转基因技术

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转基因技术(Transgenic technology)是运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因,将其转入另一种生物中,使与另一种生物的基因进行重组,从而产生特定的具有优良遗传形状的物质的技术。可分为转基因动物与转基因植物两大分支。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。

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。

技术原理

 转基因植物技术

转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中,并使其得以表达,从而获得的具有新的遗传性状的植物。

常见的转基因植物技术有:

农杆菌介导转化法

农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒,其上有一段T-DNA,农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后,可将T-DNA插入到植物基因组中。人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区,借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合,然后通过细胞和组织培养技术,再生出转基因植株。农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中,近年来,农杆菌介导转化在一些单子叶植物(尤其是水稻)中也得到了广泛应用。

基因枪介导转化法

利用火药爆炸或高压气体加速(这一加速设备被称为基因枪),将包裹了带目的基因DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中,然后通过细胞和组织培养技术,再生出植株,选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。其主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也相对简单,因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。

花粉管通道法

在授粉后向子房注射含目的基因DNA溶液,利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道,将外源DNA导入受精卵细胞,并进一步地被整合到受体细胞的基因组中,随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株,技术简单,不需要装备精良的实验室,常规育种工作者易于掌握。

转基因动物技术

转基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。

转基因动物技术包括有:

原核显微注射法

又称DNA显微注射法,即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵,利用外源基因整合到DNA中,发育成转基因动物。这种方法的特点是外源基因的导入整合效率较高,不需要载体,直接转移目的基因,目的基因的长度可达100Kb。它可以直接获得纯系,实验周期短。但需要贵重精密仪器,技术操作较难,并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制,易造成宿主动物基因组的插入突变,引起相应的性状改变,重则致死。 

逆转录病毒载体法

指将目的基因重组逆转录病毒载体上,制成高浓度的病毒颗粒,人为感染着床前或着床后的胚胎,也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的,通过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去。优点:无需要重排,可在整合点整合转移基因的单个拷贝;将胚胎置于高浓度病毒容器中,或者与被感染的细胞体外共同培养,或微注射鸡胚盘里,整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。缺点是:需要生产带有转基因的逆转录病毒;插入逆转录病毒的基因有一定的大小限度;所得转基因家畜的嵌合性很高,而需要广泛的杂交,以建立转基因系。

胚胎干细胞介导法

是将基因导入胚胎干细胞,然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成,形成嵌合体,直至达到种系嵌合。其优点是:在将胚胎干细胞植入胚胎前,可以在体外选择一个特殊的基因型,用外源DNA转染以后,胚胎干细胞可以被克隆,继而可以筛选含有整合外源DNA的细胞用于细胞融合,由此可以得到很多遗传上相同的转基因动物。缺点就是许多嵌合体转基因动物生殖细胞内不含有转基因。目前,胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比较成熟,在大动物上应用较晚[1]

精子介导法

精子介导的基因转移是把精子作适当处理后,使其具有携带外源基因的能力。然后,用携带有外源基因的精子给发情母畜授精。在母畜所生的后代中,就有一定比例的动物是整合外源基因的转基因动物。优点:首先是它的成本很低,只有显微注射法成本的1/10。其次,由于它不涉及对动物进行处理,因此,可以用生产牛群或羊群进行实验,以保证每次实验都能够获得成功。

核移植转基因法

体细胞核移植是一种转基因技术。该方法是先把外源基因与供体细胞在培养基中培养,使外源基因整合到供体细胞上,然后将供体细胞细胞核移植到受体细胞——去核卵母细胞,构成重建胚,再把其移植到假孕母体,待其妊娠、分娩,便可得到转基因的克隆动物。

体细胞核移植法

先在体外培养的体细胞中进行基因导入,筛选获得带转基因的细胞。然后,将带转基因体细胞核移植到去掉细胞核的卵细胞中,生产重构胚胎。重构胚胎经移植到母体中,产生的仔畜百分之百是转基因动物。

发展历史

七十年代, Brinster 利用将两种品系鼠的胚胎细胞融合所形成的胚胎, 首次培育出嵌合鼠。

1974年,波兰遗传学家斯吉巴尔斯基(Waclaw Szybalski)称基因重组技术为合成生物学概念。Jaenisch应用显微注射法,在世界上首次成功地获得了SV40DNA转基因小鼠。

其后,Costantini将兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵,使受精卵发育成小鼠,表达出了兔卜珠蛋白。

