农业：中国做好转基因水稻的准备了么？

来源：http://www.nature.com/news/2008/081015/full/455850a.html

在线发表于2008年10月15日| Nature 455, 850-852 (2008) | doi:10.1038/455850a

为了努力避免人口增长带来的粮食危机，中国正在支持转基因品系成为全国的主要粮食作物。邱瑾解释了这个空前推动的原因。

在福建省会福州市以南30千米的稻田里，王峰（音译）正在研究他面前一大块黄绿相间的棋盘。王峰是福建农业科学院的水稻专家，他的同事正在研究抵抗有害物侵害的转基因水稻株系，并且已经在这些实验田中测试了十年。王的小组研究的两个品系正在等待农业部的商业化种植的批准。水稻对于13亿人口的大部分来说是主食，并且对超过一半的世界人口来言是能量的初级来源。

中国的人口在2020年会达到最高值14.5亿，国家需要提高25%的粮食产量，面对城市化、工业化、耕地减少和农村劳动力涌向城市而言这是个十分困难的任务。中国政府认为转基因是个解决办法，开始在以后的12年大量的研究和发展转基因作物，包括来自中央政府和各省额外相对应的筹资250亿人民币（37亿美元）。

大局

像转基因在其他地方的开始一样，比如美国，推动带出了共有的批评，还有如此推进产生的实用性和安全性的考虑。科学家警告单一的基因工程研究来提高有害物抵抗力不能解决农业生产的大局。中国是世界上最大的水稻生产者，大约20亿吨，一些观察者担心转基因水稻的进口会对粮食供应和环境产生威胁。南京环境科学院研究所生物多样性主席科学家薛达元认为“如果大规模耕种转基因水稻而没有适当的管理后果是不可想象的”。但是在一个政策很少接受公开辩论的国家，政府官员警告说粮食短缺会进一步使延迟成为无力承担的奢侈品。“这是中国满足增长的粮食需要的唯一途径”中国农业科学院生物技术研究所前主任黄大昉在北京表示。

王峰对于他小组抗有害物转基因水稻将会有助于引领转基因之路很乐观。在四月，小组种植了交互的正方形，由传统水稻和生产杀虫毒素Bt和CpTI的转基因水稻组成。在没有化学杀虫剂的条件下，Bt/_CpTI_水稻比较旺盛，传统种植的干瘪，使的棋盘图形成了交互的颜色。王峰拔起其中一个非转基因水稻，展开它的叶子和茎，展示了杀虫剂的主要目标，螟虫。

王峰说螟虫可以影响330万公顷的水稻田，导致产量5%和 100亿的损失。根据中国科学院北京遗传和发育生物研究所朱祯教授所言，他发现了转Bt和CpTI基因的水稻品系，可以有如此抵抗力的株系是不可能自然发生的。在十二个场地10年的田间试验以后，研究者可以确信农民可以应用低杀虫剂的转基因水稻品种^[1]。

虫害的苦恼

但是，圣保罗明尼苏达州立大学昆虫学家David Andow认为这是不可信服的。在过去的几十年里，螟虫已经被另外的害虫褐飞虱（Nilaparvata lugens）替换，每年春天都造成严重破坏并且变成亚洲农民主要的担忧。Bt和CpTI毒素对这个害虫没有作用。

而且，对于复杂的生态学多数认为转基因方法完全是愚蠢的。菲律宾国际稻作研究所的昆虫学家认为Kong Luen Heong认为，抗虫转基因作物只是解决由种植单一作物和过度使用广谱杀虫剂引起的长期问题的的一种短期措施。“害虫在生物多样性最弱的地方兴旺，替换基因工程，我们为什么不通过增加多样想来进行生态工程”

确实，一些生态工程被证明是有益的。云南农业大学校长朱有勇和他的同事发现在中国上千的田地种植混合的水稻品种可以很大程度的限制稻瘟病的扩散——一种水稻真菌疾病——并且促进产量^[2]。他们同样用相似方法测试了不同的作物并发现了很好的效果。

薛达元认为，尽管转基因作物在原则上与一些生态的方法一致，但是基于小农种植，它需要的管理被证实很难达到中国农业系统的水平。尽管迄今中国最大生产的转基因作物Bt棉，已经控制了棉铃虫（Helicoverpa armigera），但是第二代害虫，例如盲蝽科的数量从2001年开始上升，已经导致了杀虫剂使用的增加^[3,4]，但是仍然低于1997年以前棉花被引进的水平。

安全性的担忧

争论一直不断是因为水稻在中国饮食的重要角色。一个担心是在最初的转基因植物中用的抗生素抗性标记基因可以通过自然过程被肠道细菌吸收并导致抗性的致病菌株。朱祯的Bt/_CpTI水稻和其他研发的Bt品系都没有这种标记。

转基因植物同样要被证明是非致敏性的。在非人动物中评价毒性的成分测试和研究允许研发者声明转基因水稻的品系和非转基因的对照除目标基因的表达外是实质等同的。但是对于十亿人口一天三次的食物来说，短期的动物研究对于测试等同性是不够的。“如果确实有健康的风险，我们将会向一个巨大的灾难前进” 清华大学的社科专家刘兵（音译）说到。

另外一个担心是转基因水稻的基因通过异花授粉逃逸到未转基因的对照带来的潜在的环境后果。地球上一些逃逸已经发生，包括未批准的转基因作物例如水稻和玉米混入到人类消费中。例如，在2006年，尚未批准的品种在食物供应中被发现时欧盟停止了美国水稻的进口。贸易恢复了，但是被认为已经能造成污染的意外发生的异花授粉问题，至今都没有解决。结论是更完善的阻止此类事件方法是不可能的^[5]。

