中科院院士许智宏:依法审批的转基因作物是安全的

许智宏/中科院院士、原北京大学校长 澎湃新闻记者柴宗盛 实习生 张余芳 整理

2017-08-22 15:15 来源:澎湃新闻

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【编者按】
8月17日,在2017年暑期院士专家系列科普讲坛上,中科院院士、原北京大学校长许智宏从农作物由来说起,解释了转基因的原理,以及转基因对人们生活产生的作用。生物科学被誉为21世纪人类最杰出的科学之一,转基因技术正在成为生物农业、生物医药,生物制造等现代生物产业的支柱。但近年来,由于非专业的解读,甚至是故意误导,许多人谈转基因色变。转基因这个本来是造福人类的前沿技术,竟然异化为阴谋论、价值观之争。在这里,许智宏院士明确地告诉大家,得到国家严格审批的转基因作物,安全可靠。本次讲坛由上海市新闻出版社,上海市科学技术协会主办,上海市科普作家协会,上海科协大讲坛管理办公室和新华网科普中国科技前沿大师谈承办。
中科院院士许智宏 视觉中国 资料图
今天讲座的主题是转基因。但我在北大给学生讲课的时候,发现很多学生不知道农作物怎么来的。所以我今天从农作物怎么来的讲起,这将有助于我们对转基因的了解。
我们的主食
全球有3万多种可食用的植物,但是我们真正吃的没有那么多。养育这个世界的植物主要也就有30多种,其中最重要的有5种谷物,水稻、小麦、玉米、粟类、高粱,这五类谷物提供了人类所需能量的60%。全球产量最高的前10种作物为人和家养动物提供了所消耗食物的95%。到目前为止,全世界农民大规模种植的作物也仅有几十种。
全球的主粮中,水稻、小麦、玉米等谷物占了四分之三。另外,全球还有四分之一主粮来自马铃薯、红薯、木薯、山药等薯类作物。除了主粮外,我们所必需的很大一部分油和蛋白质也来自植物。大豆是世界上最重要的植物蛋白质的原料,也是最重要的油料作物之一,在我国也是最重要的粮油作物。人们食用最多的是大豆油,其他还有菜籽油、花生油等。在全世界植物蛋白中,大豆蛋白占了67%。大豆给我们中国人提供了很大一部分的蛋白质。
现在的农业主要依赖于少数几种作物,这虽然增加了食品生产系统的效率,但同时也减少了作物和食物的多样性。作物多样性的减少使全球食物生产面临着一些普遍存在的问题,如病虫害、异常气候变化的影响等,我们的生态系统也变得更加脆弱敏感。
就拿水稻来讲,中国过去种过大量不同的品种,现在种类大大减少了。单一的品种对病虫害和恶劣气候通常变得更加敏感,而化肥和农药的大量使用又造成了严重的环境污染。
从1960到2015年,中国的谷类,特别是小麦跟水稻的产量在稳步增长,我们人均占有的粮食数量已大大增加。2014年我国人均谷物占有量已达414公斤/年,其中折合大米已达18斤/人/月,面粉达16斤/人/月,所以我们的主粮是够的。
我们现在面临的问题是,我们粮棉油糖的供给库存水平高,畜禽产品供给也相对充裕。粮食总产12年连增,2015年达到6.21亿吨,达到历史最高(注:去年略有降低,仍达6.16亿吨),粮食库存量大约接近于一年的产量,其中玉米库存量占总库存量的一半,但同年粮食进口达1.2亿吨,表现出明显的结构性过剩。客观上我们还存在着增产不增收的问题,农民种粮的积极性下降。每年国家对农业的财政补贴超1万亿。这个状况给我们农业带来了很大的困扰,要怎么解决这些问题?中国的大豆,去年进口有8200万吨,有预计今年可能进口9000万吨。也就是说,我们中国自己产的大豆,仅占不到20%。中国已是全球最大的大豆进口国,我们的自给率非常低。如果我们自己要生产这8000多万吨的大豆,按目前我国的单产计,要用6亿多亩农田。我们到哪里去找6亿多亩耕地?
