中国为什么需要发展转基因

来自:水畔网行 0 0 2018-08-03

转基因技术是当代高新科技之一,是基因遗传理论、生物化学理论、原生质体培养技术(有性植物无性繁殖技术)、遗传工程技术、转化技术、评价技术等一系列生物理论和技术突破的应用。迄今为止,转基因技术已经取得重大进展并给人类带来许多福利。如人工合成胰岛素、人生长素基因、人白细胞干扰素、抗口蹄疫的基因工程抗原、人类基因组草图、特异的基因工程药,转基因植物和转基因动物,等等。

科学技术的任何进步都无可避免地会带来一些相应的风险,我们所要做的就是通过更加深入细致的研究,把这些风险发生的可能降到较低,使其更好地造福于自然和人类,而不是因噎废食阻碍科学技术的发展。

作为一个发展中的大国,毋庸置疑,中国需要发展转基因。这是为什么呢?

 

1. 发展转基因是占领高科技阵地,提升国家综合竞争实力的需要

随着人和水稻全基因组测序的完成,寰球进入了后基因组时代,基因的争夺战已经打响。利用已知基因的功能为人类造福成为未来寰球发展的必然趋势。为了抢占农业竞争的制高点,寰球主要国家都高度重视农业转基因技术的创新和产业化,纷纷加大投资力度,加速转基因品种的生产应用。美国的孟山都公司、德国的拜耳公司、瑞士的先正达公司等都投巨资发展转基因技术。

自1995年转基因作物商业化以来,经过21年的努力,到2016年,26个国家种植了1.851亿公顷转基因作物,比2015年的1.797亿公顷增加了540万公顷,即增加了3%,除2015年以外,这是第20个增长年份。转基因作物扩展到了四大作物(玉米、大豆、棉花和油菜)以外,为全球许多消费者提供了更多选择。这些转基因作物包括已经上市的甜菜、木瓜、茄子和马铃薯,以及2017年将要上市的苹果。马铃薯是全球第四大主粮作物,而茄子是亚洲消费排名首要的蔬菜,防挫伤和防褐变的苹果和马铃薯有助于减少食物浪费。另外,公共研究机构进行的包括水稻、香蕉、马铃薯、小麦、鹰嘴豆、木豆、芥菜和甘蔗在内的研究已经进入评估晚期,可能为消费者特别是发展中国家的消费者提供更多的选择。

随着转基因作物的种植/商业化进入第三个十年,创新将改变游戏规则,使新的转基因作物和性状产生革命性发展。首先,复合性状将得到农民的更多应用和青睐;第二,转基因作物和性状的出现不但满足了农民们的农业需求,更为了满足消费者的偏好和营养需求;第三,用于基因挖掘的创新型工具的应用及其在作物改良和品种开发上的应用得到加强。

以转基因技术为核心的农业生物育种产业已成为美国等发达国家的重要新兴产业。美国、加拿大、中国、欧盟和日本都在加紧发展转基因技术。寰球转基因技术的基本态势是蓬勃发展的。欧盟尽管过去对农业转基因技术应用态度谨慎,商业化种植转基因作物的欧盟国家在不断增加,作物种类有所拓展,态度日趋积极。巴西、阿根廷、印度等发展中国家对转基因作物研发投入成倍增加,发展势头尤为强劲,已成为全球转基因生物育种一支重要力量。日本和欧洲各国虽然在转基因育种方面进展缓慢,但是它们在基因克隆与功能基因研究方面非常积极,很多方面明显领先于中国。

工业化的昨天,落后就要挨打;经济全球化的今天,落后就要被欺负。我国在转基因技术研究方面与发达国家相比已经形成明显差距,因此,在发展转基因技术方面我们不能再犹豫。我们应该在寰球转基因技术领域占有一席之地。

 

2. 发展转基因是提升农业竞争力,推动现代农业建设的需要

6000年前,两河地区的苏美尔人创造了农业,人类文明也随之诞生。无数事实证明,农业是决定文明兴衰、治乱循环的决定性因素。在科学发展日新月异的今天,古老的农业仍旧是提供人类生存所需能量的最主要方式。

