转基因作物和未来世界农业

　　转基因作物和未来世界农业随着世界粮食价格再创历史新高，人们越来越关注农业的生产力。由于世界人口的持续增加，生产率的增长已停滞，且经济发展所产生的财富进一步增加了对粮食的需求。而像玉米和甘蔗等粮食作物被作为生物燃料利用，更加恶化了这一状况。据联合国估计，到2030年，农业产量上升50％才能满足这一日益增加的需求。

　　决策者、科学家和农民都必须找到新方法来提高粮食产量。20世纪中叶的“绿色”通过引进农药、肥料及高产作物品种，已使全球的粮食产量增长了一倍多。今天，面对日益增长的土地和水资源的限制，技术创新再一次被视为在整个21世纪以可持续且有营养的方式来养活世界的一个有效方法。在此背景下，转基因作物近年来经历了快速增长和颇多争议，有关其未来在全球农业中有用的困难性问题也在出现。

　　数百年来，作物育种学家一直都在改变作物的基因结构。通过单一物种的单株选育，通过不同但近缘的物种杂交育种，或通过化学或辐射的方式诱导基因突变，“传统的”作物育种学家已使作物的育种达到理想状态，提高了农业的生产率。

　　现代生物技术和近来有所突破的DNA序列分析引进了精度水平提高的作物育种技术，为动植物的转基因研究开辟了一个新的领域。而传统育种在有性繁殖的制约下，要随机转移数千个基因，所谓的“转基因”包括生物体之间特殊基因的鉴定、分离和转移，即使这些生物体不是性融合的。举例来说， Bt玉米当今的现代农业中最普遍的一种转基因作物，是从土壤细菌苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）获得的一种基因。

　　十几年前，转基因农业事实上是不存在的，但近十几年，无论是在种植总面积上，还是所涉及的国家的数目上，都开始迅速扩大（见图1）。2007年， 23个国家的农民种植的转基因作物超过了1.14亿公顷，种植的作物主要是大豆、玉米、棉花和油菜籽。而且，99％以上的转基因作物仅在美国、阿根廷、巴西、加拿大、印度、中国、巴拉圭、南非、乌拉圭和菲律宾等8个国家种植（见图2 ）。此外，广泛商业化的转基因作物目前表现的特性只有两个：耐除草剂性和/或抗虫性。这些转基因品种的许多专利属于像孟山都和先正达这样的重要生物科技公司。

　　转基因作物的使用主要集中在高度工业化和以农业出口为主的国家。四个最常见的转基因作物是大豆、玉米、棉花和油菜籽。美国是最大的转基因作物种植国家，其种植面积高达5700万hm2。据估计，美国超市中60％的加工食品中就有一个是转基因作物，通常是大豆、油菜籽或玉米。在加拿大、巴西和阿根廷等国，绝大部分作物是转基因作物（见表1）。

　　与此相反，欧洲国家强烈转基因农业在本土的发展，尽管欧盟已开始放宽了对转基因作物的进口和国内生产的限制，但是这种仍在增加。在南美洲、非洲、亚洲和欧洲，至少有十二个国家禁止商业种植转基因作物，虽然有少数国家允许进口转基因食品和动物饲料。

　　世界未来数十年的挑战是向全球不断增加的人口提供食物。据预计，到2050年，世界人口将超过90亿。人口增长大部分发生在发展中国家，发展中国家的经济发展将会使其人民变得富裕且饮食需求发生改变。特别是中国对粮食的需求将会增加，其中的一个主要原因就是人口的增加。中国人口占世界人口的20％以上，而其耕地只占世界耕地的7％，中国需进一步扩大进口或增加作物产量。

　　在全球，适合种植的土地仍然很少，所以大部分扩展的农业将发生在现有的耕地上。据联合国粮农组织预测，农业增产的80％将有赖于现有农业用地的作物改良和技术革新，其他的20％，有赖于南美洲和撒哈拉以南的非洲（sub-Saharan Africa）的稀缺土地的农业扩展。

