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全國政協委員崔永元在其反對研究、推廣轉基因作物的提案一開頭就說:“國內外無數的研究和時間反複證明、轉基因作物不能增產,迄今世界上 還沒有任何一種轉基因作物是增產的,連美國農業部(USDA)報告都不(得不)承認,轉基因作物沒有提高產量甚至還有可能下降。”崔永元當然沒看過也看不 懂美國農業部的報告。他的說法源自其反轉“科學顧問”,主要是一個退休多年的“農業專家”(退休前做玉米育種“戰略研究”)佟屏亞。按照這個“農業專家” 的說法,轉基因作物不僅不能增產,而且不能抗蟲:“轉基因有兩個軟肋,第一個就是所謂‘增產’。報紙上老在說轉基因能增產、能高產,這是最能唬人的。事實 上轉基因不增產,更談不上高產。第二個軟肋就是所謂‘抗蟲基因’。這也是騙人的。它解決不了生產上用農藥的問題。”那麽轉基因作物究竟能不能增產、抗蟲 呢?這兩個問題是相關的,我們先來看第一個問題,轉基因作物能不能抗蟲?
這個問題的提出本身就顯得奇怪,因為現在種植最多的轉基因作物,就是抗蟲轉基因作物。它們轉入的外源基因來自於蘇雲金芽孢杆菌(拉丁學名Bacillus thuringiensis,因此簡稱Bt),這種杆菌芽孢分泌一種蛋白質晶體,稱為“內毒素”。這種內毒素是無毒的。昆蟲吃了蘇雲金芽孢杆菌的芽孢後, 內毒素晶體在昆蟲的腸道中溶解,並經過昆蟲腸道中的蛋白酶加工,被激活變成了有毒性的蛋白毒素,與腸道細胞表麵上的受體結合,造成昆蟲腸道穿孔。昆蟲因此 不再進食,1-3天後就餓死了。很早以前,這種生物毒素就被做為生物農藥使用,向作物噴灑。所謂“有機作物”、“綠色作物”並不是不灑農藥,而是灑Bt內 毒素這樣的生物農藥。但是這種生物農藥要比化學農藥貴很多。1981年,編碼Bt內毒素的基因被克隆出來了。將該基因轉入到作物細胞中,這樣培養出來的轉 基因作物也能分泌內毒素,害蟲吃了轉基因作物的葉子後,也吃進了內毒素,將會被毒死。因此,栽培抗蟲害轉基因作物,可以不用或者少用農藥。
那麽Bt內毒素對人、畜有沒有毒呢?人、畜的腸道細胞表麵不含有Bt毒素蛋白的受體,因此不會中毒。被人和牲畜吃下去的內毒素,會像其他蛋白質一樣被消 化、分解掉。實際上,Bt內毒素也不是對所有的昆蟲都有毒的,隻對鱗翅目(蛾、蝴蝶)昆蟲有毒,對其他的害蟲抗不了(有的Bt菌株也能產生對雙翅目(蒼 蠅、蚊子)、鞘翅目(甲蟲)有毒的Bt內毒素)。但是鱗翅目害蟲是某些農作物最主要的害蟲,例如棉花害蟲棉鈴蟲,玉米害蟲玉米螟,水稻害蟲二化螟、三化 螟、稻縱卷葉螟,把這些主要害蟲控製住了,就能少灑很多農藥。根據對中國種植轉基因抗蟲水稻試驗田的研究,中國轉基因抗蟲水稻與非轉基因水稻相比,農藥施 用量減少80%(文獻1)。根據美國科學院在2010年發布的報告《遺傳工程作物對美國農業可持續性的影響》(The Impact of Genetically Engineered Crops on Farm Sustainability in the United States),在玉米和棉花中使用Bt毒素控製害蟲是成功的,隨著抗蟲作物的采用,殺蟲劑的使用已下降。自推廣轉基因作物以來,減少農藥使用達4億 7400萬千克(文獻2)。
和對化學農藥一樣,在自然選擇的作用下,害蟲會逐漸對Bt內毒素產生抗性,出現所謂“超級害蟲”,導致抗蟲轉基因作物失靈。為了盡量避免出現這種情況,美 國環境保護署規定,在種植抗蟲害轉基因作物的田地周圍,必須保留一塊專門種植普通作物,讓害蟲有個避難所,這樣,那些能夠抵抗毒性蛋白的突變將會被稀釋 掉,超級害蟲也就不會進化出來。一直到2009年,在大規模種植抗蟲轉基因作物十多年後,才首次出現了能抗Bt內毒素的害蟲。不過這並不是多麽恐怖的事 情,因為Bt基因有很多類型,一旦發現害蟲對某種類型的Bt轉基因作物產生了抗性,就可以改種其他類型的Bt轉基因作物。所謂“超級害蟲”隻是對某種類型 的Bt有抗性,並不是百毒不侵的。現在也有同時轉入兩種類型的Bt基因的轉基因作物,如果害蟲對其中一種類型產生抗性,仍然會被另一種類型毒死,這讓害蟲 對轉基因作物出現抗性的概率大為降低。
