农业：种植转基因水稻，中国准备好了吗

来源：http://www.nature.com/news/
作者：Jane Qiu
翻译：杨婧
中国福建省省会福州向南30公里的一块水稻田里，王峰正在监测他面前这些黄绿交错的象棋盘一样的大田，王峰是福建农科院的一位水稻研究员，他和他的同事主要研发抗虫侵染的转基因水稻，并且在这块田里已经进行了10年实验。王峰组里有两个品系在等待农业部的商业化批准，这将代表着转基因粮食作物的大规模释放。水稻是中国13亿人的主食，也是全球一半人口的主要能量来源。

据估计中国到2020年的时候人口将达到14.5亿，本国的谷物产量需提高25%，但是面对着每日剧增的城市化，耕地退化以及大量农民工涌入城市，这似乎是一项很艰难的任务。中国政府已经将转基因作物作为解决问题的良方，将在接下来的12年中对转基因作物进行大量的研究和积极的发展，包括从中央政府以及省级政府投资250亿元人民币（想当于37亿美元）。

更广阔的前景

和其他地区种植转基因作物一样，比如美国，转基因作物的种植已经遭到了各种批评，包括对种植的实用性和安全性的考虑，科学家警告说，太专注于使用基因工程来提高抗虫性却忽略了怎么解决农业生产的问题。中国是世界上最大的稻米生产国，每年生产将近2亿吨，一些观察者担心引入转基因大米会对食品供给和环境造成威胁。“一旦大范围种植的转基因大米，但管理不善，引发的后果将不堪设想，”环保部南京环境科学研究所生物多样性首席科学家薛达元说。但是在这个政策基本不能公开辩论的国家，政府官员警告说即将到来的食品短缺将会延迟这种无法负担的奢侈。“这是解决中国食品需求的唯一途径，”中国北京农业科学研究院生物技术研究所主任黄大昉说。

王峰对于他组里的抗虫稻能够帮助解决食品短缺的问题非常乐观，4月份，他的组交错种植了常规水稻和转入Bt和CpTI基因，能够产生抗虫毒素的转基因稻，在不喷洒化学杀虫剂的情况下，Bt/CpTI水稻都活了下来，然而常规作物却枯萎了，所以导致了整个大田黄绿交错，像棋盘一样。王峰拔出了其中的一株非转基因作物，展开叶片并且打开了稻茎，展示了杀虫剂的主要靶标——螟虫。

王峰说螟虫可以影响330万公顷稻田，导致5％的产量损失，相当于一年损失10亿元。中国科学院遗传发育生物学研究所的遗传学家朱祯研发了转入Bt和CpTI基因的稻米品系，没有任何自然的品种能够具有这种抗性。在经过十二个地区的10年大田试验后，研究者非常自信的保证农民种植转基因稻米品系可以减少杀虫剂的使用。

害虫瘟疫

但是圣保罗明尼苏达大学的昆虫学家David Andow却并不信服。在过去的几十年里，螟虫已经被另一种害虫褐飞虱（Nilaparvata lugens）所代替，这种褐飞虱每年春天肆虐横行，已经是困扰亚洲农民的主要害虫，而Bt和CpTI毒素对于这种昆虫毫无作用。

此外，在面对复杂的生态学问题时基因工程只是一种愚笨的办法，菲律宾洛斯巴尼奥斯国际水稻研究所的昆虫学家Kong Luen Heong认为，转抗虫基因稻谷所解决的只是暂时的问题，而我们面临的是作物单一种植和广谱杀虫剂滥用所带来的长期生态学问题。“害虫会在生物多样性脆弱的地区生存，”他说，“为什么我们不能通过提高生物多样性改造生态环境的办法来代替转基因呢？”

实际上，这种生态工程方法已经被证明是有益的。云南农业大学校长朱有勇和他的同事已经证明了在中国混种各种品种的稻米可以有效的限制稻瘟病—一种水稻真菌病,并且可以提高产量。他们对不同的作物实施相同的实验获得了同样的结果。

尽管理论上转基因作物可以和生态学方法相容，但是转基因作物所需要的管理方法已经被证明难以融入以小规模种植为基础的中国农业系统中，薛达元说。尽管最大的GM作物——Bt棉在中国种植至今，可以很好的控制棉铃虫（Helicoverpa armigera），但是自2001年起，次生害虫的种群数量升高了。这导致杀虫剂用量的上升，但是仍然低于Bt棉引入之前的水平。

安全考虑

由于稻米是中国人餐桌上的主要部分，与此相关的争论也越来越多。其中一种担心就是转基因植物中的抗生素抗性基因可能会被肠道细菌吸收而使细菌产生抗性。朱祯的Bt/CpTI水稻和其他的Bt品系都不含有这种标记基因。

转基因作物也必须被证明是不会引起过敏的，一些成分检测和评估转基因对动物毒性的研究让研发者声称转基因物种和非转基因物种除了靶基因表达不同之外都是“实质等同”的。但是作为十几亿人一日三餐的食物，短期动物研究还不足以说明等同。“如果真的有健康风险，我们所面临的肯定就是一场大灾难，”清华大学自然科学和社会学专家刘兵警告说。

