付晴安

摘 要 基因工程的應用是高中生物的重要組成部分，也是當前生命科學研究的熱點和前沿。農(nóng)業(yè)轉基因技術已得到廣泛應用，并在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改良農(nóng)作物品質(zhì)、提高土地利用率等方面發(fā)揮了巨大的作用，但人們對農(nóng)業(yè)轉基因技術存在不少的認識誤區(qū)。

關鍵詞 轉基因技術 農(nóng)業(yè)應用 基因工程

中圖分類號 Q-49 文獻標志碼 E

1 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)轉基因技術應用現(xiàn)狀

基因工程在農(nóng)業(yè)領域中的運用給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了一場新的革命。2015年是轉基因作物商業(yè)化20周年，20年的商業(yè)化證明，轉基因作物為農(nóng)民乃至為全社會帶來了農(nóng)業(yè)、環(huán)境、經(jīng)濟、健康和社會效益。國際農(nóng)業(yè)轉基因技術應用服務組織（ISAAA）2015年度轉基因報告公布：1996～2015年，全球轉基因作物累計種植面積已達到空前的20億hm2，累計種植面積堪比兩個美國。據(jù)ISAAA統(tǒng)計，2015年全球28個轉基因作物種植國的1 800萬農(nóng)民種植了1.797億hm2的轉基因作物，比1996年的170萬hm2增加了100倍，為農(nóng)戶帶來了巨大的收益。轉基因技術已成為世界上應用最為迅速的作物技術。

在全球轉基因作物研究和應用迅猛發(fā)展的同時，截至目前為止，我國已先后批準了7種轉基因農(nóng)作物的應用和生產(chǎn)，分別是耐貯存番茄、抗蟲棉花、改變花色矮牽牛和抗病辣椒（甜椒、線辣椒）、抗病番木瓜以及抗蟲水稻和轉植酸酶玉米。但到目前為止，我國投入商業(yè)化種植的轉基因作物只有兩種：轉基因抗蟲棉花和轉基因抗病毒番木瓜?？瓜x棉是唯一大規(guī)模種植的轉基因植物。

2 農(nóng)業(yè)轉基因技術取得的成就

農(nóng)業(yè)轉基因技術飛速發(fā)展，在轉基因植物新品種培育、基因克隆以及產(chǎn)業(yè)化等方面取得了一系列成果。目前我國已育成多種農(nóng)作物轉基因品種和資源，獲得轉基因抗病、抗蟲、抗逆、品質(zhì)改良等小麥、玉米、水稻、棉花、大豆、油菜等新品系2萬余份、新品種數(shù)十個，為轉基因農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了有利條件。基因工程應用在為人類解決“糧食短缺”“生態(tài)環(huán)境惡化”“資源匱乏”等問題方面已取得了一些重大成就，正在發(fā)揮著越來越重要的作用。

2.1 生物技術育種

生物育種是目前全球的研究熱點之一。分子標記輔助聚合育種已成為我國農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病性與抗逆良種培育的一個重要途徑。在分子標記、基因遺傳轉化和細胞工程等現(xiàn)代育種技術領域，我國相繼研制出一批重要農(nóng)作物如棉花、水稻、玉米、小麥、油菜、大豆、甘藍和辣椒等具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀或抗逆性的新型種質(zhì)材料，利用轉基因技術已育成轉基因抗蟲水稻、抗蟲棉、轉基因抗蟲楊樹和高表達植酸酶玉米等一批新成果。

2.2 改良農(nóng)作物品質(zhì)

隨著人們生活水平的提高，人們對食物的要求已不僅僅滿足于吃飽，而越來越關注口感、口味、營養(yǎng)成分等品質(zhì)性狀。我國科學家利用轉基因技術，將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因導入玉米，使玉米的賴氨酸含量提高了30%，極大地提高了其營養(yǎng)價值；利用轉基因技術，甚至可將新鮮番茄的儲存時間延長1～2個月，解決了由于果實具有呼吸躍變期而難貯藏的難題。