Palmiter等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内,获得“超级”小鼠。

Church获得了首例转基因牛。

1978年,诺贝尔医生奖颁给发现DNA限制酶的纳森斯(Daniel Nathans)、亚伯(Werner Arber)与史密斯(Hamilton Smith)、斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道:限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。

1980 年, Gorden等人将胸苷激酶(TK) 基因和SV40 病毒基因片段的融合基因, 用显微注射技术导入到小鼠胚胎细胞核中, 并得到转基因小鼠。他们还首创了转基因 一词。

1982 年, Palmiter 等人用小鼠金属硫蛋白基因(MT) 启动子与人生长激素基因构建的融合基因, 成功地建立了整合并表达人生长激素的转基因/ 超级鼠( Palmiter等, 1982) 。

20世纪80年代初期,我国学者周光宇提出“花粉管通道法”,我国转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。

1983年世界第一例转基因植物——含有抗生素抗性基因的转基因烟草的出现,标志着人类对现代生物技术的利用进入了一个崭新的阶段。

1985年,我国科学家朱作言等率先开展了淡水鱼类基因工程育种的研究。此后,美国、英国、法国、日本等国家和地区的几十个实验室才相继跻身于这一研究的行列之中[2]。 1988年比利时PGS公司最早从药草中生产神经肽,开启了转基因药物的研究。

1989年美国斯格里普斯研究所相继在植物中将白介素-2、血清蛋白胰岛素等。 

1994年,市场上第一个转基因食品出现在美国——保鲜番茄。延熟番茄的正式商业化意味着人类大规模利用转基因生物的开始[3]。正式开启了转基因食品进入人们生活生产的时代。

1996年,转基因食品作物开始大规模推广。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。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。

2000年3月,克隆小猪“横空出世”[4]

2001年共有8个工业化国家和5个发展中国家商业化种植了转基因作物,其中美国播种了3370万公顷(占全球总量的68%),接下来是阿根廷的1180万公顷(22%)、加拿大的320万公顷(6%)以及中国的l50万公顷(3%)。而中国转棉花的种植面积2000年仅为50万公顷,2001年达到150万公顷,增长了3倍。余下的1%种植在其他的9个国家中。

到2006年,在不足20年的时间里,全世界已经有近50个国家开展了转基因植物田间实验,涉及60多种植物。全球转基因作物的种植面积已经从1996年的l70万公顷增加到2001年的5260万公顷,或1.30亿英亩,相当于西班牙的国土面积。  

2009年2月6日美国食品药品管理局(FDA)首次批准了用转基因山羊奶研制而成的抗血栓药物Atryn上市。随后, 许多实验室已经得到了不同种类的转基因动物, 如小鼠、大鼠、家兔、猪、山羊、绵羊、牛、鸟类、鱼类以及昆虫等。伴随着分子遗传学、发育生物学和转基因技术的不断发展和完善, 转基因动物在实际应用中也取得了长足的发展。转基因植物的研究和应用也已经得到了迅猛的发展,已有近1000例转基因植物被批准进入田间试验,涉及的植物物种有50余个,已有48个转基因植物品种被批准进行商业化生产。

发展现状

关于转基因药物的发展主要集中在四个方面: 

一、利用转基因植物生产疫苗。主要为食用疫苗无需加工提纯与冷藏保存,食用方便,价格较低。常见的为艾滋病疫苗、狂犬病疫苗、口蹄疫疫苗。 

二、利用转基因植物生产要用蛋白。这种转基因技术的运用最为广泛,例如:人胰岛素免疫球蛋白、人生长激素脑啡肽、人血红蛋白等。

三、利用转基因植物生产抗体。主要用于防治人类和动物的疾病。 

四、利用转基因动物生产药物。

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2013年转基因作物种植情况

成果

1、从1997年至2001年,经过安全评价,农业部批准水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、马铃薯、杨树等10种转基因植物进入田间环境释放,批准转基因棉花、矮牵牛花等植物和兽用微生物基因工程疫苗进入商业化生产。 近年来,中国还实施了“转基因棉花种子产业化”、“基因工程疫苗产业化”等高新技术产业化重大项目,并开始在生产中发挥效益。

