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基因一词是英语“gene”的音译,它源于印欧语系,是“开始”、“生育”的意思。很久以来,人们并不明白遗传的奥秘。19世纪的细胞学说、达尔文的进化论与孟德尔的遗传定律,为近代生物学的发展奠定了基础。孟德尔从豌豆实验中推导出存在着专门承担遗传作用“种质”的遗传因子,从而演绎出孟德尔遗传规律。1909年,丹麦学者约翰逊提出用基因来指称任何一种生物中控制任何遗传性状而其遗传规律又符合孟德尔定律的遗传因子。1910年,摩尔根通过果蝇白眼突变研究,确证基因位于染色体上,随后创立了基因论。1953年Waston和Crick创立了DNA双螺旋结构,首次揭示了DNA分子的结构、组成及功能,开创了从分子水平揭示生命现象本质的新纪元,揭开了现代生物技术发展的序幕。1972年,美国斯坦福大学的生物化学教授PaulBerg和Jackson利用限制性内切酶和连接酶,得到了第一个体外重组的DNA分子,开启了重组DNA技术的先河,这是人类历史上第一次有目的的基因重组的成功尝试。运用重组DNA技术将外源的优良目的基因导入受体细胞或组织,改变其遗传组成后产生物质及其后代,这就是转基因技术。这项技术可以把任何外源的基因包括人、植物、动物、微生物甚至人工合成的基因,整合到植物、动物、微生物细胞中,使其具有人们所需要的各种性状。可见,转基因技术使人获得一种改变生物遗传性状、创造新物种的能力。
随着转基因技术的出现,人类跨入了基因工程时代:人们可以按照自己的意愿从生物体最基础的遗传物质——DNA水平上来改造生物体,进而改造整个自然界。正因为如此,转基因技术在农业、工业、医疗方面都有广泛的应用。转基因技术的应用包括:(1)种植业。转基因技术应用于植物育种,产生转基因作物,改变植物的遗传特性,不仅可获得抵御各种害虫和病毒、以及除草能力的作物,而且可以大大提高作物的产量和质量;培育各种奇花异草等园艺品种。(2)养殖业。转基因技术应用于动物育种,产生转基因动物,即人工改变基因,使之具有优质、速生、高抗性等人类需要的优良特性的家畜家禽新品种。(3)医药业。利用转基因细胞进行细胞培养,利用转基因微生物发酵培养或利用转基因动植物作为生物反应器来生产胰岛素、干扰素等珍稀药物,利用动植物生产疫苗等。(4)食品加工业。利用转基因技术改良曲霉、酵母等微生物品种,发酵生产食品添加剂和加工助剂、酱油、奶制品等,达到提高产量或改善风味等目的。此外,转基因技术作为生物学领域的成果,正通过大量边缘学科和相关行业的转化、吸收,迅速渗透到电子、信息、乃至机电、环保等其他行业,极大地改变了这些领域里的生产、管理、组织模式。成为推动生产力进步的强大内动力。总之,以转基因技术为基础的生物技术“代表着最有前途的技术方向,是本世纪最具有影响的高新技术新兴产业带,是最有生命力的经济增长链,是未来前景最有竞争力的产业群”。
当然,转基因技术是一种完全不同于传统生物育种技术的新技术,它有自身的特点,这些特点主要有如下几个方面:首先,转基因技术打破了物种之间的界限,例如,在自然进化中似乎不可能突破的动物和植物之间的界限因为转基因技术的出现而变成了现实;其次,也因为转基因技术突破了物种之间的界限,从而也使人类可以人为地改变自然物种的进化方向与进化速度,它可能导致这样一种结果,在自然进化状态下也许要经历漫长的时间才可能出现的新物种,在转基因技术条件下短时间就可以出现;由此,它引发出转基因技术的第三个特点,即它所可能导致的后果更加难以预测。转基因技术和其他技术不同,它是一种生物技术即它是按照人的目的对生命存在的一种改造,创造出的是一些具有特殊性状的生物新品种,它不像无机物的合成那样,如果说无机物的合成品仍然是无机物,那么转基因技术的“作品”却是有生命的,它能够再生,而且其性状可以遗传给下一代。这些也许是“提前”到来的新物种会给整个生物界(包括人类)带来什么样的影响,实在难以预测,这也就更加加深了人们的忧虑。例如,人们已经忧虑转基因技术的应用可能导致减少生物的多样性,破坏生态平衡,增加某些疾病的人畜共患几率,等等。
正因为转基因技术的上述特点,使得人们围绕它所进行的伦理争论一直就没有停止过,可以说,所有围绕转基因技术进行的伦理论争,都是基于转基因技术的上述特点而展开的。
二、道德还是不道德:围绕转基因技术的伦理论争及评析
围绕转基因技术的伦理论争,表现在不同的学术流派中,这里限于篇幅,主要分析两种针锋相对的观点,即伦理上的反对与伦理上的支持。
先来看看对转基因技术在伦理上持反对立场的观点。从转基因技术诞生的那天起,认为转基因技术违反伦理的观点就一直没有停止过,有相当多的学者甚至普通民众都持这一立场。大致说来,这种反对立场又可以相对区分为两个不同的层次:一是从根本上否定转基因技术本身,有人把这一立场概括为“本质方面”反对;另一种是从转基因技术的后果即其安全性和风险方面反对转基因技术,这一立场则通常被概括为“非本质方面”反对。实质上,“非本质方面”的反对严格说来并不是一种伦理上的判断,它潜藏的结论是:假如人类有足够能力来规避转基因技术应用中所导致的不安全性后果,那么,是可以进行转基因技术的研究和应用的,因此,对于非本质方面的反对立场,我们在这里不打算作分析。
从本质上反对转基因技术的最激烈的观点,来自于自然中心主义的伦理观。自然中心主义的伦理观有如下几个基本论点:首先,它把对生命的尊重作为伦理学的理论基石,认为无论是人、动物还是植物,凡是有生命的存在都应当得到道德上的同等尊重。泰勒指出:“采取尊重自然的态度,就是把地球自然生态系统中的野生动植物看作是具有固有价值的东西。”其次,尊重自然也就是尊重作为整体的生物共同体,承认构成共同体的每种动植物都具有内在价值。生命的、固有的、内在的价值就是因为生命本身自成目的。对于人和其他动植物生命个体来说,由于各自都具有一种内在目的性,并且其他生命的内在目的性勿需人的内在目的性来确证,所以人不具有高于其他生命的特质。因此,第三,应把保持自然的“完整、稳定和美丽”作为人类行为的终极目的和对人对自然的行为进行道德判断的终极尺度。在人的伦理责任中应包含不干涉其他生命体的存在、不作恶、保持对其他生命的尊重,并为自己的错误行为作出补偿等内容。
基于以上理由,自然主义的伦理观认为跨越杂交屏障的基因转移是非自然的,是对自然不合理的干涉,因而是不道德的。他们认为,改造自然有两种方式:一种是贴近自然或模仿自然的方式,另一种则是远离自然或非自然的方式。虽然不能说转基因是反自然的方式,但与传统的更符合自然的方式相比,当然是更为远离自然,是非自然的。第一,它是快速的,只用短短几年甚至几个月或几天时间就可以把一个外来物种的基因片断(遗传物质)转移到另一个物种中,并表达这个外来基因的产物——蛋白质。第二,转基因技术是激进的和大跨度的,可以把两个风马牛不相及的物种的基因结合在一起。比如,将土壤微生物毒蛋白基因转移到水稻身上,使后者抗虫;把北极鱼的基因转移到西红柿身上,使其抗寒。而在自然的进化方式中,当然也存在基因交流和融合,但一是不会产生这种狂飙突进式的基因转移,二是不会产生这种大跨越式的遗传物质融合。一种物质的某一性状和特征需要适应环境若干年才会形成和巩固,它在进化上是缓慢的,也是非常安全的。迅速的基因转移既可能让一个物种内部难以适应外来基因全面而有机的融入,也会使得这一物种由于特殊外来基因表达后产生新的特性(如抗虫)而与环境和其他物种的关系难以迅速磨合,造成一系列问题。因此,转基因的方式违背了自然的内在规律,是非自然、反进化的。
与自然中心主义立场相接近的是宗教神学的立场,它认为自然界是上帝按照最完美的方式创造出来的,因此,自然的存在本身就是最完美最和谐的存在,转基因技术以人为的方式打破了自然完美与和谐,是对上帝的蔑视和玩弄,因而是不道德的。
以上是从伦理道德上反对转基因技术的立场。另一方面,也有从伦理道德上支持转基因技术的,这种立场主要来自于人类中心主义者。
人类中心主义也有几个基本观点:首先,它认为,人道原则应该成为伦理学深层的价值论基础,人类整体的长远生存利益应该成为人们行为的终极目的,以及人类对待自然的行为进行道德判断的终极尺度,在人类与自然的相互作用中应将人类的利益置于首要地位。其次,人类实践行为的目的不是为了实现自然规律,合乎自然的结果只是为了人类更好的生存。抛开人类利益,人类就没有实现外部自然规律的义务和责任。再次,在自然界,基因的突变和交流是广泛存在的,这是进化的动因,也是进化最主要的来源之一。很多的野生物种之间基因的交流就导致我们这样一个多种多样的世界。转基因技术与传统的以及新近发展的亚种间杂交技术相比,在基本原则上并无实质差别。它只不过是传统的生物技术的延伸而已,是自然的。最后,为了满足人类的各种需要,我们应该发展转基因技术。
应该说,上述两种相互对立的伦理立场都有一定的道理。自然中心主义者看到了自然界非人类生命存在具有自己的内在价值,这种内在价值并不需要人类来加以确证,因此,人类应对自然界中的生命存在保持应有的尊重,这一点,无论是从理论上还是从实践上看都具有一定的合理性。事实上,如果我们不是狭义地理解价值这个范畴,即不再把价值仅仅理解为物对人的关系,而是把价值理解为相互作用与影响的存在之间的意义关系,那么,在自然的演化系统中,任何一种存在都是有确定的价值与意义的,非人类生命存在的价值的确不需要人类来确证。因此,人类并没有比其他生命存在更为优越的地位。在这个意义上,提出人类应尊重自然界中非人类生命存在的权利是有道理的。从实践上看,在人类历史的发展过程中,正是由于我们过分强调了人类对于非人类生命存在的优越地位,把自然中的非人类存在仅仅当作对于人类而言的工具性价值,才导致了人类对自然的疯狂掠夺,导致了生态危机,也使人类的生存环境恶化。改变这种状况的一个重要途径,就是转化人类在处理自身与自然关系时的价值思维模式。否则,人类将永远不可能实现与自然界中非人类的生命存在和谐相处,共生共荣。
但是,自然中心主义的伦理观根本不考虑人类在自然中是一种特殊存在,即人类是迄今为止在自然界中惟一可以认识自然必然性、利用自然必然性从而在一定程度上超越自然必然性的存在这一客观的、科学的事实,力图把人的活动降低为动物活动的水平,则是错误的。在漫长的自然演化过程中,人类从生物世界中脱颖而出,获得了超出其他生命存在的智慧,使人类获得了一定程度的自由:人可以以自己的需要、目的与愿望为尺度,对自己置身其中的自然进行否定性的实践活动,使之符合自己的需要。这种对自然的否定性的实践活动正是人类文化发生的最深刻的根源。可以说,人类在自然中的大多数活动都带有否定性的特点,在某种意义上,即是对自然的“不尊重”。自然中心主义者无视这一点,并不是实事求是的态度。如果说自然中心主义者无视人类活动的特殊性,而力图把人类活动降低为动物的水平的话,那么人类中心主义者则恰好相反,他们看到了人类和人类活动的特殊性,肯定人类的活动不可能是一种简单地重复自然必然性的活动,而是从自己的需要、愿望和目的出发,力图把自己从自然必然性中提升出来的活动,因此,人类不可能不干预自然。要求人类的活动还原为其他生命存在的本能地适应自然的活动,是没有道理的。应该说,人类中心主义的这一立场也具有一定的合理性。但是,人类中心主义者把人类的特殊性无限放大了,把人类的需要、目的与愿望当作衡量其他生命存在的惟一尺度,非人类的生命存在只有在人类的需要、目的与愿望面前去寻找自己存在的理由。因此,只要有需要,人类就可以利用自己的智慧任意去操纵自然。从理论上说,人类中心主义者的上述立场,是对“价值”这一范畴作了非常狭义的理解,即只把价值看作是物对人的需要满足的关系,而不是把价值理解为相互作用的对象之间的意义关系,这是典型的人类的“狂妄”。从实践上看,上述思维方式导致了人与自然之间的紧张,现代社会中人类生存环境的恶化与其有着密切的联系。
最后,还应该指出,尽管自然中心主义和人类中心主义存在着冲突与对立的一面,但是两者又有共同的局限,即它们都坚持一种自然与人类两分的立场,把自然的演化过程和人类的活动对立起来,从而使得他们无论是对转基因技术的伦理支持还是对转基因技术的伦理否定,都没有足够的理由。摆脱这一困境的思路,就是要超越自然中心主义和人类中心主义,在一个更高的基础上去考察转基因技术存在的伦理理由及其限度。
三、支持与限度:新自然观视野中转基因技术的伦理维度
如在对转基因技术进行伦理判断时,既不能坚持自然中心主义的立场,也不能坚持人类中心主义的立场,那么,转基因技术还能获得伦理上的支持吗?我们的回答是肯定的,即它是可以获得伦理上的支持的。但是,我们同时又认为,这种伦理上的支持并不是至上的,而是相对的、有限度的。我们的观点是,在对待转基因技术的伦理立场上,必须要考虑两个伦理维度:一方面,我们要考虑自然的权利,尊重自然;另一方面,我们也要考虑人类的利益,尊重人类活动的目的。一句话,要把自然的权利和人类的权利结合起来,在两者之间保持必要的张力,从而使自然和人类实现和谐共生。