我們再來看第二個問題,轉基因作物能不能增產?那個“農業專家”認為轉基因作物能增產是騙人的,因為沒有“增產基因”。實際上“增產基因”是有的。我們已 經知道,有些基因與作物的高產有關,其中主要是一些能提高光合作用效率的基因。目前國際上有一個碳四水稻研發項目,集中了十幾家研究機構的力量,用轉基因 技術,要把水稻從固碳效率低的碳三植物變成固碳效率高的碳四植物。一旦研發成功,將能讓水稻增產50%,提高水分利用率1倍,並降低對肥料的需求。目前碳 四水稻還處於初步研發階段,那麽是不是意味著現有的轉基因作物都不能增產呢?不是。還有別的基因可以用來增產。例如阿根廷研究人員從向日葵提取了一個抗旱 基因HB4,轉入玉米、小麥、大豆中,讓這些品種獲得更強的抗幹旱和抗鹽堿能力,經過三年的田間試驗,發現單產因此能增加15%~100%(文獻3)。
目前種植最多的抗蟲害轉基因作物和抗除草劑轉基因作物,並不直接增產,但是由於比同類非轉基因產物能更好地控製蟲害和雜草,所以能間接增產。對此有很多研究報道:
美國《科學》雜誌報道,中國轉基因抗蟲水稻比非轉基因水稻產量高出6%,農藥施用量減少80%,同時還降低了其對農民健康的不良影響(文獻1)。
《美國科學院院刊》報道,據德國研究人員對印度2002-2008年間種植轉基因棉花的研究,抗蟲轉基因讓棉花畝產增加了24%,讓農民種棉花的利潤增加了50%(文獻4)。
《遺傳改造作物與食品》雜誌報道,美國抗玉米螟轉基因玉米增產7%,抗玉米根蟲轉基因玉米增產7%,抗蟲轉基因棉花增產9.8%。中國抗蟲棉增產10%。 南非抗蟲玉米增產11.8%,抗蟲棉增產24.0%。墨西哥抗蟲棉增產10%。菲律賓抗蟲玉米增產18.6%,抗除草劑玉米增產5~15%。西班牙抗蟲玉 米增產9.9%。阿根廷抗蟲玉米增產6.4%,抗蟲棉增產30.0%,抗除草劑玉米增產超過10%。巴西抗蟲玉米增產12%,抗除草劑玉米增產1~4% (文獻5)。
最後我們再來看看崔永元在其政協提案中提及的美國農業部報告。美國農業部在2014年2月發布的報告《美國遺傳工程作物》(Genetically Engineered Crops in the United States)歸納總結了40項關於轉基因作物的產量、殺蟲劑使用和淨收益的研究結果,其中23項增產,1項小增產,11項產量不變,1項小減產,4項無 相關數據(文獻6)。可見大部分的研究結果都認為種植轉基因作物能夠增產,該報告的結論也認為:“采用Bt作物通過減輕蟲害損失增加了產量。不過,關於抗 除草劑作物對產量的影響的觀察證據有好有壞。一般來說,複合種子(具有超過一種遺傳工程性狀的種子)會比常規種子或隻有一種遺傳工程性狀的種子的產量更 高。”這竟被崔委員解讀為“轉基因作物沒有提高產量甚至還有可能下降”並寫進了政協提案,難道美國農業部向崔委員提供了一份秘密報告?
何況增產隻是種植轉基因作物的目的之一,其他目的,例如減少人工,降低生產成本,保護環境,改善食品品質,增加營養素,不也同樣重要甚至更加重要?如果轉 基因作物像“農業專家”說的那樣一無是處,怎麽可能大規模推廣開去?自從1996年大規模種植轉基因作物以來,轉基因作物種植麵積逐年上升。目前美國種植 的轉基因玉米、大豆、棉花、甜菜的種植麵積都已達到90%以上。美國農民又不傻。
2014.3.10
文獻:
1.http://www.sciencemag.org/content/308/5722/688.abstract
2.http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=12804
3.http://gain.fas.usda.gov/Recent%20GAIN%20Publications/Agricultural%20Biotechnology%20Annual_Buenos%20Aires_Argentina_7-22-2013.pdf
4.http://www.pnas.org/content/109/29/11652.long
5.https://www.landesbioscience.com/journals/gmcrops/article/24176/
6.http://ers.usda.gov/ersDownloadHandler.ashx?file=/media/1282246/err162.pdf