转基因的发展与成就

转基因的发展与成就
转基因的发展与成就

转基因的发展与成就
转基因技术的定义
将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术（Transgene technology）.人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词.经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"（Genetically modified organism,简称GMO）.转基因技术,包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞,以及转基因途径等,外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展,导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 - 合成生物学时代.
转基因技术与传统技术的关系
自从人类耕种作物以来,我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良.过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用,通过随机和自然的方式来积累优良基因.遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法,进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良.
因此,转基因技术与传统技术是一脉相承的,其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良.但在基因转移的范围和效率上,转基因技术与传统育种技术有两点重要区别.第一,传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移,而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制.第二,传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行,操作对象是整个基因组,所转移的是大量的基因,不可能准确地对某个基因进行操作和选择,对后代的表现预见性较差.而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因,功能清楚,后代表现可准确预期.因此,转基因技术是对传统技术的发展和补充.将两者紧密结合,可相得益彰,大大地提高动植物品种改良的效率.
转基因水稻从实验室走向田野
据新华社杭州电广受世人关注的转基因水稻研究正从实验室走向田野,记者最近从中国水稻研究所获悉,转基因水稻已进入大田释放阶段,现正申请商品化生产.
1996年,中国水稻研究所以黄大年研究员为首的课题组,在世界上首次研究出了抗除草剂转基因杂交稻,为解决长期以来困扰杂交稻制种纯度问题提供了新方法.这项成果名列由我国500位两院院士评选出的“1997年中国十大科技进展”榜首.之后,课题组又成功配制出抗除草剂转基因直播水稻,可省工省时除尽稻田杂草.
去年3月,中国水稻所与浙江钱江生物化学股份有限公司联合组建了浙江金穗农业基因工程有限公司,正式拉开了将转基因水稻推向产业化的序幕.
目前,黄大年等人已选育出一批优良的转基因水稻组合和新品系,经农业部基因产品安全委员会的安全审定和批准,这些新品种已开始在浙江的富阳、临安、丽水等地进行继实验室研究和中间试验后的大田释放和试种示范,并正在向有关部门申请商品化生产.
转基因食品你敢吃吗?
2000年3月,克隆小猪“横空出世”.随之而来,欧美之间也为转基因食品吃与不吃的问题争论不休.在我国,转基因食品还比较罕见,到目前为止,经农业部生物工程安全委员会准许商业化的转基因作物仅有6种,其中有3种涉及食品,两种西红柿、一种甜椒.但是,随着我国加入WTO的推进和全球经济一体化的到来,食用转基因食品将成为不可回避的现实.那么,什么是转基因食品?转基因食品到底能不能吃?
十几年来一直从事基因工程方面研究的中国农业大学食品学院院长、博士生导师罗云波教授的答疑或许能为转基因食品的食用者壮壮胆.
所谓转基因食品,就是利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品.它的研究已有几十年的历史,但真正的商业化是近十年的事.90年代初,市场上第一个转基因食品出现在美国,是一种保鲜番茄,这项研究成果本是在英国研究成功的,但英国人没敢将其商业化,美国人便成了第一个吃螃蟹的人,让保守的英国人后悔不迭.
此后,转基因食品一发不可收.据统计,美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种.美国是转基因食品最多的国家,60％以上的加工食品含有转基因成分,90％以上的大豆、50％以上的玉米、小麦是转基因的.转基因食品有转基因植物,如：西红柿、土豆、玉米等,还有转基因动物,如：鱼、牛、羊等.虽然转基因食品与普通食品在口感上没有多大差别,但转基因的植物、动物有明显的优势：优质高产、抗虫、抗病毒、抗除草剂、改良品质、抗逆境生存等.
转基因食品的安全问题
面对越来越多的转基因食品,人们的认识并非一致,以美国为首的主吃派和欧洲为首的反对派在全球范围内形成了两大阵营.不久前调查表明,美国、加拿大两国的消费者大多已接受了转基因食品,仅有27％的消费者认为食用转基因食品可能会对健康造成危害.而在欧洲,大多数人是反对转基因食品的,英国尤为明显.缘由是1998年英国的一位教授的研究表明,幼鼠食用转基因的土豆后,会使内脏和免疫系统受损,这是对转基因食品提出的最早质疑,并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论.虽然英国皇家学会于1999年5月发表声明：此项研究“充满漏洞”,得出转基因土豆有害生物健康的结论完全不足为凭.但是,转基因食品的安全性问题已引起了消费者的怀疑.79％的英国人反对试种基因改良作物,抵制转基因食品进入市场.