之所以做出这样的判断,是基于对人类中心主义对自然权利和价值的漠视所带来的生态环境恶化以及自然中心主义对人类权利和价值的漠视所导致人类无所作为的后果的判断。我们认为,要给转基因技术一种恰当的伦理理由,有必要突破传统自然中心主义和人类中心主义的思维模式,在一个新的更高的基础上来重新思考自然与人类的关系。在这里,我们提出一种新的自然观,以作为我们这一立场的理论基础。这种新自然观的主要内容可以概括为:从人的现实存在的特点出发,把人的活动纳入自然演化的总体进程来加以考察,以此来进一步思考人类在自然演化进程中的权利、义务与责任,并以此来透视转基因技术的伦理合理性及其限度。
把人类的活动纳入自然演化的进程来思考,无论是从客观事实存在上看还是从思想史上看,都是有依据的。从客观事实存在上看,人类本身是自然界长期演化的结果,这意味着人类的出现既是自然界中增添了一个新的成员,同时,人类也就成为自然生态系统中的一个环节而参与自然的总体的演化过程。
从思想史的角度看,尽管有不少的思想家把人类的活动和自然的演化对立起来,或者强调人类活动对于自然演化的优先地位(如人类中心主义者),或者把自然的演化看作是既定完美与和谐的,人类的活动只会对这种完美与和谐的破坏(如自然中心主义者),但是把人类的活动纳入自然演化过程进行思考的思想学说却仍然是存在的,最典型的就是中国智慧中的儒家学说。儒家的主流思想是认为天人合一,人性与天地万物之性相通,因此,人只要能尽自己的本性,就能尽天地万物之本性,因而能够参与天地万物的演化过程。“唯天下至诚,为能尽其性;能尽其性则能尽人之性;能尽人之性,则能尽物之性;能尽物之性,则可以赞天地之化育;可以赞天地之化育,则可以与天地参矣。”(《中庸》)虽然,这里强调“能尽人之性”是“能尽物之性”的前提,但是,这决不是以人为尺度来辅量裁成万物。因为,依儒家的立场,天地之性恰恰在于它能促成万物自由地生长发育,即所谓“生生之德”,也就是真正意义上的仁德。所以,尽人之性以参与天地万物的演化过程,不是以牺牲非人类的生物存在的利益为前提的,从而它不表现为人类中心主义。但既然是人参与其中的演化过程,它也就必然地带上人类的价值目的与追求,因此,它又不可能表现为对自然地消极服从,因而,它和自然中心主义也有着本质的区别。这一点,从儒家的仁者情怀中可以看得非常清楚。儒家认为,天地有自己演化的规律,但必然之中有偶然,在自然界中,经常会产生“离经叛道”的情形,使生命存在并不能按照自己的本性来伸张、发育自己,改变这种现状的责任就落到了通天地之道的人的身上,所谓“儒者与天地万物为一体。假使一物不得其所,便是吾仁未有尽处”。另外,儒家还认为,自然只是提供了万物演化的可能性,这种可能性向现实性的转化,也需要通过人的活动,即所谓“天地设位,圣人成能;人谋鬼谋,百姓与能”(《易传·系辞上》)。当然,“天地设位,圣人成能”的过程,同样不是人的主观随意的过程,相反,它是一个充分考虑了人的生命理想和非人类存在的本性的过程,是“近取诸身,远取诸物”的过程,因而,也就是一个充分考虑了人的活动目的和自然界中其他生命存在的价值与意义的过程。总之,中国传统的儒家思想,确乎在一定程度上体现了这样一种思维方式:即既把人的活动纳入自然的演化过程,同时又充分注意到了人作为一种特殊的存在而在自然演化中所起的特殊作用的思维方式。这种思维方式,正是我们今天超越自然中心主义和人类中心主义的重要思想资源。
即使从宗教神学的立场上看,我们也同样可以把作为人的活动的具体形式的转基因技术的应用看作是自然演化的重要环节。因为,作为造物主,上帝既然赋予了人类以智慧,那就意味着人类必然要运用自己的智慧来从事自己的活动,这正是顺从了造物主的意愿。相反,如果人类不运用自己的智慧,反倒是对上帝的不尊重,是违反了上帝的旨意!
以上述立场来看待转基因技术及其应用,我们就不会简单地认为转基因技术是反自然的,是对自然界中非人类存在的生命的不尊重。
更进一步,当我们考虑自然存在及其演化方式时,我们将更加清楚地看到转基因技术及其应用的自然本性。我们知道,在自然界中,生物之间、生物和无机物之间,都在以不同的方式进行物质、信息和能量的转化,人类和自然的其他存在之间同样存在着以自己的方式进行的物质、能量、信息的转化。这种转化是自然存在和演化的方式,没有它,就无所谓自然,因此,这里并不存在从人类的视角来看的道德与不道德的问题。老虎吃羊或其他比自己弱小的动物,我们并不会对之进行道德评价,因为这是自然的演化方式。转基因技术的应用同样可以看作是人类与非人类之间进行的物质、信息和能量的转化方式。既如此,我们又怎能简单地对其进行伦理上的“是”或“否”的判断呢?
上面的分析是不是意味着人类所有的针对自然的活动,都不需要进行伦理道德上的考虑?是不是都不需要受伦理道德的制约呢?答案当然是否定的。我们在上面反复提到,不能对转基因技术进行“简单的”伦理上的“是”或“否”的判断,恰好意味着对转基因技术进行伦理判断的复杂性,这种复杂性来源于人类存在的特殊性:人类虽然是自然大家庭中的一员,但他却是自然中最为特殊的成员——人是一种有智慧的、自由的存在。正是这样一种特殊性,使人类的活动不同于非人类的其他生命存在的活动。如果说,非人类的生命存在的活动完全受着自然这个整体的必然性的制约,只能是一种被动地适应自然的活动,那么,人类则完全有可能凭借自己的智慧认识、利用并在一定程度上超越这种必然性。人类对自然必然性的超越,意味着自然的演化过程带有了更多的“人类性”因素——人类总是力图以自己的需要、愿望和目的为尺度,使自然的演化朝着自己所欲求的方向发展。这就导致了在自然这个大家庭中,人类活动的自主自为性与非人类生命存在活动的被动适应性之间的冲突。这种冲突提供了我们对人类活动进行伦理考量的可能性和必要性。
在自然界中,生命的演化有一个从低级到高级的进化过程,但这个过程是生命存在与非生命存在之间、生命存在与生命存在之间不断进行的物质、信息能量等等交换的过程,这既是自然界中非人类生命存在的基础,也是作为自然大家庭之一员的人类存在和发展的基础。因此,如前文所言,如果我们把价值理解为相互作用与影响的存在之间的意义关系,那么,在自然的演化系统中,任何一种存在都是有确定的价值与意义的,非人类生命存在的价值的确不需要人类来确证。正是在这个意义上——在抽象的意义上,我们说,自然这个生命共同体中的任何一个成员,都有责任和义务尊重自然这个整体的演化规律,但从具体的意义上来说,自然这个生命共同体中的非人类生命存在并不能认识到它们与自然整体的不可分割的联系,因此,它们不存在尊重不尊重自然的问题。而人类则不同,它是自然殊的存在,它能充分认识到自己和自然整体的这种不可分割的联系,能认识到自身活动的后果,所以,它必须对自己的行为负责。由此,我们就可以得出结论,转基因技术有其自然的基础,但是又决不能放任其任意发展,对之进行伦理的辩护和对之进行伦理制约同样重要。人类有满足自身需要的权利,因此,转基因技术有其伦理理由;但是,人类是自然生命共同体的一员,它有责任和义务尊重其他生命存在。满足自身需要和尊重作为整体的自然,两者相互制约,构成我们在发展转基因技术时必须考虑的两个道德维度。
尊重自然,不是要把人类的活动降低到动物活动的水平,尊重人类自身的需要,也不是要把人类的需要夸大到“惟我独尊”的地步。尊重自然,首要的是指要尊重自然的演化规律,尊重自然在漫长的演化过程中形成的生命共同体成员之间的平衡、和谐的关系,以保证自然界能够健康、正常地发展,同时也保护人类自身进行文化创造的自然基础。尊重人类的需要,意味着人类的活动和非人类的生命活动一样也有自己的目的,因此,对人类为了自身目的而进行的干预自然的活动不加分析地进行伦理上的谴责是没有道理的。
关键词:转基因;伦理;辩护;限度
转基因技术及其应用,是现代科技发展的前沿领域,其在种植业、养殖业、食品加工和医药制造等领域的广泛应用前景和巨大的商业利润,已经引起了各国政府和众多企业的高度重视。转基因技术的应用已经或正在给人类带来福祉,但与此同时,由于转基因技术自身的特点及其难以准确预测的后果,人们对转基因技术的伦理争论一直就没有停止过——伦理上的否定和伦理上的肯定两种针锋相对的立场同时存在。这说明,如果不能从伦理道德上为转基因技术及其应用寻求恰当的理由,那么,这一新科技将不能获得健康的发展。基于上述考虑,笔者力图在本文中为转基因技术及其应用寻求伦理上的支持,同时也力图探讨这种支持的限度。
一、福音与忧虑:转基因技术及其特点
基因一词是英语“gene”的音译,它源于印欧语系,是“开始”、“生育”的意思。很久以来,人们并不明白遗传的奥秘。19世纪的细胞学说、达尔文的进化论与孟德尔的遗传定律,为近代生物学的发展奠定了基础。孟德尔从豌豆实验中推导出存在着专门承担遗传作用“种质”的遗传因子,从而演绎出孟德尔遗传规律。1909年,丹麦学者约翰逊提出用基因来指称任何一种生物中控制任何遗传性状而其遗传规律又符合孟德尔定律的遗传因子。1910年,摩尔根通过果蝇白眼突变研究,确证基因位于染色体上,随后创立了基因论。1953年Waston和Crick创立了DNA双螺旋结构,首次揭示了DNA分子的结构、组成及功能,开创了从分子水平揭示生命现象本质的新纪元,揭开了现代生物技术发展的序幕。1972年,美国斯坦福大学的生物化学教授PaulBerg和Jackson利用限制性内切酶和连接酶,得到了第一个体外重组的DNA分子,开启了重组DNA技术的先河,这是人类历史上第一次有目的的基因重组的成功尝试。运用重组DNA技术将外源的优良目的基因导入受体细胞或组织,改变其遗传组成后产生物质及其后代,这就是转基因技术。这项技术可以把任何外源的基因包括人、植物、动物、微生物甚至人工合成的基因,整合到植物、动物、微生物细胞中,使其具有人们所需要的各种性状。可见,转基因技术使人获得一种改变生物遗传性状、创造新物种的能力。
随着转基因技术的出现,人类跨入了基因工程时代:人们可以按照自己的意愿从生物体最基础的遗传物质——DNA水平上来改造生物体,进而改造整个自然界。正因为如此,转基因技术在农业、工业、医疗方面都有广泛的应用。转基因技术的应用包括:(1)种植业。转基因技术应用于植物育种,产生转基因作物,改变植物的遗传特性,不仅可获得抵御各种害虫和病毒、以及除草能力的作物,而且可以大大提高作物的产量和质量;培育各种奇花异草等园艺品种。(2)养殖业。转基因技术应用于动物育种,产生转基因动物,即人工改变基因,使之具有优质、速生、高抗性等人类需要的优良特性的家畜家禽新品种。(3)医药业。利用转基因细胞进行细胞培养,利用转基因微生物发酵培养或利用转基因动植物作为生物反应器来生产胰岛素、干扰素等珍稀药物,利用动植物生产疫苗等。(4)食品加工业。利用转基因技术改良曲霉、酵母等微生物品种,发酵生产食品添加剂和加工助剂、酱油、奶制品等,达到提高产量或改善风味等目的。此外,转基因技术作为生物学领域的成果,正通过大量边缘学科和相关行业的转化、吸收,迅速渗透到电子、信息、乃至机电、环保等其他行业,极大地改变了这些领域里的生产、管理、组织模式。成为推动生产力进步的强大内动力。总之,以转基因技术为基础的生物技术“代表着最有前途的技术方向,是本世纪最具有影响的高新技术新兴产业带,是最有生命力的经济增长链,是未来前景最有竞争力的产业群”。
当然,转基因技术是一种完全不同于传统生物育种技术的新技术,它有自身的特点,这些特点主要有如下几个方面:首先,转基因技术打破了物种之间的界限,例如,在自然进化中似乎不可能突破的动物和植物之间的界限因为转基因技术的出现而变成了现实;其次,也因为转基因技术突破了物种之间的界限,从而也使人类可以人为地改变自然物种的进化方向与进化速度,它可能导致这样一种结果,在自然进化状态下也许要经历漫长的时间才可能出现的新物种,在转基因技术条件下短时间就可以出现;由此,它引发出转基因技术的第三个特点,即它所可能导致的后果更加难以预测。转基因技术和其他技术不同,它是一种生物技术即它是按照人的目的对生命存在的一种改造,创造出的是一些具有特殊性状的生物新品种,它不像无机物的合成那样,如果说无机物的合成品仍然是无机物,那么转基因技术的“作品”却是有生命的,它能够再生,而且其性状可以遗传给下一代。这些也许是“提前”到来的新物种会给整个生物界(包括人类)带来什么样的影响,实在难以预测,这也就更加加深了人们的忧虑。例如,人们已经忧虑转基因技术的应用可能导致减少生物的多样性,破坏生态平衡,增加某些疾病的人畜共患几率,等等。