中国还存在一个问题,农产品价格周期性地暴涨暴跌,往往使各地政府很紧张,因为猪肉蔬菜价格的波动直接对老百姓生活产生影响,这个问题涉及到社会稳定。根本来讲,我们的农业企业规模化、产业化、集约化、信息化以及创新的水平都不够。以蔬菜为例,虽然这些年我们的蔬菜种植已经有很大的进步,但很多地区蔬菜种子仍有相当大一部分还是靠进口。有“中国蔬菜之乡”称号的山东寿光这么大一个蔬菜基地,也还有30%的蔬菜种子需要进口。如果从全国范围看,比例可能就更大。从国外进口的蔬菜种子的价格要比国内的贵得多,这又给生产带来了新问题。
从我国居民消费的农产品看,随着收入的增长,我们的口粮消费显著下降,其他的消费在不断增加。据北大黄季焜等农业经济学家前几年做的统计,可以看到1995年是一个拐点,1995年以前人均每天吃的粮食还是保持着比较高水平,而1995年以后,我们吃的主粮大米、小麦及一些其他的谷物量就下降了,而每天吃的肉、蛋、奶、鱼、蔬菜、水果量大大增加。
根据世界粮农组织的资料,中国人的食物消费结构中,动物性食品所占比例也在不断增加,巳高于世界平均水平。而我国肉类协会2015年的统计表明,我国人均肉类消费巳达63公斤/年,大大超过《中国居民膳食指南(2016)》建议的健康饮食结构中的27.4公斤/年。我们现在吃的肉类的量比国家要求的健康的营养结构多了一倍多。我国消费了全球肉类的28%,我国也是全世界最大的猪肉生产国和消费国,消费了全球猪肉的50%。(注:与此相应的是我国的粮食生产总量中巳有约一半用于饲料了)
世界粮农组织预测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%的。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。温家宝当总理的时候国务院就提出,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。
从全球范围来讲,全球粮食贸易量每年约4800亿斤,不到我国粮食总产量的一半。比如,在我国稻谷每年的消费量大约3700到3750亿斤,占口粮消费的60%。而国际大米贸易总量只有500到600亿斤,仅占我国大米销售量的15%。所以,我们可以利用国际市场适当进口,但不能依赖进口。中国人饭碗里的口粮还是必须牢牢掌握在自己手里。
植物的驯化及生物多样性
我们今天栽培的大多数农作物都是经过人类长期驯化与人工选育的结果。在这个过程中,很多基因产生突变、转移、重组,基因组加倍的结果,不断演化出新的品种、甚至新的物种。玉米和番茄,最早时果穗和果实都非常小。在人类利用玉米过程当中,玉米已经发生极大的变化。野生稻就像野草,披头散发,茎秆呈匍匐状。结实后还没收,种子就掉了。通过人工选育,那些穗子不落粒的,茎秆挺立的植株的就被保留下来了。
最原始的番茄像醋栗番茄那么大小。我们今天的番茄比原始的大了一百多倍。分析了番茄基因组,发现从原始的小番茄到今天栽培的大番茄,一共约有18个主要基因发生了变化。从最原始醋栗番茄,到樱桃番茄(现在吃的”圣女果”),这中间有5个基因发生很大变化,从樱桃番茄到现在栽培的大型番茄,又有13个基因发生了変化。野生的土豆在驯化的过程中,地下面块茎比原来大了几十倍,形状变得更加规则。西双版纳还有的野生黄瓜,圆圆的,非常苦,但我们今天的黄瓜就变成长长的,也不再苦了,这是苦味形成的基因调控上发生了改变所引起的。我国育成的黄瓜品种一般瓜不苦,但叶子还是苦的,黄瓜叶子苦可以抵抗病虫害。而国外育成的不少的品种叶子也不苦了,到了中国就易于引起病虫害。把这些控制苦味形成的基因的的作用弄清楚了,我们就可以更好改良我们的品种(注:还需要对其他与产量、品质、抗病虫等性状有关的基因及其调控,有更多的了解)。