2、我国已有转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、改变花色矮牵牛花、抗病毒甜椒、抗病毒番木瓜、抗虫水稻、植酸酶玉米、抗虫杨树、抗病毒番木瓜等转基因植物,以及防治禽流感等基因工程疫苗等产品获得安全证书,但大规模商业化种植的转基因作物只有棉花。目前市场上有转基因番木瓜的小规模种植和销售。此外,中国进口批准了转基因大豆、玉米、油菜的进口,但这些产品只能用作食品和饲料加工,并未获准种植。我国研发成熟的转基因农作物品种,已有约20个[5]

3、2013年,全球大概有27个国家,1800万农民种植大概1.75亿公顷的转基因作物。美国是世界上大规模种植转基因作物最早的国家,2013年已经种植了7010万公顷的转基因作物。巴西是种植转基因作物最多的国家,种植面积超过4000万公顷,世界第二。2013年中国种植了420万公顷的转基因作物,主要是棉花,现在居世界第六。 目前,中国在发展转基因方面有点动摇,美国、巴西、阿根廷发展非常快,非洲在追赶。但是从研发体系上来讲,除了美国就是中国,投入大,并且已经形成了完整的研发体系[6]

4、目前,已经有科学家预测不久的将来或许会有“转基因运动员”出现,而类似于“机械战士”的“转基因运动员”,有可能从根本上动摇关于奥林匹克甚至体育运动的传统概念[7]

5、在美国,康奈尔大学和夏威夷大学参与研发了第一例抗病毒木瓜。美国农业部(USDA)的Ralph Scorza研发了一种抗李子痘病毒的基因工程李子(Prunus domestica) 被称为HobeySweet,已经被美国的三个监管机构(美国农业部、美国环境保护署和美国联邦药品管理局)所批准,但没有被种植,原因是李子痘病毒并没有对美国造成影响。

6、转基因作物的种植面积由1996年的170万公顷增加到2001年的5260万公顷,6年间增加30多倍。至2000年,已有近50个国家相继培育成200多种转基因作物,其中各国已获准上市的转基因作物产品种类已达149个,仅美国就有42个,由转基因作物生产加工的转基因食品和食品成分已达4000余种。转基因农作物及其产品市场销售额由1995年的7500万美元,增加到2000年的30亿美元。

7、近年来,中国政府不断加大对生物技术研究计划的支持。目前,中国正在研究的转基因生物有130多种,涉及的基因种类超过100种。其中在棉花研究领域,有45个优良品种获准进入环境释放,经国家审定的抗虫棉有13个,并在全国12个省推广,2001年种植面积达到60万公顷。

8、国际竞争日益激烈美国、加拿大、澳大利亚正在加快转基因小麦的研究和安全评价进程。印度转基因抗虫棉种植规模已超过我国。巴西由于种植转基因大豆,大豆产业国际竞争力大幅提升。欧盟已有8个国家允许种植转基因作物。美国批准了6个转基因水稻品种种植。加拿大和墨西哥批准了转耐除草剂基因水稻的进口申请,允许其食用。

发展前景

自1996年首例转基因农作物商业化应用以来,发达国家纷纷把转基因技术作为抢占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,全球转基因技术研究与产业快速发展,技术创新日新月异转基因技术研究手段、装备水平不断提高,基因克隆技术突飞猛进,新基因、新性状、新方法和新产品不断涌现。呈现以下特点:

品种培育呈现出国际特征

国际上转基因生物新品种已从抗虫和耐除草剂等第一代产品,向改善营养品质和提高产量等第二代产品,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。

产业化应用规模迅速扩大

全球已有29个国家批准了24种转基因作物的商业化种植。以耐除草剂和抗虫两类基因,转基因大豆、转基因棉花、转基因玉米、转基因油菜为代表的作物产业化速度明显加快,种植面积由1996年的170万公顷发展到2010年的1.48亿公顷,15年间增长了86倍。

生态效益、经济效益十分显著

1996—2007年,全球转基因作物累计收益高达440亿美元,累计减少杀虫剂使用35.9万吨。2008年,全球共有55个国家批准了24种转基因作物进入市场销售,市场价值达到75亿美元[8]

拓宽了新作物育种方法

通过不同物种基因交换,使农作物能够获得原本不可能获得的基因,例如,在番茄中植入原本属于北极熊的抗冻基因,可以取得扩大番茄种植面积,增加单位产量等成果。袁隆平教授在杂交水稻研究方面取得的重大成果,解决了历史上一直困扰中国的粮食问题。