正因为转基因技术的上述特点,使得人们围绕它所进行的伦理争论一直就没有停止过,可以说,所有围绕转基因技术进行的伦理论争,都是基于转基因技术的上述特点而展开的。
二、道德还是不道德:围绕转基因技术的伦理论争及评析
围绕转基因技术的伦理论争,表现在不同的学术流派中,这里限于篇幅,主要分析两种针锋相对的观点,即伦理上的反对与伦理上的支持。
先来看看对转基因技术在伦理上持反对立场的观点。从转基因技术诞生的那天起,认为转基因技术违反伦理的观点就一直没有停止过,有相当多的学者甚至普通民众都持这一立场。大致说来,这种反对立场又可以相对区分为两个不同的层次:一是从根本上否定转基因技术本身,有人把这一立场概括为“本质方面”反对;另一种是从转基因技术的后果即其安全性和风险方面反对转基因技术,这一立场则通常被概括为“非本质方面”反对。实质上,“非本质方面”的反对严格说来并不是一种伦理上的判断,它潜藏的结论是:假如人类有足够能力来规避转基因技术应用中所导致的不安全性后果,那么,是可以进行转基因技术的研究和应用的,因此,对于非本质方面的反对立场,我们在这里不打算作分析。
从本质上反对转基因技术的最激烈的观点,来自于自然中心主义的伦理观。自然中心主义的伦理观有如下几个基本论点:首先,它把对生命的尊重作为伦理学的理论基石,认为无论是人、动物还是植物,凡是有生命的存在都应当得到道德上的同等尊重。泰勒指出:“采取尊重自然的态度,就是把地球自然生态系统中的野生动植物看作是具有固有价值的东西。”其次,尊重自然也就是尊重作为整体的生物共同体,承认构成共同体的每种动植物都具有内在价值。生命的、固有的、内在的价值就是因为生命本身自成目的。对于人和其他动植物生命个体来说,由于各自都具有一种内在目的性,并且其他生命的内在目的性勿需人的内在目的性来确证,所以人不具有高于其他生命的特质。因此,第三,应把保持自然的“完整、稳定和美丽”作为人类行为的终极目的和对人对自然的行为进行道德判断的终极尺度。在人的伦理责任中应包含不干涉其他生命体的存在、不作恶、保持对其他生命的尊重,并为自己的错误行为作出补偿等内容。
基于以上理由,自然主义的伦理观认为跨越杂交屏障的基因转移是非自然的,是对自然不合理的干涉,因而是不道德的。他们认为,改造自然有两种方式:一种是贴近自然或模仿自然的方式,另一种则是远离自然或非自然的方式。虽然不能说转基因是反自然的方式,但与传统的更符合自然的方式相比,当然是更为远离自然,是非自然的。第一,它是快速的,只用短短几年甚至几个月或几天时间就可以把一个外来物种的基因片断(遗传物质)转移到另一个物种中,并表达这个外来基因的产物——蛋白质。第二,转基因技术是激进的和大跨度的,可以把两个风马牛不相及的物种的基因结合在一起。比如,将土壤微生物毒蛋白基因转移到水稻身上,使后者抗虫;把北极鱼的基因转移到西红柿身上,使其抗寒。而在自然的进化方式中,当然也存在基因交流和融合,但一是不会产生这种狂飙突进式的基因转移,二是不会产生这种大跨越式的遗传物质融合。一种物质的某一性状和特征需要适应环境若干年才会形成和巩固,它在进化上是缓慢的,也是非常安全的。迅速的基因转移既可能让一个物种内部难以适应外来基因全面而有机的融入,也会使得这一物种由于特殊外来基因表达后产生新的特性(如抗虫)而与环境和其他物种的关系难以迅速磨合,造成一系列问题。因此,转基因的方式违背了自然的内在规律,是非自然、反进化的。
与自然中心主义立场相接近的是宗教神学的立场,它认为自然界是上帝按照最完美的方式创造出来的,因此,自然的存在本身就是最完美最和谐的存在,转基因技术以人为的方式打破了自然完美与和谐,是对上帝的蔑视和玩弄,因而是不道德的。
以上是从伦理道德上反对转基因技术的立场。另一方面,也有从伦理道德上支持转基因技术的,这种立场主要来自于人类中心主义者。
人类中心主义也有几个基本观点:首先,它认为,人道原则应该成为伦理学深层的价值论基础,人类整体的长远生存利益应该成为人们行为的终极目的,以及人类对待自然的行为进行道德判断的终极尺度,在人类与自然的相互作用中应将人类的利益置于首要地位。其次,人类实践行为的目的不是为了实现自然规律,合乎自然的结果只是为了人类更好的生存。抛开人类利益,人类就没有实现外部自然规律的义务和责任。再次,在自然界,基因的突变和交流是广泛存在的,这是进化的动因,也是进化最主要的来源之一。很多的野生物种之间基因的交流就导致我们这样一个多种多样的世界。转基因技术与传统的以及新近发展的亚种间杂交技术相比,在基本原则上并无实质差别。它只不过是传统的生物技术的延伸而已,是自然的。最后,为了满足人类的各种需要,我们应该发展转基因技术。
应该说,上述两种相互对立的伦理立场都有一定的道理。自然中心主义者看到了自然界非人类生命存在具有自己的内在价值,这种内在价值并不需要人类来加以确证,因此,人类应对自然界中的生命存在保持应有的尊重,这一点,无论是从理论上还是从实践上看都具有一定的合理性。事实上,如果我们不是狭义地理解价值这个范畴,即不再把价值仅仅理解为物对人的关系,而是把价值理解为相互作用与影响的存在之间的意义关系,那么,在自然的演化系统中,任何一种存在都是有确定的价值与意义的,非人类生命存在的价值的确不需要人类来确证。因此,人类并没有比其他生命存在更为优越的地位。在这个意义上,提出人类应尊重自然界中非人类生命存在的权利是有道理的。从实践上看,在人类历史的发展过程中,正是由于我们过分强调了人类对于非人类生命存在的优越地位,把自然中的非人类存在仅仅当作对于人类而言的工具性价值,才导致了人类对自然的疯狂掠夺,导致了生态危机,也使人类的生存环境恶化。改变这种状况的一个重要途径,就是转化人类在处理自身与自然关系时的价值思维模式。否则,人类将永远不可能实现与自然界中非人类的生命存在和谐相处,共生共荣。
但是,自然中心主义的伦理观根本不考虑人类在自然中是一种特殊存在,即人类是迄今为止在自然界中惟一可以认识自然必然性、利用自然必然性从而在一定程度上超越自然必然性的存在这一客观的、科学的事实,力图把人的活动降低为动物活动的水平,则是错误的。在漫长的自然演化过程中,人类从生物世界中脱颖而出,获得了超出其他生命存在的智慧,使人类获得了一定程度的自由:人可以以自己的需要、目的与愿望为尺度,对自己置身其中的自然进行否定性的实践活动,使之符合自己的需要。这种对自然的否定性的实践活动正是人类文化发生的最深刻的根源。可以说,人类在自然中的大多数活动都带有否定性的特点,在某种意义上,即是对自然的“不尊重”。自然中心主义者无视这一点,并不是实事求是的态度。如果说自然中心主义者无视人类活动的特殊性,而力图把人类活动降低为动物的水平的话,那么人类中心主义者则恰好相反,他们看到了人类和人类活动的特殊性,肯定人类的活动不可能是一种简单地重复自然必然性的活动,而是从自己的需要、愿望和目的出发,力图把自己从自然必然性中提升出来的活动,因此,人类不可能不干预自然。要求人类的活动还原为其他生命存在的本能地适应自然的活动,是没有道理的。应该说,人类中心主义的这一立场也具有一定的合理性。但是,人类中心主义者把人类的特殊性无限放大了,把人类的需要、目的与愿望当作衡量其他生命存在的惟一尺度,非人类的生命存在只有在人类的需要、目的与愿望面前去寻找自己存在的理由。因此,只要有需要,人类就可以利用自己的智慧任意去操纵自然。从理论上说,人类中心主义者的上述立场,是对“价值”这一范畴作了非常狭义的理解,即只把价值看作是物对人的需要满足的关系,而不是把价值理解为相互作用的对象之间的意义关系,这是典型的人类的“狂妄”。从实践上看,上述思维方式导致了人与自然之间的紧张,现代社会中人类生存环境的恶化与其有着密切的联系。
最后,还应该指出,尽管自然中心主义和人类中心主义存在着冲突与对立的一面,但是两者又有共同的局限,即它们都坚持一种自然与人类两分的立场,把自然的演化过程和人类的活动对立起来,从而使得他们无论是对转基因技术的伦理支持还是对转基因技术的伦理否定,都没有足够的理由。摆脱这一困境的思路,就是要超越自然中心主义和人类中心主义,在一个更高的基础上去考察转基因技术存在的伦理理由及其限度。
三、支持与限度:新自然观视野中转基因技术的伦理维度
如在对转基因技术进行伦理判断时,既不能坚持自然中心主义的立场,也不能坚持人类中心主义的立场,那么,转基因技术还能获得伦理上的支持吗?我们的回答是肯定的,即它是可以获得伦理上的支持的。但是,我们同时又认为,这种伦理上的支持并不是至上的,而是相对的、有限度的。我们的观点是,在对待转基因技术的伦理立场上,必须要考虑两个伦理维度:一方面,我们要考虑自然的权利,尊重自然;另一方面,我们也要考虑人类的利益,尊重人类活动的目的。一句话,要把自然的权利和人类的权利结合起来,在两者之间保持必要的张力,从而使自然和人类实现和谐共生。
之所以做出这样的判断,是基于对人类中心主义对自然权利和价值的漠视所带来的生态环境恶化以及自然中心主义对人类权利和价值的漠视所导致人类无所作为的后果的判断。我们认为,要给转基因技术一种恰当的伦理理由,有必要突破传统自然中心主义和人类中心主义的思维模式,在一个新的更高的基础上来重新思考自然与人类的关系。在这里,我们提出一种新的自然观,以作为我们这一立场的理论基础。这种新自然观的主要内容可以概括为:从人的现实存在的特点出发,把人的活动纳入自然演化的总体进程来加以考察,以此来进一步思考人类在自然演化进程中的权利、义务与责任,并以此来透视转基因技术的伦理合理性及其限度。
把人类的活动纳入自然演化的进程来思考,无论是从客观事实存在上看还是从思想史上看,都是有依据的。从客观事实存在上看,人类本身是自然界长期演化的结果,这意味着人类的出现既是自然界中增添了一个新的成员,同时,人类也就成为自然生态系统中的一个环节而参与自然的总体的演化过程。
从思想史的角度看,尽管有不少的思想家把人类的活动和自然的演化对立起来,或者强调人类活动对于自然演化的优先地位(如人类中心主义者),或者把自然的演化看作是既定完美与和谐的,人类的活动只会对这种完美与和谐的破坏(如自然中心主义者),但是把人类的活动纳入自然演化过程进行思考的思想学说却仍然是存在的,最典型的就是中国智慧中的儒家学说。儒家的主流思想是认为天人合一,人性与天地万物之性相通,因此,人只要能尽自己的本性,就能尽天地万物之本性,因而能够参与天地万物的演化过程。“唯天下至诚,为能尽其性;能尽其性则能尽人之性;能尽人之性,则能尽物之性;能尽物之性,则可以赞天地之化育;可以赞天地之化育,则可以与天地参矣。”(《中庸》)虽然,这里强调“能尽人之性”是“能尽物之性”的前提,但是,这决不是以人为尺度来辅量裁成万物。因为,依儒家的立场,天地之性恰恰在于它能促成万物自由地生长发育,即所谓“生生之德”,也就是真正意义上的仁德。所以,尽人之性以参与天地万物的演化过程,不是以牺牲非人类的生物存在的利益为前提的,从而它不表现为人类中心主义。但既然是人参与其中的演化过程,它也就必然地带上人类的价值目的与追求,因此,它又不可能表现为对自然地消极服从,因而,它和自然中心主义也有着本质的区别。这一点,从儒家的仁者情怀中可以看得非常清楚。儒家认为,天地有自己演化的规律,但必然之中有偶然,在自然界中,经常会产生“离经叛道”的情形,使生命存在并不能按照自己的本性来伸张、发育自己,改变这种现状的责任就落到了通天地之道的人的身上,所谓“儒者与天地万物为一体。假使一物不得其所,便是吾仁未有尽处”。另外,儒家还认为,自然只是提供了万物演化的可能性,这种可能性向现实性的转化,也需要通过人的活动,即所谓“天地设位,圣人成能;人谋鬼谋,百姓与能”(《易传·系辞上》)。当然,“天地设位,圣人成能”的过程,同样不是人的主观随意的过程,相反,它是一个充分考虑了人的生命理想和非人类存在的本性的过程,是“近取诸身,远取诸物”的过程,因而,也就是一个充分考虑了人的活动目的和自然界中其他生命存在的价值与意义的过程。总之,中国传统的儒家思想,确乎在一定程度上体现了这样一种思维方式:即既把人的活动纳入自然的演化过程,同时又充分注意到了人作为一种特殊的存在而在自然演化中所起的特殊作用的思维方式。这种思维方式,正是我们今天超越自然中心主义和人类中心主义的重要思想资源。
即使从宗教神学的立场上看,我们也同样可以把作为人的活动的具体形式的转基因技术的应用看作是自然演化的重要环节。因为,作为造物主,上帝既然赋予了人类以智慧,那就意味着人类必然要运用自己的智慧来从事自己的活动,这正是顺从了造物主的意愿。相反,如果人类不运用自己的智慧,反倒是对上帝的不尊重,是违反了上帝的旨意!