中国在明清大规模引进了很多种国外的作物。根椐华南植物园黄宏文等专家的研究报告,明清时期,玉米、红薯、马铃薯、花生、烟草等作物都先后传入中国广泛栽培,番茄、向日葵、辣椒、南瓜、西葫芦、菜豆、菠萝、番荔枝等果蔬也逐渐在中国推广种植。明清时期果蔬栽培种类比宋元时期增加约一倍。今天绝大多数的作物是千百年前从外域引种驯化而来的,是近500年栽培植物全球化的结果。
生物多样性是非常重要的,中国是全球生物多样性最丰富的国家之一,我们的生物种类占全球10%,中国有3万多种植物(注:《中国植物志》共记载3万1千多种),被公认为世界上植物种类最多的国家。中国有长期利用各种动植物的丰富知识。中国是全球重要的作物起源中心之一,农作物水稻、大豆、柑橘、梨、猕猴桃、茶及多种花卉都起源于中国。全球640多种栽培植物中,约400多种起源于亚洲,其中300种起源于中国和印度。但是,中国也是生物多样性受到威胁最严重的国家之一,生物多样性消失速度高于全球。
猕猴桃属植物有54种,大部分在中国生长,只有两种在国外,一种在尼泊尔,一种在日本。我们中国分布52种,大多数果实可食。100多年前,猕猴桃从中国传到新西兰,在新西兰开发成可商业化生产的品种,而且把英文名字也改成了现在的Kiwi fruit(注:Kiwi是新西兰国鸟的名字)。以前中国人对猕猴桃好像并不那么重视。改革开放以后,国内加强研究力度,有非常显著的发展,特别是武汉植物园建成了世界最大的猕猴桃种质资源库。这说明野生植物通过人工的选育改良,能够为我们人类提供不同的新品种。我们中国一下子又重新变成了全世界最大猕猴桃生产国。现在欧洲用的一些品种也就是中国育成的。
另一个例子,中国人一直把枸杞当作中药,也当一种食品,是药食同源的一个范例。枸杞有红枸杞(宁夏枸杞)、黑枸杞。通过杂交,可以得到各种不同的后代。(注:已有科学家希望把枸杞培育成21世纪的功能性水果!)所以,利用野生植物的前景非常大。我们可以利用野生植物,通过人工育种,来培育更多不同的品种,以满足我们人类的需求。
我国科学家很早就向政府提出要保护种质资源,现在在中国农科院收集的农作物品种、品系及其野生近缘种有33万多份。中国科学院昆明植物所成立了中国西南野生物种种质资源库,我国29%的种子植物物种得到了有效的保存。最近深圳建立了国家基因库,有人称之为这是中国的诺亚方舟。它将建立起“三库”(生物资源样本库、生物信息数据库、生物活体库)”两平台”(数字化平台、基因合成与编辑平台)。
育种技术的发展
我们再说一下现代育种技术的发展。品种至关重要,国际上粮食总产增长中80%依赖于单产水平的提高,其中大概60%到80%源于良种的推广。我国品种对粮食增产的贡献率也达到40%以上了,美国玉米的单产近20多年一直在不断增长,品种的更新是美国玉米持续增长的一个重要因素。中国玉米种植的面积跟美国差不多,但是我们玉米的产量,要比美国低三分之一左右。差距在哪里?由于美国近20年推广生物育种的产业化,特别转基因的品种,美国玉米保持非常稳定的增产状态。
人类对植物的利用经历了由植物的引种驯化,到传统的经验育种,再到应用遗传学原理改良品种並发展出各种育种技术,一直到今天的生物工程育种,包括分子设计育种。
有几个里程碑工作我说一下,被誉为绿色革命之父的美国诺贝尔和平奖获得者Norman Borlaug博士,把高杆小麦变成半矮杆。杆子太高,很多营养都在杆里面,如果变矮了,更多的营养就积累在小麥籽粒里了。中国过去水稻很高,现在高杆水稻也变成半矮杆了。通过控制株高的基因,从高秆到半矮秆,提高了水稻和小麦的产量。(注:作物学上称为通过提高谷/草比,即籽粒在总的生物量中的比例而使产量增加。)这是通过育种解决产量问题的典型例子。
