转基因作物的商业化种植、发展趋势及其利弊分析

1/6转基因作物的商业化种植、发展趋势及其利弊分析摘要转基因技术是人类科技发展的一项重要进步，转基因技术在农业领域的应用近年来在全球引起了广泛关注，转基因作物的商业化也随之成为国内外争论的热点问题，显然，这一问题其所涉及的生态、人类健康、经济安全、国际贸易乃至政治领域的敏感话题，已远远超越了科学技术本身的范畴，成为了重要的战略研究课题。在现今的社会环境下，转基因作物正处于迅猛发展阶段，已取得了可观的成就，转基因的商业化种植已渗透到了世界的每一个角落，育种技术更是日新月异，然而，就在这些给我们带来美好的前景的同时，各种问题也随之而来。关键词转基因作物商业化种植育种安全性CommercializationofGMcropscultivation,developmenttrendsandtheirprosandconsMaoYouzhiAbstractGMtechnologyisanimportanthumandevelopmentadvances,thefieldoftransgenictechnologyapplicationsinagricultureinrecentyearshascausedwideconcernintheworld,thecommercializationofGMcropswillbecomeahotissueofdebateathomeandabroad,itisclearthattheissueofitsinvolvedinecological,humanhealth,economicsecurity,internationaltradeandeventhesensitivepoliticaltopic,farbeyondthescopeofscienceandtechnologyitselfhasbecomeanimportantstrategicresearchtopic.Inthecurrentsocialenvironment,geneticallymodifiedcropsisintherapiddevelopmentstage,hasmadeconsiderableachievements,GM'scommercialcultivationhaspenetratedintotheworldineverycornerofthebreedingtechnologyischanging,however,inthesebringustoabrightfutureatthesametime,variousproblemswillfollow.Keywordsgeneticallymodifiedcrops,commercialcultivation,breeding,security转基因作物就是利用基因工程技术，将人工分离和修饰过的外源基因导入到农作物中，使之表达且稳定遗传，并赋予作物新的性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产和优质等，从而达到改造生物的目的。1、转基因作物的发展历史、商业化种植现状及育种1.1.转基因作物的发展历史[1]世界上第一种基因移植作物是一种含有抗生素药类抗体的烟草。它在1983年培植出来，直到10年以后，第一种市场化的基因食物才在美国出现，那是一种可以延迟成熟的西红柿。自1996年，转基因农作物获得批准进入田间试验以来，全球转基因作物研发和产业迅猛发展，创造了巨大的经济、社会和生态效应。从此，世界上陆续有国家批准转基因作物的种植，转基因作物的种植面积、种类以及商业效应更是逐年攀升，这就是转基因作物的商业化种植。自1996年转基因作物首次商业化以来，转基因作物面积累计达到近10亿公顷，增长了80倍（见图1）。