转基因作物的商品化与生物安全

转基因作物的商品化与生物安全

20世纪70年代，重建了dna技术，1983年获得了第一株转移草。随着技术日趋成熟,转基因作物由实验室进入大田中试,不少作物已向商品化发展。与此同时,转基因作物的生态风险,可能带来的环境问题、转基因产品作为食品对人体健康问题、产品贴标签问题、运输问题、国际贸易问题、知识产权问题等已引起世界性的所谓“生物安全”的论战。拥护者以各种形式进一步促进其更快地发展。反对者则以示威游行,甚至毁坏大田实验等各种行动来进行抵制。1992年在巴西召开的环发大会上通过《生物多样性公约》后,专门设立了“生物安全特设工作组”,致力于在上述一系列问题上各缔约国取得共识。“特设工作组”1999年1月在哥伦比亚召开第6次会议,事先作了争取达成协议的充分准备,事与愿违,矛盾尖锐不欢而散。转基因技术实际上已由学术观点分歧,发展到知识产权问题、环境问题、经济问题甚至政治问题。本文对此作一分析。1转基因作物的经济效益目前国际国内已大面积商品化生产的转基因作物主要是以提高作物抗性(如抗病、抗虫、抗除草剂)和改良作物的性状为主。以抗虫转基因棉花为例,其优越性是十分明显的。它不仅可以抵抗棉铃虫等害虫的危害,提高棉花产量,而且因大量减少了农药的使用量而节省了费用,减少了农药对棉农的毒害及对天敌的杀害,保护了环境。从转基因作物所得到的效益也是非常明显的。以美国为例,1996年全国得到的净利为9200万美元,其中Bt棉花占6100万美元,Bt玉米占1900万美元,抗除草剂大豆为1200万美元。到1997年时,全国的净利已达3.15亿美元。其中Bt玉米为1.19亿美元,抗除草剂大豆为1.09亿美元,Bt棉花为8100万美元,抗除草剂棉花为500万美元,Bt马铃薯少于100万美元。加拿大得益明显的是抗除草剂转基因油菜,1996年时全国净利为500万美元左右;1995年上升为4800万美元,另外加拿大Bt玉米得益500万美元,全国估计共达5300万美元。从全球角度看,1995年到1998年4年间转基因作物销售收入增加20倍。1995年时仅为7500万美元;1996年翻三番达2.35亿美元,1997年又再翻了近3番,达6.7亿美元;1998年在12~15亿美元之间。预计世界市场到2000年时会达到30亿美元;2005年达60亿;到2010年时将达到200亿美元。1.1世界转基因作物发展现状中国是国际上第一个商品化种植抗黄瓜花叶病毒(CMV)和抗烟草花叶病毒(TMV)双价转基因烟草的国家。由国家科学技术委员会第一次发布的《基因工程安全管理办法》颁布以前,1992年双价转基因烟草已发展到8600公顷,但后劲不足。其它国家,尤其是美国很快就赶上来,1996年后以惊人的速度发展。据Krattiger道,1994年转基因作物当时在国际上只有中国及美国有商品化生产,当时中国转基因烟草面积已达100万公顷。James的报道数字把中国的产量排除在外。1996年全世界转基因作物生产的面积为170万公顷,1997年达到1100万公顷,其中美国就占810万公顷;1998年总面积翻了一番,已达到2780万公顷,其中美国占2050万公顷。其次是阿根廷占430万公顷;加拿大占280万公顷;澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国及南非都仅有10万或10万公顷以下的面积。转基因作物中发展得最快的是大豆,全球1997年为510万公顷,到1998年猛增到1450万公顷。其它依次为转基因玉米、棉花、油菜,转基因马铃薯仅占很小一部分面积。以转基因的性状而论,发展得最快的是抗除草剂转基因作物,1997年全球面积为690万公顷,1998年猛增1290万公顷,达到1980万公顷,其次是抗虫转基因作物,由1997年的400万公顷发展到770万公顷,此外抗虫与抗除草剂双价转基因作物也有所发展。1.2抗虫基因检测我国是世界上转基因作物第一个商品化种植的国家。美国一烟草公司一直收购河南烟叶,但当知道进口烟草中有转基因烟草后,他们停止了向中国进口。由于大量烟草积压,河南省有关部门发文停止了转基因烟草的种植。