通过杂种优势来提高作物的产量在农业上已得到了广泛的利用。从美国的杂交玉米到中国的杂交水稻,无不如此。袁隆平先生和我国一批水稻育种专家利用海南野生稻中发现的细胞质雄性不育株,通过杂交,转育、选配组合等一系列过程,研制成功的的中国杂交水稻为我国乃至全球水稻的增产作出了极大的贡献。中国科学院前副院长李振声院士为了改良我国的小麦,将小麦与长穗偃麦草进行远缘杂交实验。杂交以后第一代根本不像小麦,经过与小麦反复回交,花了20多年,才得到了一批优良的小麦育种材料,在这基础上通过与不同小麦品种的杂交,培育了一批优良的小麦品种,其中有的表现出了非常好的抗旱性和耐盐碱。过去中国的小麦品种很多,但质量不行。食品加工对面粉的有很多不同的要求。改革开放初期,上海很多店做的法式面包,用手一掰就掉粒,因为它的面粉质量不行,蛋白质的组成不行。但也有做得特别好的,据说用的面粉是进口面粉。今天中国科学家已可以通过育种来培育中国自己的优质的小麦。
再举个利用野生物种的例子。上世纪60年代初,我在北大读书的时候,在中国科学院植物研究所北京植物园实习,学习做葡萄杂交。当时,北方的葡萄栽培上有一个很大的问题:葡萄不抗寒,每年冬天前就必须把葡萄藤从架子上放下地,再盖上土埋起来,到次年春天再去掉复盖的土,把葡萄藤再支起来。这在葡萄栽培中所用的劳动力约占60%。当时植物园的老师就想把长白山野生葡萄和华北地区的栽培品种,如“玫瑰香”,进行种间杂交,培育出抗寒的优良葡萄品种,因为长白山野生葡萄可以在零下40多度生存。这个工作很艰苦,一直到本世纪一些成果才逐步得到了应用。现在这些育成的优质抗寒葡萄冬季就不再需要埋在地下了,为葡萄栽培节省了大量劳动力。这为华北和西北地区进一步推广抗寒优质葡萄打下了很好的基础。
野生物种对人类非常重要,它们的优良基因可以被我们利用。但是,在野生物种被驯化、选育、以及随后的育种过程中,很多优良的基因也丢失了。现在我们想重新从野生物种中把优良基因捡回来。
我们今天的育种,不但要高产,要优质,要抗病虫害,还要对环境友好。过去我们过度使用大量化肥和农药, 对环境造成了很大的影响。今天我们希望在育种目标中加上对环境更加友好,即要合理使用化肥和农药,减少对环境的负面影响。
用传统的育种技术,一个新品种的培育一般需要10年,甚至更长的时间。传统育种类似于,爸爸妈妈很漂亮,但生出来的孩子未必漂亮。为什么?爸爸妈妈的基因在孩子身上是随机组合的。我们农作物也一样,你想通过杂交把两个好品种的性状结合在一起,结果常常是好的性状过去了,不好的性状也过去了,所以要通过与优良品种反复回交,经过漫长的选育过程,才能培育得到我们需要的品种。
现在我们希望缩短育种的时间,更精确地转移我们所需要的基因。育种技术是在不断的发展的,转基因技术的目标也就在通过转基因有目的地把所需的基因转移到需要改良的品种中去,这也大大缩短培育新品种的时间。今后的发展方向就是,我们追求更快捷的方法克隆所需要的基因,並更精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。在这方面,基因编辑技术正在迅速发展,并在作物育种中巳有不少成功的尝试。转基因只是分子育种的一个部分。我相信这类技术的发展和应用必为未来的作物育种提供更好的基础,并以此来发展新的育种体系。
生物工程和转基因生物
最后我们讲讲生物工程和转基因生物。小平同志很英明,1988年就讲”将来农业问题的出路,最终要由生物工程来解决,要靠尖端技术”。 我们今天农业面临的问题,确实需要我们深思。