以上述立场来看待转基因技术及其应用,我们就不会简单地认为转基因技术是反自然的,是对自然界中非人类存在的生命的不尊重。
更进一步,当我们考虑自然存在及其演化方式时,我们将更加清楚地看到转基因技术及其应用的自然本性。我们知道,在自然界中,生物之间、生物和无机物之间,都在以不同的方式进行物质、信息和能量的转化,人类和自然的其他存在之间同样存在着以自己的方式进行的物质、能量、信息的转化。这种转化是自然存在和演化的方式,没有它,就无所谓自然,因此,这里并不存在从人类的视角来看的道德与不道德的问题。老虎吃羊或其他比自己弱小的动物,我们并不会对之进行道德评价,因为这是自然的演化方式。转基因技术的应用同样可以看作是人类与非人类之间进行的物质、信息和能量的转化方式。既如此,我们又怎能简单地对其进行伦理上的“是”或“否”的判断呢?
上面的分析是不是意味着人类所有的针对自然的活动,都不需要进行伦理道德上的考虑?是不是都不需要受伦理道德的制约呢?答案当然是否定的。我们在上面反复提到,不能对转基因技术进行“简单的”伦理上的“是”或“否”的判断,恰好意味着对转基因技术进行伦理判断的复杂性,这种复杂性来源于人类存在的特殊性:人类虽然是自然大家庭中的一员,但他却是自然中最为特殊的成员——人是一种有智慧的、自由的存在。正是这样一种特殊性,使人类的活动不同于非人类的其他生命存在的活动。如果说,非人类的生命存在的活动完全受着自然这个整体的必然性的制约,只能是一种被动地适应自然的活动,那么,人类则完全有可能凭借自己的智慧认识、利用并在一定程度上超越这种必然性。人类对自然必然性的超越,意味着自然的演化过程带有了更多的“人类性”因素——人类总是力图以自己的需要、愿望和目的为尺度,使自然的演化朝着自己所欲求的方向发展。这就导致了在自然这个大家庭中,人类活动的自主自为性与非人类生命存在活动的被动适应性之间的冲突。这种冲突提供了我们对人类活动进行伦理考量的可能性和必要性。
转基因技术应用于农业生产上,使作物育种从杂交育种走向基因育种。
1.抗性育种。抗性育种包括抗病、抗虫和抗逆性作物的培育。
(1)抗病性。1986年华盛顿大学Powell通过基因工程技术首次将烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白(CP)基因转入烟草,培育出了能稳定遗传的抗病毒植株。
(2)抗虫性。目前,广泛应用的植物抗虫基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的一种毒蛋白基因——Bt基因。至1997年初,在80种已经批准或即将批准的商品化转基因作物中,有21种是转Bt基因作物,其中以玉米、马铃薯、棉花为主。我国种植的转基因抗虫棉,在完全不喷杀虫剂情况下,单产仍高于喷撒2—3次杀虫剂的国产棉,显示出了控制棉铃虫的极好前景。
(3)抗逆性。抗逆性包括抗除草剂、抗寒、抗旱、抗热等。2000年全球抗除草剂作物种植面积占全球转基因作物的74%。据日本《农业技术》报道:日本北海道生物研究所将小麦过氧化氢酶用电击法导入水稻(尤加拉、松马埃)中,培育成耐低温水稻,与正常水稻相比,过氧化氢酶活性在25。C时约提高4.5倍,在5。C时约提高1.5倍。
2.改善植物品质。这方面的工作主要是通过基因转移改变植物中氨基酸、蛋白质含量等品质特性以及一些材料的加工性能。英国.Zeneca公司和London大学研究小组培育出了总胡
萝卜素和番茄红素含量极高的番茄,这种番茄对预防癌症有良好作。
二、转基因技术在医学上的应用
1.利用转基因植物生产疫苗。1992年,Arntzen等人首先提出了用转基因植物生产医用疫苗的思路,促成了转基因植物疫苗研究的兴起。近10年来,以Arntzen研究小组为代表的多个研究组相继在烟草、马铃薯、苜蓿等植物中成功表达了乙肝病毒表面抗原、大肠杆菌毒素B亚基、霍乱毒素B亚基、诺瓦克病毒衣壳蛋白等,并证实植物表达的抗原可以引发人和动物的免疫反应。
2.利用转基因动植物生产其他生物药。转基因植物可表达多种蛋白如脑啡呔、&干扰素、人血清蛋白以及两种最昂贵药物即葡糖脑苷脂酶和粒细胞一巨噬细胞群刺激因子等。
3.基因治疗。它是指通过转基因技术纠正某些基因缺陷引起的遗传病。
三、转基因作物的安全性
转基因作物(geneticallymodifiedcorps)是指利用重组DNA技术导人了克隆的优良目的基因并在其中进行表达,从而获得新的性状的作物。同传统杂交育种方式相比,这一技术克服了植物有性杂交的限制,基因交流的范围无限扩大,可将细菌、病毒、动物、人类、远缘植物甚至人工合成的基因导人植物,其应用前景十分广阔。
1.转基因作物的环境安全性
(1)转基因作物本身可能演变为农田杂草植物在获得某种特定基因可能会增强其生存竞争性,在生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面强于非转基因植物。若被推广种植,释放到自然环境中的机会特别大,将会迅速地成为新的优势种群,进而演变成农田杂草。
(2)基因漂流影响其他物种。转基因作物中的一些抗除草剂、杀虫剂和病毒的抗性基因通过花粉杂交等途径向其同种或近缘野生种转移,从而产生出一些可抗除草剂、杀虫剂和病毒的所谓“超级杂草,造成不可估量的农业损失和生态灾难。另外,自然界存在植物病毒的重组现象,随着抗病毒转基因作物的大面积推广有可能产生侵染力、致病力更强的“超级病毒”,从而造成更大的危害。
(3)可能对非目标生物造成危害,影响生物的多样性。植物在引入抗虫或抗病基因后,往往具有较强的“选择优势”,大量的转基因作物进入自然生态系统中,造成生物数量剧减,甚至会使原有物种灭绝。美国康奈尔大学Losey等发现,转基因Bt玉米花粉能导致非目标害虫黑麦金斑蝶(DanausplexippusL.)幼虫死亡。
2.转基因作物的食品安全性。
(1)毒性问题。关于转基因食品的毒性问题,目前只有一些相关的实验报道,尚无人体的研究报告。苏格兰Rowett研究院的Putsai博士曾声称培育出了带凝集素(Lectin)基因的改良马铃薯,但是这种马铃薯能够破坏老鼠的肝脏和免疫系统。
(2)过敏反应问题。在自然条件下存在许多过敏源。在基因工程中如果将控制过敏源形成的基因转入新的植物中,则会对过敏人群造成不利的影响。美国的PioneerHi—Bred种子公司把巴西坚果中的2S清蛋白基因转入大豆,以使大豆的含硫氨基酸增加,结果对巴西果过敏的人就对转基因大豆产生了过敏反应。
(3)营养问题。一些研究人员认为,外来基因会以一种人们目前尚不甚了解的方式破坏食物中的营养成分,降低食品的营养价值,引起营养失衡。美国伦更毒性中心的实验报告指出,与一般大豆相比,耐除草剂的转基因大豆中,防癌的成分异黄酮减少了。
(4)对抗生素的抵抗作用。抗生素抗性基因是目前转基因植物食品中常用的标记基因。但抗生素标记基因对人体的健康是否会造成不利的影响,例如是否会水平转移到肠道微生物或上皮细胞,从而降低抗生素在临床治疗中的有效性,一直受到人们的关注。
参考文献:
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[3]吴瑞娟.基因工程在农业和医学上的应用.生物学通报,2002,37(4):30-31
一、 高职学生毕业论文存在的问题
(一)毕业论文偏离高职教育人才培养目标
由于指导教师教学实训任务重,没有太多精力投入到毕业论文的指导当中,且很多教师没有企业工作经历,难以指导学生写出理论联系实际、能指导企业解决生产过程中出现故障的高水平毕业论文。
(二)选题不当
选题盲目追求理论的前沿性,忽略了高职学生自身的实际水平,缺乏明确的研究对象,与所学专业及岗位需求结合不紧密,不能充分体现高职学生的专业特长,脱离顶岗实习,缺乏实用性、岗位性,有悖于人才培养方案的要求和高职人才培养目标。
(三)内容粗糙,格式不当
由于高职学生写作毕业论文时间和顶岗实习时间重叠,没有太多的精力花在毕业论文上,致使论文资料准备不足,生搬硬套,论点不明,论据不足,逻辑性缺乏。相当一部分同学在做毕业论文时应付了事,格式五花八门,不符合规范性要求。
(四)态度不端正,抄袭严重
相当一部分学生在进行论文撰写时,态度不端正,以各种理由消极地对待这项工作,抄袭拼凑,敷衍了事。
(五)对毕业论文重视程度不够
高职院校尽管出台了毕业生毕业前需写毕业论文的规定,但没有统一的标准,对毕业论文要求不如顶岗实习那么严格,且指导老师平时教学与科研任务较重,每位老师应对十多位学生的毕业论文指导,有些力不从心,因此就放松了对学生毕业论文的持续认真的指导;系部对指导老师的管理以及对毕业论文的选题质量、规范性要求和答辩质量也是要求不严,过于放任。
二、 印刷媒体技术专业毕业论文环节改革与实践
(一)加强毕业论文的规范管理,做好毕业论文管理模式顶层设计
一是加强学院、系部、指导教师对毕业论文的三级管理,提高毕业论文质量。鉴于毕业论文环节对高职学生在综合实践能力提升中的重要作用,学院应建立毕业论文质量保障体系,规范系部管理,严格指导老师职责,明确规定,对毕业论文答辩不合格的学生暂缓发放毕业证,直至毕业论文通过。在毕业论文写作之前,系部可以组织专家、教授对毕业论文写作过程中应当遵循的规范、写作流程、写作技巧做详细讲解;对毕业论文的选题、开题报告、资料收集、论文大纲、论文撰写和答辩环节进行培训,明确各环节的质量标准,强化指导老师的责任意识和指导力度,提高毕业论文的质量。
二是做好毕业论文管理模式的顶层设计。高职学生的毕业论文不能生搬硬套普通本科院校的模式,其内容应契合高职人才培养目标,紧扣顶岗实习的工作流程、岗位要求,将毕业论文内容与实习岗位上遇到的问题及解决方法紧密结合起来,突出职业教育过程的实践性、职业性。
(二)先定岗再选题的高职毕业论文改革措施
结合高职教育实践性、岗位性的要求,笔者所在学院印刷媒体技术专业采用先安排学生到企业顶岗实习,确定岗位后,指导教师根据这些学生所在的岗位进行选题指导,强化了毕业论文选题与顶岗实习岗位相结合的针对性。印刷媒体技术专业学生顶岗实习单位绝大多数是大中型印刷包装企业,印刷包装企业生产流程分为印前、印中、印后加工三个大环节。专业教研室根据专业教师在三个方向钻研深度的不同,在各自熟悉的领域指导学生结合岗位实践完成毕业论文。
(三)与岗位实践相结合的高职毕业论文改革措施
系部应明确要求印刷媒体技术专业学生毕业论文的写作内容,必须将顶岗实习过程中遇到的典型问题、常见故障、解决方案选择其一进行深入细致的研究和探讨。一方面,通过生产中工人师傅对问题的发现、故障的排除增加自己的实践经验,另一方面,加强学习,查阅资料,与工人师傅探索其他的解决办法,指导生产实践,提高毕业论文的实践性、岗位性、实用性。
(四)毕业论文答辩改革
关键词:转基因产品 贸易争端 贸易保护 生物安全
0 引言
二十世纪末,世界农业部门引进了一个全新的技术—转基因技术,并且迅速对世界农业生产和国际贸易产生了深刻的影响。转基因产品(Genetically Modified Organisms,以下简称“GMO”或“GMOs”),是指应用现代生物技术,导入特定的外源基因(包括其它动物、植物、微生物、人工设计合成的基因等),以改变物种的细胞信息,使动植物获得超过自然选择和人工繁育所得的机能,创造出具有新性状的产品或物种(hb12369.bokee.com/viewdiary.18954524.html)。转基因技术是当今世界最为热门的研究领域之一,由于它与人类生活密切相关,因而深受世人关注。由于目前转基因技术主要在农业领域运用,对农作物和农业生产进行作用,所以在本文中将转基因产品和转基因农产品视为等同的概念。
上世纪90年代中期以来,转基因技术和产品迅猛发展,全球转基因作物的种植面积由1996年的170万公顷猛增到2007年的1.143亿公顷。目前,世界各国种植的最主要的转基因作物包括玉米、大豆、棉花和油菜籽,它们在所有转基因产品中的比重占到了99%左右。美国、阿根廷、加拿大是转基因产品的主要生产国及出口国。由于转基因技术还不成熟而可能对生物安全产生影响,在各国采用程度又存在着很大的差别,因而各国对转基因贸易采取不同态度。这就产生了因转基因农产品而带来的贸易纠纷,当然,这些贸易纠纷产生的根本原因还是背后经济利益的驱动。中国是较早涉及转基因作物种植与生产的国家之一,经过10余年的努力,在转基因产业方面取得了明显的进步,在国内中国主要种植转基因棉,同时在国际上是转基因大豆的进口大国。
1 转基因作物种植状况及其农产品贸易状况
(资料来源:fr.mofcom.gov.cn/aarticle/jmxw/200802/20080205380433.html,人民共和国驻法兰西共和国大使馆经济商务参赞处新闻)
随着生物技术的突飞猛进,转基因植物种植面积也日益增加。1996年,全球转基因作物的种植面积是170万公顷;1998年是2780万公顷;2000年种植面积达到4420万公顷;2002年达到5870万公顷;2004年则是8180万公顷;2006年转基因作物种植面积达到1.02亿公顷,首次突破1.00亿公顷大关。仅1996年至2006年这十年间,转基因植物的种植面积就扩大了60倍,居所有作物技术推广速度之首,而2007年的增长率再次高达12%,达到了1.143亿公顷。
