轉基因水稻

轉基因水稻

轉基因水稻是用轉基因技術把水稻中本來沒有的基因轉入到水稻中,使水稻具有新的性狀,如抗蟲、抗除草劑、抗病害。但轉基因水稻技術非常粗糙,轉入的基因影響水稻原有基因的表達,可能引起很多難以預期的後果。可以說,轉基因技術把外來的抗除草劑、抗蟲特性引入水稻的同時,也把對健康和環境的近憂遠患轉移到水稻體內。因此,包括中國在內的各國對轉基因水稻都採取了謹慎態度和嚴格管理。

基本信息

研究進展

轉基因水稻獲得成功始於1986 年,Uchimiya等首先獲得了卡那黴素抗性的轉基因水稻愈傷組織。1988年,世界上就有3 個實驗室分別獲得了轉基因水稻植株。縱觀轉基因水稻的發展歷程,利用轉基因技術開展水稻遺傳改良主要集中在下列幾個方面:

抗蟲性

(圖)轉基因水稻轉基因水稻的研究發展

套用於水稻抗蟲性改良的外源基因主要有3 種,一是從蘇雲金桿菌分離的蘇雲金桿菌殺蟲結晶蛋白基因( Bt 基因) ,二是從植物中分離出的昆蟲蛋白酶抑制劑( PI 基因) ,三是植物凝集素基因。科學家分別套用基因槍法農桿菌介導法電擊法等成功地將cryIA ( b) 、cryIA ( c) 基因導入水稻中,獲得了轉基因植株,經抗蟲性檢測,轉基因植株對二化螟、三化螟、大螟、稻縱卷葉螟等具有明顯的致死效應。

美國康奈爾大學1993 年將豇豆胰蛋白酶抑制劑基因CPT 導入水稻獲得轉基因植株,對二化螟、三化螟具有一定的抗性。Vain 等將半胱氨酸蛋白酶抑制劑基因導入水稻所得的轉基因植株使線蟲的孵化率下降了55 %。浙江大學套用Bt 基因轉化育成的“克螟稻”已通過了浙江省科技廳的鑑定,1999 年獲準開展環境釋放試驗。美國是轉基因農作物種植面積最大的國家,中國[1]居第4位,但種植面積僅占全球總面積的1%.

抗病性

日本國家農業環境所成功地將水稻條紋葉枯病毒外殼蛋白基因RS V CP 導入水稻獲得轉基因植株,接種後2~3 周發現轉基因植株只有2 %~3 %發病,而對照則有95 %~100 %發病。

Christou 等將Xa21 基因導入水稻後,顯著提高了水稻對白葉枯病稻瘟病的抗性。何迎春等將菸草幾丁質酶基因導入水稻獲得了高抗紋枯病和稻瘟病轉基因植株。四川農業大學將抗病和抗蟲基因導入雜交稻的恢復系中, 獲得了轉基因的雙抗雜交稻等。

抗除草劑

20 世紀80 年代,美國孟山都公司以其擁有廣譜、高效除草劑農達(草甘膦)的優勢,率先開展除草劑抗菌性基因的轉移研究與抗性品種的開發。隨後,美國艾格福公司(AgrEvo) 抗廣譜除草劑草銨膦轉基因水稻和美國氰胺公司的抗咪唑啉酮類除草劑轉基因水稻相繼問世。中國用於水稻抗除草劑的基因主要是PPT 乙醯轉移酶基因,即抗Basta 基因(bar) ,也已獲得抗Basta 水稻。

抗逆性

由於有關水稻抗逆基因的定位、克隆和分離工作難度較大,抗逆轉基因水稻的研究報導還不多。已經導入水稻的抗逆基因主要有菸草中的CMO基因、甜菜鹼生物合成酶基因codA 和水稻耐淹能力有關的基因( pdc , pdc , pdc) ,將其轉入水稻中分別獲得了具有抗旱、耐鹼、耐鹽和耐漬的轉基因水稻植株。