目前经农业部审查并经全国基因工程安全委员会批准商品化生产的作物已有我国自行研制开发的抗虫转基因棉花(Bt棉及Bt+CpTI棉)、美国Monsanto公司开发的有Bt棉、延迟成熟期的转基因番茄、抗CMV转基因番茄、抗CMV转基因甜椒及转查尔酮合酶(CHS)基因矮牵牛,但除转基因抗虫棉已经大面积生产外,后几种作物面积仅在1公顷左右。由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉在全国9个主要产棉区到1999年已种植16万公顷左右。减少农药用量80%,并减少用工150个/公顷,以上两者每公顷节省1500元/公顷。Bt棉的棉种价格比对照要高3~5倍,深受棉农的欢迎。最近他们又开发了Bt+CpTI抗虫棉,已推广400公顷,明年可达1万公顷。Monsanto的Bt棉在安徽省固镇县1998年时种植1000亩,最高产量可达395.7公斤/亩,平均为218公斤/亩,比对照增产24.2%。1999年全县已种4万亩。双价转基因烟草的抗性达到60%,产量比对照增加15%,产值增加20%,1992年每亩增产200元。遗憾的是现已不推广。2国外植物风险评估研究80年代后期以来对转基因作物可能存在的风险不断有报道。随着转基因作物商品化的迅猛发展,认为转基因作物商品化不存在风险或风险不大的报道日益增多。世界银行1997年曾邀集一批学者,以世界银行的名义对转基因作物有一专门报告,这报告对转基因作物商品化基本肯定。欧洲一些国家对转基因作物的态度与北美国家截然相反。国际权威性刊物如Nature等也陆续有转基因作物存在风险的实验报道,有关转基因植物风险评估方法学至少已有两本专著。有关转基因作物潜在生态风险,我们曾作过报道,这里除提纲挈领地提一下外,主要对未作过介绍的作一些补充。2.1用量对认识的影响着色法2.1.1转基因作物本身可能变为杂草;2.1.2转基因作物通过基因流可使野生近缘种变为杂草;2.1.3可能产生新的超级病毒或新的病害;2.1.4作为人工制造的转基因作物,可能成为自然界原来不存在的外来品种,若干年后可能对环境造成破坏;2.1.5对非目标生物有伤害,对生物多样性形成威胁。这方面有几篇新的报道,Hilbeck用转基因Bt玉米喂饲欧洲玉米钻心虫(ECB),并以它作为草蛉的饲料,GN喂饲一般玉米的作为对照。实验结果,转基因Bt玉米组死亡率60%以上,而对照组40%以下。该作者认为,较高死亡率是与Bt有关的因子直接有关,存活的草蛉中喂Bt玉米组成熟的时间平均比对照要晚3天。Birch的实验是用喂饲转基因马铃薯的蚜虫作为瓢虫的饲料,与喂一般马铃薯作对照。喂转基因马铃薯雌蚜虫的卵比对照组的减少1/3。用喂转基因马铃薯长大的雄蚜虫与对照组雌蚜虫交配,所得未受精卵的数量多4倍。喂饲转基因马铃薯蚜虫的已受精卵在未孵化前比对照组死亡率高近3倍,以转基因马铃薯蚜虫为食物的雌瓢虫的存活时间比对照组少一半。虽然以上仅是实验室的结果,如大田试验结果相类似的话,则大规模种植转基因抗虫作物将可能会减少有益昆虫的种群。最近美国康奈尔大学Losey等报道,在一种植物马利筋叶片上撒上转基因Bt玉米花粉后,一种称之为黑脉金斑蝶的幼虫对叶片就吃得少,长得慢,死得快。4天后幼虫死亡率达44%,而对照(饲喂不撒Bt玉米花粉的叶片)无一死亡。这结果在美国新闻报道后环境保护者担心今后会有更多的灾难接踵而至。2.2实验中的一些问题转基因作物在实验室阶段经常要用抗生素作为抗性标记进行筛选,这是人们担心的问题。目前已找到了替代物,应逐步淘汰对抗生素抗性标记的使用已成为共识。最近英国一科学家在未发表论文前向公众宣布实验用的大鼠在食用转基因马铃薯后,免疫系统受到削弱,因之被迫退休。21位著名科学家为其呼吁要求恢复他的工作,但英国皇家学会对此事专门组织科学家调查研究后,认为,该科学家的实验从设计、执行到分析,多方面都有缺陷,不应过早得出结论。认为喂转基因马铃薯与对照所得的数据虽然看上去有一些差异,但因受到实验技术的限制和不正确的利用统计学,这些差异说明不了问题。转基因作物的安全性是一个重要而复杂的问题,应谨慎对待,不要急于下结论。当前有的转基因食品已经上市,应该在上货架时对该食品要贴标签,让公众对是否愿意购买食用转基因食品有选择的自由。3终止子技术的应用国外出售的玉米种子都是杂交种,只能种一年,由于第二年会发生大量分离而收获的种子不能作种用,农民每年得向种子公司购买种子。