据国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)2007年提供的数据,全球77%的转基因作物种植集中在4个国家:美国(50%)、阿根廷、巴西和加拿大。美国2007年种植规模为5770万公顷(2006年为5460万公顷,下同),阿根廷1910万公顷(1800万公顷),巴西1500万公顷(1150万公顷),加拿大700万公顷(610万公顷)。印度和中国也种植了大面积的转基因作物,主要是棉花,种植面积分别为620万公顷(380万公顷)、380万公顷(350万公顷)。95%的转基因农作物集中在4种植物上:大豆、玉米、棉花和油菜。2007年种植最广泛的转基因农作物是大豆,种植规模达到了5860万公顷,这与2006年持平。其次是玉米,种植面积为3520万公顷,高于2006年的2520万公顷。棉花种植面积为1500万公顷,高于2006年的1340万公顷。油菜为550万公顷,高于2006年的480万公顷。两种转基因类型占主导地位:抗各种杂草的,抗一些虫害的。
又据国际农业生物技术应用推广协会(ISAAA)称,2007年全球23个国家1200万农户种植了1.143亿公顷转基因农作物,2006年有22个国家1030万农户种植了1.02万公顷转基因农作物。 2007年新加入的国家是智利和波兰,伊朗2007年没有种植转基因农作物,而最初的1996年仅有6个。
章东权(2008)指出,随种植面积的增长,贸易额也以较快的速度增长,据估算,1996年大豆、玉米、油菜籽、棉花四种主要转基因作物的出口额7.18亿美元,1999年分别增至102.52亿美元,增长了13.28倍。同时他提到有人预测2010年全世界90%以上的农作物将是经转基因技术改良过的转基因品种,其中尤其是发展中国家的增长势头尤为强劲;到2025年美国转基因产品的市场贸易总额将达到25200亿美元。
温海波(2007)认为世界转基因作物品种分布比较集中,主要是大豆、玉米、棉花、油菜;转基因产品出口国和地区主要集中在美洲,种植国家有美国、阿根廷、巴西和加拿大;转基因作物的进口地区主要是亚洲和欧洲。同时他还认为转基因作物面积还将扩大,越来越多的国家将转入转基因作物的种植之中;转基因技术产品应用范围还将继续扩大。
章东权(2008)认为尽管转基因产品因本身的原因存在很多的争议,转基因产品的国际贸易目前仍在着某些贸易争端和贸易保护现象,但现代生物技术将是21世纪的主导技术,世界各地都在抓紧时间研发转基因产品,所以转基因产品国际贸易的全球化、一体化将成为大势所趋。李晖(2005)也认为,争议的转基因产品的发展会受到一定的挫折,但它在21世纪是解决粮食短缺问题的重要途径之一,所以其前景是很光明的。
2 转基因产品是把双刃剑转基因产品是好是坏在世界各地的争议很大。
林毅夫(2001)指出,生物技术的发展符合世界人民的长远利益,但在短期内对不同地区、不同利益群体的影响各异,就亚太地区的农民和消费者而言,则是挑战与机遇并存,如果抓住机遇,善加利用,就能带来好处,否则,就有可能产生一些不利的影响。
杨昌举、黄灿(2001)论述了转基因作物对近缘野生种群、农业害虫和益虫,以及对生态平衡和土壤中的生物、土壤肥力可能产生的影响,探讨了转基因作物商品化生产对生态环境可能产生的风险。
马述忠、李晓嘉(2001)指出转基因食品不仅能够生产出口味更佳的食物,而且能够抗病虫害、抵御旱涝灾害,便于储运,大大降低成本,提高人类的食物质量,产量的提高则特别适合人口众多的发展中国家。但同时他们又通过世界各地的具体态度及法律适用情况表明,转基因作为外源基因,它的结构可能不够稳定,人类食用后可能在体内产生基因突变损害人体健康;还有转基因生物对农业及生态环境的影响将不可预见,它可能造成“基因污染”,并危害生物多样性从而造成生态失衡。
王志振(2008)也认为转基因产品在很多方面说不清楚,值得商榷。他援例指出我国每年进口的大量转基因大豆,其制成的色拉油没有任何问题;但同样例证指出英国一位研究人员在电视节目中公布了他的实验成果: 用转基因马铃薯饲养大鼠,引起了大鼠的器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏。
3 转基因产品引起了的贸易争端
程涛(2005)指出,转基因产品引起的贸易争端最大的就是欧美转基因农产品贸易争端。美国为转基因农产品出口大国,欧盟为进口地区,因为种种原因,欧盟对进口转基因农产品加以限制,贸易大战由此而生。中美在转基因大豆上也产生了贸易争端,美国的转基因大豆无论在价格还是在质量上都占有优势,于是中国仿照外国在进口大豆时进行限制,大豆之战从而展开。
而关于引起贸易争端的原因,相关学者有较多的论述。
李晖(2005)将原因归结为三个方面,一是转基因技术的发展不平衡,欧盟为了保护其幼稚产业,获取具有光明前景的基因产业经济利益,候鲜明(2007)也有相似的观点,他说表面上看,双方争论的焦点是食品安全和环境保护,但这只是从科学研究的角度看问题,若置于国际贸易的大背景中,则是由双方经济利益的冲突引起的。二是技术因素,即具有巨大经济潜力的转基因产品检验和鉴定的科学标准很难统一导致容易产生贸易争端。三是安全因素,即转基因是否具有很大的危害性还不得而知,各个地区的认识有分歧从而产生贸易争端。
陈俊红(2003)则将原因归结为五点:一是经济利益分配不均;二是生物安全看法不同;三是政策制定出发点不同;四是公众接受的信息差别;五是文化传统和价值观念的差别。
刘正良(2003)指出,现代转基因产品存在一种独特的垄断优势。转基因技术的垄断厂商多为美国公司,他们势必利用知识产权法寻求市场的绝对控制权。欧盟日本等国家认为,美国主张转基因产品贸易自由化的目的就是在于维持既有的垄断优势。
澳大利亚阿得瑞德大学的桑乃泉(2001)指出,农业生物技术创新,风险与利益并存,潜在社会影响显著,在复杂的国际经济法律环境中,世界各国加强立法,趋利避害,既反映了消费者主权和生态环境保护的要求,又体现着各国在生物高科技和农业竞争力方面的较量。
张彩萍、黄季馄(2002)在分析和解释不同类型的国家选择不同的农业生物技术,尤其是转基因技术发展政策的基础上,进一步地提出了造成它们对转基因农产品采取不同的管理措施的原因。
袁宜(2001)指出保护主义是转基因农产品贸易的主要障碍。“世界各国对转基因农产品的接受程度虽然与各国的文化传统(美国人对新事物较为开放和宽容)以及突发事件构成的背景(疯牛病使欧洲人心惶惶,对食品安全性极度敏感)有关,但更多的则是受到各国不同的经济利益的制约”。欧盟对美国的农产品贸易一直存在着逆差,欧洲小庄园式的农业与美国大农场式的农业相比,存在规模经济的劣势,当拥有更强竞争优势的美国转基因农产品出现在欧盟面前时,欧盟为了维护本集团的经济贸易利益,以种种借口封杀转基因农产品的流入便是顺理成章的事情了。
4 给我国政府的一些政策建议
廖闽(2006)在其论文中全面总结了七个方面的措施,分别为要进一步鼓励对转基因农产品的研究和开发,要高度重视转基因农产品的安全问题,要尽快完善有关转基因农产品国际贸易方面的立法工作,要学会有效地利用技术贸易壁垒措施,要大力加强对出入境转基因农产品的管理,要积极参与有关国际组织的活动和扩大公众宣传。
李晖(2005)单独指出了转基因产品进口问题的建议,一是充分利用技术贸易壁垒,加大对转基因产品进口监管的力度;二是进一步完善转基因产品的相关立法,细化管理体系,强化管理职能;三是进一步完善转基因产品标识制度。同时也指出了我国应加快对转基因产品的研发,保证我国生物技术处于世界前列;以及在推广种植上应谨慎,完善立法,加强监管。
肖奎喜、马述忠、黄祖辉(2005)通过分析指出要加快转基因生物技术研发与推广应用,提升我国农产品的国际竞争力;要加强对转基因产品贸易规则和条例的研究,积极参与国际规则的制定;要实施安全监管战略,防范转基因产品跨国转移带来的安全隐患;要充分运用WTO 规则,保护国内农业产业和农民利益。
李成贵、檀学文(2008)则提出了一些较为新颖的观点,如要加强对研发阶段风险评估的管理,强化有关人员的科学精神和法律意识,突出研究者的知识运用、自主管理和信誉机制在转基因安全中的作用;还有加强转基因食品安全的风险交流,通过多种途径宣传转基因食品安全和营养方面的科学知识,加强转基因食品的科普工作,增进与民众关于转基因食品的风险交流,是政府管理工作的重要内容。
应瑞瑶、沈亚芳(2004)也做过简要的分析,指出我国在转基因产品贸易中处于比较劣势,鼓励采取适当的保护措施;同时要加快转基因技术的应用步伐,提高我国农产品的竞争优势。
5 结论
由21世纪最前沿的技术——基因技术为基础发展而来的转基因产品,其发展前景还是极其广阔的,因为它至少在很大程度上提高了农产品的产量,对解决粮食问题无疑有着很大的促进作用。而世界上迭起的转基因产品纠纷,表面上看是各自对转基因产品的安全性存在认识上的分歧,但实际上是各自经济利益的驱动,为了维护自身利益的使然。而我国要在转基因产品竞争中树立优势,还得从自身做起,进一步加大对转基因产品等各方面的研发,同时又要重视起转基因产品的安全性问题,而关于转基因的各种立法工作也应趋于完善,注意与各地区保持交流,充分利用WTO规则,从而维护我国的利益。
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论文关键词:番木瓜环斑病毒,CP基因,RNAi,抗病性,渗透法
番木瓜环斑病毒(Papaya ringspot virus,PRSV)是影响番木瓜产业的最重要的一种病毒,由它导致的番木瓜环斑病毒病(Papaya ringspot disease,PRSD)是一种分布最广、危害最严重的番木瓜病害,现已成为制约番木瓜生产的一种世界性的严重病害。传统的一些抗病毒的策略往往收效甚微。随着植物基因工程的发展,以外壳蛋白基因介导的抗病性研究为防治植物病毒病带来了新的途径(郭兴启等,2004,Tougou et al. 2006)。随着科学技术的发展和对PRSV的深入研究生物论文,以基因工程为主要研究手段的番木瓜抗病毒研究显示出巨大的潜力。RNA干扰(RNA interference,RNAi)是多种生物体内由双链RNA介导的同源mRNA降解现象。植物体天然的RNAi系统并不能起到完全或较高水平地抵御某种病毒侵染的作用。如果人为地将某种病毒的某一序列设计成双链结构,导入植物体,使之表达可诱发RNAi的双链RNA,通过诱导的RNAi,强化植物体内天然的RNAi抗病毒机制,就有可能获得较高抗性的转基因植物。dsRNA介导的抗病性是近来发现并得到广泛应用的一种有效策略。由于dsRNA介导的抗病性具有一些无可比拟的优点(如单拷贝也能产生高抗的转基因植株;短片断的核酸序列也能够起到高效抗病性;入侵的病毒,其RNA会迅速被降解,不需要转入的病毒基因表达产生蛋白质产物等),使得这种抗病毒的策略具有广阔的应用价值(Voinnet,2001)。(此段是根据编辑修改意见而补充的内容)
Eamens et al.(2008)利用大豆矮化病毒(Soybean dwarf virus SDV)CP[微软用户1]基因构建的hpRNA转化大豆胚状体,转基因T2代植物仍保持病毒抗性论文参考文献格式。竺晓平等,(2006)利用马铃薯 Y 病毒脉坏死株系外壳蛋白(CP)基因的hpRNA表达载体转化烟草,正向重复转基因植株不表现抗病,而反向重复(IR)结构的转基因植株表现高度抗性。因此,研究CP基因发夹RNA的沉默效果,对于番木瓜的抗病毒研究有着重要的意义。
众多研究表明:转CP基因植物的抗病性一般可以得到稳定遗传生物论文,而且具有较小的潜在危险性,被认为是最有应用潜力的途径之一。主要原因如下:第一,外壳蛋白基因在转基因植物中可以得到稳定遗传;第二,对具有特异性抵抗病毒的能力,对亲缘关系较远的病毒不具有抗性;第三,抗病能力与转基因植物体内的蛋白产物的表达量成正比。
虽然CP基因介导的抗病性已经获得了很大的成功,但是仍存在一些问题:一是CP基因介导的抗病性主要表现在病毒侵染的早期,表现在只是延迟发病,当存在高接种量或重复接种时则会破坏其抗性;二是利用CP基因介导的抗病性具有潜在的危险性,因为外壳蛋白对其它病毒的包壳作用可能会导致非蚜传病毒变为蚜传病毒(Hammond et al,1980)。因此,研究人员担心导入的基因可能与植物基因重组导致产生新的病毒。
(此段是根据编辑修改意见而补充的内容)
目前,已成功应用的病毒来源的基因介导的抗性主要包括外壳蛋白基因(Zrachya et al. 2007)、复制酶基因(Sanford et al,1985;Palukaitiset al,1984)、移动蛋白基因和病毒核酸等(庞俊兰,2002)。同时由于在植物中诱发RNAi沉默过程能有效抵御病毒的入侵,因此构建病毒基因的反向重复结构并将其导入到受体材料中生物论文,能够获得高抗该病毒的植株(Waterhouse et al,2002)。
本研究将实验室已经构建好的含有CP基因的反向重复表达载体进行了模式植物烟草和拟南芥的遗传转化,并利用渗透法建立了番木瓜的农杆菌瞬时表达体系。同时对转化植株进行攻毒实验,监测转基因植物的抗病性以及抗病机制。比较PRSV病毒在其寄主植物和非寄主植物上RNAi效应的差异。通过强化植物体的RNAi抗病效应,为培育抗PRSV的番木瓜品种提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料和试剂
