放眼世界“转基因”——访湖北省农业转基因生物安全管理办公室副主任柯枫英

2019-02-28 17:40 | 作者: 徐思弘 | 标签: 转基因

转基因作物商业化应用在更大规模、更大范围快速扩大并不断向多功能、多领域拓展,正改变着世界农产品贸易格局,我国农业产业发展面临新挑战。转基因技术及其在农业上的应用经历了技术成熟期和产业发展期后,目前无论是发达国家还是发展中国家,已进入以抢占技术制高点与培育现代农业生物产业新增长点为目标的战略机遇期。从全球范围看,转基因技术发展日新月异,抢占科技制高点的竞争异常激烈。发达国家都把转基因技术作为新一轮农业科技革命的重要方面,纳入国家战略重点。作为农业生产大国,我国已明确表态“必须在转基因技术上占有一席之地”。

记者:什么是转基因技术?已经在哪些领域应用?

柯枫英:转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状,这一技术称之为转基因技术(Transgenic technology)。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。

1、转基因技术是生物技术的前沿。
基因是含有特定遗传信息的DNA(脱氧核糖核酸)序列,是决定生物特性的最小功能单位。地球生物包括动物、植物、微生物,数量巨大,种类繁多,形态各异,皆因基因各异所致。所有的生物体都含有基因,构成基因的物质基础都一样,即双螺旋结构的两条脱氧核苷酸链。构成基因的物质基础广泛存在于生物体的细胞中,一个脱氧核苷酸由一分子含氮碱基(共有四种类型,缩写为A、T、C、G)、一分子脱氧核糖、一分子磷酸组成。决定生物多样性的只不过是脱氧核苷酸中四种含氮碱基的排列顺序不同。“生物学中心法则”基本揭示了基因控制性状的过程。转基因技术是在遗传学、分子生物学、合成生物学研究基础上发展起来的一项精密技术,是人类探索生命遗传规律、向自然界学习并科学利用自然规律去造福人类的一项新技术。转基因育种与传统育种(包括选择育种、诱变育种、杂交育种)基本原理一脉相承,是传统育种的延伸、发展和突破。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”(Genetically modified organism,简称GMO)。

转基因育种,按照对象可分为:植物、动物、微生物基因重组。

植物转基因:在植物基因组中导入外援基因,改变植物的某些遗传特性。培育高产、优质、抗病、抗虫、抗逆(旱、涝、盐碱、除草剂等)特性的作物。

动物转基因:在动物基因组中导入外援基因,改变动物某些性状。培育生长周期短、产子多、生蛋多、泌乳量高,生产肉类皮毛品质及加工性能好,具有抗病等特点的动物新品系。

微生物基因重组:周期短、效果显著、控制性强的特点,广泛应用于生物医药和酶制剂行业。在所有转基因技术中,微生物基因重组技术应用最为常见。

2、转基因技术已造福人类。
以转基因技术为核心的现代生物技术在医药、能源、环保、农业等领域已得到广泛应用,特别是在缓解资源约束、保障食物安全、保护生态环境、拓展农业功能等方面显现出巨大潜力,成为世界各国农业科技竞争的焦点,在现代农业发展中发挥着先导和引领作用。可以说,自19世纪以来,很少有一门技术能够像生物技术那样,对人类社会产生了如此重大的影响。

转基因技术应用的第一波浪潮在医学领域,如基因工程疫苗、干扰素、抗生素和人生长激素等制备,大大降低了药物成本,挽救了无数的病人。以治疗糖尿病的胰岛素为例,在转基因技术应用之前,胰岛素的制备需从杀死的猪、牛等动物胰脏中提取,每位患者每个月需杀死4头牛提取的药物量,成本之高昂,只有富人才能消费,且还会出现人对动物胰岛素排异反应的风险。1982年,利用转基因技术,将人的胰岛素基因克隆到大肠杆菌,构建重组胰岛素,大大降低了胰岛素成本,普通患者也能消费。

另外,在食品工业领域,乳制品发酵、分解纤维的基因工程酶、食品用酶制剂、添加剂,转基因技术让我们日常生活中享用了口味各异的美酒佳肴、发酵糕点等等;在环保领域,降解污染物的基因工程微生物、微生物肥料和微生物农药等;在能源领域,发酵生产的燃料酒精等都蕴含着转基因技术的智慧。

