[科技日報]抗蟲 抗旱 抗逆 高效
據了解,目前,世界各國已累計批準21種轉基因作物商業化應用,涉及100多個轉化體,13類目標性狀,其功能大致可以分為兩類:第一類著重于發展抗性轉基因,例如抗除草劑、抗蟲、抗旱、抗鹽堿和抗寒等;第二類側重于改變作物的品質,比如增加營養、提高食品的醫療保健功能等,以及作為工業、藥物、能源原料。
那么,轉基因技術為什么會使農作物更加抗蟲、抗旱、抗逆、高效?我國轉基因農作物已經取得了哪些成效?目前亟待解決什么問題?針對這些疑問,記者采訪了有關專家。
最大優勢:實現基因的定向改造和轉移 顯著提高品種改良的能力和水平
科技日報:轉基因農作物的主要優勢是什么?
戴景瑞(中國工程院院士、中國農業大學教授、博士生導師):在科研中,我前半生基本做常規育種,近20年,在此基礎上,參與轉基因育種的研究工作。轉基因技術,與傳統技術相結合,可以提高育種的水平,使新品種增加一些傳統育種解決不了的性狀。比如,玉米作為飼料,占到玉米總消費的80%。玉米里含有一種植磷酸,豬、雞單胃動物食用后,不能被充分地利用、分解,必須加入植酸酶,才能被分解吸收。因此以前都把工業發酵生產的植酸酶作為添加劑加到飼料,才能解決磷有效吸收的問題。如今把植酸酶基因通過轉基因技術轉入玉米里面,飼料里就不必添加添加劑,保證了飼料的有效利用,減少了磷的排放,減少了環境污染,不消耗更多的勞動力、成本,是一個安全有效的生產技術,這是過去傳統技術解決不了的。因此轉基因效益非常大,很多國家大量投入資金研究,希望能夠讓農作物甚至于家養的動物獲得更多有利的基因,提高生產率,提高經濟效益,甚至改進品質。
科技日報:轉基因技術如何使農作物更加抗蟲、抗旱、抗逆、高效?
萬建民(中國農科院作物科學研究所所長):農作物的抗蟲、抗旱、抗逆、養分(氮磷鉀等)高效等性狀都是由單個或多個基因控制的,向農作物導入這些有用基因,并使其在受體中表達,可以達到改良作物性狀的目的。例如:棉鈴蟲是棉花的主要害蟲,以往棉農防治棉鈴蟲一年需要打藥10至20次,大量用藥不僅導致農民成本提高,收益減少,人畜中毒,而且引起環境污染。科學家從蘇云金芽胞桿菌中發現一種能產生專一性的殺蟲晶體蛋白即Bt基因,該基因進入鱗翅目害蟲(如棉鈴蟲)腸道堿性環境后即被激活,然后同害蟲腸壁細胞上的受體蛋白結合最后導致害蟲“腸穿孔”而死亡。利用轉基因技術將Bt基因導入棉花培育出抗棉鈴蟲棉花品種,使轉BT基因棉花的抗蟲性顯著提高,有效控制了棉鈴蟲危害。
另外,我國水資源短缺,農業用水占總用水量的70%,因此農作物抗旱品種的培育與應用具有重大意義。當農作物長時間處于干旱脅迫狀態下,會導致細胞水勢降低,膨壓減少,進而引起細胞原生質脫水,影響農作物正常的生理與代謝反應,最終影響農作物產量。抗旱分子機制研究發現,一些基因的過量表達,可以有效防止農作物細胞脫水、維持滲透平衡,有的基因可以提高農作物對水分的吸收和運輸能力等。利用轉基因技術將這些基因導入農作物中,就可以顯著提高農作物的抗旱性。例如,植物的液泡膜上的焦磷酸酶基因,可以降低細胞滲透勢,并影響生長素的分布與轉運,促進植物根系生長,提高水分的吸收能力,從而提高耐旱性。
同樣,在抗逆如耐鹽、耐高溫等、養分如氮磷鉀高效利用等性狀改良方面,科學家也陸續發現了具有重要利用價值的基因,通過轉基因技術創制出抗逆或養分高效利用的農作物新品種或品系。
成功案例:研制出抗蟲轉基因棉、抗水稻螟蟲品種、含植酸酶玉米 居國際領先水平
科技日報:在抗蟲、抗旱、抗逆、高效方面,我國哪些轉基因農作物已經取得了明顯的成效?有哪些技術是領先的?
戴景瑞:目前我國育成的抗棉鈴蟲棉花已大面積推廣,居國際領先水平。在水稻方面,研究取得很大成就,已有抗水稻螟蟲的品種,等待時機成熟就可向公眾開放。玉米的研究進展也較快,目前我國已研究出含植酸酶的玉米,可增加玉米的植酸酶含量,對于提高飼料的利用效率、減少磷的排放非常有益。
萬建民:在抗旱方面,抗旱轉基因小麥、玉米、大豆進入安全評價的田間環境釋放階段。研究表明,轉基因小麥表現出突出的節水抗旱性,比對照品種增產顯著,具有巨大的生產應用潛力。
正確對待:不能夠過分夸張 也不能無視發展
科技日報:公眾對待轉基因技術應該擁有怎樣的態度?我國目前亟待解決的問題是什么?
戴景瑞:在我國,凡是已公開允許進入市場的,都是經過嚴格安檢程序的,沒有安全問題。引起社會公眾各種不同的意見部分原因是由于公眾對轉基因常識性知識不太了解,認為轉基因和非典及其他傳染病有關。也有某些社會群眾組織,反對讓農作物本身以外物質進入農作物中,比如抗蟲玉米,實際上是把Bt基因轉到玉米里面去,玉米就獲得了抗蟲性。某些社會組織認為轉入抗蟲基因的玉米不安全有毒性,這是沒有道理的。Bt基因編碼的毒蛋白僅僅對鱗翅目害蟲有專效的毒害作用,對其他生物是沒有毒害作用。對人類來說,服用煮熟的玉米,毒蛋白遇高溫便降解了,更不存在安全的問題。
對待轉基因技術,不能夠過分地夸張,也不能無視它的發展。轉基因技術首先要有好基因,然后轉化到最好的品種里,才能發揮更大的作用。這要求擁有相當高的傳統育種水平,比如,分子育種就是和原來常規育種技術很好地結合,大大地提高育種水平,產生了更好的品種。轉基因有作物本身不具備的外來基因,很難尋找。目前,真正用到生產中并大規模產業化的只有兩個:抗除草劑和抗鱗翅目害蟲。未來,要把更多的外緣基因轉到農作物里面去,是一個漫長而逐步發展的過程。
萬建民:目前,我國在抗蟲、抗旱、抗逆、養分高效方面,已克隆出一批功能明確的基因,創制出一批轉基因育種新材料。今后,在抗逆養分高效利用轉基因農作物培育方面,尚需解決的問題包括:一是繼續加強有重要育種利用價值的抗逆、養分高效新基因的克隆與功能驗證;二是加強規模化轉基因技術研究和條件設施平臺建設;三是加快具有重要產業化應用潛力的轉基因農作物新品種培育,促進產業化進程;四是加速培育具有國際競爭力的生物技術企業。
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