那么,转基因食品的安全性到底怎么样?是否能吃?罗云波教授认为,从本质上讲,转基因生物和常规育成的品种是一样的,两者都是在原有的基础上对某些性状进行修饰,或增加新性状,或消除原有不利性状.常规育成的品种仅限于种内或近缘种间,而转基因植物中的外源基因可来自植物、动物、微生物.虽然,目前的科学水平还不能完全精确地预测一个外源基因在新的遗传背景中会产生什么样的相互作用,但从理论上讲,转基因食品是安全的.
罗云波教授说,他自己就吃转基因食品,他的同行包括做这方面研究和推广的人员,也不拒绝转基因食品.当问及长期食用转基因食品是否会对人体产生慢性副作用时,罗教授认为不会产生副作用,一是因为转基因食品上市之前是经过大量试验和许多部门严格检验的；二是由于转基因食品在体内不积累.至于人们怀疑转基因食品可能对人体产生种种危害,主要是他们对基因工程不了解,而且这些“危害”是毫无科学根据的.
罗云波教授认为,在转基因食品大范围地走进我们的生活之前,仅有《农业作物基因工程安全管理实施办法》是远远不够的.因为此办法未涉及到进口的农产品,国外的转基因食品进入我国未做严格的限制,因此应尽早立法,这样才能对进口的转基因食品进行严格的安全检测,真正确保消费者的利益.基因工程如果能在相应的法律、法规严格控制下,有序健康地朝着有利于人类需要的方向进行发展,它将给人类带来不可估量的贡献.
转基因食品前景乐观
虽然对于转基因食品还存在这样那样的争论,但它的优势还是表现得越来越显著.在美国得到普遍种植的转基因玉米中色氨酸含量提高了20％.色氨酸是人体必需的氨基酸,无法自己合成,只能从外界摄取,一般植物性食品中色氨酸含量很低甚至没有,只有靠动物性食物中获取,转基因玉米的出现,对于素食主义者而言,无疑是个喜讯.转基因油菜,不饱和脂肪酸的含量大增,对心血管有利.转基因工程牛奶,增加了乳铁蛋白、抗病因子的含量,降低了脂肪含量……
西方发达国家已充分认识到转基因食品的发展前景,并注入大量资金.尽管大多数英国人反对转基因食品,但该国超过7000种的婴儿食品、巧克力、面包、香肠等日用品,可能含有经过基因改造的大豆副产品,而且英国政府对转基因食品的研究非常支持,布莱尔首相就是转基因食品的推崇者.
在我国,人多地少状况突出,基因工程是解决粮食产量、提高粮食质量的重要途径.近年来,我国转基因食品的研究有了长足的进步,目前的研究开发居世界中等水平,仅次于美国和加拿大.罗教授认为,随着转基因食品商业化的步伐不断加快,转基因食品必将成为人们餐桌上的美味佳肴.
转基因作物的潜在生态风险
简介
关于转基因作物的潜在生态风险早在1992年公布的《生物多样性公约》条款中就已明确提出来,要求制定或采取办法酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物(LMO或GMO)在使用和释放时可能产生的危险,既可能对环境产生不利影响,从而影响到生物多样性的保护和持续利用,也要考虑到对人类健康的危险.对环境产生不利的影响,包括了对农田生态系统的影响,以及自然生态系统的影响,影响是多方面的.
转基因作物因为是人工制造的品种,我们可以把这些品种看作为自然界原来不存在的外来种.一般说来,外来种对环境或生物多样性造成威胁或危险会有一段较长的时间.有时需10年的时间,或更长的时间.转基因作物商品化种植至今最长也就是5～6年的时间,一些潜在风险在这么短的时间内不一定能表现出来.可是有些风险在实验室水平上已经证实.
如Mikkelsen等证实抗除草剂转基因油菜的抗除草剂基因可以通过基因流在一次杂交、一次回交的过程已转到其野生近缘种中（Mikkelsen et al., 1996）.根据2001年8月的报道,在加拿大主要的转基因作物是耐除草剂的GM油菜,但它们正在变成杂草.农民们正在与他们农田里的一种新的有害植物作斗争.因为在他们农田里已出现了未种植过的GM油菜,而这种植物能抗常规使用的除草剂,要杀死它们还较困难.曼尼托巴大学的植物科学家Martin Entz说,“GM油菜传播的速度要比我们想到的要快很多,而要控制它是绝对不可能的”.加拿大食品检验署已劝告农民们用另外的药剂来杀死他们.可是其它的药剂能把农民种的作物杀死,在某些情况下,GM油菜对这些药剂却具有抗性.这些GM油菜真正成为所谓的“超级杂草”.