3、转基因技术在农业领域应用前景广阔。
主要是转基因育种技术。就是通过从一个生物体中提取结构明确、功能清楚的基因转移到另一个生物体,以获得新性状,培育新品种。转基因育种与传统育种都是对基因进行转移、重组、修饰,都是利用杂种优势规律,获得新品种的过程。例如,第一代转基因作物就是通过将微生物杀虫蛋白基因或耐除草剂基因转移到作物上以获得抗虫或耐除草剂性状,进而减少农药使用,降低农药残留和环境污染及农产品安全风险,减少人工除草成本,提高产业竞争力。

记者:国际上转基因技术发展到了什么水平?目前发展态势如何?

柯枫英:全球转基因技术竞争日益激烈。
转基因技术及其在农业上的应用经历了技术成熟期和产业发展期后,目前无论是发达国家还是发展中国家,已进入以抢占技术制高点与培育现代农业生物产业新增长点为目标的战略机遇期。全球转基因技术研发呈现如下态势:

一是研究领域不断拓展。研究种类由最初非食用的烟草、林木、花卉、棉花等拓展到间接食用的大豆、玉米,再到直接食用的水稻、小麦、蔬菜、水果等。目标性状从单一的抗虫、耐除草剂向抗旱、养分高效利用、营养品质改良等方向拓展。含有复合功能基因、提高作物抗逆性状以及改善营养、增进健康的新一代转基因作物的研发明显提速,成为竞争的新热点。美国新推出的转基因玉米,聚合了8种新型基因,能够兼抗地上地下6种害虫并耐2种除草剂。以药用和工业利用为代表的新型转基因生物研发加快,已渗透到食品添加剂、疫苗和工业生产等领域。

二是转基因技术更加准确高效。

新一代基因转化技术实现了定点整合、无选择标记和外源基因剔除,转化过程更为精准可靠;突破了基因型限制和多基因聚合的技术难题,实现了标准化、规模化、工厂化操作,大大提高了转化效率;在转基因技术基础上延伸和发展起来的基因编辑技术,更是显示出强大的威力,在医疗、农业等领域将带来新一轮的技术革命。

三是研发投入大幅度提升。美国、日本等发达国家一直保持领先投入优势,巴西、阿根廷、印度等发展中国家对转基因作物研发投入成倍增加,势头强劲。世界前三强种业公司(孟山都、杜邦-先锋、先正达)年研发投入均超过10亿美元,占销售收入的10%左右。

记者:如何从国家战略上看待转基因技术?


柯枫英:
我国人多、地少、自然资源匮乏,城镇化进程带来环境污染问题日益严重,解决14亿人口以及不断增长人口吃饭问题始终是头等大事,而同步满足人们对美好环境、个性化食品、高品质生活的追求也日益迫切。解决这些问题,依靠传统的农业技术难以实现,必须依靠科技创新和技术进步。

从全球范围看,转基因技术发展日新月异,抢占科技制高点的竞争异常激烈。发达国家都把转基因技术作为新一轮农业科技革命的重要方面,纳入国家战略重点。美国、日本、澳大利亚等发达国家加强了生物育种领域功能基因的挖掘和利用,拥有的水稻、小麦、玉米、棉花和大豆等作物基因专利数量超过全球总数的70%。跨国公司纷纷抢滩登陆,在我国陆续建立研发机构,关注产业核心技术和产品研发的同时积极向基础研究领域以及产业的上下游延伸。转基因作物商业化应用在更大规模、更大范围快速扩大并不断向多功能、多领域拓展,正改变着世界农产品贸易格局,我国农业产业发展面临新挑战。

从国内看,一方面,农产品刚性需求增长与资源环境约束趋紧并存,重大病虫害多发频发,干旱、高温、冷害等极端天气条件时有发生,农药、化肥过度使用,依靠常规技术提高单产越来越难。要突破资源环境约束,保障重要农产品有效供给,急需加快培育一批抗虫、耐除草剂、抗旱、耐盐碱等抗逆农作物重大品种,保障农产品的数量安全和质量安全;急需加强研究,找到与产量、品质相关的基因,提高单产水平,改善品质结构,实现农业从传统的资源消耗型向环境友好、优质高效型现代农业转变。

尽管国际上激烈竞争,国内争议不绝于耳,党中央国务院发展农业转基因方针和政策是明确的,也是一贯的,即“研究上要大胆,坚持自主创新;推广上要慎重,做到确保安全;管理上要严格,坚持依法监管”。作为农业生产大国,我国已明确表态“必须在转基因技术上占有一席之地”。

记者:我国农业转基因生物发展处于什么样的水平?我省有哪些成果?

