农业转基因技术应用的探究

付晴安

摘 要 基因工程的应用是高中生物的重要组成部分，也是当前生命科学研究的热点和前沿。农业转基因技术已得到广泛应用，并在提高农作物产量、改良农作物品质、提高土地利用率等方面发挥了巨大的作用，但人们对农业转基因技术存在不少的认识误区。

关键词 转基因技术 农业应用 基因工程

中图分类号 Q-49 文献标志码 E

1 国内外农业转基因技术应用现状

基因工程在农业领域中的运用给农业生产带来了一场新的革命。2015年是转基因作物商业化20周年，20年的商业化证明，转基因作物为农民乃至为全社会带来了农业、环境、经济、健康和社会效益。国际农业转基因技术应用服务组织（ISAAA）2015年度转基因报告公布：1996～2015年，全球转基因作物累计种植面积已达到空前的20亿hm2，累计种植面积堪比两个美国。据ISAAA统计，2015年全球28个转基因作物种植国的1 800万农民种植了1.797亿hm2的转基因作物，比1996年的170万hm2增加了100倍，为农户带来了巨大的收益。转基因技术已成为世界上应用最为迅速的作物技术。

在全球转基因作物研究和应用迅猛发展的同时，截至目前为止，我国已先后批准了7种转基因农作物的应用和生产，分别是耐贮存番茄、抗虫棉花、改变花色矮牵牛和抗病辣椒（甜椒、线辣椒）、抗病番木瓜以及抗虫水稻和转植酸酶玉米。但到目前为止，我国投入商业化种植的转基因作物只有两种：转基因抗虫棉花和转基因抗病毒番木瓜。抗虫棉是唯一大规模种植的转基因植物。

2 农业转基因技术取得的成就

农业转基因技术飞速发展，在转基因植物新品种培育、基因克隆以及产业化等方面取得了一系列成果。目前我国已育成多种农作物转基因品种和资源，获得转基因抗病、抗虫、抗逆、品质改良等小麦、玉米、水稻、棉花、大豆、油菜等新品系2万余份、新品种数十个，为转基因农产品产业化创造了有利条件。基因工程应用在为人类解决“粮食短缺”“生态环境恶化”“资源匮乏”等问题方面已取得了一些重大成就，正在发挥着越来越重要的作用。

2.1 生物技术育种

生物育种是目前全球的研究热点之一。分子标记辅助聚合育种已成为我国农作物优质、高产、抗病性与抗逆良种培育的一个重要途径。在分子标记、基因遗传转化和细胞工程等现代育种技术领域，我国相继研制出一批重要农作物如棉花、水稻、玉米、小麦、油菜、大豆、甘蓝和辣椒等具有优良农艺性状或抗逆性的新型种质材料，利用转基因技术已育成转基因抗虫水稻、抗虫棉、转基因抗虫杨树和高表达植酸酶玉米等一批新成果。

2.2 改良农作物品质

随着人们生活水平的提高，人们对食物的要求已不仅仅满足于吃饱，而越来越关注口感、口味、营养成分等品质性状。我国科学家利用转基因技术，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，使玉米的赖氨酸含量提高了30%，极大地提高了其营养价值；利用转基因技术，甚至可将新鲜番茄的储存时间延长1～2个月，解决了由于果实具有呼吸跃变期而难贮藏的难题。

据世界卫生组织报告，全世界估计有1.9亿儿童和1 900万孕妇患有不同程度的维生素A缺乏症（VAD），发展中国家每年有35万儿童因VAD而失明，67万儿童因VAD导致免疫力低下和继发感染而死亡。“黄金大米”通过转基因技术将胡萝卜素转化酶系统转入到大米胚乳中，获得外表为金黄色的转基因大米。可以它富含胡萝卜素，在动物体内可以转化为维生素A，帮助人体增加维生素A吸收。“黄金大米”的研发是科学家们不断地探索以便捷、低成本的方式解决不同程度的维生素A缺乏症问题，运用科学造福穷人。

2.3 抗病抗虫抗逆转基因植物

转基因技术越来越受到世界各国的关注，且得以飞速发展，育成了一大批抗虫、抗病、抗病毒、抗寒、耐除草剂的高产、优质农作物新品种，并开始在农业生产上大面积推广应用。利用转基因技术对棉花进行遗传改良主要涉及抗虫、抗病、抗逆和抗除草剂和纤维品质等性状改良，其中抗虫转基因棉花和抗除草剂转基因棉花已经广泛种植，且取得了巨大的经济效益。我国第二代转基因棉花研究总体已跃居世界领先水平。

2.3.1 抗虫转基因棉花

我国是世界上最大的棉花生产国，但由于棉铃虫的持续性大爆发，造成棉花减产达17%～50%，每年造成经济损失50～100亿元人民币。

我国科学家在1994年将来源于苏云金芽孢杆菌的杀虫蛋白基因（Bt）导入棉花，成功育出了国产单价抗虫棉（GK）；1998～2003年科学家又将不同杀虫机理的两个抗虫基因GFMCry1A和Cpti同时导入棉花，创制了双价转基因棉（中棉所45）。目前我国已育成10多个杀虫效果显著、丰产性能好，适用于不同生态环境种植的棉花品种，对棉铃虫、红铃虫、卷叶虫等鳞翅目的害虫具有非常显著的抗性，国产转基因抗虫棉市场占有率已从最初的5%扩大到95%以上，给棉花种植带来了巨大的效益。1999～2008年，全国累计推广转基因抗虫棉1 467万hm2，农药使用量减少了80%以上。