对环境有害的影响
农田生态系统Agro-ecosystem
增加杀虫剂的使用 抗性的选择和转运到可相容的其它植物中
产生新的农田杂草 基因流和杂交
转基因植物自身变为杂草 插入性状的竞争
产生新的病毒 不同病毒基因组和转基因作物的病毒外壳蛋白的重组
产生新的作物害虫
病原体-植物相互作用
食草动物-植物相互作用
对非目标生物的伤害 食草动物的误食
转基因商业化对国计民生的影响
必须慎重对待转基因主粮商业化生产
2009年11月27日,农业部批准了“华恢1号”、“Bt汕优63”两种转基因水稻,一种BVLA430101转基因玉米的安全证书,两个产品分别限在湖北省和山东省生产应用.获得两个转基因水稻安全证书的是华中农业大学张启发教授及其同事.这是中国首次为转基因水稻颁发安全证书,也是全球首次为转基因主粮发放安全证书.但是,有关转基因水稻商业化种植的消息引来了各种担忧,也引起了绝大多数网民的强烈反对.
世界上对转基因食物分为两大阵营：欧盟日本韩国强烈反对,美国提倡.比如,法国、德国、奥地利等欧盟国家至今都禁止在本土种植转基因玉米,但是2010年3月2日欧盟批准生产一种转基因马铃薯（主要用于动物饲料）.欧盟规定,转基因物质含量0.9％以上就需清晰标明“本产品为转基因产品”.日本与韩国禁止在本土种植转基因粮食,日本政府规定食品中可含5%转基因玉米 .
中国于2000年8月8日签署了《国际生物多样性公约》下的《卡塔赫纳生物安全议定书》,国务院于2005年4月27日批准了该议定书,中国正式成为缔约方.议定书的目标是保证转基因生物及其产品的安全性,尽量减少其潜在的对生物多样性和人体健康可能造成的损害,在缺乏足够科学依据的情况下,可对他国试图入境的转基因生物及产品采取严格的限制与禁入措施.该公约的第23条规定,对转基因生物要进行严格的风险评估、风险管理和增加决策的透明度和公众参与,应在决策过程中征求公众意见,向公众通报结果.但是,关于我们13亿人民主粮的水稻进行转基因商业化生产,农业部根本就没有向公众征求意见.
转基因商业化的重点在商业化,资本控制而不仅仅在于转基因技术.在现阶段,.为避免急功近利,避免出现转基因品种危害事件瞒报,避免严重侵害公众利益的事件不断发生,必须控制所有的商业化品种都一步步地控制规模,从全盘管理转基因商业化这件事,对低水平的重复必须整合深化、对国内的研究必须给予保护引导以便它们可以与大资本支持的国外项目抗衡、必须从生态,生物多样性、稳定性,从中国农业、农产品加工行业、人业人口等等方面考虑积极主动地管理转基因项目立项和品种安全性.
全球转基因技术研究与应用情况
自1996年首例转基因农作物产业化应用以来,全球转基因技术研究与产业应用快速发展.发达国家纷纷把发展转基因技术作为抢占未来科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点,发展中国家也积极跟进,并呈现以下发展态势：
一是品种培育速度加快.随着生命科学、基因组学、信息学等学科的发展,转基因技术研究日新月异,研究手段、装备水平不断提高,基因克隆技术突飞猛进,一些新基因、新性状和新产品不断涌现.品种培育呈代际特征,目前全球转基因生物新品种已从抗虫和抗除草剂等第一代产品,向改善营养品质和提高产量的第二代产品,以及工业、医药和生物反应器等第三代产品转变,多基因聚合的复合性状正成为转基因技术研究与应用的重点.
二是产业化应用规模迅速扩大.截至2009年底,全球已有25个国家批准了24种转基因作物的商业化应用.以转基因大豆、棉花、玉米、油菜为代表的转基因作物种植面积,由1996年的2550万亩发展到2009年的20亿亩,14年间增长了79倍.美国仍然是最大的种植国,2009年种植面积9.6亿亩；其次是巴西,3.21亿亩；阿根廷,3.195亿亩；印度,1.26亿亩；加拿大,1.23亿亩；中国,5550万亩；巴拉圭,3300万亩；南非,3150万亩.值得一提的是,2000年以来,美国先后批准了6个抗除草剂和药用转基因水稻、伊朗批准了1个转基因抗虫水稻商业化种植；加拿大、墨西哥、澳大利亚、哥伦比亚4国批准了转基因水稻进口,允许食用.
三是生态和经济效益十分显著.1996至2007年,全球转基因作物的累计收益高达440亿美元,累计减少杀虫剂使用35.9万吨.2008年,全球转基因产品市场价值达到75亿美元.