我国农业面临多种危机,譬如,生产效率低下、环境恶化、粮食缺口大且许多产品依赖进口、外企控制种子产业等。

我国粮食作物正受到前所未有的冲击,如大豆产业,美国、巴西、阿根廷、中国是大豆四大生产国,美国、巴西、阿根廷广泛使用了转基因大豆,今天已经成为了主要的出口国,中国则沦为寰球上较大的大豆进口国。

中国还在踟蹰之间,国外企业早已走在前面,并牢牢把控种子产业。如孟山都、杜邦等种业公司,控制了全球种业的大半壁江山。国内的数千家种子公司,其营业额总和还不及孟山都一家公司。

面对巨大的人口增长压力,人类理想的选择就是提高农业生产效率,以对自然影响相对较小的方式生产出高质量的农产品。转基因技术就是在这种形势的需求下应运而生的。转基因技术自落地的那一日之内起,就以迅猛的速度发展。生物技术是人类历史上最伟大的革命,将改变我们生活的方方面面。1983年首要例转基因植物(烟草)问世,1994年转基因马铃薯首次准许商业化种植,2016年,67个国家批准了26种植物的种植或进口,较大的种植国美国全年种植7290万公顷(近11亿亩)的玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜、木瓜等十多种作物,美国94%的大豆、92%的玉米和93%的棉花为转基因品种,全球78%的大豆、26%的玉米和24%的油菜均为转基因品种,转基因食品已无所不在。2000年美国政府三大监管机构(农业部、卫生部食药局、环保署)认可了转基因水稻的安全性,2004年美国食药局认可了转基因小麦的食品安全性,只是因为对出口贸易的担忧,美国农业部没有准许其商业化种植。

我们面临的挑战是,拥有的具有独立自主知识产权的优异基因太少了,目前寰球上的转基因产业基本是2个基因(抗除草剂和Bt基因)支撑起来的,但每个基因的获得都是投入巨大资本,确实不亚于一个新药的开发成本。

我国作为农业大国,转基因技术有较好的研究基础,有明确的发展战略,完备的评价监管体系,多年的中央1号文件不断推动,转基因技术应在现代农业建设和粮食安全保障中有所作为,我们要坚定不移地推进转基因技术的产业化进程,成为转基因技术应用强国。

 

3. 发展转基因是培育农作物新品种的需要

自有农业生产以来,人类就开始了对农作物品种的选择。最初的选择是利用自然突变和天然杂交所产生的优良后代,随后开始了有意识的杂交选育过程。无论天然杂交还是人工杂交,都是一个生物个体的全基因组与另一个体的全基因组融合并在后代中发生重组的过程,因而都是广义的转基因的过程。

在过去的育种工作中,育种者只能通过有性杂交的方式将两个作物品种基因组合在一起,从其杂交后代的分离群体中筛选优良个体,并通过连续选择获得目的品种。然而,自然界中许多栽培农作物种内基因库中可利用的基因源正在日益减少,而农业生产面临着许多前所未有的新挑战,迫使植物育种家不得不把目光投向更为广阔的生物资源库,从野生近缘种,直至亲缘关系更远的物种中寻找可利用的优良基因。不同的生物种之间存在着的生殖隔离,使得育种家很难甚至不可能将人类所需的优良基因从远缘物种中通过常规的方式转移到栽培物种中。

随着分子生物学的发展,能获得单个优良基因和把这些基因转移到目的物种中的技术就在这种形势下产生了,这就是基因克隆和转基因技术。比起远缘杂交的两个基因组的融合和诱变辐射(含宇宙辐射)的不确定性,我们当今使用的转基因技术不仅要温和的多,而且其更可控,更具有方向性。转基因品种在商业化推广前所必须进行的严格的生物安全性评价,足以保证其对环境和人类的安全使用。

今后的作物育种发展方向就是,在基因组和功能基因组研究的基础上,追求更快捷的方法定位和克隆所需要的基因,并更准确地把基因转移到需要改良的植物的基因组中的特定位置,在很多情况下不仅仅是单个的基因,而是一组基因,形成“模块”,所以叫分子模块育种。人类完全依靠经验进行育种的时代已经过去,由于分子生物学和基因技术的发展,按照人的需求,高效地定向改良作物的时代已经来到。

转基因技术较大的特点就是能够使优良基因跨物种交流,对于农作物而言,能够实现对品质、抗性和产量等性状进行定向、准确的改良,使依靠常规育种技术达不到的目标得以实现。从育种技术上控制农产品的源头,占领战略制高点,中国必须迅速做出抉择。中国传统主粮的大豆已经沦陷,难道我们还要让同样的命运,落到水稻、小麦身上?