生物技术有很多不同的内容,包括基因操作、转基因技术等等。今天在农业上应用的生物技术中最广泛的技术,可能我们当年并没有想到,是植物克隆技术。植物科学家早在50年代末用胡萝卜就成功了,把培养的胡萝卜细胞培养成一株胡萝卜苗。不少从国外引进的香蕉品种不抗病毒,而感柒病毒后往往产量迅速减少。植物的顶端分生组织一般没有病毒。科学家把顶端这部分切下来,在无菌条件下培养,就可以得到了大量的无病毒的香蕉植株,解决了农民种植香蕉所需的种苗问题。这一技术现已广泛用于马铃薯、草莓等园艺植物和优良林木的快繁。而植物快繁技术的基础就是植物克隆。
我再来谈谈,对国际上转基因现况怎么看。去年,全世界转基因总面积还在不断增长,从1996年开始,2016年全世界转基因作物种植面积是20年前的110倍,增长非常快。全球转基因作物的占比,大豆占78%,棉花占64%,玉米占33%,油菜籽占24%。而美国2015年的数据是甜菜占99%,大豆占94%,棉花占94%,饲用玉米占92%。美国转基因农作物占的比例最高,第二巴西,第三阿根廷,第四加拿大、第五印度,第六是巴拉圭,第七是巴基斯坦,中国现在到第八了。中国原来是第二,现在退到第八,说明世界变化很大。前五个国家中有三个发展中国家,两个发达国家,这五个国家种的转基因农作物占全球的90%。
总的来讲,国际上农业发展方式正在发生深刻变化。近年国际经济低迷,但一些国家农业非但没有削弱反而不断增强。这几年世界上大的农业公司重组兼并非常厉害。举个例子,巴西怎么变成一个典型的出口型农业强国?巴西农业基本是自给型,从2003年才开始推动转基因作物,比中国晚很多。巴西环保部原来的政策不允许在巴西种植转基因作物,但是转基因大豆性状优良,农民并不理会环保部的政策而大量种植。时任总统在充分了解情况以后,就宣布巴西转基因大豆合法,並及时修改法律,从而加大了对转基因作物研发的支持和投入,加速了转基因大豆和玉米的种植。巴西在去年转基因作物种植面积就占到了全球的26.5%,占世界第二。巴西分别在1998年、2005年、2008年批准种植转基因大豆,棉花和玉米。2000年以来,转基因大豆种植面积增加1.48倍,单产增加27%,总产量增加2.14倍,出口占总产54.16%,转基因种植率96.5%。2004年以来,转基因玉米面积增加47%,单产增加94%,总产增加1.84倍,出口占总产的29.17%,转基因种植率88.4%。2004年以来,转基因棉花面积在100万公顷左右,单产增加42%,出口占总产的43.25%,转基因种植率78.3%。巴西已成为了一个典型的出口型农业强国。
简单说,转基因作物这么多年的应用,促进了农业的可持续发展,增加了作物的产量。有一个几年前的报告,几位科学家对使用转基因以后的效果做了详细的统计。转基因作物平均增产22%,农药使用量降低37%,农药费用降低39%,生产成本增加了3%,但利润是增加了68%,发展中国家经济效果比发达国家显著,得益也更明显(Klumper & Qaim , 2014)。
发展转基因生物育种是我国的国策。1986年,设立“863”项目,其中的生物工程专题就包括植物生物工程,从此在国家层面开始支持转基因作物的研发;1997年启动的国家重大基础研究计划中的农业项目支持了一批重要作物基因组和重要基因功能的研究;1999年国家设立转基因植物研究与产业化专项 ;2008年国家科技重大专项正式把《转基因生物新品种培育》列入国家项目,研究对象物种包括5种作物:水稻、小麦、玉米、大豆、棉花,和3种家畜:猪、牛、羊。2010年,生物育种正式列入“战略性新兴产业规划”,国家的政策也很明确,研究大胆、自主创新,推广慎重、确保安全,管理严格、依法监督。今年中央1号文件强调,应加强农业转基因技术研发和监管,在确保安全的基础上慎重推广。
