甘肃快3:以科學的視角揭開轉基因的神秘面紗

2019-12-04

甘肃快3 www.modxq.com 當前世界人口已突破74億,并且以每年近8000萬的速度持續增長,2050年預計將達93億。為保證世界人口糧食的充分供給,糧食產量必須增加70%以上,這就要求全球的糧食總產持續增加。然而,目前全球的糧食生產正面臨一系列嚴峻的挑戰:近20多年來,主要糧食作物單產增產潛力出現瓶頸,總產量徘徊不前極端惡劣天氣及作物病蟲害頻繁爆發,且有逐年加重勢頭氮磷鉀肥料過量施用導致土壤質地和水質富營養化日趨嚴重人民物質生活水平的提高同對作物品質需求的矛盾,成為亟待解決的問題。因此,提高農業產能以確保充足的糧食供給和原料來源具有十分重要的意義。發展并推廣轉基因作物已成為緩解資源約束、保障糧食安全的重要舉措。不幸的是,由于知識的不對稱性,公眾對轉基因缺乏科學的認識,致使轉基因陷人了被過度“妖魔化”的局面。為使讀者對作物轉基因有個科學、理性的認識,本文系統闡述了轉基因的基本概念、發展現狀、安全性評價等內容,并對未來的發展方向進行了展望。

1、轉基因相關的基本概念

1.1基因

植物、動物和微生物等生命體都是由細胞構成的,細胞內有細胞核,細胞核中的染色體是由A、T、C、G共4種堿基組成的脫氧核糖核酸,稱之為DNA。它攜帶有遺傳物質,通過細胞分裂實現遺傳物質向子代的傳遞。該遺傳物質就是我們通常說的“基因”,具冇能遺傳給子代,決定生物體性狀的功能,‘種瓜得瓜,種豆得豆’就是對基因功能的形象詮釋。因此,從本質上而言,基因只是一段具有遺傳效應的DNA序列,在動物、植物和微生物中的組成并沒有實質的區別?;蜃槭且桓觥檠А母拍?,指的是生物體內遺傳物質的總和。

1.2轉基因

目前,人們爭論的轉基因,其實包含3種不同層面、性質完全不同的內涵,即轉基因技術、轉基因生物和轉基因生物制品。轉基因技術是借助現代分子生物學與生物化學等實驗技術手段,將所研究的目的基因,經克隆、重組后,導人并整合到受體生物的基因組中,使其在受體內正常表達,從而改善受體生物原有性狀或賦予其新優異性狀的一系列分子實驗技術的總稱。轉基因技術也常常被稱為遺傳轉化、基因工程或遺傳工程等。植物遺傳轉化的方法有很多,最常見的兩種轉化方法是農桿菌介導轉化法和基因槍轉化法。農桿菌介導法機理清楚、拷貝數低、整合位點比較穩定,但存在受體基因型限制的情況基因槍法則不受基因型的限制,但存在拷貝數多、基因沉默及遺傳穩定性差等問題l"。除此之外,花粉管通道法在棉花等作物遺傳轉化中也比較常見。轉基因生物指的是利用轉基因技術使其基因組組成發生改變的生物體,也被片面的稱為基因修飾生物。然而,自然界很多生物體在進化過程中都被遺傳修飾過的,比如大多數農作物在長期自然選擇和人工選育過程中、都經歷了近萬年的遺傳修飾,被修飾的基因數以千計。

轉基因生物制品是指以轉基因生物為原材料做成的產品,包括鮮食的或經加工制作而成的產品,比如鮮食的轉基因番木瓜,用轉基因作物制成的科種成品食品等。從以上3個概念不難看出,轉基因技術只是類普通的分子生物學實驗技術,爭議不大。人們關注的焦點應該是“轉什么基因”“轉基因生物制品的用途”。但是,近年來,人們爭論轉基因時,都有意無意地將3個層面的概念混在一起,籠統地稱之為轉基因。

2、轉基因作物的發展現狀

2.1全球轉基因作物發展現狀

從首例轉基因植物問世(轉基因煙草,1983)到可延遲成熟的轉基因西紅柿在美國批準上市(1996),隨后的20年,轉基因技術得到迅猛發展,因其具有精準、高效的特點,已成為近現代育種史上發展最快、效率最高的品種改良技術。根據國際農業生物技術應用服務組織( ISAAA, International Service for the Acquisition of Agribiotech Application)發布的2016年度報告,全球有超過1.85億hm2土地種植轉基因作物,是1996年的108倍,涵蓋26個國家。其中,種植面積最大的是美國,達到7290萬hm2,其次為巴西(4910萬hm2)、阿根廷(2380萬hm2)、加拿大(1160萬hm2)和印度(1080萬hm2),總面積為1.68億hm2,占全球的91%。按種植面積統計,轉基因大豆面積最大,為9140萬hm2,占全球轉基因作物總面積的一半。從單個作物的種植面積來看,全球78%的大豆、64%的棉花、26%的玉米和24%的油菜都是轉基因作物,除以上四大作物外,番木瓜、甜菜、馬鈴薯和茄子等轉基因作物也已上市。就轉基因性狀而有。2016年耐除草劑轉基因作物占47%,其次為復合性狀轉基因作物(占比為41%)。