缩短了新作物培育时间

传统新作物培育是通过挑选两种或几种拥有不同优良基因的父、母本杂交,选择同时拥有这几种优良基因的子代进一步繁殖,最终通过一代代的筛选,当性状稳定后定种。这里存在的不足是:杂交后代的性状体现具有极大的随机性,抗病的不一定高产,抗倒的不一定防虫。想要取得想要的成果必须进行一次次的选育。而转基因可以选择任一个其他物种的优异基础转进作物,具有强烈的目的性,不再需要花费大量的时间和精力筛选,只需观察产品的性状表现是否优异、稳定,极大地提高了育种效率。

转基因技术丰富老百姓的餐桌

转基因作物可以克服季节、地域上的限制,进一步扩展农业的发展空间,可以在高寒、高海拔地区作物植入抗冻基因,缺水地区作物植入低蒸发基因等等,扩大种植面积,提高耕地使用效率。同时,丰富了老百姓的餐桌,使其可以在不同季节都可以吃到新鲜的绿色瓜、果、蔬菜,提高生活质量。

新的育种技术对提高粮食供给提供了新思路

我国的人均耕地面积只有1.4亩,仅排全球126位。因为受到气候、海拔的制约,不大可能大幅提高耕地面积。这便要求我们通过转基因技术培育优良品种,提高粮食自给率[9]

主要分类

转基因技术分类:按照途径可分为人工转基因和自然转基因,按照对象可分为植物转基因和动物转基因[10] ,和微生物重组。

人工转基因

将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中。如今,改变动植物性状的人工技术往往被称为转基因技术(狭义),而对微生物的操作则一般被称为遗传工程技术(狭义)。

自然转基因

不是人为导向的,自然界里动物、植物或微生物自主形成的转基因现象。

植物转基因

植物转基因是基因组中含有外源基因的植物。它可通过原生质体融合、细胞重组遗传物质转移、染色体工程技术获得,有可能改变植物的某些遗传特性,培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。

动物转基因

动物转基因就是基因组中含有外源基因的动物。它是按照预先的设计,通过细胞融合、细胞重组遗传物质转移、染色体工程和基因工程技术将外源基因导入精子卵细胞受精卵,再以生殖工程技术,有可能育成转基因动物。

微生物重组

在所有转基因技术中,以微生物基因重组技术应用最为宽泛和常见。

应用

目前,转基因技术已广泛应用于医药、工业、农业、环保、能源、新材料等领域。

在农业方面

转基因生物技术可以加快农作物的生长速度、增加产量、增强抗病性、增强对环境的适应能力、增强耐储藏性能或抵抗除草剂和杀虫剂的能力,改良植物性食品的营养品质。基因技术使得人类可以将特定基因转入农作物,用来改进农作物的抵抗力(比如抗病虫害),以便提高产量。在农作物中转入特定基因,也会改善其营养价值(如维生素)。

目前国内转基因食品的范围很小,主要包括大豆、玉米等,我国现在从美国进口的大豆有相当一部分是转基因大豆。国内的转基因产品主要是一些非食品的产品,例如棉花等。

1985年,我国科学家朱作言等率先开展了淡水鱼类基因工程育种的研究。他们利用显微注射装置,成功地将带有小鼠重金属结合蛋白基因启动顺序的人生长激素基因的重组DNA片断,注入鲤、鲫、泥鳅等受精卵的胚盘内。此后,美国、英国、法国、日本等国家和地区的几十个实验室才相继跻身于这一研究的行列之中。但要使这项技术尽快地进入到实用阶段,为人们提供可食用的迅速生长的转基因鱼,还需要构建鱼类基因库,从中克隆鱼类自身的生长激素基因,然后依靠遗传工程的技术最终完成鱼类新品系的选育[2]

转基因动物方面

利用转基因技术, 能对动物基因组进行人为的修饰。因此, 转基因动物为研究基因的表达与调控, 以及个体生理调节过程提供了一个有利的模型。转基因作物的应用,减少杀虫剂的使用,增加生物多样性,增加产量因而减轻耕地使用压力,减少温室气体排放,并保障粮食安全,推动农业可持续发展。中国大规模推广转基因抗虫棉取得了巨大的经济社会效益,转基因抗虫水稻和转植酸酶玉米已获得国家颁发的安全证书[3]。此外,转基因技术在保护生物多样性,培育观赏植物,生产高品质生物材料等方面也有广泛的应用。

1、建立人类疾病的实验动物模型。

由于许多人类遗传疾病都是由某种蛋白的过量表达或表达不足所致, 因此, 如果将编码这些蛋白的基因克隆出来, 并且通过转基因技术实现其在动物个体过量表达或者抑制其表达, 就能够深入地研究病因,以助于对疾病诊断与治疗。 