在国家“973”、“863”和转基因育种重大专项等国家项目的支持下,我国农业生物技术发展迅速。继中国参与国际合作完成水稻(粳稻)基因组测序以后,至今中国科学家巳完成、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。我国已经初步建立了独立完整、並很有自己特色的生物育种研发体系。
以几个例子说明。转基因棉花新品种的培育,从2008年到2015年,我国已育成转基因新品种147个,累计推广4亿亩,占国内市场份额95%。棉花是使用农药最多的作物,抗虫棉的推广减少农药用量达40万吨。中国的科学家自主研发抗虫棉打破了美国的垄断地位,这也促使美国公司逐步退出中国的抗虫棉市场,而转向印度。印度因为没有自己的转基因棉花,现在印度的抗虫棉基本上用的是美国抗虫棉种,棉花种子的费用就高了。
棉铃虫不光吃棉花,也吃玉米、大豆、蔬菜。棉田里棉铃虫数量少了,也保护了周围的玉米和其他作物。这也是为什么中国种抗虫棉,不需要像美国那样,必须种10%到15%的非转基因棉花来作为“避难所”。因为在中国的耕作方式中,即使全部是种的抗虫棉,棉铃虫也可以去别的农作物上,野生的棉铃虫也仍是可以保留下来的,这对生态是有利的。
中国棉花纤棉比较短,很多科学家都在研究,能不能通过基因改良的办法,使棉花纤维能够增长、拉力加强,从而生产出更多高档的棉纱。巳获得纤维长度能稳定提高10-15%的转基因棉,目前已完成中间试验,进入环境释放阶段。
中国抗虫水稻研究开发,是我国在国际生物育种领域有重要影响的创新性成果。给大家显示的照片上的农田中,绿色的一片就是转基因抗虫稻,黄色是被虫吃了的非转基因水稻,效果非常明显。农科院研究高抗性淀粉转基因水稻。糖尿病人吃淀粉含量高的食品后常会导致血搪上升,而抗性淀粉不易消化,可缓解血糖上升的过程。高抗性淀粉转基因水稻已经进入环境释放,有望成为糖尿病人专门的产品。
人血清白蛋白是医院常用的一种生化药物,每年要大量进口。用转基因水稻生产人血清白蛋白,可以不用担心人或动物病毒的污柒,现在水稻生产的人血清白蛋白,巳证明蛋白质结构完全一样,最近已经批准进入临床实验。
猪、鸡等单胃动物对于磷元素的获取是很大的一个问题。作為饲料的玉米、大豆(豆粕)中的磷大多以植酸磷的形式存在,单胃动物不能消化利用。所以在饲料中要添加无机磷,我国缺磷,每年需进口大量无机磷。植酸酶可把植酸磷分解出无机磷,使磷释放出来给动物使用。农科院的科学家巳把植酸酶基因转到玉米中,使植物自己产生植酸酶,从而提高饲料的利用率,大大减少对环境的污染。由转植酸酶基因玉米研究培育出高植酸酶转基因杂交组合,适应性和产量明显提高,具备较好产业化应用前景, 是我国生物育种自主创新的又一成功事例。
在我国,提高农作物的抗旱性、抗盐性是至关重要的。通过转基因技术来提高玉米的抗旱性,灌溉用水能够减少50%,产量也可以显著增加。此外,还有抗干旱转基因大豆。小麦很多病害很难对付,我国科学家也培育了抗黄花叶病毒的转基因小麦,巳完成生产性试验,育成的优质、高抗转基因小麦新品系,比对照明显增产。
中国现在优良的牧草很少,欧美国家牧草种植面积占耕地面积60%以上,草畜业产值占农业总产值60%到70%以上。我们的优质牧草需要进口。2014年,美国的紫花苜蓿总产值超过200亿美元,而我国产值不到他们的三分之一。我国进口了美国四分之一紫花苜蓿,成为美国苜蓿的第二大进口国。美国去年巳批准培育的更易消化、产量高、木质素含量低转基因苜蓿投入商业化生产。