2/6图1.1996—2008年全球转基因作物种植面积的发展状况[2]2009ISAAAReportonGlobalStatusofBiotech/GMCropsbyDr.CliveJamesFounderandChair,ISAAABoardofDirectors.1.2．转基因作物的商业化种植现状转基因农作物的种植是现代农业发展的重要手段和重要领域。2010年国际农业生物技术应用组织服务（ISAAA）在北京发表2009年度全球生物技术/转基因作物商业化发展态势报告，认为全球第二轮生物技术发展浪潮已经开始。ISAAA报告认为，去年全球生物技术发展一个最显著的进步是中国一项里程式的决策——转基因抗虫水稻和植酸玉米获得生物安全发展证书。水稻和玉米分别是世界上最重要的粮食作物和饲料作物，因此，对二者的生物安全的认证对未来转基因作物在中国、亚洲乃至全世界的推广有巨大的影响[3]。ISAAA报告显示[4]，去年25个国家的1400万农民种植了1.34亿公顷转基因作物，面积较上一年增长了7%（参见图1），其中90%来自发展中国家的小型农户。性状面积或“实际面积”达到1.8亿公顷，比2008年增长了1400万公顷。美国（6400万公顷）、巴西（2140公顷）、阿根廷（2130万公顷）分列转基因作物种植面积的前三位，中国（370万公顷）列第六位。其中美国是世界上转基因作物品种培育数量最多和商业化种植最早、规模最大的国家，美国每年转基因作物的种植面积都占全球转基因作物种植面积的一半以上[5]；巴西转基因作物种植面积增长迅猛，由2008年的1580万公顷增长了560万公顷，上升了35%，是2009年绝对增长最高的国家，一举超过阿根廷（2008年为2100万公顷），成为第二大转基因种植国；作为6个“转基因创始国”之一的阿根廷，1996年就开始“抗农达”(RR)耐除草剂大豆和抗虫Bt棉花的商品化,继续保持着转基因作物的稳步增长[6]。3/6目前，种植面积最大的主要转基因作物有4种，其中转基因大豆首次占全球9000万公顷面积的3/4，转基因棉花占全球3300万公顷的近半，转基因玉米超过全球1.58亿公顷的1/4,转基因油菜超过全球3100万公顷的1/5。全球21%的转基因作物具有复合基因，被11个国家推广，其中8个为发展中国家。1.3转基因作物的商业化种植的育种发展趋势21世纪以来，世界粮食紧张的局面更是捉襟见肘，利用现代生物技术培育的转基因作物是解决粮食问题的一条重要途径，按照生物技术产业的划分，转基因作物可分为三代[7](见表1)。第一代转基因作物主要是插入农艺学的一些特性，如除草耐受性和病虫抗性。预期的应该包括固定复杂的农艺特性，如抗干旱性，也包括表达输出特性。后者包括第二代转基因作物表达所需要的质量特性(如提高营养含量的功能性食品)和第三代转基因作物，第三代转基因作物有一些新颖的用途，如植物制药、植物制造工业产品，可用作环保和工业原料等，从而大幅度增加农副产品的附加值，并使消费者直接受益。如富含维生素A的金米、高赖氨酸或高油玉米、高油酸大豆、预防龋齿、骨质疏松、糖尿病和禽兽疾病等的药物、疫苗、抗体以及生产可降解塑料等的转基因植物等。目前第一代转基因作物产量明显增加，而具有第二、第三代产品的研发速度极快，已经有多种医用蛋白、抗体、疫苗在植物悬浮细胞中表达，如乙型肝炎疫苗Mason等于1992年首次报道了采用农杆菌LBA4404介导的方法在烟草中表达重组乙肝病毒表面抗原(HBsAg)[8]。表1、各代转基因作物的特点[9]第一代（1994—）第二代（1995—）第三代（1998—）抗除草剂高营养价值疫苗抗虫富含氨基酸抗体抗病毒优质药物蛋白抗病低过敏性延缓成熟值得一提的是，转基因的应用将逐渐走向符合性状基因[10]的研究、开发及应用。2009年已经有21%的转基因作物具有复合基因。未来育种的发展可能是建立在现有育种的基础上，利用现有的自交系及杂交种，导入新的复合基因来改善现有品种资源产量和品质，这将对传统育种的发展带来冲击。未来的复合性状产品将包括抗虫、抗除草剂和抗旱性状，加上营养改良性状，如增强型维生素A的金米[11]。2．