高產和優質性狀

轉基因水稻轉基因水稻
產量和品質是由多基因控制的綜合性狀,個別外源基因的導入只能使其組成成分中單一因子的水平獲得提高,而對其綜合水平沒有明顯的影響。提高水稻產量的基因工程主要構想是將高光效C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC) 和二磷酸核酮糖羧化酶基因( RuB pC)導入水稻中,在水稻葉片的葉綠體中表達以提高水稻光合效率,達到增加產量的目的。雖然Ku 等將PEPC 基因導入水稻,獲得了光合效率提高近50 %的轉基因水稻,但離獲得高產品種還相距甚遠,只是為水稻大幅度增產帶來了新的希望。在品質改良方面,富脯氨酸基因、富甲硫氨酸和賴氨酸基因、八氫番茄合成酶及其脫氫酶基因、大豆球蛋白基因和高賴氨酸基因等都已被成功地導入水稻並獲得了轉基因植株,對於開發特用稻米產品具有非常重要的意義。

優勢特點

農藥施用量少

科學家通過試驗對比,發現轉基因水稻同非轉基因水稻的一個顯著差別是農藥施用量的差別。研究結果表明,種植轉基因抗蟲水稻的農戶每季施用農藥少於一次(0.5次),種植非轉基因水稻的農戶每季施用農藥3.7次。在種植轉基因水稻的地塊上,有62%沒有施用農藥,近90%的轉基因水稻田上沒有施用治螟蟲的農藥。同種植非轉基因水稻相比,轉基因抗蟲水稻的採用使農戶每公頃農田減少16.77千克的農藥,相當於減少了80%的農藥施用量。

產量高

兩種水稻在產量上也有顯著差異。轉基因水稻的平均產量比對應的非轉基因水稻產量高6%—9%。科學家發現這主要是由於轉基因抗蟲水稻在生產過程中更有效地防治了螟蟲的危害。

施用農藥安全性提高

轉基因抗蟲水稻減少了稻農因施用農藥而過敏以至中毒的現象。以2002年和2003年為例,全部種植轉基因水稻的農戶沒有一例報告因打農藥而中毒;在轉基因水稻和非轉基因水稻都種植的農戶中,兩年分別有7.7%和10.9%的農戶報告在施用農藥時中過毒,在全部種植非轉基因水稻的農戶中,兩年分別有8.3%和3%的農戶因打農藥而中毒。種植轉基因抗蟲水稻對水稻生產和農民健康產生著積極影響。研究結果表明:農業生物技術能夠促進中國農業發展、增進食物安全、提高農民收入和改善農民健康。

食品安全

獲得安全證書的轉基因抗蟲水稻一共有2種,分別為轉cry1Ab/cry1Ac基因抗蟲水稻“華恢1號”及雜交種“Bt汕優63”,均由華中農業大學所培育。農業部農業轉基因生物安全管理辦公室負責人介紹稱,農業部於1999年受理了這兩種轉基因水稻的安全評價申請,經過11年的評價,於2009年8月17日頒發了安全證書。

2014年8月17日,中國轉基因水稻僅有的2張“安全證書”全部到期。如果續申請沒有成功,則意味著中國將沒有一種轉基因主糧擁有安全證書,更不必說商業化許可。

安全評價材料

2014年7月18日,農業部網站發布轉基因水稻的安全評價材料,這是其自5年前頒發轉基因水稻安全證書以來的首次,公開的材料包括轉基因水稻的毒性檢測過程和檢測報告。
在中國,負責轉基因生物安全評價工作的是國家農業轉基因生物安全委員會。包括嚴格的實驗研究、中間試驗、環境釋放、生產性試驗和申請生產套用安全證書等多個階段,最後的決定是委員會根據評價結果做出的。