拟南芥(Arabidopsis thaliana):哥伦比亚0号由华中农业大学胡春根教授提供;烟草(Nicotiana tabacum):k236由华中农业大学陈守文教授提供;番木瓜‘夏威夷’(CaricapapayaL.):;大肠杆菌(Escherichia coli)菌株:DH5α;根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)菌株:GV3101;质粒:pHellsgate12-CPIR(简称pHG12-CPIR) (结构如图1)均由国家果树脱毒种质资源室内保存中心脱毒研究室提供。转化pHG12-CPIR的烟草植株由本研究室硕士生王莉转化,作者进一步通过组织培养继代培养而成(此句补充后,更准确地解释材料的来源)。感染番木瓜环斑病毒的番木瓜病叶样品由广东省农业科学院果树研究所提供。
'夷cifulltobacoo and PCR试剂盒购自北京全式金生物技术有限公司,植物RNA提取TrizolReagent购自Invitrogn公司,RT-PCR试剂盒购自北京Bio Dev生物技术有限公司,其他常用试剂为国产分析纯。番木番CP基因P5、P4和T2引物序列根据文献(姜玲等,2008)中测定的序列合成。NPTⅡ基因的引物根据pBI121载体序列合成。ACTIN Nt、ACTINPa和ACTINAt基因的引物根据文献(代晓燕等,2008)合成(表1)。引物合成由上海生工生物工程技术服务有限公司完成论文参考文献格式。
图1.pHellsgate12-CPIR干涉表达载体示意图
Fig.1.Sketch map of pHellsgate12-CPIRinterference expression vector
表1 应用在本项研究中的PCR引物及序列
Table 1 PCR primers and their sequences usedin this study
基因Gene
引物代号
Primer code
序列 Sequence
(5′to 3′)
CP
P5(+)
atgtccaagaatgaagct
P4(-)
ttagttgcgcatacccaggag
T2(+)
ctcgctagatatgctttcgatttc
NPTⅡ
nptⅡ(+)
ctctgatgccgccgtgttcc
nptⅡ(-)
gcccaatagcagccagtccc
ACTINNt
actinNt(+)
ggtagctccacctgagaggaagt
actinNt(-)
gcctttgcaatccacatctgt
ACTIN Pa
actinPa(+)
ttgattttgagcaggagcttga
actinPa(-)
tgagtgatggctggaagagaac
ACTINAt
actinAt(+)
atcgctgaccgtatgag
[论文摘要]转基因食品已经逐步进入我们的日常生活,食品与人类健康密切相关。随着今年来转基因技术的迅速发展及其在农业生产应用范围的扩大,转基因农产品和其安全性逐渐成为人们关注的热点。
转基因食品是基因修饰生物体(genetically modified objects, GMO)中的一类,又称基因修饰食品(genetically modified food, GMF)。GMF是现代生物技术的产物,它利用现代分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造它们的遗传物质,使某些生物的基因转移到其他物种中去,改造它们的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。这种以GMO为食物或为原料加工生产出的食品就是GMF。现阶段的GMF主要以GMC为食品(比如转基因番茄)或以GMC作为原料而加工的食品(比如利用转基因大豆生产的豆奶)。转基因技术既给人类带来了巨大的利益,也存在着一些潜在的危险。
一、GMF发展概况
1994年,第一例进入市场的GMF(转基因番茄)在美国诞生。现在至少有13个国家种植了GMF,其中美国的种植面积最大,达3030万公顷,68%;其次是阿根廷1000万公顷,23%;加拿大300万公顷,7%;我国50万公顷,占1%。
美国食品和药物管理局(FDA)确定的GMF品种达43个,有60%以上的加工食品有转基因成分,GMF的销售额达百亿美圆;有调查显示,美国、加拿大两国的消费者大多接受了GMF,仅有27%的消费者我食用GMF可能对健康造成危害。
我国已批准了6种GMF的商品化,其中食品3种:抗病毒甜椒、抗病毒番茄、延迟成熟番茄。随着我国对GMF的研究和开发,我国的GMF品种会越来越多。目前,研究重点是开发转基因水稻、转基因鱼等食品。
根据GMF的来源可以将GMF分为植物源GMF、动物源GMFH和微生物源GMF。现阶段的主要是植物源GMF,涉及的食品或食品原料包括:转基因大豆、转基因玉米、转基因番茄、转基因油菜、转基因马铃薯等。全球转基因种植中,转基因大豆种植面积最大2580亿公顷,占全球GMF的58%。
二、转基因食品的特点
GMF与传统的食品比较:传统食品是通过自然选择或人为的杂交育种来进行。虽然转基因技术与传统的以及新近发展的亚种间杂交技术相比,在基本原则是并无实质差别,但生产GMF的转基因技术着眼于从分子水平上,进行基因操作(通过重组DNA技术做基因的 修饰或转移),因而更加精致、严密和具有更高的可控制性。人们可以利用现代生物技术改变生物的遗传性状,并且可以创造自然界中不存在的新物种。比如,可以杀死害虫的食品植物,抗除草剂的食品植物,可以产生人体疫苗的食品植物等。其具有如下特点:
(1)成本低、产量高。成本是传统产品的40%60%,产量至少增加20%,有的增加几倍甚至几十倍。
(2)具有抗草、抗虫、抗逆境等特征。其一可以降低农业生产成本;其二可以提高农作物的产量。2000年的GMC达4420万公顷,其中抗除草剂的有3280万公顷,占74%;抗虫性状的有830万公顷,占19%;抗虫肩抗除草剂的占7%。
(3)食品的品质和营养价值提高。例如,通过转基因技术可以提高谷物食品赖氨酸含量以增加其营养价值,通过转基因技术改良小麦中谷蛋白的含量比以提高烘焙(bei)性能的研究也取得一定的成果。
(4)保鲜性能增强。例如,利用反义DNA技术抑制酶活力来延迟成熟和软化的反义RAN转基因番茄,延长贮zhu藏和保鲜时间。
三、转基因食品的安全性
1998年,英国苏格兰研究所的Arpad Pusztiai 教授用转基因马铃薯喂老鼠,1998年秋在电视上宣布大鼠食用后,引起器官生长异常,体重和器官重量减轻,免疫系统受损。此事引起国际轰动。这是对转基因食品提出的最早的,有所科学证据的质疑,并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论。虽然,英国皇家学会于1999年5月宣布此项研究“充满漏洞”,从中不能得出转基因马铃薯有生物健康的结论。
转贴于
1998年3月,美国专利和商标局批准了一项由美国农业部和DPL(Delta and Pine Land)公司联合申请的所谓“终结者”技术(terminator technology)专利,“终结者”技术获得专利后引起国际社会的强烈反响。因为该技术不是一般性技术,利用这个技术可以使作物第一年种植获得的种子不育,在第二年种植时,种子会自动死亡。“终结者”技术是将一种终止子基因插入到作物基因组中得到转基因作物种子,种子公司在种子出售前,在种子表面喷上一种诱导剂,农民播种后,种子可以长成正常的植株,结出成熟的种子。但是在诱导剂的作用下,插入的终止子基因会在种子成熟时激活启动,产生毒素杀死种子胚胎,因此收获的种子在第二年再种植不能正常发芽,但这种种子在油脂、蛋白质等方面完全正常。
美国农业部发言人声称,“终结者”技术是为了保护基因工程技术的知识产权。1998年10月,国际农业研究磋商小组(CGIAR)在华盛顿召开会议,明确提出禁止“终结者”技术,理由主要有:外观上不能辨认终结者技术生产的种子,易造成不可弥补的损失;通过花粉非故意传播造成生物安全风险。
1999年5月,康奈尔大学一个研究组报告,一个斑蝶食用了转苏云金杆菌的杀虫蛋白基因(bt)玉米花粉后44%死亡,表明GMF可能存在安全隐患。此事引起科学家对GMF的广泛争论。Bt玉米中的杀虫晶体蛋白CryLA是特异毒杀鳞翘目害虫,斑蝶属于鳞翘目昆虫,自然会受到bt蛋白的影响。事实上,Science、Nature拒绝发斑蝶的文章,审稿人认为,这并不反映田间的情况,最后在Nature上以简讯的形式报道。但该事件却成为《纽约时报》、《华尔街日报》、《今日美国》等报刊的头版消息。最后,该事件被科学界否定。
2001年7月9日联合国开发计划署承认,GMF可能会破坏生态平衡,它们可能把自身的基因传递给相关物种,产生超级杂草,也可能会对其他植物或动物产生意想不到的有害影响。有关GMF和GMC的潜在危险和安全性的许多问题,有待于进一步研究才能下结论。因此,对GMC和GMF的种植于市场化要慎重,否则可能对人体健康和生态环境造成不可估量的损失。
虽然目前没有发现GMF对人类健康有害的案例,并不表明没有危害,因为它进入人类的时间还太短,其潜在危害在短时间内不会表现出来。直到目前为止,人类长期食用是否安全仍然成疑,而科学界对这些食品是否安全也没有共识。世界粮农组织、世界卫生组织及经济合作组织这些国际权威机构都表示,人工移植外来基因可能令生物产生“非预期后果”。即是说我们到现在为止还没有足够的科学手段去评估转基因生物及食品的风险。国际消费者联会(成员包括全球 115个国家的250个消费者组织)表示“现时没有一个政府或联合国组织会声称转基因食品是完全安全的。”
目前大量的转基因技术的应用,给我们带来了巨大的利益,但从上述的分析中我们仍可以看出,转基因食品目前还没有可以评估的安全性,转基因食品是否安全还有待进一步的研究和时间上的验证。
参考文献
[论文摘要]转基因食品已经逐步进入我们的日常生活,食品与人类健康密切相关。随着今年来转基因技术的迅速发展及其在农业生产应用范围的扩大,转基因农产品和其安全性逐渐成为人们关注的热点。
转基因食品是基因修饰生物体(geneticallymodifiedobjects,GMO)中的一类,又称基因修饰食品(geneticallymodifiedfood,GMF)。GMF是现代生物技术的产物,它利用现代分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造它们的遗传物质,使某些生物的基因转移到其他物种中去,改造它们的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。这种以GMO为食物或为原料加工生产出的食品就是GMF。现阶段的GMF主要以GMC为食品(比如转基因番茄)或以GMC作为原料而加工的食品(比如利用转基因大豆生产的豆奶)。转基因技术既给人类带来了巨大的利益,也存在着一些潜在的危险。
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1994年,第一例进入市场的GMF(转基因番茄)在美国诞生。现在至少有13个国家种植了GMF,其中美国的种植面积最大,达3030万公顷,68%;其次是阿根廷1000万公顷,23%;加拿大300万公顷,7%;我国50万公顷,占1%。
美国食品和药物管理局(FDA)确定的GMF品种达43个,有60%以上的加工食品有转基因成分,GMF的销售额达百亿美圆;有调查显示,美国、加拿大两国的消费者大多接受了GMF,仅有27%的消费者我食用GMF可能对健康造成危害。
我国已批准了6种GMF的商品化,其中食品3种:抗病毒甜椒、抗病毒番茄、延迟成熟番茄。随着我国对GMF的研究和开发,我国的GMF品种会越来越多。目前,研究重点是开发转基因水稻、转基因鱼等食品。
根据GMF的来源可以将GMF分为植物源GMF、动物源GMFH和微生物源GMF。现阶段的主要是植物源GMF,涉及的食品或食品原料包括:转基因大豆、转基因玉米、转基因番茄、转基因油菜、转基因马铃薯等。全球转基因种植中,转基因大豆种植面积最大2580亿公顷,占全球GMF的58%。
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(1)成本低、产量高。成本是传统产品的40%60%,产量至少增加20%,有的增加几倍甚至几十倍。
(2)具有抗草、抗虫、抗逆境等特征。其一可以降低农业生产成本;其二可以提高农作物的产量。2000年的GMC达4420万公顷,其中抗除草剂的有3280万公顷,占74%;抗虫性状的有830万公顷,占19%;抗虫肩抗除草剂的占7%。
(3)食品的品质和营养价值提高。例如,通过转基因技术可以提高谷物食品赖氨酸含量以增加其营养价值,通过转基因技术改良小麦中谷蛋白的含量比以提高烘焙(bei)性能的研究也取得一定的成果。