这本身也就起到了专利保护的作用。而其它如水稻、大豆、棉花、小麦卖的都不是杂交种,应用高技术得到转基因作物种子的农民可以把收获到的种子留作种用,这样,遗传工程技术公司就赚不到高额的利润。为此,DeltaandPineLand(DPL)公司和美国农部联合申请了一个称为“终止子技术”的专利,并于1998年3月获得美国专利局的批准。该专利技术可使作物种植后得到的种子是不育的,虽然收获了种子,但不能留作种用。这项技术的大致程序是,科学家用遗传工程的技术把终止子基因插入到作物中得到转基因作物的种子;种子公司在种子出售前再加上一种诱导剂,农民播种后长出正常的植株,收获成熟的种子。这种种子在油脂、蛋白质等各方面分都是完全正常的,但不能种用。因为在诱导剂的作用下,加入的毒素基因启动产生了毒素,在种子成熟收获前就杀死了胚胎,因此这种种子不能发芽当生产用种。终止子技术获得专利后引起国际很大的反响。1998年10月国际农业研究磋商小组(CGIAR)在华盛顿召开会议,明确提出5点:农民留种的重要性,特别对贫穷的农民尤为重要;终止子技术对遗传多样性的影响;为了发展持续农业农民育种的重要性;由于外观上分不清终止子技术生产的种子,可能出售或交换不能发芽的种子,播种后对生产造成不可弥补的损失;通过花粉非故意传播造成生物安全的风险。为了保护对世界食品的保障,要求禁止终止子技术。国际农业促进基金会(RAFI)和一些非政府组织赞同CGIAR的政策,动员公众反对这项技术,要求停止会对农民、生物多样性和世界食品保障都受损害的终止子技术专利,并要用CGIAR的政策来影响联合国生物多样性议程。联合国生物多样性公约的科学顾问们提出了一项既能保护知识产权又相对缓和得多的技术,称“特殊性状的遗传利用限制技术”(T-Gurt)。T-Gurt种子也和终止子种子一样是由美国的Monsanto和英国的AstraZeneca等类似公司来开发的。T-Gurt种子是科学家经过基因遗传修饰后产生特殊的,例如耐盐或耐旱的性状。如农民需要这种种子则必须到有关公司去买专卖的化学品去喷洒种子活化这种性状。与终止子技术根本不同的是种子本身还是活的,1999年6月,在加拿大蒙特利尔召开的生物多样性公约有关会议上,欧盟、拉丁美洲和东南亚国家代表对T-Gurt持谨慎欢迎的态度,而非洲国家科学家则大力劝阻公约科学顾问们,在他们满意地认为T-Gurt不会对人体健康和环境带来伤害之前,不要去认同这个技术。4一些建议4.1我国转基因作物的研究到2030年,中国人口将达到16亿。生产农艺性状良好优质高产的转基因作物是解决不断增加的人口对粮食需求的重要途径之一。从目前内外的形势来看,必须加速转基因作物的研究。虽然我国转基因作物商品化在国际上首先进行,但由于基础、经费及人才等种种原因而造成后劲不足。美国很快就赶上来,远远将我们抛在后面。针对我国国情,加强优质、高产及提高各种抗逆性,特别是提高抗旱及抗盐碱能力的转基因作物研究将是发展的重点。此外,按照转基因作物释放的法规,加快商品化生产的速度也是一个重要的方面,这里涉及到体制问题。从实验室到商品化整个环节上,大学与研究所应做些什么?哪些工作或哪些环节应放到企业去发展?也是应着重研究的。白书农的观点是值得参考的。4.2美国法上的冷暴番茄转基因作物商品化的历史还非常短。世界上第一个90年代初商品化生产的转基因烟草由于销路问题已停止推广。1994年美国第一个批准商品化的延迟成熟期的转基因番茄也因种种原因停止了生产。从1995年至今才不到5年的时间,应该说人们对转基因作物的不少方面还知之甚少,转基因作物作为人工制造的外来品种对环境影响如何,转基因作物的安全性如何,现在下结论还为时尚早,当前应该加强“生物安全”的研究。4.3科研不应成为同一问题加强生物安全的首要方面是要建立临测制度。建立法规,对进行商品化释放的每一种转基因作物进行长期监测。组织多学科的科研人员制定“生物安全”科研计划,并及时组织科学研究。这里有一个问题值得提出,科研工作切忌主观、片面。我们曾经注意到,在生物工程公司工作的科研人员与在国家研究室或大学工作的科研人员,对同一问题的结论是完全相反的。例如在Ciba-Geigy公司工作的Goy和在PioneerHi-Bred公司工作的Duesing曾共同发表文