随着转基因抗虫棉的广泛种植，害虫逐渐对单—的杀虫基因产生了抗性。目前解决这一问题的主要策略是研制多基因共转化抗虫棉花，通过构建多基因植物表达载体共转化不同杀虫机制的抗虫基因，或利用基因聚合技术，将多个作用机制不同的杀虫基因聚合到一个转基因棉花材料中，培育获得含多个基因的转基因抗虫棉。这样，不仅使棉花受体具备多种抗虫机制，运用基因互补的方法加强转基因棉花抗虫能力，延缓害虫产生抗（耐）性，而且可以拓宽棉花抗虫谱，使其获得能够高效杀死主要害虫的广谱抗虫性。

2.3.2 抗旱耐盐碱转基因棉花

我国科学家来源于大肠杆菌的编码胆碱脱氢酶（CDH）基因betA导入棉花，获得的转基因棉花的抗旱耐盐性显著提高。中国农业科学院将耐盐碱关键基因GhABF2导入中国棉花主栽品种苏棉12，获得4个耐盐碱性能突出的转基因棉花新品系，将有效提高土地利用率。

2.3.3 抗病转基因棉花

目前困扰中国棉花产业的主要病害是黄矮病，它可造成棉花大量减产甚至绝收。科学家经研究发现，海盗棉ERF族基因新成员EREB1/2在转基因棉花和烟草中超表达后可有效增强植物的抗病能力。

2.3.4 抗除草剂转基因棉花

中国农业科学院运用农杆菌介导棉花下胚轴遗传转化方法，将CP4-EPSPS（抗除草剂）、溶菌酶hel（抗病）和Na+/H+逆向转运蛋白基因（NhaD k3）同时导入棉花模式受体R15中，再生植物经过连续三代自交后，经抗棉花黄萎病、抗草甘膦及耐盐碱能力筛选，得到高抗棉花黄萎病、抗除草剂及具有一定耐盐碱能力的转基因棉花新品系T58-22。

3 对农业转基因技术的认识误区

转基因技术作为一项先进的科学技术，本身是中性的，但是人们在具体使用转基因技术的过程中会存在风险性的问题。有责任感的科学家们在利用转基因技术改善人类生活的时候，会努力降低转基因技术的风险概率。但是，社会上人们对转基因技术还存在很多误区。

3.1 转基因食品的安全性问题

很多经基因改造的农作物和动物都经过加工成为食品，转基因食物已逐渐走进了人们的生活。但是目前社会上还有许多人抵制转基因食品，甚至有些国家还完全禁止转基因食品的播种与生产。不少人甚至会担忧：吃了转基因食品后，外源基因进入人体是否会改变人体的遗传物质，并遗传给后代？其实这种担心的原因是对转基因食品的本质不够了解。人类通常食用的传统的食品大都来源于动植物或各种微生物，自然也包含了成千上万的基因，但是人类基因组仍然保持稳定。所有基因必须在人的消化系统中被分解成小分子的脱氧核苷酸，才能被人体吸收和利用。转基因食品中所谓的外源基因仅是在转基因动植物生长发育的过程中，赋予它们更符合生产和食品特性等方面发挥作用。

另外，根据国际食品法典委员会的标准，转基因作物研发过程中需要开展目标蛋白的毒性和过敏性评价。我国也有相关的管理条例，对在中国境内从事的农业转基因生物研究、实验、生产、加工、经营和进出口等活动进行全程安全管理。我国农业部还组建了国家农业转基因生物安全委员会，与农业部一起从实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验对转基因作物的分子特征、食用安全和环境安全进行全面系统的评价后，转基因作物才能获得安全生产证书。因此，通过转基因生物安全性评价，国家批准的转基因食品是可以放心食用的。

3.2 对生态环境的影响问题

不少人对转基因农作物的种植给生态环境和生物多样性带来的影响也感到担忧。如果抗虫的基因“漂移”到杂草上，那么就会产生“超级杂草”。我国的科学家在实验基地对转基因水稻的基因现象进行了详细研究，结果表明转基因水稻向非转基因水稻发生基因漂移的频率非常低。因此，只要采取一定距离的安全隔离措施，严格安全管理，不用担心转基因作物的基因漂移问题。所以国家在批准转基因作物安全生产证书时，会根据不同的转基因限制转基因作物的栽培区域，例如中棉所41转基因棉的栽培区域为黄河流域。

随着转基因抗虫作物的培育，将导致针对相应害虫的农药用量的减少。那么不少农药往往不是针对一种害虫，这样会不会导致目标害虫外的其他害虫的增加，从而改变农业生态系统中种群结构和数量？确实存在这个问题，但是它所产生的影响也是双面的，因为不仅其他害虫增加，同样这些害虫的天敌的数量也在增加。另外，农药使用量的减少将会降低对土壤和水体的污染。

因此，转基因作物对生态环境的正面效应要远远大于其可能存在的负面效应。

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