(4)保鲜性能增强。例如,利用反义DNA技术抑制酶活力来延迟成熟和软化的反义RAN转基因番茄,延长贮zhu藏和保鲜时间。
三、转基因食品的安全性
1998年,英国苏格兰研究所的ArpadPusztiai教授用转基因马铃薯喂老鼠,1998年秋在电视上宣布大鼠食用后,引起器官生长异常,体重和器官重量减轻,免疫系统受损。此事引起国际轰动。这是对转基因食品提出的最早的,有所科学证据的质疑,并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论。虽然,英国皇家学会于1999年5月宣布此项研究“充满漏洞”,从中不能得出转基因马铃薯有生物健康的结论。
1998年3月,美国专利和商标局批准了一项由美国农业部和DPL(DeltaandPineLand)公司联合申请的所谓“终结者”技术(terminatortechnology)专利,“终结者”技术获得专利后引起国际社会的强烈反响。因为该技术不是一般性技术,利用这个技术可以使作物第一年种植获得的种子不育,在第二年种植时,种子会自动死亡。“终结者”技术是将一种终止子基因插入到作物基因组中得到转基因作物种子,种子公司在种子出售前,在种子表面喷上一种诱导剂,农民播种后,种子可以长成正常的植株,结出成熟的种子。但是在诱导剂的作用下,插入的终止子基因会在种子成熟时激活启动,产生毒素杀死种子胚胎,因此收获的种子在第二年再种植不能正常发芽,但这种种子在油脂、蛋白质等方面完全正常。
美国农业部发言人声称,“终结者”技术是为了保护基因工程技术的知识产权。1998年10月,国际农业研究磋商小组(CGIAR)在华盛顿召开会议,明确提出禁止“终结者”技术,理由主要有:外观上不能辨认终结者技术生产的种子,易造成不可弥补的损失;通过花粉非故意传播造成生物安全风险。
1999年5月,康奈尔大学一个研究组报告,一个斑蝶食用了转苏云金杆菌的杀虫蛋白基因(bt)玉米花粉后44%死亡,表明GMF可能存在安全隐患。此事引起科学家对GMF的广泛争论。Bt玉米中的杀虫晶体蛋白CryLA是特异毒杀鳞翘目害虫,斑蝶属于鳞翘目昆虫,自然会受到bt蛋白的影响。事实上,Science、Nature拒绝发斑蝶的文章,审稿人认为,这并不反映田间的情况,最后在Nature上以简讯的形式报道。但该事件却成为《纽约时报》、《华尔街日报》、《今日美国》等报刊的头版消息。最后,该事件被科学界否定。
2001年7月9日联合国开发计划署承认,GMF可能会破坏生态平衡,它们可能把自身的基因传递给相关物种,产生超级杂草,也可能会对其他植物或动物产生意想不到的有害影响。有关GMF和GMC的潜在危险和安全性的许多问题,有待于进一步研究才能下结论。因此,对GMC和GMF的种植于市场化要慎重,否则可能对人体健康和生态环境造成不可估量的损失。
虽然目前没有发现GMF对人类健康有害的案例,并不表明没有危害,因为它进入人类的时间还太短,其潜在危害在短时间内不会表现出来。直到目前为止,人类长期食用是否安全仍然成疑,而科学界对这些食品是否安全也没有共识。世界粮农组织、世界卫生组织及经济合作组织这些国际权威机构都表示,人工移植外来基因可能令生物产生“非预期后果”。即是说我们到现在为止还没有足够的科学手段去评估转基因生物及食品的风险。国际消费者联会(成员包括全球115个国家的250个消费者组织)表示“现时没有一个政府或联合国组织会声称转基因食品是完全安全的。”目前大量的转基因技术的应用,给我们带来了巨大的利益,但从上述的分析中我们仍可以看出,转基因食品目前还没有可以评估的安全性,转基因食品是否安全还有待进一步的研究和时间上的验证。
参考文献:
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Ethical Dilemma and Solution on Genetically Modified Corp
——Talking from the Crisis of the Golden Rice in Hunan Province
YANG Lan-tao1;AN Na2
(1.School of Humanities and Social Science;2.Teaching Affairs Office,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China)
关键词 转基因作物;作物多样性;农业生态系统多样性;育种
中图分类号 Q344+.11 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)02-0015-04
Abstract The potential impact of transgenic crops on biodiversity has been a topic of interest both in China and abroad. This paper reviewed the advances of the researches that based on the impact of transgenic crops on crop biodiversity and agro-biodiversity. The agro-biodiversity included following aspects:the major influence on soil communities of micro- and other organisms from transgenic crops;the effect of herbicide-resistant transgenic crops on the composition of weed communities;the effect of insect-resistant transgenic crops on target pest and non-target organisms;and the herbicides and pesticides application effect on transgenic crops. Based on the review,the conclusion may be drown that transgenic crops could continue to decrease the pressure on biodiversity. The negative factors should be reduced to the lowest level of the new variety breeding of transgenic plants.
Key words transgenic crop;crop biodiversity;agro-biodiversity;breeding
生物多样性的物质实体就是资源,是人类赖以生存的物质基础。人类基本的食物和各种工业原料源自生物多样性,一些非常有价值的育种性状(如抗病抗虫性状、优质性状和高产性状)的基因也来自生物多样性[1]。生物多样性在生态系统的维持中起着重要的作用,同时,生态系统的稳定性是作物生物多样性存在的基础,两者相辅相成。随着现代生物技术的应用,转基因作物对农业生物多样性和农业生态的影响受到了广泛的关注[1-3]。转基因作物到底该不该种植这一话题也一直是媒体和群众的热议话题之一,转基因作物对农业生物多样性的影响主要包括抗除草剂转基因作物、转Bt抗虫作物的种植对生物多样性的影响和转基因作物的杂草和害虫的田间管理两部分内容。该文综述了转基因作物对作物多样性和农业生态多样性影响的国内外研究进展,旨在为转基因作物育种的发展提供参考。
1 转基因作物的种植对作物多样性的影响
作物多样性大致有2层含义,第一是指栽培作物种类的多样性;第二是指同一作物种类品种和生态类型的多样性。合理安排作物布局,保持农田作物种类的多样性,对增加粮食生产的稳定性具有重要的意义。近年来,转基因作物也有一定面积的种植,在农业生产上得到较多的应用。转基因作物的种植也在影响生物多样性。
转基因作物对生物多样性的潜在影响已经是一个大家普遍感兴趣的话题,在生物多样性公约签署的背景下,这一话题更受到关注。在最近的综述文章中,著名生态学家Carpenter[4]从遗传多样性的角度分析了大量文献中报道的转基因作物对环境的影响,范围涉及到具体作物、农场范围及更大的区域规模。目前在转基因经济作物种植地区,通过增加保护性耕种措施、减少杀虫剂使用和使用更加环保的除草剂等方法降低了农业对生物多样性的影响。
一般来说,在耕地上进行的农业生产效率越高,产量越高,可持续性则越强,生物多样性受到的危害则越小。转基因作物产量的增加也缓解了将更多土地转换为农业用地的压力,间接有利于生物多样性。农业对生物多样性最直接的消极影响是造成自然栖息地的大量丧失,这是由维持自然生态系统平衡必须的土地过多地转化为农业用地所造成的。Carpenter[4]发现大量且不断增长的论文显示,转基因作物的种植已经提高了产量,尤其是在发展中国家更为明显。一份由Carpenter对全球农民所做的调查发现[5],发展中国家作物平均产量的增加率:抗虫玉米为16%,抗虫棉为30%,而在一份对抗除草剂玉米的单独研究中,产量增加率是85%。发达国家农民的产量报告显示,抗除草剂棉花没有变化,抗除草剂大豆增加了7%。Brookes等[6]估计,产量提高带来的好处是减少了土地转化为农业用地。他们还估计,如果不使用生物技术,可能会有264万hm2土地被用于粮食和油料作物的生产。
保护作物的多样性是被广泛认可的,更多的品种和物种多样性能够让农业系统在不同环境条件下保持生产力的平衡。随着转基因作物的推广,对作物基因多样性减少的担心随之增加,因为育种项目将目光投向很少一部分有价值的品种。3项研究(美国关于棉花和大豆的研究、印度关于棉花的研究)已经分析了转基因作物的引入对作物基因多样性的影响。在美国对棉花和大豆基因多样性的研究得出的结论是转基因作物的推广对生物多样性的影响非常小,几乎为零。相反,印度Bt抗虫棉,因为刚开始只在少数品种中利用转基因技术导致了农场品种生物多样性的下降,但是随着时间的推移,更多的抗虫棉品种得以使用,这种现象得到缓解[5]。Carpenter[4]认为,长远看来,转基因作物通过增加未充分利用的替代作物的数量使他们更适于大范围的驯养种植,从而增加了作物生物多样性。
2 转基因作物种植对农业生态系统部分物种的影响
农业生态系统是人们利用农业生物与非生物环境之间以及生物种群之间相互作用而建立起来的并按人类社会需求进行物质生产的有机整体。农业生态系统的目标是最大程度地获取高产、优质产品,以满足人口不断增长的需要,其生物多样性的组分和功能与自然生态系统的有所不同。农业生态系统的物种可分为生产性生物种(productivity biota),如农作物、林木、饲养动物等,其多样性对系统的生产力、稳定性起重要作用;资源性生物种(resource biota),如传粉昆虫、害虫天敌、微生物等,其多样性对系统内的传粉作用、害虫生物控制、资源分解、促进养分循环有着重要的作用,从而间接影响系统的稳定性和生产力;破坏性生物种(destructive biota),如杂草、害虫等,这些影响系统生产力的生物种是被控制的对象。
2.1 转基因作物对微生物和土壤生物群落的影响
农业生物多样性对微生物和土壤生物群体有主要作用,同时这些微生物和生物群体对土壤系统的功能有根本影响,如氮循环、废物的分解、营养的调动。许多研究对转Bt作物对土壤生物群落的潜在影响进行了深入分析。Icoz and Stotzky[7]基于70篇科学论文对Bt作物对土壤生态系统的影响研究进行了充分的论述。发现转Bt植物对土壤中微生物组群的影响程度大小表现为从无影响到轻微影响再到显著影响,他们是不同地理环境、温度、植物品种和土壤类型作用的结果,一般来说,土壤类型的作用是暂时的,与Cry蛋白的存在无关。总体来说,Cry蛋白很少或者没有对潮虫、跳虫、螨虫、蚯蚓、线虫、原生动物有毒性作用,关 潇等[8]利用普通水稻和转基因水稻作为材料,研究对土壤生物群落的影响,结果表明,非转基因组土壤微生物群落结构特征具有一定的相似性,转基因组也具有类似的土壤微生物群落结构;转基因水稻与非转基因组相比,土壤微生物生物总量差异不显著,转Bt基因水稻根际土壤中的细菌、真菌、放线菌随季节变化趋势明显,转基因组与非转基因组之间无显著差异(P>0.05),影响较小。
在美国东北部进行的一项研究中,Hoheisel和Fleischer[9]调查了瓢虫和它的食物(蚜虫和花粉)的季节动态,他们的研究对象是一个蔬菜农场系统,包括Bt甜玉米、Bt马铃薯和转基因抗虫南瓜。结果表明:转基因蔬菜作物对瓢虫提供了保护,减少了25%的农药使用。在一份包含同样作物的相似研究中,Leslie等[10]比较了在种植转基因作物及近等基因系的环境中鞘翅目和蚁科在土表的聚居状态,并未发现物种丰富度和物种组成有什么不同,但发现转基因蔬菜需要的杀虫剂更少。结果表明:遗传修饰技术育种可以被应用于蔬菜病虫害的综合管理系统中,为转基因蔬菜提供了新的有效的方法来控制害虫和病原菌的传播[11-12]。