在森林生态和林业生产方面,“十二五”期间,中国商品木材总需求达到了3.6亿立方米,木材对外依存度巳达43%左右。科学家也希望用转基因技术培育速生、优质、抗干旱盐碱的树木品种。在这方面,抗旱耐盐的速生转基因杨树,巳在进行田间试验。
除了转基因以外,这些年新的技术发展也越来越快,特别是基因组编辑技术已引起国内外广泛的注意,从动物、人、微生物、直到植物。中国在这方面做得很出色。用基因组编辑技术,科学家能够更精确地改变或控制单个或多个基因,比较容易监管、速度快、成本低。我国科学家用此技术成功培育了抗白粉病的小麥材料即是一例。因为小麦是异源六倍体,要在三组柒色体上同时使三个同源等位基因产生突变以获得抗病材料,用常规技术极其困难。这一成果引起国际上极大的关注。在植物科学领域,美国前几年有科学家提出未来农业需通过使用转基因、基因组编辑和微生物这三驾马车来提高作物生产率。
今天的生物技术应用的范围很广。比如青蒿素,它是有效的抗疟疾药,也是中国科学家对全球作出的极大贡献, 我国知名的药学家屠呦呦也因此获得了2015年度诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是植物青蒿中的一种次生代谢产物,但含量很低,仅占植株干重的1%左右。上海交大的老师通过转基因对青蒿素代谢途径进行调控有效地提高了青蒿植株中的青蒿素含量,使转基因青蒿中的青蒿素含量可以提高一倍到两倍。这样就可以用更少的土地种青蒿,得到更多青蒿素。
植物能合成上百万种化合物,具有多种生理、药理功能,如: 活性多糖、植物多酚、植物甾醇、磷脂、谷维素等, 但很多成分比青蒿素还要低。比如人参。我们中国人吃人参那么多年了,但人参的成分太复杂了。现在科学家认为人参最重要的活性物质是人参皂苷, 但这类物质在人参当中就有100多种,进行生物实验以后发现,真正起作用的也就5、6种,含量都是非常之少。科学家可以把每种成分的基因全部弄清楚,再把这些基因整个搬出来,转移到酵母中,利用微生物来生产人参中最有用的东西。通过改良,来不断提高这些有效成分。中科院上海植物生理生态所的科学家在这方面已取得很好的进展。(注:我们现在用的很多药物,如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗、还有多种抗菌素,其实都是基因工程的产物。) 这也是今天的合成生物学的一个重要目标。
我也讲讲转基因鱼。在武汉的中科院水生生物所的朱作言先生做转基因鱼比美国做三文鱼早了三年,他先做的泥鳅,泥鳅小、繁殖快、好操作。后来很快做鲫鱼和鲤鱼,也非常成功。水生所培育出的转基因鲤鱼,是把草鱼的生长激素基因转到鲤鱼中,从后代中选育出的。它的生长速度非常快,比美国的三文鱼还要快。其中的”冠鲤”,在8个月里长到1到2公斤,而美国三文鱼“水优”,要18个月长到1到2公斤。很遗憾,在中国由于各种各样的原因,这项技术还不知道什么时候能够获得批准,美国去年已经批准上市了,最近已在加拿大销售。
转基因生物安全需要严格的管理,中国巳建立有一整套的法规,我就不细讲了。大家有问题一会也可以讨论。转基因育种有很严格的审批程序和标准,需要通过安全评价(食品安全,环境安全)、品种审定、种子生产许可、种子经营许可、生产加工许可等步骤,才能投入大田生产。转基因农作物品种的审定可以说是有史以来最严格的品种审定。