柯枫英:从研发方面看,863、973等国家科技计划都将转基因技术研发与安全性评价研究作为重大项目予以支持,2008年国家启动实施了转基因生物新品种培育重大专项,2009年生物育种被列入国家战略性新兴产业,以抗病虫、耐除草剂、养分高效利用、高附加值、功能性等转基因作物新品种培育为目标,取得了一系列重大进展,初步建成独具特色的转基因育种科技创新体系,整体研发水平在发展中国家居领先地位。其中,水稻、小麦等全基因组序列的测定,基础研究处于领先水平;克隆了具有自主知识产权和重要育种价值的高产、抗病虫、抗逆等关键基因100多个,并应用于重大育种材料的创制工作中,打破了发达国家和跨国公司基因专利的垄断,显著提升了我国农业科技的竞争力。

我省在农业转基因生物研究领域一直走在国内乃至国际领先行列。几项引以为傲的成果包括:一是参与国际水稻所牵头的水稻全基因组测序工作,成功克隆了一系列功能基因,奠定了转基因育种的重要基础;培育了2个转“bt”基因的抗虫水稻系列组合,2009年获得安全证书,这是国内首例获得安全证书的主粮作物,其中“华恢一号”水稻在2018年元月在美国通过了FDA和环保署的安全性审查程序。二是全球第一条转基因鲤鱼诞生在湖北。早在1983年,中科院水生所将草鱼生长因子植入黄河鲤,培育出了转基因冠鲤。三是武汉大学研制的转“人类血清白蛋白”基因水稻,2017年5月16日,获批临床试验。即可以从水稻胚乳中提取人类血清,纯度可达到99.9999%,如果获准产业化后,可以有效缓解医学手术中“血荒”问题,被称为“救命水稻”。这些成果有力地提升了我国农业科技竞争力。

虽然我国的转基因技术研究与应用已具备良好的基础条件,但依然面临激烈的国际竞争、繁重的发展任务和短期内难以消除的争论,产业化发展进程相对缓慢。

从产业化方面看,我国农业转基因生物产业化呈谨慎态度,并非出于安全性的担忧,主要是综合考虑了产业需求、国内外竞争态势和公众的接受程度。主要的思路是:

一是在确保安全前提下,稳步推进转基因作物的产业化。经过安全评价审批的转基因生物是安全的,按照法律法规通过安全评价和安全管理,并获得应用安全证书是产业化的前提。但仅仅获得安全证书,还不是商业化的充分条件。根据《种子法》转基因主粮作物获得安全证书后,还需通过品种审定才可以商业化种植。除了食品安全、环境安全外,要更充分考量关联领域的利弊,包括产业安全、贸易安全等等。

二是按照非食用--间接食用--食用的路线图,首先是发展非食用的经济作物,其次是饲料作物、加工原料作物,再次是一般食用作物,最后是口粮作物。

三是充分考虑产业的需求,重点解决制约我国农业发展的核心问题。比如抗病抗虫、节水抗旱、高产优质等瓶颈问题。

目前,中国批准发放了转基因棉花、番木瓜、水稻、玉米、等7类农作物特定品种的生产安全证书,而批准并大面积种植的转基因作物只有棉花和番木瓜。至今,我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个,累计推广2400多万公顷,减少农药用量37万吨,增收节支400多亿元,国产抗虫棉市场份额达到96%。

记者:转基因食品安全吗,会不会影响到下一代的健康?目前市场上有那些转基因食品?