另外一种担心是转基因稻米中的转基因会通过花粉传播的形式逃逸到同类的非转基因品种中，会带来一些潜在环境影响。世界上已经发生了几起转基因逃逸的案例，包括未批准的转基因作物，如稻米和玉米，已经进入了人类的消费链。2006年，欧盟停止了对美国大米的进口，因为在货源中发现了未被批准的品系。贸易可以重新开始，但是传粉可能会引发污染，这也是目前还没有解决的问题。似乎要想完美的预防类似事件的发生是不可能的。

卢宝荣，上海复旦大学的生物多样性研究专家，他关心的是基因流会从转基因稻米流向其野生近缘种和杂草近缘种。野生水稻是未驯化的品系，杂草稻类的特点是其种子可以扩散和冬眠，一般认为是水稻作物突变形成的。卢宝荣的研究组以及其他的研究组都已经证明了从转基因品系向野生近缘种基因流漂移的频率是3-18％，向杂草近缘种逃逸的频率是0.01-0.5％。

卢宝荣说：“最令人担忧的是基因流是可以积累的。”虽然在一季结束时稻谷被收割了，但是携带着转基因的野生稻和杂草稻仍然会繁殖，基因继续传播并被选择。

这会威胁野生稻的生物多样性，而野生稻为植物育种者提供了珍贵的基因库，但野生稻在中国已经到了灭绝的边缘。此外，获得了害虫抗性基因或者其他基因的杂草稻就会获得优势能够在稻田里大量散布，导致作物产量的损失。然而，卢宝荣说，这并不是大范围种植转基因水稻的必然结果，合理的管理是关键。

管理混乱

薛达元说：“管理才是问题的关键所在。”“大田检测是一回事，事实又是另一回事。”虽然中国从1996年开始就有专门管理转基因作物的生物安全管理规章，但是这些规章的实施是不规则的，这是很多Nature采访过的人都同意的事实。在一些省份，比如新疆，农民早在Bt棉花批准之前就已经开始大面积种植了，薛达元说。有时，Bt棉品系在种植时甚至没有正确的标识，其中有些种植的是研究所的实验品系。

对花粉传播以及标识的疏忽将会对中国稻米以及稻米相关产品的出口带来灾难性的后果。转基因作物的有效管理也是推迟抗性害虫出现的关键，很多作物，比如棉花和稻米，在中国是单一种植的，这样就会选择对毒素有抗性的害虫。避免这种情况的一种办法就是使用能够产生高水平毒素的种子；另一个办法是在一些离转基因作物田较近的地中种植非转基因作物作为昆虫的“避难所”。

这种“高剂量和避难所”策略，已经被很多种植转基因作物的国家所采纳，但在中国却很难实施。很多中国的农民有交换种子的习惯，或者会从一些非法的小贩手里买比较便宜的种子，最后种植出来棉花只能产生低水平的毒素。除此之外，中国的农业活动是单个农户用少量的种子进行小范围的种植，Bt棉的种植一般是没有避难所。

幸运的是，棉铃虫也会取食其他作物，如小麦、玉米、大豆、花生和蔬菜，这些都是Bt棉田周围种植的作物，这为抗性的产生提供了一个安全区。“这种情况不会发生在Bt/CpTI水稻上，应为稻螟只吃水稻，”Heong说，“因此，建立避难所绝对必要。”

关起大门

令人担忧的是很多利益相关方，包括农民、生物伦理学家和环保组织并没有参与到由农业部牵头的生物安全评估的过程中去。中国将转基因大米看做解决食品生产的魔术弹，很少能够听到反对的声音。“整个过程非常不透明，”纽约康奈尔大学的David Just说，“中国总是努力的将事实捂着。”提出不同声音的专家经常被排挤，比如薛达元就被一次又一次地挡在评估转基因作物的生物安全委员会门外。

尽管有这么多顾虑，中国仍然没有找到合适的方法来满足日益膨胀的人口所需的食品问题，虽然已经在酝酿一些计划来避免耕地的减少，但是粮食的增产才是食品安全的关键。因此，将所有焦点集中于转基因会产生很多误导。“基因修饰技术治标不治本，”弗吉尼亚阿灵顿研究所所长Hans Herren说，他也是国际农业知识科学技术发展评估（IAASD）的联合主席。四月份IAASD的一份研究报告认为，目前全世界农业发展面临的最大挑战是土地肥力、水资源管理和气候变化。“在经历了几十年大量使用杀虫剂、除草剂和化肥后，土壤中的生物已经消失了，”意大利比萨大学的土壤微生物学家Manuela Giovannetti说。对此Herren表示认同：“如果全球不一起努力恢复土壤肥力的话，即便是基因修饰的办法也会徒劳无功。”

薛达元说，他承认基因工程的潜力，但是他担心对这些技术的大量资金支持将会削减对传统植物育种和传统农耕技术的投资。然而转基因技术可以使中国在国际农业市场上更具竞争力。国际农业生物技术获取与应用学会的报告中估计转基因水稻将会为中国带来每年40亿的收入。

“在这些问题背后的实质就是谁控制质粒和谁拥有知识产权，”Andow说。商业化转基因水稻可能会让中国以及世界为“谨慎”而争论，然而这个国家的很多利益都说明了现在是行动的时候了，黄大昉坦率的说：“我们无法想的太远，因为我们首先要解决现在的问题。”