2.2我國轉基因作物發展現狀

我國自1997年商業化推廣轉基因作物以來,截至2012年累計推廣面積已超過400萬hm2,其中轉基因抗蟲棉則達到394.6萬hm2??鉤婷薜難芯亢陀τ猛乒?,使其抗蟲基因具有完全自主知識產權,打破了跨國種業巨頭的壟斷,搶占了制高點,掌握了生物技術育種的主動權和話語權,為我國棉農帶來175億美元的經濟效益,僅2014年就實現了13億美元的收益。目前,我國已發放抗蟲棉花、抗蟲水稻、抗病辣椒、抗病番木瓜、耐貯藏番茄、改變花色矮牽牛和轉植酸酶基因玉米共7種轉基因作物的安全證書,但實際上真正進入市場應用的僅有轉基因棉花和番木瓜。另外,我國現已發放5種轉基因作物(大豆、棉花、玉米、油菜籽和甜菜)的進口安全證書,批準用作食品加工原料或飼料,但不許在我國境內種植。其中,大豆進口量最大,2015年我國進口大豆8174萬t,幾乎全部為轉基因大豆。值得一提的是,近年來,我國轉基因作物的種植面積有所減少,到2016年約為280萬hm2,降至世界第8位(數據來源于ISAAA,2016),這可能與公眾對轉基因作物的曲解與爭議愈演愈烈有關。

3、轉基因作物的食用安全性評價

轉基因作物的食用安全性評價關乎人民的身體健康和環境安全,亦關乎農業生物技術產業的健康可持續發展,也是轉基因生物制品進入市場的前提條件和政府部門監管的依據。目前,國際上對食用安全性評價主要包括營養學、毒理學和致敏性評價。

3.1營養學評價營養學評價

主要針對與人類健康密切相關的營養物質(如蛋白質、維生素、脂肪酸等)、抗營養因子(如植酸、凝集索和胰蛋白酶抑制劑等)或天然色素(如棉酚、芥酸和硫苷等),與傳統食品比較,是否存在差異性,或這種差異性是否是轉人目的基因所導致。目前報導的多項研究結果表明,大多數轉基因作物,如耐除草劑玉米、耐除草劑水稻、抗生水稻、抗蟲玉米、抭蟲棉棉籽等轉基因生物制品營養成分與相關傳統食品是基本一致的。

3.2毒理學評價

毒理學評價包含對轉基因生物制品中的外源基因表達蛋白以及全食品的毒理學檢測。借助生物信息學手段,分析外源表達蛋白與已知毒性蛋白和抗營養因子的氨基酸序列是否具有同源性,而后進行熱穩定性試驗和胃腸道模擬消化試驗等。同時考察外源蛋白是否會產生預期效應之外的非預期效應。通過猜、牛、羊、小鼠、大鼠、雞、鵪鶉、魚等動物實驗來評價轉基因生物制品對人類健康的影響,動物實驗的結果其實可以反映營養學和毒理學的雙重指標。從已進行的多項毒性試驗結果顯示,轉基因生物制品與其受體對照有著同等的營養與安全性。例如,X.Qi等對大鼠食用轉基因高油酸大豆進行了90 d的試驗,結果表明,轉基因大豆與傳統大豆同樣安全。J.McNaughton等通過肉雞42 d喂養試驗發現,食用轉基因高油酸大豆的肉雞在死亡率、生長速率、體重和器官重上均不存在顯著差異。

3.3致敏性評價

致敏性評價旨在頂防轉基因生物制品中出現新的過敏原,?;ひ贅腥巳?,國際上目前普遍采納的是聯合國糧農組織/世界衛生組織頒布的過敏原評價決定樹。主要方法是通過氨基酸序列同源性比較、血清特異抗體結合試驗、血清篩選試驗、胃腸液消化模擬試驗以及動物模型試驗等綜合評判外源蛋白潛在的致敏性,S.Cao等研究表明,飼用轉Crylc基因水稻的BN大鼠未表現出致敏性反應。

我國作為國際上最早開展農業生物技術研究和應用的網家之一,同時也是對轉基因監管最嚴格的國家,尤其是轉基因生物制品,則采取慎之又慎的態度,在法理層面上,我國政府先后制定出臺了一系列法律法規,為轉基因安全提供了法理依據。早在1996年轉基因商業化之初,農業部就頒布了《農業生物基因工程安全管理實施辦法》,并于次年批準設立“農業生物基因工程安全委員會”和"農業生物基因工程安全管理辦公室”處理日常工作。進人21世紀,國務院和國家質檢總局又分別頒布實施《農業轉基因生物安全管理條例》和《轉基因產品進出境檢驗檢疫管理辦法》,進一步完善了轉基因生物的安全監管法規和制度,2010年農業部編制了《轉基因植物安全評價指南》,從制度上規范了轉基因農作物申報和評價。以上政策和法律法規的完善,保障了轉基因技術在安全的框架內有序開展。

隨著科技和社會的進步,越來越多的國家和地區開始重視經濟與環境的可持續發展,以現代生物技術為核心的農業科技革命正在開展,轉基因作物已成為現代常規農業的一部分。我國面對人多地少的國情和節能減排、環境?;さ確矯嫻木藪笱沽?,發展轉基因作物已成為解決以上問題的首選措施。


原文發表于《中國種業》作者:崔徳周 李永波 樊慶琦等


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