我国市面上真正能够见的转基因产品是很少的,至今我巳批准大规模种植的转基因作物仅有棉花,还有少量的抗病毒病转基因番木瓜。从上世纪发现番木瓜环斑病毒以后,这一病毒几乎摧毁了全球很多地区的番木瓜产业。现在全世界吃的番木瓜,基本上都是转基因的了。另外,我国也进口了大量转基因大豆、还有部分玉米和油菜籽,主要用作植物油原料和饲料。
最后给大家说一下,我们的公众常常被误导,以为生活中到处都是转基因农产品,以前没有看到过的都觉得是转基因的。在网络上把圣女果(小番茄)、彩色甜椒、小南瓜、小黄瓜、不同颜色的胡萝卜、甜玉米等都说成是转基因的。还有我们讲紫色的东西营养好,市场上出现了紫薯、紫土豆、紫山药、紫甘蓝,大家又以为这些都是科学家通过转基因得来的,实际上不是,很多东西我们在过去只是没有很好地利用,或者从国外引进的,其实是早就有的品种。
科学家应有自己的社会责任。科学院学部道德委员会组织做过很多调研和有关转基因的伦理研讨会,也发布了关于负责任转基因技术研发行为的倡议。在科学家从事科学研究过程中,必须遵循共同的道德和伦理准则,包括保护研究对象、保护环境、安全性研究,确保科学的良性发展。科学家在这方面比公众有更多认知,他必须以负责任的态度参与决策、提供咨询、科学传播,有责任向公众普及科学知识,提升公众对科学的认知,弘扬科学精神,理性对待科学技术发展中的不确定性。
2013年世界粮食奖颁给了三位从事转基因研究的杰出科学家,这说明了国际上对他们的认可。基本的事实是:转基因国内外大规模应用20年,每年大量人食用转基因食品,並没有发生有科学证据证明的转基因食品安全问题。比如国外有讲某个人吃了转基因食品过敏了,但这都是新闻报道,最后都没有得到证实。国际的权威机构,如世界粮农组织、世界卫生组织等公认,经过严格的科学评估和管理,依法审批的转基因作物是安全的,人们当初担心的风险是可预防的。
去年5月美国科学院/美国工程院/美国医学院发布关于转基因作物的报告,共338页。这一报告由50多位科学家、研究人员、农业和产业部门的专家组成的委员会用了两年多时间审查了过去20年间900多份有关转基因作物的研究报告和数据,听取了80位参与转基因作物研究的工作人员的意见,以及分析了700多位公众提出的意见后写成。结论是:依据对这类作物制成的食品的化学分析和动物喂养试验,这些食品並不会带来健康风险。没有结论性证据表明转基因作物与环境之间存在因果关系。(注:此报告中文本《转基因作物:经验与展望》即将由科学出版社出版) 如果我们能冷静地回顾和思考转基因发展的历程,我们就可以理解美国乔治亚大学Parrott教授所讲,转基因作物本质上不过只是作物,它们不是某些支持者声称的万灵药,更不是反转者叫嚣的洪水猛兽。
近十几年,我国由于各种原因,除了棉花和番木瓜外,再没有批新的转基因作物在农业生产上应用,在转基因作物产业化方面,我们跟国际的差距在拉大。回想诺贝尔和平奖得主诺曼·博洛格所讲:我们需要那些仍然别无选择地使用陈旧、低效方法进行种植的农民所在的国家的领导人拿出勇气。绿色革命和现在的植物生物技术正帮助我们在满足对粮食生产需求的同时,为下一代保护好环境。习近平总书记也讲了,“要大胆创新研究,占领转基因技术制高点,不能把转基因农产品市场都让外国大公司占领了。”中国农业的现代化和可持续发展,需要高科技。我确信现代生物技术,包括转基因技术,基因组编辑、分子模块育种、合成生物学技术等,必将会在我国现代农业发展中发挥更大的作用。
(本文根据主办方提供速记整理,经演讲者审订)
责任编辑:田春玲澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 转基因,中科院院士,许智宏

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