柯枫英:
农业转基因生物安全风险可控且已有科学定论,而经过安全评价的转基因食品是安全的。转基因生物技术风险和食品安全风险是不同范畴的概念,很多人容易把二者混为一谈,过分放大生物技术的潜在风险,而忽略人类的管理智慧,进而引起不必要的食品恐慌。

转基因技术本身是中性的,既可造福人类,也可能带来新的风险,这是科学范畴的潜在风险,可能不等于现实。风险点在于转入什么基因?基因在生物体中表达产物是什么?转入过程是否增加新的风险等?例如,转入一个优良品质基因去改良作物品种,就可造福人类;转入一个致病、致毒蛋白的基因,可以用作制造生物武器,危害人类。就像原子能利用技术,既可以用来制造原子弹,用作杀人武器;也可以用来发电,服务于我们的生产生活,一切基于人类如何利用和管控。因此,转基因生物技术需要进行个案分析,逐个开展安全评价以确保安全,这也是世界各国加强转基因安全管理的通行做法。

正是基于潜在的技术风险性,科学家在技术诞生之初就提出了安全评价的要求,为此,国际食品法典委员会(CAC)、联合国粮农组织(FAO)与世界卫生组织(WHO)等制定了一系列转基因生物安全评价标准,这是全球公认的评价准则,用于共同防范生物技术风险。在准则指导下,我国制定了《农业转基因生物安全管理条例》和配套的四个管理办法,以法律的形式对转基因技术进行管理,保障这项技术为我国服务。

从科学角度看,农业转基因技术的安全性主要包括食用安全和环境安全两个方面。从食用安全角度,要评价转基因产品食用的毒性、致敏性、致畸性。转基因产品只要经过安全评价和验证,表明其转基因表达的蛋白质不是致敏物和毒素,就不会因食用而出现安全问题。

从环境安全角度,要对转基因生物的基因漂移、遗传稳定性、生存竞争能力、生物多样性等环境生态影响,进行安全性评价。这是生物安全评估通用内容,除了转基因生物环境安全评估外,一般外来物种也需要进行相同的环境评价。

国际社会对于转基因的安全性有权威结论,通过安全评价、获得安全证书的转基因生物及其产品就都是安全的。事实上,全球大规模商业化种植转基因作物已有20年,迄今为止未发生一例被科学证实的安全问题。经济合作与发展组织(OECD)联合世界卫生组织、联合国粮农组织,充分研究评估的结论是:目前上市的所有转基因食品都是安全的。

转基因食品不会影响到下一代的健康。科学研究表明,任何一种食物,包括转基因食物、非转基因食物多含有大量的基因,进入胃肠后,脱氧核糖核酸(基因)、蛋白质、脂肪、碳水化合物等分解成小分子被人体吸收。不存在有活性的DNA片段(基因)能进入人体细胞的基因组,更不可能遗传下去。这也是为什么人类吃了几千年的猪肉,并没有人变成猪。转基因食品和非转基因食品对人下一代健康的影响是一样的。

目前市场上转基因产品有两类,一类是我们种植生产的,转基因棉花和转基因抗病毒番木瓜,这两个农作物获批商业化应用。

另一类是我国从国外进口作为加工原料的,转基因大豆、油菜、玉米、棉花(纤维)、甜菜,这几种作物允许进口到我国之前,必须在国外通过安全评价并已经商业化应用,同时还要按照我国安全评价办法,遵循个案评价原则通过我国的安全评价,才可以进口到我国。这些进口产品进入我国只能作为专用加工原料,不能改变用途和用于商业化种植。网上所传的转基因小麦、水稻、水果、洋葱、番茄、紫薯、彩椒,其实都不是转基因产品。

记者:美国人不吃转基因食品吗?

柯枫英:
自上个世纪80年代第一例转基因烟草在美国诞生以来,短短40多年时间,全球农业转基因作物商业化种植快速发展,而美国一直是转基因研发和应用第一大国。2016年,全球转基因产业总产值达到156亿美元,是1996年(1.5亿美元)的103倍。目前转基因种子已占全球商业种子市场35%的市值。商业化发展的特点有三个方面:

1、面积快速扩大。由1996年的170万公顷扩展至2016年的1.851亿公顷,增长112倍,占全球15亿公顷耕地的约12.6%。全球主要农作物种植面积中82%的大豆、68%的棉花、30%的玉米、25%的油菜都是转基因品种。