　　由于农业直接与重大环境问题相联系，例如气候变化、生物多样性、水的质量和水的可用性，因此，额外的要求是任何的二次“绿色”都要以一种可持续的方式进行。那么，转基因作物是否是一种可能的解决办法呢？

　　转基因作物可能会提供许多潜在的健康和环境效益，但其实际的效果在科学界有一些争议。在应用方面，转基因作物目前的一些潜在的益处包括：

　　（1）抗除草剂性。抗除草剂转基因作物能够抵御农民施用于杀死杂草的化学。种植转基因作物允许农民使用广谱的除草剂，而不是破坏环境和对人类健康有消极影响的、专用的除杂草喷雾剂。不过，美国农业部的研究表明，农民在种植转基因作物时不使用含有较少农药的喷雾剂，尽管其中的一些化学药品比那些适用于非转基因作物品种的农药有较小的危害澳门太阳网城官网。

　　（2）抗虫性。某些转基因作物有它们自己的杀虫剂，在杀虫的同时，最大限度地减少了对环境有害的杀虫剂、喷雾剂的使用。 Bt基因作物，由于它有来自苏云金杆(B thuringiensis)细菌中的基因，因此，杀虫剂使用量减少了20％以上。但随着人们对像黑脉金斑蝶（Monarch butterflies）这样的“非目标”生物体的潜在的危害的关注，同时有关Bt基因作物的不确定性也在增加。

　　（3）抗病性。转基因技术可以阻止破坏性病毒对作物的侵害。夏威夷的番木瓜产业，曾经遭到环斑病毒（ringspot virus）破坏，通过引进一个抗病毒的技术，使其番木瓜产业从濒临破产的边缘起死回生，高产转基因品种。目前，夏威夷约80％的木瓜产业使用转基因品种，其中还没有关于不利于健康和影响人类的报道。

　　事实上，考虑到转基因作物的安全性，它的许多潜在的应用还没有被探索。国际非政府研究机构和大学的研究中心已开发了其他的转基因作物，但仍在实验阶段或还没有广泛的商业化。作物已被开发提供的应用如下：

　　（1）抗旱。像撒哈拉以南非洲那样的边际生态系统已经受到气候变化的影响：持续的干旱和水资源的短缺，威胁到支撑数百万人口生存的农业生产。通过工程师坚苦的努力，玉米的抗旱性菌株已为好几个干旱和半干旱的非洲国家农民带来了20％~30％的较高收益率，这可能有助于减少粮食短缺和减轻饥荒。

　　（2）强化食品。通过基因转移，作物会产生对人类营养而言十分重要的某些维生素。举例来说，有一种稻米现在被称为“黄金稻米”通过改良可产生胡萝卜素，而胡萝卜素在内转化为维生素A。强化大米有助于减轻以大米为主要食物的地区的营养不良和维生素缺乏症。

　　（3）高能生物燃料。虽然研究仍处于基础阶段澳门太阳网城官网，但是转基因可以让科学家研究出高能量的作物，用作生物燃料，如乙醇。而不是使用像玉米或甘蔗等粮食作物生产乙醇（这会使食品安全受到威胁），科学家们可通过改变柳枝稷（Switchgrass）和其他多年生植物的品种，以使纤维素高水平地转化为乙醇。

　　随着转基因作物种植面积的不断扩大，围绕转基因技术潜在的益处和对环境造成的危害的争议呈两极化。主要关注点包括（但不仅限于此）：

　　（1）毒性。虽然尚未开展广泛的流行病学调查，但是目前没有证据表明转基因作物对人类是有毒性的。转基因作物可能对野生动植物产生毒害引起了更大关注，尤其是那些抗虫性品种。1999年的研究表明，Bt玉米的一个特别品种会对黑脉金斑蝶产生毒性。美国农业部后来的研究结论是：整体的威胁是很低的，但这个例子仍然突出了对周边环境的高度不确定性。

　　（2）过敏性。一些转基因的反对者担心，与传统食品相比，转基因食品可能更易引起过敏反应。虽然在目前市场上没有转基因食品过敏的记录，但测试转基因食品致敏性的议定书正在由联合国粮食及农业组织（UN Food and Agriculture Organization）和世界卫生组织（World Health Organization）进行评估。