由于转基因技术的发展,育种领域不断拓展。很多用传统育种方法无法实现的目标都将成为可能。例如,利用转基因技术获得耐烂西红柿品种、培育自然界不存在的蓝色玫瑰品种、获得高维生素E金大米、生产高附加值药品的油菜品种等。转基因技术通过导入优良基因使作物获得新的性状,主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质等方面。它针对性地进行基因组合,精准有效地改变生物的遗传性能,提高育种效率,使传统品种的利用价值大大拓展,经济价值和社会价值都将显著提高。这符合现代农业发展的方向。

 

4. 发展转基因作物是解决我国粮食问题的需要。

我国的人口增长和社会发展需要食物作保障中国用大约7%的寰球耕地,喂养超过20%的寰球人口。中国生产的稻米占寰球30%,玉米占20%,棉花占26%,油菜子占33%。尽管如此,我国自产的农产品远远不够自己消费。我国每年要进口数千万吨大豆(占消费量的60%以上),还要进口数量不等的玉米、棉花和稻米等作物产品。九十年代以来,我国谷物增长幅度低于人口增长幅度,我国对国外农产品的依存度在逐年上升。如何保障我国的食物安全和可持续发展,问题摆在了所有中国人的面前。

寰球粮农组织预测2050年全球粮食需求要翻番,这就意味着全球的作物产量需保持年增长2.4%以上。但是目前水稻、玉米、小麦和大豆产量的年增长率都没有超过2.4%。我们对粮食的刚性需求还在增加,要养活这么多人口,这是严峻的任务。有专家测算,到2020年,中国每年需要增产1千亿斤粮食,这样才能满足我们每年增长的需求。人口迅速增长、耕地面积剧减、环境污染加剧、粮食危机严重,在有限的空间里要满足人类的粮食需求,势必需要科学技术来解决这些问题。而利用转基因技术可以克服土壤因盐碱、沙害、虫害带来的不能生产、减产的问题,提高粮食产量。

根据中国海关统计数据显示,2016我国累计进口大豆8391万吨,较2015年8169万吨的大豆进口量增加222万吨,增幅为2.7%,再创历史新高。2016年全球大豆总产量约为3.22亿吨。中国已是全球较大的大豆进口国,自给率非常低。90%的大豆主要依赖进口这一事实,无疑给那些声称“传统育种方式就可以满足我国粮食自给自足”的人一记响亮的耳光。危机就在眼前,但能使作物优质高产的转基因技术的发展却因反转而举步维艰。

良种推广、化肥应用、灌溉和提高机械化水平是粮食增产的主要手段。在单位面积产量增加的要素中,良种的贡献率占40%以上,是提高粮食单产的首要因素。化肥使用在过去几十年里发挥了重要的增产作用。但现在我国化肥的使用量已经达到4 600多万吨,占寰球的1/3,单位化肥使用量已经是寰球平均水平的3.5倍,继续通过增加化肥使用来增加产量其空间是非常有限的。

单从粮食保障这一点来说,中国如何加速发展转基因技术及作物,是一个简单明了而又非常重要的问题。国家的中长期发展规划预计,中国到2020年按16亿人口每人平均需要400公斤粮食计算,需要6.4亿吨粮食,这是保守的估计,随着生活水平的提高,我们对肉蛋奶的需求也日益增多,尤其是广大农村老百姓,而这些都是以玉米为主的粮食转化而来的,牛奶的饲料转化率是比较高的,但也至少需要4斤饲料才能转化为1斤牛奶,也就是说如果我们吃1斤玉米和喝一斤牛奶都是使肚子饱的话,如果为了追求高质量的生活,希望天天喝牛奶,那么我就需要生产更多的粮食。而目前我们粮食的总产量不到5亿吨。这么大的缺口靠什么来填。过去很多年,我们依靠大量化肥农药保证了粮食产量的逐年上升,但这些技术手段目前已经达到极限,而且带来了巨大的环境危害。如果要满足我们未来的粮食需求,就要寻求新的技术突破。这个突破口无疑就是转基因技术。