2、种植国家迅速增加。种植转基因作物的国家由1996年的6个增加到2016年的28个,加上批准进口的37个国家全球商业化应用的国家已增加到65个。

3、作物种类增多,全球批准商业化种植的转基因作物已增加至28种。美国一直是转基因作物最早和最大的种植与消费国家,2016年种植面积10.95亿亩,占美国可耕地面积的40%以上。美国种植的92%的玉米和 93%的棉花、94%的大豆、99%的甜菜都是转基因品种,市场上70%的加工食品都含有转基因成分。2014和2015年,美国又分别批准了品质改良转基因马铃薯、苹果的商业化种植,开始了转基因主粮和水果的种植。美国转基因大豆一半出口,一半本国消费。2016年转生长激素的“三文鱼”在美国上市,标志着世界上第一种转基因动物食品端上餐桌。巴西、阿根廷、印度、加拿大等都是主要的转基因作物种植国,面积都超过1000千公顷。巴西、阿根廷上世纪70年代前大豆种植面积小、单产水平低,种植转基因大豆后面积迅速增加,出口量逐年增长,目前均已接近美国,排名分别位居全球第二、第三。相比较而言,欧盟只在西班牙、葡萄牙等部分成员国种植,2016年总面积为13.6万公顷。但允许大量进口转基因大豆、玉米等用作加工原料。同样,日本虽没有商业化种植,但允许大量进口了包括土豆、大豆、玉米等的转基因农产品。

记者:妖魔化转基因有哪些危害?


柯枫英:
背离科学原则,恶意妖魔化转基因技术危害深远。

一是有损政府的公信力。政府的决策依据的是法律法规和科学原则。我国遵循国际食品法典委员会制定的转基因生物安全管理准则,一是建立健全了一整套适合我国国情并与国际接轨的法律法规、技术规程和管理体系。涵盖转基因研究、试验、生产、加工、经营、进口许可审批和产品强制标识等各环节。二是建立了技术支撑体系,组建了农业、医药、卫生、食品、环境、检测检验等,具有广泛的专业代表性和政府权威性国家农业转基因生物安全委员会;组建了由41位专家组成的全国农业转基因生物安全管理标准化技术委员会,认定了40个国家级的第三方监督检验测试机构。三是建立了转基因生物安全监管体系。妖魔化转基因是无视法律法规的尊严,破坏政府决策的科学基础,进而降低和削弱政府的威信,引发社会矛盾的行径。

第二是扰乱和撕裂社会,阻碍科技进步。懂转基因技术的是生物学家,大量反对转基因技术的恰恰是不了解这项技术的人。认知反差必然引发舆论的混乱和社会撕裂,让科学家人格受到羞辱,转基因科学研究舆论环境恶化,我国领先的技术优势可能停滞不前,科技本应早日造福人类,却被束之高阁,社会为此将付出高昂的成本。

第三是创造投机机会,扰乱市场。目前妖魔化转基因食品的主要形式是:转基因食品导致不孕不育、转基因食品致病致癌、转基因是外国人破坏中国龙种的手段等等。容易引发普通民众恐慌心理和激发自我保护意识,形成抵制转基因技术及食品的行为。而商家可以借机创造所谓“纯天然”“非转基因”食品更好更安全的概念和投机机会,并使之成为一种高利润产业,从而蒙骗普通消费者付出更多的成本购买低端或同质的产品,严重扰乱了市场规律。人类从来没有停止改良农作物基因的步伐,目前所有的农作物品种都是经历过基因突变、重组、改良而获得的,所谓“天然”是一个相对的概念。此外,在转基因产品标识及管理方面,相对于国际上普遍实行定量标识(设定阈值,如欧盟0.9%,日本5%),我国实行的是更加严格的按目录强制定性标识制度,即只要含有转基因成分就必须标识,这无疑增加了标识的成本和监管的难度,因标识及其监管涉及到制种、销售、种植、收储、加工、经营、流通等各环节全过程。事实上,标识与安全性无关(因而美国实行自愿标识制度),主要是满足消费者的知情权和选择权。

妖魔化本身就没有事实依据,只要大家保持理性、科学的态度,不断学习与提高认知,相信我们社会有自净能力,相信抹黑不会永远遮挡科学的光辉,反而会促进科学的普及,相信科学造福人类的步伐永远不会停止。

来源:农村新报

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