根據農業部披露的上述安全評價材料,轉基因大米需要進行多項動物食用毒理學試驗,結果顯示,用轉基因大米餵養大鼠90天后,與非轉基因大米餵養的相比,“未發現轉基因稻米對大鼠的體重、食物利用率、血液學和血生化指標、臟器係數、病理學變化等指標產生不利影響” 。

歷史污點

“歷史污點”是指轉基因水稻獲得安全證書是在2009年,而並沒有得到商業化種植的許可就被多次發現流入市場。最近的一次是央視報導的武漢轉基因大米風波。2014年4月,央視記者在武漢市一家超市隨機購買了5種大米,其中有3種含有轉基因成分Bt63。

央視還報導稱,中國出口歐盟的大米製品頻繁被檢出含有轉基因成分,僅2013年出口歐盟的大米製品中,就有25次被查出含有轉基因成分,大多是Bt63。

爭議問題

轉基因水稻會帶來諸多生態環境和食品安全方面的風險。水稻是主糧,其安全性尤為重要,但轉基因水稻的安全性沒有經過長期評估,轉基因水稻食用是否安全仍存在很大爭議。

環境安全

生態環境方面,轉基因水稻會通過花粉將基因傳播給近親植物,這會令其它植物也出現轉基因水稻(如抗除草劑)的特徵,擾亂生態平衡規律。如果抗除草劑的基因傳播到雜草,更會出現“超級雜草”,危害糧食生產。害蟲長年累月地接觸某種毒素,體內自然地會產生抗體,有可能變成不怕殺蟲劑的“超級害蟲”。

強勢的轉基因生物可能致使自然界原有的品種絕種,破壞生物多樣性。另外,轉基因改造過的生物可能會為其它生物如蝴蝶、瓢蟲等益蟲帶來危害。

食品安全

在綠色和平報告和那些“暫緩推廣轉基因主糧”的呼籲書之中,都能看到食用轉基因大米不安全,或者是安全性“尚無定論”的觀點。

2010年2月22日,華中農業大學轉基因水稻研究負責人張啟發在回答有關領導人問題時曾表示,轉基因抗蟲水稻比符合國家安全標準的飲用水更加安全。中國的飲用水標準中,有毒的亞硝酸鹽含量不能超過百萬分之一,而轉基因抗蟲水稻中抗蟲蛋白基因的含量為百萬分之二點五,一個人每天可以飲水幾公斤,卻吃不了1公斤大米。不僅如此,Bt抗蟲蛋白已經被證明對人體是完全無毒性的。

不少轉基因反對者指出,轉基因食品作為一種新事物,應當做到“絕對安全、零風險”。各國政府部門在評價轉基因食品的安全性時都遵循一個原則:實質等同(Substantialequivalence)。也就是說,將轉基因食品與非轉基因的同類食品進行比較。

在農業部網站上,由中國疾病預防控制中心營養與食品安全研究所研究員楊曉光,以及中國農業大學食品科學與營養工程學院教授黃崑崙署名的文章表示,經過中國疾病預防控制中心和農業部農產品質量監督檢驗測試中心(北京)的檢測驗證,證明轉基因水稻“華恢1號”和“Bt汕優63”與非轉基因水稻同樣安全,消費者可以放心食用。

非法種植

轉基因水稻在進行商業化生產之前必須先向農業部農業轉基因生物安全管理辦公室申請安全證明書,接著按照《種子法》和《主要農作物品種審定辦法》的規定通過品種審定,然後才可以在市場上出售。農業部轉基因辦至今仍然沒有對任何轉基因水稻頒發安全證明書。

2005年,綠色和平揭發中國尚未通過安全測試的轉基因大米已經在湖北地區種植了至少兩年,且污染了湖北和其它省市的大米。

2007年,綠色和平揭露:轉基因水稻被非法冒充為常規雜交水稻在湖南省進行田間試驗並已申請品種審定,試圖獲取商業化種植資格。

綠色和平在湖北湖南發現的這些轉基因污染案例表明,政府在轉基因生物安全管理體制上仍有漏洞,綠色和平呼籲政府加強轉基因生物監管力度,謹慎對待轉基因水稻商業化種植,強制標識轉基因食品,以保障廣大消費者的權益。