2、改良动物品种。

传统的育种方法存在诸多问题。首先是育种只能在同种或亲缘关系很近的物种之间进行, 其次是自发性突变作为选种的前提, 其发生机率非常低。转基因技术的运用则能克服上述问题, 为动物品种的改良工作提供了强有力的手段。目前转基因技术已被成功地应用于提高动物个体的生长速度、改良家畜的生产品质和增强抗逆、抵御疾病的能力等方面。目前已有多个成功的报道。

3、利用转基因动物生产药物蛋白

利用乳腺蛋白基因的调控序列, 可以将外源基因的表达定位在乳腺组织, 而且这种组织专一性表达可以跨越种间隔离。因此, 利用哺乳动物( 奶牛、山羊或绵羊) 乳腺系统生产贵重的药用蛋白越来越受到人们的重视。 

环境保护方面

基因工程在治理污染、美化人们生活方面将显示出大潜力。目前世界上土地污染十分严重, 但只要分清污染源及土壤成分, 利用基因技术就能达到治污的目的。加拿大利用基因改性细菌治理污染已取得了可喜成果。他们把这种细菌投人到受污染的土地中, 不但能净化土地, 保持肥力, 而且成本低廉更重要的是, 这种方法还能避免利用火烧和化学方法进行治污所带来的二次污染。美国科学家用基因技术培育出一种细菌, 该细菌能分解多种高放射性核废物及其它有毒物质, 这预示着人类将有能力彻底清除核废料所带来的诸多不良后果。此外, 广泛种植转基因植物对治理污染、保护环境同样具有重要意义。培育抗病虫害的农作物和林木, 可以大大减少农药的使用量, 从而减少污染培育特定的转基因林木还能消除土壤中的特定污染培育速生林木, 缩短树木的成熟期, 就能满足市场的需求, 有利于遏制对森林的过度砍伐加紧培制能用于润滑油和燃料油的改良植物, 就能代替对矿物燃料的消耗, 使燃料变成可再生资源, 促进社会的可持续发展[11]。 

生物医学方面

基因技术和抗体技术等现代生物技术导致美国生物技术产业的起飞。

20世纪70年代到1980年代,很多美国大学教授除了发明和应用DNA相关技术外,纷纷在校外开公司。麻省理工学院的教授、诺贝尔奖得主夏普和哈佛大学诺奖得主吉尔伯特于1978年成立Bio基因工程n公司(全球生物技术产业巨擘)。生物技术利润远高于人们熟知的信息产业,繁荣了经济。

人工制造将外源基因导入生物,也就是转基因生物,其诞生与重组DNA技术同样,因为重组DNA需要导入细菌以便大量生产。1978年,基因泰克公司用此技术,通过转基因的大肠杆菌生产胰岛素。

生物技术的兴起,在农业和医药方面起到了其他技术无可替代的作用。在医药方面,为治疗人类疾病、减轻人类痛苦,起了很大作用。基因工程生产胰岛素、基因工程生产肝炎疫苗都是直接改善了包括我国在内的全世界人民健康的药物。单克隆抗体治疗疾病,包括一些肿瘤,发挥了传统化学药物不能达到的疗效。    随着转基因技术的不断完善和发展,转基因食品、转基因药品、转基因保健品相继进入市场。

利弊

通过对转基因技术的研究,了解该技术的利弊关系,通过正确的引导和规范管理,才能很好地利用该技术,使之为人类更好的服务。下面我们从利与弊两个方面来讨论转基因技术。   对于转基因技术我们不能全部的否定也不能全部的肯定。从利的方面来说转基因技术对人类有百利而无一害。转基因技术既可加快农作物和家畜品种的改良速度,提高人类食物的品质,又可以生产珍贵的药用蛋白,为患病者带来福音。比如说,抗虫的转基因玉米不会被虫咬,可以让人们放心食用;将能产生人体疫苗的基因转入植物食品,人们就可以在食用食物的同时增加自身对疾病的抵抗力。

自1983年世界第一例转基因植物——烟草问世以来仅20多年的时间里,转基因植物的研究和应用就已经得到了迅猛的发展,已有近1000例转基因植物被批准进入田间试验,涉及的植物物种有50余个,已有48个转基因植物品种被批准进行商业化生产。