據(jù)世界衛(wèi)生組織報告，全世界估計有1.9億兒童和1 900萬孕婦患有不同程度的維生素A缺乏癥（VAD），發(fā)展中國家每年有35萬兒童因VAD而失明，67萬兒童因VAD導致免疫力低下和繼發(fā)感染而死亡?！包S金大米”通過轉基因技術將胡蘿卜素轉化酶系統(tǒng)轉入到大米胚乳中，獲得外表為金黃色的轉基因大米?？梢运缓}卜素，在動物體內(nèi)可以轉化為維生素A，幫助人體增加維生素A吸收。“黃金大米”的研發(fā)是科學家們不斷地探索以便捷、低成本的方式解決不同程度的維生素A缺乏癥問題，運用科學造福窮人。

2.3 抗病抗蟲抗逆轉基因植物

轉基因技術越來越受到世界各國的關注，且得以飛速發(fā)展，育成了一大批抗蟲、抗病、抗病毒、抗寒、耐除草劑的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物新品種，并開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上大面積推廣應用。利用轉基因技術對棉花進行遺傳改良主要涉及抗蟲、抗病、抗逆和抗除草劑和纖維品質(zhì)等性狀改良，其中抗蟲轉基因棉花和抗除草劑轉基因棉花已經(jīng)廣泛種植，且取得了巨大的經(jīng)濟效益。我國第二代轉基因棉花研究總體已躍居世界領先水平。

2.3.1 抗蟲轉基因棉花

我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國，但由于棉鈴蟲的持續(xù)性大爆發(fā)，造成棉花減產(chǎn)達17%～50%，每年造成經(jīng)濟損失50～100億元人民幣。

我國科學家在1994年將來源于蘇云金芽孢桿菌的殺蟲蛋白基因（Bt）導入棉花，成功育出了國產(chǎn)單價抗蟲棉（GK）；1998～2003年科學家又將不同殺蟲機理的兩個抗蟲基因GFMCry1A和Cpti同時導入棉花，創(chuàng)制了雙價轉基因棉（中棉所45）。目前我國已育成10多個殺蟲效果顯著、豐產(chǎn)性能好，適用于不同生態(tài)環(huán)境種植的棉花品種，對棉鈴蟲、紅鈴蟲、卷葉蟲等鱗翅目的害蟲具有非常顯著的抗性，國產(chǎn)轉基因抗蟲棉市場占有率已從最初的5%擴大到95%以上，給棉花種植帶來了巨大的效益。1999～2008年，全國累計推廣轉基因抗蟲棉1 467萬hm2，農(nóng)藥使用量減少了80%以上。

隨著轉基因抗蟲棉的廣泛種植，害蟲逐漸對單—的殺蟲基因產(chǎn)生了抗性。目前解決這一問題的主要策略是研制多基因共轉化抗蟲棉花，通過構建多基因植物表達載體共轉化不同殺蟲機制的抗蟲基因，或利用基因聚合技術，將多個作用機制不同的殺蟲基因聚合到一個轉基因棉花材料中，培育獲得含多個基因的轉基因抗蟲棉。這樣，不僅使棉花受體具備多種抗蟲機制，運用基因互補的方法加強轉基因棉花抗蟲能力，延緩害蟲產(chǎn)生抗（耐）性，而且可以拓寬棉花抗蟲譜，使其獲得能夠高效殺死主要害蟲的廣譜抗蟲性。

2.3.2 抗旱耐鹽堿轉基因棉花

我國科學家來源于大腸桿菌的編碼膽堿脫氫酶（CDH）基因betA導入棉花，獲得的轉基因棉花的抗旱耐鹽性顯著提高。中國農(nóng)業(yè)科學院將耐鹽堿關鍵基因GhABF2導入中國棉花主栽品種蘇棉12，獲得4個耐鹽堿性能突出的轉基因棉花新品系，將有效提高土地利用率。

2.3.3 抗病轉基因棉花

目前困擾中國棉花產(chǎn)業(yè)的主要病害是黃矮病，它可造成棉花大量減產(chǎn)甚至絕收?？茖W家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，海盜棉ERF族基因新成員EREB1/2在轉基因棉花和煙草中超表達后可有效增強植物的抗病能力。

