洛宁县兴华镇农业服务中心 王德平
转基因是人类技术发展史上的一个新阶段。转基因技术是人类育种技术发展史上的新技术。自然物种经过人工驯化变成人类种植的作物往往要经过很长时间,如野生水稻变成人类种植的水稻,是在数千年或一万年前开始的。完全依靠纯粹的自然杂交进化,速度非常缓慢,千百年才进化那么一点点。怎样才能加快自然进化的速度呢?于是就出现了有目的的人工干预,明显加快了品种改良的进程。如人工杂交育种,现代最著名的就是杂交水稻;人工诱导产生的基因突变,如通过太空射线辐射培育的太空番茄等。在转基因技术出现以前,大多数优良品种都是通过这两种育种方法培育而成。这两种方法都是在有目的地改变原有物种基因,也许是替换掉一个基因,也许是加入一个基因,也许是改变某个基因的一段序列。以上这些育种方法的本质都是改变生物的基因,只不过它们发生在同类物种或近缘物种之间,人们早已习惯了,所以接受了。后来人们不满足于这些改变,尝试把两个不同类的物种基因进行替换或重组,使物种获得更大的变化,这就是现在的转基因技术。
转基因技术就是基因工程育种技术,是利用基因技术来改造作物。举个例子,设想有两株水稻,A 水稻抗虫,B 水稻高产。而我们需要的水稻品种,既要抗虫,又要高产。常规做法就是把 AB 两株水稻杂交,从中尽量挑选一株既抗虫又高产的,等于把抗虫基因和高产基因合并。而转基因则是把高产的这段基因从这株水稻上取下来,导入到抗虫的那株水稻的基因上,就完成了。假如人们在水稻里没找到抗虫基因,却在细菌里找到了抗虫基因。传统的杂交方法无法实现这两种基因的合并,而转基因技术可以将细菌里的抗虫基因挑出来,重组到水稻里。这就是说,在任何生物中发现有用的基因,无论是动物、植物还是微生物,都可以挑出来进行人工基因重组。基因在物种间转来转去,就叫转基因,突破了生物自然界的界限。
黄金大米就是含有beta-胡萝卜素的大米。大米原是白色的,植入胡萝卜基因后,使稻子能够合成胡萝卜素,大米就带有胡萝卜的颜色,变成了橙黄色。黄金大米最初的目的是为了帮助缺乏维生素 A 的儿童。在美国,黄金大米也已做完动物实验和人体实验,被认为是一种安全的食品。后来由一个美国的华裔科学家介绍到中国来,他选择在湖南的一个学校让学生试吃,结果闹得沸沸扬扬,说吃黄金大米有害,那就好比说大米和胡萝卜一起吃就会有害。那问题出在哪里呢?主要是在湖南做这件事的程序不合法,这只是一个监管方面的问题。另外,中国水稻产量已经很高,胡萝卜也很多,很便宜,所以黄金大米在中国没有推广价值。但在非洲情况就不同了,一些贫困地区,儿童缺少维生素A,黄金大米就很受欢迎。
控制害虫是农业生产的重要环节,目前主要有三种手段,一是化学防治。农药有效,但也有农药残留带来的环境危害。二是生物防治。用捕食性昆虫防治害虫只能将虫害控制在一定范围,达到某种平衡,否则害虫吃光了,捕食性天敌也难以生存。害虫致病菌制剂的优点是专一性好,只感染其目标害虫,不影响别的生物,而且无毒无公害,也没有农药残留,但缺点是作用比较慢。三是转基因,就是从害虫致病菌里提取抗虫基因,植入到玉米基因中,使玉米也产生一种有毒蛋白,也就是害虫致病菌损害害虫肠道细胞的那种蛋白,从而使害虫吃了玉米叶以后,就像吃了致病菌那样死掉。这样的玉米可以不用农药或少用农药。那么有人就会担心,玉米的有毒蛋白,人吃了以后不也会肠穿肚烂吗?实际情况是,这些有毒蛋白已经被证明对人无害,它们只对害虫有毒。这是因为人肚子里的环境和害虫肚子里的环境不一样。抗虫玉米已在多个国家获准种植。
大规模的大豆种植,依靠人工除草是不可能的,只能用除草剂。除草剂各种各样,其中最常用的是草甘膦。但草甘膦影响蛋白质合成,严重影响大豆产量。为了既能使用草甘膦,又不影响大豆产量,我们从土壤的根瘤农杆菌中发现了一个对草甘膦不敏感的 EPSPsynthase,把它转到大豆中,这种转基因大豆就不会受到影响了。
20世纪50年代以后发展起来的“突变+杂交”育种技术,曾使育种技术产生了一个飞跃,培育了大量的优良品种,达到了一个高峰。人类依靠“化肥+良种”,造就了20世纪后半叶的绿色革命。但是,随着地球上人口越来越多,对食品的要求也越来越多。随着社会经济的发展,人们对食品的要求也越来越高。传统人工育种技术已经难以快速提供更多更好的作物品种。转基因技术的优点非常明显,一是解决了物种间不能杂交的问题;二是解决了杂交育种中优良性状难以整合,而不良性状又难以分离的技术难点;三是使得所有生物中的基因都可以被用于提高农作物的产量和品质。