优势

第一,增加产量。在传统作物中植入快速生长基因后,农作物的特性得到了改善,不仅可缩短生长期而且还增加作物产量,使土地得到了最大限度的充分利用,也使人类从此告别缺粮的历史。

第二,改良品质。植入不同的基因片段,可使食品的外观、味道、口感甚至营养成分完全改变,将使人类的食物进入一个随心所欲的新时期。例如转基因大米是通过人为改变大米的基因使其拥有更好的性状的一种稻子结出来的大米。它可能是更具有抗涝、抗旱、抗虫害、增加了大米里的蛋白质含量。

第三,增强抗逆性。通过基因改变,使传统作物具备了抵御病虫害的能力,因此可大大减少农药和杀虫剂的使用,防止环境污染;通过改良基因,人类能让作物具有耐寒、耐热、耐干旱或耐涝的不同特性,从而适应不同的生长环境,农作物将彻底告别靠天种植的历史。例如20世纪80年代初期由我国学者周光宇提出的,我国目前推广面积最大的用花粉管通道法培育出来的转基因抗虫棉,是对转基因技术对人类有利的最好的证明。该转基因抗虫棉最大优点是不依赖组织培养人工再生植株,技术简单不需要,装备精良的实验室,常规育种工作者易于掌握。

危害

危害实例

1999年,美国康奈尔大学的研究者约翰•洛希在英国《自然》杂志上发表报告,用涂有转Bt基因玉米花粉的叶片喂养斑蝶,导致44%的幼虫死亡。

2004年,瑞士联邦技术研究院踢球植物学研究所海尔比克教授发现,先正达研发的转基因Bt-176玉米中,用来毒杀欧洲玉米螟的Bt毒素,无法分解,最终毒死了奶牛。

2005年5月22日,英国《独立报》又披露了知名生物技术公司“孟山都”的一份报告,以转基因食品喂养的老鼠出现器官变异和血液成份改变的现象。

2005年的11月16日,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)发表的一篇研究报告显示,一项持续4个星期的实验表明,被喂食了转基因豌豆的小白鼠的部产生了炎症,小白鼠发生过敏反应,并对其他过敏原更加敏感,并据此叫停了历时10年、耗资300万美元的转基因项目。

2006年,俄罗斯科学院高级神经活动和神经生理研究所科学家伊琳娜•艾尔马科娃博士研究发现,食用转基因大豆食物的老鼠,其幼鼠一半以上在出生后头三个星期死亡,是食用非转基因大豆老鼠死亡率的6倍。

2007年,在奥地利政府的资助下,泽特克教授及其研究小组对孟都山公司研发的“转基因抗除草剂玉米NK603和转基因抗虫玉米MON810的杂交品种”进行了实验。在经过长达20周的观察之后,发现转基因产品影响了小鼠的生殖能力。

2007年10月和11月,美国《纽约时报》等媒体报道,经过长期周密跟踪观察,发现有两种转基因玉米种植导致伤害蝴蝶生存,对生态环境安全的威胁程度已经超出可接受水平。为此,欧盟已经做出了初步决定、禁止该转基因玉米的种子销售使用。

2008年,美国科学家也证实了长时间喂食转基因玉米,小白鼠的免疫系统会受到损害,该研究成果发表在同年《农业与食品化学》杂志上。

2009年12月,法国科学家发表了新的研究结果并证实,孟山都公司出产的转基因玉米对大鼠的肝脏和肾脏具有毒性,这些副作用是性别依赖的、也时常是剂量依赖的;其他副作用也见于大鼠的心脏肾上腺造血系统

2010年4月16日,俄罗斯科学家公布了新的独立研究成果,进一步证明仓鼠食用转基因大豆三代就会绝种!同时转基因技术的发展打破了自然发展的规律,或多或少破坏了生物界领域的和谐。

转基因技术对生态系统和人类健康存在危害

第一,基因飘逸即基因流或基因水平转移到其他近缘物种。如加拿大发现转基因油菜与野生近缘种间发生过交叉杂交,从而形成所谓超级杂草,导致野生等位基因的丢失,从而造成遗传多样性的丧失,影响生态平衡。

第二,转基因植物产生的杀虫毒素可由根部渗入土壤,某种单一的转基因植物的大量种植可能会对土壤生物及微生物和环境产生不良影响,因而减少本地区物种的多样性。

第三,转基因产品的毒性,能引起人的过敏反应。1995 年发现美国国际先锋公司转巴西坚如果基因的大豆能引起人过敏,在转花生基因的作物中也有过过敏现象。第四,转入植物的标记基因(特别是抗生素基因),有可能通过某种途径扩散到其他微生物中并使其产生新的抗药性,导致超级病原菌的产生。 