转基因作物的利弊[12]随着农业科技的迅猛发展，转基因作物的应用也越来，所带的经济效应也是有目共睹的，转基因作物所具有的多重优势能够有效地促进农业可持续性发展[13]。然而，转基因作物的利弊权衡对于转基因作物的出现和发展，仍存在很多争议。转基因食品的营养作用、对抗生素的抵抗作用、对环境的威胁等问题尚未得到证实和解决。2.1转基因作物的带来的效益ISAAA报告认为，转基因作物已经在以下几个重要方面做出了贡献：（1）保证粮食安全，保证粮食价格的稳定，解决发展中国家人民的饥饿问题。世界人口数量，特别在发展中国家，还在持续增长，它带来的粮食短缺问题[14]，也就成为了一个全世界4/6关注的重要问题。因此，通过基因工程技术，特别是转基因技术，以获得高产的优良农作物品种，可能将是解决21世纪不断增加人口对粮食需求的重要途径之一。(2)创造了明显的可观的经济效益。转基因农作物的发展能够带来明显的经济效益，如加拿大，在1996年种植了1200万hm耐除草剂油菜后，产量提高9％，经济效益达600万美元；中国种植转基因抗虫棉花，从1997—2000年的4A，总的经济效益达3．37亿美元。在2000年世界转基因作物产品的价值为3O亿美元，预计2010年时价值可达300亿美元。由此可见，经济效益是十分明显的。（3）减轻农业发展对环境的影响[15]。实践证明，常规农业对环境具有很大的影响，转基因作物则可通过两个方面帮助减少温室气体排放和防止气候变化。一是通过减少喷洒杀虫剂和除草剂，从而降低石油使用量、实施免耕法以保持水土等形式，减少二氧化碳排放。1996—2007年，全球杀虫剂使用量累计下降9％，相当于35．9万吨活性成分：2007年，全球杀虫剂使用量下降18％，相当于7．7万吨活性成分。二是提高淡水利用率。El前，全球淡水的70％用于农业。具有抗干旱特性的转基因作物，对于建立全球可持续性耕作系统具有重大意义．特别适合于常受干旱之苦的发展中国家。具有抗旱特性的转基因玉米，预计将于2012年在美国投入商业化种植．2017年在非洲撒哈沙漠以南地区投入商业化种植。此外，转基因作物还能大大缩短作物的生长期，这些都能降低农作物对于自然的索取，同时还能保持高产以满足世界人民需求。除以上优点外，转基因作物还能保持生物多样性；有利于促进高效生物燃料的生产；有利于获得可持续经济效益等等。2.2．转基因作物带来的问题有关转基因产品安全性的争论，已成为世界各国及联合国等国际组织关心的焦点问题。目前对转基因作物的安全性评价一方面是环境安全性，另一方面是食品安全性。（1）转基因作物对生态环境的影响在环境安全方面，转基因作物的超级杂草话问题是一个典型的问题，这里面包含这里面又包含两层含义：一是转基因作物自身的杂草化问题。多数研究表明转基因并没有提高作物的生存竞争能力，在没有选择压力的自然条件下，即使转入了抗病抗逆基因，转基因植株的生存存竞争能力也没有增加，因此杂草化的可能性很小；二是转基因作物通过基因漂移使得同种或近缘野生种获得某种抗性而成为更加难以防除的“超级杂草”问题。由于不同植物种间杂交能力不同，外源基因转移并稳定遗传的几率受到多种因素的影响[16]，不同作物的风险也不同，因此必须经过长期的监测才能得出科学的结论。例如1998年,加拿大Alberta转基因油菜田间发现了能够抗三种除草剂（草甘膦Glyphosate、固杀草Glufosinate和保幼酮Imidazolinones）的油菜自播植物，其中抗草甘膦[17]和固杀草地特性来自转基因油菜[18]。另外，转基因作物对作物遗传多样性、物种多样性及生态系统多样性的影响，多数观点认为转基因作物会通过基因漂移[19]，外来基因在农家品种或野生种中固定及其竞争优势导致遗传多样性减少乃至丧失[20]，转基因作物的种植可能带来人为的“生物入侵”影响，在这方面，阿根廷单一的大豆种植结构所带来的负面影响即为典型例证[21]。（2）转基因食品对人体健康产生的潜在影响[22]转基因食品是否对人类无毒无副作用，转基因食品与非转基因食品是否“实质等同”[23]、无显著差异；在人