 

5. 发展转基因是建设绿色农业的需要

转基因技术是绿色农业成功的保证。转基因作物在产量、抗逆性(包括抗病、抗虫、抗寒、耐盐碱、抗除草剂等)和营养品质等方面较传统作物品种有显著改进,并且还能大大降低生产成本,减少农业生产中的环境污染。转基因作物不仅能提高农作物产量和农业生产效率,而且能为人类保护环境、增进健康起到不可估量的巨大作用,完全可以成为绿色农业的一个重要组成部分。把转基因技术与绿色农业对立起来,将会极大地阻碍和限制绿色农业自身的发展。完全不使用任何化学药剂的农业耕作方法,即所谓“有机农业”是很难大面积并持久应用的,因为它违反了“物竞天择,适者生存”的自然规律。培育转基因品种的目的之一,就是增强作物自身对病虫的抵抗性,从而使其在与病虫的竞争中处于优势,使得农民减少直至不使用农药。因此,转基因技术与绿色农业的目标是一致的。

1985年人类首次试种能够抵御害虫、病毒和细菌侵害的转基因作物。此后,转基因技术得到了迅速发展。如转基因抗虫作物的出现,导致杀虫剂使用量减少,降低了生产成本,减轻了对环境的污染;而一些抗盐碱、抗旱、抗高温作物的培育,更能大幅提高作物的产量。

转基因品种由于其高产高效和低能耗的特点,还可以大量减少农业生产中CO2的排放或增加对CO2的吸收,从而为减缓全球变暖作出贡献。在北美,由于转基因作物的应用而少使用了50%以上的农药,仅2007年就减少使用14万吨杀虫剂,同时由于减少了田间操作还大量减少了燃料的使用。在中国,自1997年开始种植转基因Bt抗虫棉品种至今,有700多万农户因10%的增产和60%的杀虫剂减少使用,而每公顷增收约220美元(相当于全国增收10亿美元)。这些抗虫棉品种不仅保护自身,而且使周边农作物免遭害虫危害。

种植转基因作物已经实实在在地发挥了保护环境的作用,原因很简单:少洒了大量的农药。这既减轻了农药对环境的污染,又减少了用于生产、运输、喷洒农药所耗费的原料、能源和排出的废料,还保护了益虫和其他生物,减少了人畜接触杀虫剂而中毒的危险。只有种植高效低耗抗病抗虫的转基因作物品种,才能广泛持久地开展绿色农业,生产出既高产又无农药或真菌毒素污染的农产品。转基因技术是绿色生物技术的有力武器之一,也是解决绿色农业生产中所存在问题的一把钥匙。因此,如果把转基因技术归入绿色农业的范畴,将会极大地促进我国绿色农业和转基因技术两个领域的发展。

 

6. 结语

毋庸赘言,发展转基因技术及其生物生产对我国有百利而无一害。中央政府对发展转基因给予了高度重视和大力支持。2006年,中国科技部颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》,其中转基因技术均列入16个重大科技专项中;2008年国家科技重大专项《转基因生物新品种培育》正式把转基因列入到国家项目;2010年生物育种正式列入“战略性新兴产业规划”国家政策,推动转基因生物育种发展成为中国国策。

在“973”、“863”和转基因育种重大专项等国家项目的支持下,我国已经初步建立独立完整的生物育种研发体系。继中国参与国际合作完成水稻(粳稻)基因组测序以后,至今中国科学家已完成或与国外合作完成共30多种农作物的基因组测序,其中包括棉花、小麦、大豆,以及甘蓝、黄瓜、西瓜、番茄、猕猴桃、甜橙等果蔬。我国科学家已经克隆了一批具有自主知识产权的重要性状功能基因,比如:抗病虫基因、抗逆基因、高产性状基因、品质改良基因、养分高效基因等,打破了发达国家基因专利垄断,为转基因作物新品种培育储备了重要的核心技术与基因资源。

笔者相信,转基因技术将在中国得到进一步发展,转基因作物将大面积推广栽种,转基因生物制品将陆续走入餐桌厨房,成为人们的美味佳肴。

 


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