另外,它们可能会对生态环境造成新的污染,即遗传基因污染,而且这种新的污染源很难被消除。

总之,转基因技术的发展是不可逆转的。我们必须以一种谨慎的态度来看待转基因技术,转基因技术的应用对人类发展而言前景是广阔的,影响也是深远的。我们应采取积极的态度对待转基因技术的开发和利用,坦然面对在对转基因技术运用过程中带来的是与非,在对转基因技术充分重视的同时加快安全性技术的研究,让转基因技术在促进人类生存和发展中发挥重大作用, 带来科技领域和生物界领域的重大飞跃,让转基因技术真正造福于人类[12]

标识争论

在转基因争论不下的时候,公众希望更多标识内容出现。除了转基因之外,食品的各种成分也希望能够被印刷在标签上。 对于标注的问题,不同的国家有不同的政策。

作为全球转基因种植面积最大的国家,美国的转基因食品所占比例也是全球最大的,目前也未对标识有特别的规定。

在转基因使用第二大的国家巴西,目前有91.8%的大豆、81.6%的玉米、65%的棉花都是转基因的。巴西农业科学院博士AlexandreLimaNepomuceno介绍称:“在新型法规的规定下,只要食品当中有超过1%的转基因材料就必须要进行标识,在巴西是黄色的三角形,中间有大写的"T"。

欧盟和日本是强制性的,达到5%,韩国是2%,澳大利亚是1%,欧盟是成分达到0.9%,就要标识。

应该说明的一句话是国际上还没有任何一个国家对所有转基因产品进行标识。

政策

国家政策

联合国

联合国环境署于1998年组织起草了生物多样性公约,已有175个国家签署并批准了这一国际协议,现已正式生效。

1999年,联合国粮农组织(FAO)制定了《植物保护公约》(PPC),提出优先考虑建立基因生物的风险分析测试和释放标准。

联合国环境署经过努力,促成通过了《卡塔赫纳生物安全议定书》,该议定书是第一部管理活性转基因生物体(LM O)的国际法规,是由134个国家的代表经谈判达成的一个法律性文件。该议定书的核心是预防原则,目标是保证转基因生物及其产品的安全性,即确保不危害人体健康和生态环境,强调在缺乏足够的科学依据情况下,宁可对LMO采取严格的管理措施。《卡塔赫纳生物安全议定书》将对转基因产品在国际贸易和生物技术方面的发展产生深远的影响。

目前国际上对转基因农产品主要有3种管理模式:一是宽松型。以美国为代表,只要经过FDA的有关分析,达到要求即允许上市。二是严格型。以欧盟为代表的,对转基因潜在风险、产品实验、商品化与环境释放等均做了严格的规定。三是实行标识制度,即由消费者自行选择。

美国

美国已建立了健全的从事食品安全与环境检测的管理机构和严格的安全标准,对转基因动、植物的研究、开发、试验、生产进行严格的管理和有效的控制,每一种转基因生物在进行释放环境试验和转入商品生产之前,都要对其生物本身以及生产过程的安全性、风险性进行评估审查,通过其相关标淮后才予以批准[5]

中国

中国先由原国家科学技术委员会制定了《基因工程安全管理办法》,随后农业部在此基础上制定了《农业基因工程安全管理实施办法》,并同时成立了农业生物工程安全委员会,以负责全国农业生物遗传工程体的安全性审批。

2001年,国务院出台了《农业转基因生物安全管理条例》,对转基因农作物的安全评价、种植批准和监管,都有了严格法规。一个转基因作物要进行商业化种植,首先要遵照《条例》获得国家农业转基因生物安全委员会的安全评价,获得安全证书。这个安全委员会从事农业转基因生物研究、生产、加工、检验检疫、卫生、环保等方面的数十位权威专家组成,定期换届。

我国所有转基因作物的研究试验,都在严格的监管下进行。即使获得安全证书的转基因作物,还需按照《中华人民共和国种子法》要求,进行品种审定,制种后办理生产经营许可,才能大规模生产种植[6]


2002年3月,农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》,并在附件中明确列出第一批实施标识管理的农业转基因生物目录:一、大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕;二、玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉;三、油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕;四、棉花种子;五、番茄种子、鲜番茄、番茄酱。

