是中国，2000年以来，美国先后批准了6个转基因水稻的安全证书，伊朗批准了转基因抗虫水稻商业化种植。加拿大、墨西哥等四国批准了转基因农产品进口允许食用。其次，转基因水稻具有保证我国的粮食和食品安全的重要性。从竞争态势上来讲，我国有丰富的资源，水稻的基础研究和育种基础都处于国际先进和领先地位，因此发展转基因水稻，既不怕国外公司进来争夺国内市场，还使我们有能力参与国际竞争，像转基因抗虫棉一样进入国际市场。美国虽然发展势头很强劲，但在水稻上不具备绝对优势，而欧洲在争论中还停滞不前。所以，现在选择转基因水稻，抢占发展的先机和接受制高点，才能在激烈的国际竞争中保持技术优势，促进我国民族种业发展。袁隆平院士曾经提到，如果我们现在不发展分子育种、生物技术育种，短则五年、长则十年，中国的杂交水稻技术就要落后国际水平。从这些都可以看到，中国发展转基因水稻可以推进产业化，不仅从国家需求上是必要的，从战略上考虑也是迫切的。

选择Bt杀虫蛋白则是考虑到该蛋白做为转基因作物的主要成份，在全球已有25个国家在应用，种植面积达1.3亿公顷。而且，Bt杀虫蛋白的杀虫机理已被研究得十分清楚，Bt蛋白被昆虫取食后，在昆虫的碱性肠道被降解为活性蛋白，使其肠道溃烂而死。Bt蛋白仅对鳞翅目昆虫有效，而人类和其他动物的肠道不是碱性环境，细胞膜上没有特异受体，因此，Bt杀虫蛋白对人畜都是安全无害的。中国作为一个最大的水稻生产国，如果推广Bt水稻，能够减少农药的使用量。就这一点来讲，广大农民是欢迎这项技术在中国的应用的。

四、转基因的安全之争

转基因技术在发展过程中都伴随着激烈的安全争论，这中间有很多与安全相关的事件。举一个例子，英国的普斯塔事件，它引发了全球性的而且到现在还愈演愈烈的生物安全之争。1998年，英国科学家普斯塔通过电视台，而不是学术论文或者权威机构，发布了他的实验——用转基因马铃薯饲喂大鼠将破坏其免疫系统。此事引起国际上的轰动，也导致欧洲发生了破坏转基因作物实验地、进行反对转基因实验游行等一系列活动。英国皇家学会针对普斯塔的报告，专门组织专家进行了认真评估，结果发现普斯塔在喂大鼠时只提供土豆，没有补充其他蛋白，此外试验中还存在统计学等方面的问题，专家们最后的结论是，普斯塔的试验结果无法证明转基因马铃薯对大鼠有害。

另一个例子就是2009年，法国卡昂大学的研究团队所做的转基因玉米品种对大鼠肾脏、肝脏的破坏实验，他们在国际生物科学杂志上发表了三种转基因玉米品种对哺乳动物健康影响的报告。欧洲食品安全局在调查后认为该论文中提供的数据不能支持作者关于转基因玉米对大鼠肾脏、肝脏造成伤害的结论。2009年10月，欧洲食品安全局转基因生物小组，按照转基因植物及相关食品和思想风险评估指导办法及复合性状转基因植物风险评估指导办法提出的原则，对转基因抗虫和除草剂给予了科学意见，认为在人类和动物健康、环境影响方面，转基因与其非转基因一样安全，这是来自于权威机构的科学结论。中国对于转基因水稻的安全性评估由中国疾病预防控制中心来做，得出的结论是转基因水稻与非转基因水稻的关键营养成份没有生物学意义上的差异，转基因和非转基因的差异可能要小于水稻同一个品种在不同地区种植的差异，这种差异是非常小的。

目前，普遍存在的转基因之争，其原因十分错综复杂，其中包括有文化的原因，有国际贸易的原因，也有政治背景等一系列原因，归根到底，我个人认为转基因的争论还是一个贸易之争、国家利益之争，这个观点也在科技界也已成为共识。

关于食品安全的问题，联合国粮农组织2004年的报告提到，其一目前市场上的转基因产品可以放心用，并不可怕。其二，目前使用的转基因安全性评估方法是科学恰当的，包括中国，包括全世界。其三，迄今为止在世界各地尚未发现可验证的、因食用转基因作物加工食品而导致有毒或有损营养的情况，数以百万计人食用了转基因作物加工的食品未发现任何不利的影响。

我国批准转基因水稻生产应用安全证书，受到国内外广泛关注，也引起了一场转基因水稻是否安全，该不该批准的大辩论。转基因安全性的争论由来已久，美国同样有转基因安全的争论，但争论没有影响美国在转基因技术和产业的发展，到现在，美国在转基因技术产业上占着绝对的优势。欧洲是转基因争论的发源地，在十年争论之中，欧洲各国不能排除干扰，转基因发展技术和政策摇摆不定，技术和产业停滞不前。正反对比值得我们思考，应该如何发展转基因技术。我认为，争论不是坏事，通过争论可以统一思想，确保国家战略不受干扰，通过争论可以进一步促进我国生物安全的管理，促进相关检测技术的发展，为确保生物育种和转基因产业健康发展提供技术支撑。通过争论可以引起各方对转基因科普和科学技术的重视，我想也是要通过这样的活动来消除公众对转基因技术的不理解和畏惧心理，同时也能培育转基因产业未来市场。