上海复旦大学生物多样性专家卢宝荣担心从转基因水稻到其野生或杂草种的基因流动。野生水稻是未驯化的株系，而杂草水稻的种子散射并且冬眠，被认为是水稻突变而来的结果。卢宝荣的小组和另一个团体证实了转基因株系到野生和杂草水稻的基因流频率分别是3–18% and 0.01–0.5% ^[6,7]。

卢说：“我们最担心的是这样的基因流动是可积累的”尽管水稻群是在季末收获，野生的和杂草的水稻携带转基因可以继续繁殖，使得基因可以传播，接受选择。

这可以威胁为水稻种植者提供有价值基因库的野生水稻的生物多样性，（见'The panda of the plant world'）。但是在中国已经接近灭绝。另外，抗虫或其他性状基因的野生水稻可以有更大的能力侵染水稻田，导致产量减少。但是，卢说不可以预见大面积种植转基因水稻的结果。“合适的管理是关键。”

管理的混乱

薛达元认为管理是关键的问题所在。“田间试验是一回事，但事实却是另一种情况”尽管中国在1996年就已经有转基因生物的安全管理办法，但它的应用被证实不平等的——

薛达元说在一些省，例如新疆，在被允许种植之前农民就开始大面积的种植Bt棉。在一些案例中，Bt棉的种植没有合适的标识，一些是研究机构的实验株系。

交叉授粉对中国水稻和稻米相关产品出口是灾难性的。一个合适的转基因作物管理办法对于延迟抗性昆虫的出现是至关重要的。许多作物，例如棉花和水稻，在中国是单一种植，这样会选择抗药的害虫。避免这个发生的一个途径是用高毒的种子，另一个途径是在转基因作物旁设置非转基因的对照作为昆虫的避难所。

高毒和避难所的政策，在种植转基因作物的国家广泛应用，在中国很难使用。许多中国农面互相交换种子或是在非法交换商购买便宜的种子，并且用低量的Bt毒素来中止棉花生长。另外，由于中国农业政策是个体农民有限资源的小农培养，所以Bt棉花种植缺少避难所。

不幸的是，棉铃虫同样袭击像小麦、玉米、大豆、花生和蔬菜这些种植在抗虫棉旁边并为抗性提供安全区域的作物^[8,9]。“这在Bt/CpTI水稻就不常发生因为二化螟只吃水稻”Heong说：“所以，设置旁边避难所是绝对必要的。”

关闭的大门背后

令人担心地是，许多利益相关者，包括农民、生物技术学家和环境小组，被农业部分开而不能参与到生物安全进化的过程中。国家认为转基因水稻是解决粮食生产问题不可思议的办法并且很少听到反对意见。“整个过程是不透明的”纽约伊萨卡岛科内尔大学经济学家David Jus说：“中国正在努力的把盖子关上”表达意愿的专家都被迫出局。例如，薛达元再次被评价转基因作物的生物安全委员会排斥在外。

尽管有这些担忧，中国确实需要找到一个途径来解决猛涨的人口供给。尽管有制定计划来阻止农田的减少，粮食产量增加仍是粮食安全的关键。而且，集中在转基因的单一想法似乎误导了很多人。“基因改造技术只是治疗病症而不能来解决病因”维吉尼亚阿林顿千学院IAASTD的联合主席Hans Herren说。根据IAASTD四月份的报告，全球农业发展主要的挑战在于土壤肥力，水资源管理及气候变化^[10]。意大利比萨大学土壤微生物学家Manuela Giovannetti认为“土壤的生命力在数十年大量使用杀虫剂、除草剂和化肥后逐渐消失”Herren同样认为：“如果全球不协调一致地来恢复土地的肥力，转基因技术将一事无成。”

薛达元认为他意识到基因改造的潜力，但是担心技术的巨大投资——中国新的雄心——将会缩小已经减少的对提高传统育种技术和传统耕作方式的关注。但是，转基因策略对于保持中国在农业的竞争力具有很强的吸引力。生物技术应用国际服务评价生物技术的大米将为中国带来每年40亿的资产^[11]。

Andow认为“这之后可能会是谁控制了种质资源谁就拥有了知识产权。”GM rice对中国以及世界其他国家的影响力规模引起关注。然而，许多国内感兴趣的人认为是时候来执行了。黄大昉坦率地说：“我们没办法再想太多但必须解决现在的问题”

参考文献 ：

1. Huang, J., Hu, R., Rozelle, S. & Pray, C. Science 308, 688–690 (2005).

2. Zhu, Y. et al. Nature 406, 718–722 (2000).

3. Wang, S., Just, D. & Pinstrup-Andersen, P. Int. J. Biotechnol. 10, 113–120 (2008).

4. Wang, Z. et al. Agric. Sci. China (in the press).

5. Ledford, H. Nature 445, 132–133 (2007).

6. Wang, F. et al. Plant Biotechnol. J. 4, 667–676 (2006).

7. Shivraina, V. K. et al. Crop Protection 26, 349–356 (2007).

8. Wu, K.-M., Lu, Y.-H., Feng, H.-Q., Jiang, Y.-Y. & Zhao, J.-Z. Science 321, 1676–1678 (2008).

9. Qiu, J. Nature doi:10.1038/news.2008.1118 (2008).

10. Beintema, N. et al. International Assessment of Agricultural Knowledge, Science and Technology for Development: Global Summary for Decision Makers (IAASTD, 2008); available at http://www.agassessment.org/index.cfm?Page=IAASTD%20Reports&ItemID=2713

11. James, C. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2007 ISAAA Brief No. 37. (ISAAA, 2007); available at http://www.isaaa.org/Resources/Publications/briefs/37/executivesummary/default.html