目前,对于转基因的安全,中国有12个成员单位组成的部际联席会议,同时成立了64个委员组成的安全评价委员会,这个委员会由搞农业研究的人员及环境、质检、卫生食品等18个领域的人组成,另外还成立了标准委员会,有44个双认证资质监测机构,此外还有同行和专家群体,经过所有机构和人员的认可才可称得上安全[1]

在种植管理方面,我国每年都开展转基因作物安全执法检查,各省按照属地化原则都有转基因作物监管办公室,对地方新种植的农作物品种,在区试和审定环节,都有转基因成分检测,凡是发现有非法种植转基因作物的,发现一起查处一起。 我国对种子市场也有定期抽检,没有转基因作物种子的外流,不可能大规模种植。因此,我国现在转基因作物种植总体情况是可控的,不存在“滥种”的问题。  

政策类型

目前,国际上基于五个领域(公共研究投资领域、生物安全管理领域、食品安全领域、国际贸易领域和知识产权领域)将政策类型分为以下四类:

促进型政策

其在公共研究投资领域有很明确的优先发展战略和规划,并投入大量的财政资金。在生物安全管理领域则仅参照别国的情况,象征性的评价或管理,也有则不进行安全性检测与评价。对于食品安全领域,促进型政策不要求转基因食品在上市时加识特别标签。在国际贸易政策上,则主张转基因产品的进出口贸易不应受到额外的检测制度的限制。对于转基因生物技术知识产权,则实行专利保护和新品种保护的双重保护体系。           

认可型政策

该政策在公共研究投资领域的战略和规划有其优先发展的目标;而财政资金主要投入于已有的转基因技术在本国的应用,并非开发新的转基因技术。在生物安全管理领域,采用以产品为基础的科学的个案分析。食品安全领域,实行不太严格的加标签制度和上市时的隔离制度。国际贸易政策实行不太严格的检测标准。在转基因生物技术知识产权领域,只实行新品种保护。

谨慎型政策

即在公共研究投资领域并没有制定优先的战略和规划,用于转基因生物技术研究和开发的资金投入主要来自国外的援助而不是国内的财政资金。生物安全管理领域,谨慎型政策认为转基因技术本身具有潜在的危险性,采用以技术为基础的严格的生物安全管理审批程序。在食品安全领域,实行严格的强制加标签制度以及市场销售的隔离政策。在国际贸易政策领域也实行严格的检测标准并限制转基因产品的进口。在转基因生物技术知识产权领域,实行新品种保护。

禁止型政策

与谨慎型政策相似,禁止型政策也没有制定优先的战略和规划。另外,没有来自国内和国外的资金用于转基因技术开发与研究。在生物安全管理领域,禁止型政策实行最为严格的生物安全审批程序,有的甚至禁止任何从事有关的基因工程工作。在食品安全领域,给转基因食品贴上警示性标签或者直接禁止转基因食品上市。禁止进口任何含有转基因成分的转基因产品。没有制定法规来保护生物技术知识产权,即使制定了一些法规,其执法的力度也相当有限[13]

社会态度

随着转基因市场的不断扩大,关于转基因产品的争论也持续升热。

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。

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。

还有部分西方人反转基因是出于宗教原因:不能改变上帝的杰作。

国际科学界对转基因农作物的判断是明确,并非不确定的。世界卫生组织、美国医学会、美国国家科学院、英国皇家学会等在内的国际科学和医学组织,都支持转基因食物。

欧洲共同体投资三亿欧元研究转基因生物的生物安全性,其五百多个独立研究组、历经25年、做了130个课题,得出的主要结论是生物技术,特别是转基因生物,本身不比常规植物种植方法更危险。新近对十几个长期的、设计很好的动物喂食实验表明,土豆、大豆、水稻、玉米的转基因和非转基因种类营养相当[11]

所有的科学证据都显示,用于特定作物改良的转基因方法对人和动物没有任何负面影响。大规模商业化种植转基因作物18年以来,几亿人群和数十亿家畜长期食用转基因作物,并未发现转基因食物会导致疾病或其他问题。农作物中能抵抗农作物病虫害的基因,其产物对人体完全没有作用。如常用的抗生素可以杀死细菌,但对人的细胞毫无作用一样,这些转基因产物的靶点只存在于农作物的致病害虫。

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,转基因食是安全的[1]

参考资料