23地網友同日試吃

2015年2月8日,全國轉基因大米品嘗會京津站在北京湖北大廈舉行。80名網友“試吃”了3公斤轉基因大米。西安、杭州等20多個城市也舉行了相關大米品嘗會。華中農大向上述城市一共提供了30公斤的轉基因大米。主辦方科學公園負責人吳興川說,一共有23個城市舉辦了品嘗會,人數多則幾十個,少則十幾個,目前統計一共不少於500名網友參加了品嘗會。

針對此事,曾製作質疑轉基因安全性紀錄片的崔永元表示,他認為此類科普品嘗或存在違反科學倫理的情況。他說,雖然參加品嘗會的志願者都簽署了知情書,但不意味著一定完全了解情況,“就像醫院裡做手術前也要簽,很多不懂的醫學術語醫生都要解釋清楚,這是最基本的知情權。”“如果轉基因生米進入運輸等流通領域,則在基因漂移問題上無法得到完全保障。”崔永元說,在國外的轉基因研究室,不光所有的植物最後都要放火燒掉,用過的土壤都要高溫熏蒸後才能重複使用,防止基因漂移。

針對崔永元的質疑,活動主辦方之一、基因農業網主編方玄昌回應稱,大米基因漂移只能通過花粉傳播,而已經製成大米的轉基因作物,根本不可能存在基因漂移的情況。

經濟影響

(圖)轉基因水稻轉基因水稻

世界上沒有任何一個國家批准轉基因水稻的商業化種植。而轉基因污染造成的社會經濟損失卻廣泛而深遠。2007年《國內消費者與海外市場,轉基因水稻面臨雙重壓力》報告顯示:中國米製品行業因為轉基因水稻在未經批准的情況下“早產”而提前遭遇了海外市場的暗礁。從2006年9月起,中國米製品因為含有轉基因水稻成分而頻頻碰響歐盟及日本市場的警報。

根據歐盟食品與飼料快速警報系統的規則,各成員國對其所通報的產品都將採取撤架、召回或禁止入境的措施,由此給國內大米生產者帶來以下影響:

直接經濟損失

海外市場的監管部門啟動控制措施後,其最直接的影響就是相關產品的撤架、召回乃至銷毀。對於生產企業來說,這意味著正在銷售的產品由於上述措施而造成貨款無法回收,或者尚未開始銷售的產品遭遇客戶退貨的情況。

長遠經濟影響

由於轉基因問題所特有的不確定性,企業產品出現此類問題後所帶來的往往是海外客戶的喪失,即失去了海外的銷售渠道,繼而影響了企業的整個行銷體系。

額外監控成本

為了應對海外市場對於轉基因產品的重重壁壘,國內的企業在應付產品因轉基因問題而遭遇的種種問題之餘,還要投入額外的成本對產品進行檢測、對原料供應商進行鑑別乃至對整條供應鏈進行監控。

院士請求推進轉基因水稻產業化

2013年7月,中國61名兩院院士聯名上書國家領導人,請求儘快推進轉基因水稻產業化。61名院士在建議書中寫道:“推動轉基因水稻種植產業化不能再等,再遲緩就是誤國,轉基因產業化發展不起來,則商業發展不起來,對科研影響非常大。”截至2013年,轉基因水稻國產化科研水平正處於最好水平,僅從技術上說,和美國有得一比。但商業化運作就差遠了。現在必須建立強大的種業公司,推進轉基因水稻商業化種植。但目前轉基因水稻商業化最大的阻力是政府決策。

“全國首屆黃金大米品嘗會”在武漢華中農業大學舉行,300多名轉基因鐵桿支持者參加了活動方所組織的報告會,並參加了設在華中農大國際會議報告廳的“轉基因大米晚宴” 。

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