　　（3）基因向人类转移。如果来自转基因食品中的基因，特别是被用于开发许多转基因有机体的耐抗生素的基因，在消化时会转移到，将会对人的健康产生不良影响。虽然科学家认为转移的概率很低，但是避免使用耐抗生素性基因的新技术已经被成功研发出来了。

　　（4）“超级有害物”（super-pests）的发展。转基因作物与附近的杂草杂交，可使抗除草剂性或其他有益的性状转移到杂草。此外，还有一个明显的威胁就是杂草或昆虫可通过进化，对某些杀虫剂产生抗性。虽然这一现象可能且已经影响到常规的和转基因的作物品种，但就转基因作物更大地依赖于某一单一基因或除草剂时，发展抗性的进化压力是具大的。

　　（5）向单一种植转移。尽管一些研究表明，转基因作物不会显著降低生物的多样性，但一些反对者担心，转基因作物可能会导致品种单一化：种植的作物品种较少。目前，三分之二的农产品仅来自三个驯化的作物品种：水稻、小麦和玉米。传统上，农民通过季节性的轮作控制某些昆虫。抗虫性转基因作物的使用可能会减少这种做法，并有可能潜在地增加单一种植，这可能会对粮食安全造成长期威胁。

　　目前，围绕转基因农业的争论是通过不确定性界定的。虽然实验室的研究和野外的研究还没有明确界定转基因农业对人类健康或环境的威胁，但现有的证据也不能够完全把它们对人类健康或环境的威胁排除在外。各国政府和国际组织已做出了响应，制定严格的框架指令控制以各种作物（crop-by-crop）为基础的转基因作物的试验澳门太阳网城官网、生产和销售。而围绕转基因农业制定的规章制度与传统农业的相比更为严厉，且存在一定的差距。一些组织，如“绿色和平”组织，继续倡导在全球转基因作物。

　　围绕转基因农业的科学知识体系仍然没有定论，但未来的转基因作物很有可能是靠与制度的实际情况来决定的，而不是任何一种科学的。面对转基因的不确定性，以及许多口头反对者的经常性施压，现在，许多国家的政府开始高度地控制转基因作物的使用。这些国家制定的规章制度往往太复杂，以至于只有大型的农用化学品公司有足够的资源能够成功地按照规章制度执行，并被批准使用转基因作物。

　　这些规章制度经常会拖延或阻挠那些可为发展中国家提供人道主义援助的转基因作物的批准。鉴于前期研究和开发新的转基因作物成本较大，且面临着一个不利的规章制度的气氛，因此，农药公司很少有意识地采用经济刺激的方式为提供人道主义援助而去发展转基因作物。目前，只有两个转基因作物Bt 抗虫棉和卡诺拉油菜籽在发展中国家运用，主要是在中国和印度。

　　因为有争议，许多重要的农业研究项目现在几乎完全避开使用或开发转基因作物，常规作物也受到限制。不过，在许多情况下，由于转基因作物能增加更多营养物，因而也更富有营养。比尔与梅林达盖茨基金会（Bill and Melinda Gates Foundation）最近承诺将用3亿多美元补充耗竭土壤以增加农业产量，并为高海拔地区营养不良的儿童引进强化的转基因食品，但这一举动受到一些批评。

　　今天，反对转基因的仍然盛行，并且对广泛利用转基因的规章制度的壁垒依然很高。在欧盟和日本，转基因作物的禁令将使人们保持对常规食物的需求增强。在未来，转基因和非转基因食品出口商之间经济竞争的加剧考虑到高昂的世界食品价格将会取代这些争议。在中国，随着其经济的迅速增长和人口极速膨胀，已经加大了在农业生物技术方面的投资，而且目前，一半以上的投资经费用于转基因作物，且所有的经费都由中国政府提供。将来，中国转基因农业利用的增长和日益增加的高质量科学研究的资助力度或许会消除一些不确定性。到那时，最实用的方式就是对每个转基因作物潜在的益处和风险进行一个有预防的、逐一的检验。