2.3.4 抗除草劑轉基因棉花

中國農(nóng)業(yè)科學院運用農(nóng)桿菌介導棉花下胚軸遺傳轉化方法，將CP4-EPSPS（抗除草劑）、溶菌酶hel（抗?。┖蚇a+/H+逆向轉運蛋白基因（NhaD k3）同時導入棉花模式受體R15中，再生植物經(jīng)過連續(xù)三代自交后，經(jīng)抗棉花黃萎病、抗草甘膦及耐鹽堿能力篩選，得到高抗棉花黃萎病、抗除草劑及具有一定耐鹽堿能力的轉基因棉花新品系T58-22。

3 對農(nóng)業(yè)轉基因技術的認識誤區(qū)

轉基因技術作為一項先進的科學技術，本身是中性的，但是人們在具體使用轉基因技術的過程中會存在風險性的問題。有責任感的科學家們在利用轉基因技術改善人類生活的時候，會努力降低轉基因技術的風險概率。但是，社會上人們對轉基因技術還存在很多誤區(qū)。

3.1 轉基因食品的安全性問題

很多經(jīng)基因改造的農(nóng)作物和動物都經(jīng)過加工成為食品，轉基因食物已逐漸走進了人們的生活。但是目前社會上還有許多人抵制轉基因食品，甚至有些國家還完全禁止轉基因食品的播種與生產(chǎn)。不少人甚至會擔憂：吃了轉基因食品后，外源基因進入人體是否會改變?nèi)梭w的遺傳物質(zhì)，并遺傳給后代？其實這種擔心的原因是對轉基因食品的本質(zhì)不夠了解。人類通常食用的傳統(tǒng)的食品大都來源于動植物或各種微生物，自然也包含了成千上萬的基因，但是人類基因組仍然保持穩(wěn)定。所有基因必須在人的消化系統(tǒng)中被分解成小分子的脫氧核苷酸，才能被人體吸收和利用。轉基因食品中所謂的外源基因僅是在轉基因動植物生長發(fā)育的過程中，賦予它們更符合生產(chǎn)和食品特性等方面發(fā)揮作用。

另外，根據(jù)國際食品法典委員會的標準，轉基因作物研發(fā)過程中需要開展目標蛋白的毒性和過敏性評價。我國也有相關的管理條例，對在中國境內(nèi)從事的農(nóng)業(yè)轉基因生物研究、實驗、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營和進出口等活動進行全程安全管理。我國農(nóng)業(yè)部還組建了國家農(nóng)業(yè)轉基因生物安全委員會，與農(nóng)業(yè)部一起從實驗研究、中間試驗、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗對轉基因作物的分子特征、食用安全和環(huán)境安全進行全面系統(tǒng)的評價后，轉基因作物才能獲得安全生產(chǎn)證書。因此，通過轉基因生物安全性評價，國家批準的轉基因食品是可以放心食用的。

3.2 對生態(tài)環(huán)境的影響問題

不少人對轉基因農(nóng)作物的種植給生態(tài)環(huán)境和生物多樣性帶來的影響也感到擔憂。如果抗蟲的基因“漂移”到雜草上，那么就會產(chǎn)生“超級雜草”。我國的科學家在實驗基地對轉基因水稻的基因現(xiàn)象進行了詳細研究，結果表明轉基因水稻向非轉基因水稻發(fā)生基因漂移的頻率非常低。因此，只要采取一定距離的安全隔離措施，嚴格安全管理，不用擔心轉基因作物的基因漂移問題。所以國家在批準轉基因作物安全生產(chǎn)證書時，會根據(jù)不同的轉基因限制轉基因作物的栽培區(qū)域，例如中棉所41轉基因棉的栽培區(qū)域為黃河流域。

隨著轉基因抗蟲作物的培育，將導致針對相應害蟲的農(nóng)藥用量的減少。那么不少農(nóng)藥往往不是針對一種害蟲，這樣會不會導致目標害蟲外的其他害蟲的增加，從而改變農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中種群結構和數(shù)量？確實存在這個問題，但是它所產(chǎn)生的影響也是雙面的，因為不僅其他害蟲增加，同樣這些害蟲的天敵的數(shù)量也在增加。另外，農(nóng)藥使用量的減少將會降低對土壤和水體的污染。

因此，轉基因作物對生態(tài)環(huán)境的正面效應要遠遠大于其可能存在的負面效應。

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