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转基因技术——应对粮食危机大有可为

为了满足2050年世界人口对粮食的需求,全世界必须用更少的土地、水、能源、化肥和农药等投入来增产70%~100%。而这些,需要依靠生物技术的发展和创新来突破资源瓶颈。目前,美国大多数被认证的生物技术作物都是集中于改良农艺性状,而主要的改良性状是耐除草剂(主要为草甘膦)和抗虫。

以大豆为例,基于美国农业部提供的数据,耐除草剂大豆的种植面积比例从1997年的17%增长到2001年的68%,到2014年达到了94%。耐除草剂棉花的种植比例从1997年的10%到2001年占56%,在2014年达到了91%。

一直以来,有效防除杂草是大豆生长过程中面临的最大问题。杂草与大豆植株竞争光照、水分和养分,杂草还是病、虫害的宿主,茂盛的杂草在机械化收获时会磨损机械,干扰收获。与杂草竞争引起产量损失相关的主要因素是:杂草种类、杂草密度和竞争持续时间。如果杂草在整个生长季节都与大豆争夺光照、水分和养分,由此导致的产量损失可高达75%以上。

最早的抗除草剂技术即抗草甘膦大豆于1996年被批准商业化种植。抗草甘膦大豆的推广应用,为农民提供了有效的杂草控制措施,减少了因机械除草所带来的产量损失。同时也使得采用免耕少耕技术、减少水土侵蚀或流失成为可能。其经济效益、环境效益和社会效益极其显著。但由于长时间施用草甘膦除草剂,世界一些地方均出现关于某些杂草对草甘膦产生抗性的报道。采用不同作用机制的除草剂混合使用,是有效控制杂草对除草剂产生抗性的重要途径。

2015年初,美国农业部宣布批准孟山都公司研发的新一代抗麦草畏大豆。这种大豆含有一个来自嗜麦芽寡养单孢菌的麦草畏单加氧酶基因,能有效防治草甘膦难以控制和对草甘膦产生抗性的阔叶类杂草。该性状将会与草甘膦性状复合在一起推广应用。

“这个决定对农民们来讲是一个重要的里程碑。”孟山都公司首席技术官傅瑞磊博士这样说道。“我们很骄傲可以为农民提供另外一种解决方案,帮助他们高效管理农田,从而生产出更多粮食满足消费者的需求。”

2015年4月24日,欧盟委员会宣布批准10种新的转基因产品进口用于食品和饲料,批准的有效期为10年。获批的产品中就包括孟山都公司最新研发的抗麦草畏性状大豆。

欧盟委员会在其官方声明中指出,这次批准的转基因产品在欧盟上市之前,都通过了全面的审查流程,其中包括由欧洲食品安全局与各成员国合作实施的风险评估,证明这些产品是安全的。

大有可为的转基因

土豆是仅次于大米、小麦和玉米的全球第四大主粮。从发达国家到发展中国家,数以百万计的人口把土豆作为主要或者重要的营养来源。但由于它是无性繁殖作物,所以在育种方面与其它主粮完全不同。缺乏转基因作物保护技术导致土豆生产过程中受到病虫害、微生物和杂草侵害造成的损失高达70%。

2014年11月,美国农业部动植物卫生检验局向Simplot公司发放了InnateTM土豆在美国的商业化许可,成为第一款商业化种植的转基因土豆品种。

InnateTM土豆的天冬酰胺含量较低,从而降低了对人类潜在致癌的丙烯酰胺的生成,去皮后不会褪色,挫伤时斑点较少,易贮藏,减少了浪费从而有利于粮食安全。批准InnateTM将为转基因土豆在全球打开新的机会窗口。全球土豆的产量损失有22%归因于真菌和细菌病原体,有8%归因于病毒,再加上害虫造成的18%的损失以及杂草造成的23%的损失,如果没有作物保护,70%的土豆产量会损失于科罗拉多甲虫等害虫和病毒载体(蚜虫和叶蝉)以及由真菌、细菌、各种病毒以及线虫引起的疾病,这些会在其所在区域造成毁灭性损失。

Simplot公司进行的一项调查表明,91%的被调查者对InnateTM育种方法很放心,生物技术能够有效控制土豆因害虫和疾病所造成的损失。

到2050年将供养90亿人口是人类在本世纪剩余年份里必须面对的一大挑战。在小麦和大米绿色革命之后,作物生产率增幅下降。很明显,仅靠传统技术在2050年不能供养90亿人口。这就需要更先进的粮食作物生产体系来应付一系列的变化,包括日益增长的人口,急速变化的气候,逐渐减少的资源,逐渐变化的饮食习惯以及消费者对安全、高质量、营养丰富且便利的食品的需求。

全球科学界的一项提议是更好地兼用传统技术(适应性更好的种质)和最好的生物技术(适当的转基因和/非转基因性状),以取得作物生产率在全球15亿公顷耕地上的可持续增长。很显然,生物技术虽然不是解决粮食危机唯一的解决方案,但注定起着重要的作用,转基因技术依然是未来发展之路。

广泛应用

2014年是转基因作物商业化的第19年,已有28个国家的1800万农民种植了1.81亿公顷(4.48亿英亩)的转基因作物,比2013年27个国家的1.75亿公顷有所增长。

数据显示,过去全球147个已知转基因作物在1995~2014年间产生了多重重大效益:采用转基因技术使化学农药的使用率降低了37%,作物产量提高了22%,农民利润增加了68%。

美国是转基因作物的发源地,自1996年起,美国农民就开始广泛种植转基因作物。2014年是美国转基因发展的标志性年份。当年11月,美国批准了另一种粮食作物InnateTM土豆,相比传统品种,它的潜在致癌物质丙烯酰胺含量更低,挫伤浪费更少。几乎同一时间,一种新的转基因作物苜蓿(事件KK179)在美国获批种植,其木质素减少了22%,从而给饲料提供更多的营养,更易牲畜消化。

对于转基因作物,美国农民显示出了很高的接受度。在美国种植的第一种耐旱玉米,2014年的种植面积比2013年的5万公顷增加5倍以上,达到27.5万公顷。

一组数据显示,通过“咨询程序”向美国食品与药品监督管理局(FDA)提出审批申请的转基因食品产品已经超过110种,除转基因西红柿外,还包括转基因大豆、玉米、棉花、土豆、亚麻、菜籽、南瓜、木瓜、菊苣、甜菜、水稻、香瓜和小麦等。

这些得益于美国开明的监管体系和有效的监管措施。自转基因技术发明伊始,美国各界就以“可靠科学基础原则”为基础建立了一套独特的分散式监管体系。目前,美国对转基因作物进行监管的职能根据其用途分别由农业部、环保署以及FDA来行使。(编辑:Stellasun)

The End

发布于2015-08-04, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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王珊

《科学新闻》记者

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