2.2 抗除草剂转基因作物对杂草群落的影响
转基因植物田间释放带来的主要问题之一,就是抗性基因通过基因流转移到野生植株,从而给农田生态环境造成潜在的危害,所以在释放前对其潜在的基因漂移做出确切的评估是很必要的。转基因作物的一个主要关注点在于转基因性状向杂草的任意传播。已经有一些转基因逃离和杂草获得抗除草剂选择优势的证据[13-14]。抗除草剂基因从转基因作物品种向近亲杂草的转移的风险已经在大田作物如芥菜/油菜、甜菜中得到证实[15-16]。Rose等[17]证实,“转基因缓和策略”可能会对野生芥菜和油菜之间的杂交产生不良的遗传负担。转基因缓和措施是一种对作物有利的矮化基因,但对杂草防控来说是有害的(杂草由于基因组成变化比同类的非转基因杂草长得更快)。这一发现提出一个观点,即转基因植物总是赋予野生亲缘植物所谓的健壮基因,使其更加强壮,具有转变成超越同类的潜力并成为超级杂草,此外,Palaudelmàs等[18]发现,部分转基因玉米活力低,很少结实和形成花粉,造成异花授粉率低。这样,对转基因植物的种植提出了一系列新的生态和经济问题,让科学家和政策制定者去考虑转基因的限制问题。
作物生产实践对杂草群落的组成有着显著的影响。当地主要杂草种类的变化现象称为杂草演变。在耐除草剂作物系统中,这样的转变和杂草管理是密切相关的,其中的耕作方式和除草剂的使用对杂草群落的演变有显著影响。有文献报道,在抗草甘膦作物中,有40种杂草(密切相关的物种的不同组群)的丰富度增加[4]。同一时间,在对美国6个州玉米、大豆和棉花的调查中,36%~70%的种植者反映:种植抗草甘膦作物,再实行轮作之后,杂草压力已经降低。化学除草剂的使用也导致耐农药杂草种群的发展,从而使杂草群落发生变化。在全球的15个国家中已经发现21种抗草甘膦杂草[4]。抗草甘膦杂草的出现需要调整杂草控制项目内容,采取一些实际措施控制抗性种群。
抗除草剂转基因作物的引进已经和更多的保护性耕种措施联系在一起,这些措施包括减少径流、增加水分下渗和减少侵蚀等。在抗除草剂转基因作物较大的种植国――美国和阿根廷,保护性耕作的应用趋势已经得到广泛关注,并开展了相关研究。然而,在这2个国家引进转基因抗草甘膦作物之前,保护性耕种早已被一些种植者采用。一些研究已经显示,保护性耕种与转基因抗草甘膦作物之间有着积极的双向因果关系。
2.3 转基因Bt抗虫作物对非靶标生物的影响
转基因抗虫作物自1996年被批准商业化种植以来,它的抗虫性和经济效益已得到了普遍肯定。Storer等[19]指出,预计种植转Bt作物对农业生产最主要、最直接的影响是这些作物成为防治目标害虫的理想物种,通常情况下,害虫以这些作物作为主要食物来源,并且能够在较大范围内移动。种植转Bt作物可自然形成较大范围的区域害虫的抑制,不仅减少了技术开发者的损失,还通过减少粮食损失或者减少使用害虫控制措施(例如农药)使非技术开发者和其他作物种植者获益[4]。
转基因抗虫作物对非靶标生物的影响是多方面的,例如转基因抗虫作物的长期种植以后,次要害虫是否上升为主要害虫,是否会影响有益昆虫,包括重要经济昆虫、捕食性和寄生性天敌以及重要蝶类的种类及种群数量等,构成转基因抗虫作物生态风险评估的重要内容。有研究调查了转Bt玉米和棉花的引进对害虫种群区域性暴发的影响,美国多地种植Bt玉米和棉花的地方以及中国种植Bt棉花地方的区域性害虫抑制的效果[4]。转基因作物对陆地上非靶标无脊椎动物的影响已经是大量室内试验和区域研究的课题。截至2008年底,已经有超过360篇关于Bt作物对非靶标生物影响的原创论文被发表[20]。Naranjo对9种来自17个国家的转Bt作物的135项基于实验室的研究及来自13个国家的5种Bt作物的63项基于实验田的研究,并采用meta分析技术进行分析。一般来说,实验室研究比实验田研究有更多重大发现的机会,这至少在生物研究的差异中得到解释,同时实验室研究相比实验田研究有更多的蛋白质暴露机会。实验田研究表现出更少的对非靶标生物的有害影响,同时杀虫剂对非靶标生物影响比Bt作物大得多[20-21]。最近越来越多的关于Bt作物对非靶标生物影响的研究与Naranjo的结论一致[4]。杨 艳等[22]在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了转基因抗虫作物对非靶标蝶类和蚕类昆虫的潜在影响,指出虽然蚕类和蝶类昆虫对Cry1或Cry2类杀虫蛋白敏感,但在自然条件下,这类非靶标昆虫暴露于Cry杀虫蛋白的水平很低,抗鳞翅目害虫转基因作物的种植对田间蝶类昆虫的种群密度影响不显著,不会给我国的蚕丝产业带来负面影响。李丽莉等[23]认为转基因抗虫作物的花粉或花蜜是一些重要经济昆虫,如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂,甚至捕食性天敌的食物来源,另外,花粉飘落到一些鳞翅目昆虫如家蚕或重要蝶类昆虫的寄主植物上,直接或间接对这些昆虫造成一定影响。目前大多数研究表明转基因抗虫作物对非靶标昆虫,特别是对有益昆虫没有明显的不利影响。
3 除草剂和杀虫剂在转基因作物上的应用
转基因作物的害虫和杂草的田间管理已经导致了除草剂和杀虫剂的使用。如果种植遗传修饰抗虫作物的农民减少了针对主要害虫的广谱杀虫剂的使用,那么植物保护部门自然会抑制次要害虫的种群,以便保护鸟类、啮齿类动物和两栖动物捕食的多样性和丰富度。除了研究转基因作物对非靶标生物影响及与传统做法相比较外,一些研究还确定了自遗传修饰作物引进后农药的变化量。与阿根廷、澳大利亚、中国、印度和美国的传统作物相比,农药总活性物成分减少14%~75%[4]。Brookes和Barfoot[24]指出,农民种植转基因作物可以减少喷洒9.1%的农药,通常除草剂和杀虫剂使用量的17.9%就可以达到防治效果,减少了对环境的影响。研究强调,转基因作物明显降低了作物种植区温室气体的排放,这些温室气体的排放量相当于2010年大街上860万辆汽车尾气的排放量。另外,很少研究得到耐除草剂转基因作物对除草剂使用量变化的数据,或许是因为耐除草剂转基因作物的用药情况影响不同种类、数量除草剂的使用,因此,除草剂使用量的变化并不能作为环境影响的一个指标。一些研究已经采用环境指标来观察杀虫剂使用的变化,包括耐除草剂和耐杀虫剂作物,在转基因作物上的农药使用情况与常规作物相比都表现降低了对环境的影响[4]。
Bennet等[25]对生物周期调查表明,耐除草剂的转基因甜菜比传统甜菜对环境有更小的损害。因为转基因甜菜减少了除草剂制造、运输和田地使用过程中的用量。美国科学院认为,随着时间的推移,转基因作物的一些效益预计会下降,随着该技术被运用到更多的作物上,潜在的效益和风险也可能变得越来越大[26]。例如,自从1991年,Bt棉花植株在中国棉花生产中有效控制了棉铃虫的危害,减少了农药的使用,增加了中国农民的收入。然而,2004年得到的数据显示:这些效益正在被用量剧增的其他农药削弱,这些农药被用于控制次要害虫[27]。这种现象已经被Wang等[27]证实,他曾经发现由于种植Bt棉花,防控次要害虫的问题和杀虫剂用量减少相比并没那么重要。在美国,据环保局报道,另一种大田害虫(根虫)已经演变成对Bt毒素具有抵抗力[28]。
4 转基因作物对生物多样性的压力和转基因植物新品种选育
转基因作物在过去15年间已经被商业化种植,从中可以看出生物多样性对生态平衡有积极影响。通过增加产量、减少杀虫剂使用、使用更多更环保的除草剂和采取保护性耕种措施,转基因作物已经促进了农业的可持续发展。许多研究认为,转基因作物对环境的影响很小,几乎为零[4,20]。最近,美国国家研究委员会作出了一份对转基因作物种植对农业可持续发展的综合评价:一般来说,相比较于传统种植的非转基因作物,转基因作物对环境有较小的负面影响[26]。因此,随着全球农业系统的扩展,现代农业育种技术可以在现有农业用地的基础上提高产量,在未来30~40年农业可预计养活继续增加的世界人口,转基因作物能够继续减少对生物多样性的压力,育种人员对保护生物多样性作出了巨大贡献[29]。
自然界中基因的横向转移现象广泛存在,转基因技术即是模仿自然界中的基因横向转移。自1996年转基因作物产业化以来,已累计推广15亿hm2,2013年种植面积达到1.752亿hm2,是1996年的100倍以上。目前,全世界27个国家种植转基因作物,其中,19个发展中国家种植面积占54%,巴西达4 030万hm2;美国是最大的转基因作物种植国(7 010万hm2),种植面积约90%为转基因品种[30]。2008年我国启动“转基因生物新品种培育重大科技专项”重点支持水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、猪、牛、羊生物的转基因技术研发。万建民[31]基于系统比较分析,建议我国进一步加强转基因植物研发能力建设,夯实转基因育种研究基础,突破转基因核心技术,培育转基因植物新品种,加强产、学、研紧密结合,培育具有自主创新能力和市场竞争力的大型企业,同时加强科普宣传,营造良好的社会氛围,推进我国生物型新兴产业的快速发展。
5 展望
从目前看来,转基因抗除草剂和害虫作物的种植,对农业生物多样性的影响轻微。从长远的角度考虑,转基因作物的推广可以通过增加产量、减少杀虫剂的应用、使用更环保的除草剂及采用保护性耕作措施促进农业的可持续发展;这也从农业生物多样性视角表明我国应发展转基因植物育种。当然,任何事物的发展具有两面性,加之转基因作物研究的时间相对传统作物较短,应该把转基因作物对生物多样性的潜在负面影响降到最低,以便更好地为农业生产服务。
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论文摘要:随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
一、生物技术给农业发展带来机遇
广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。
生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。
二、利用生物技术发展农业应注意克服的问题
从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。
论文摘要:随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
一、生物技术给农业发展带来机遇
广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。
生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。
二、利用生物技术发展农业应注意克服的问题
从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。
如何了解“转基因”,我们首先要从基因研究谈起。
从20世纪40年代起,人们开始研究性状的控制基础。1944年,美国科学家艾弗里和他的同事一起证实了DNA是遗传物质。1953年,沃森一克里克提出DNA双螺旋模型,由此开创了生命科学的新纪元。通常情况下,高等植物的世代交替途经花粉双受精过程,实现雄雌配子的融合和子代种子的形成。随着人们对基因结构和功能的了解,基因工程操作逐渐成熟。在此基础上,利用超脱常规授粉技术的手段实现遗传物质整合、培育转基因植物应运而生。在自然界中,根瘤农杆菌可以将其Ti质粒上的T-DNA转移并整合到寄主植物中,该原理被广泛应用于转基因植物的创建。此外,许多直接转化方法也被用于转基因操作。
转基因操作是一项可以造福人类而不是祸害人类的技术,可以利用它让作物具有抗病虫害的特性,提高食物的营养价值,去除食物中的有害成分,增加作物产量等等,因此合理、有效地利用它,不仅可以降低生产成本,而且可以使食品更安全、更营养、更便宜,对消费者、对环境也都是大有好处的。当然,同其他科学技术一样,如果使用不当,也会造成问题,比如转入的新成分可能会导致过敏,可能会对生态造成不利影响,所以转基因产品在推广、上市之前都会经过一系列严格的检测,排除这些可能的不良因素。从总体上来说,转基因技术仍是传统的育种方法的延伸,只不过比传统育种技术更为精确,更有目的性,更容易控制而已。
1993年,美国第一例转基因晚熟西红柿上市,自此,全球转基因食品蓬勃发展起来。所谓转基因食品,就是利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品。到目前为止,转基因食品遍及世界各地,其中,发达国家的转基因产品占世界总量的85%,主要集中在美国和加拿大。据统计,美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种。美国是转基因食品最多的国家,60%以上的加工食品含有转基因成分,90%以上的大豆、50%以上的玉米是转基因的。除转基因食品还有转基因植物,如:西红柿、土豆、玉米等,还有转基因动物,如:鱼、牛、羊等。虽然转基因食品与普通食品在口感上没有多大差别,但转基因的植物、动物有明显的优势:优质高产、抗虫、抗病毒、抗除草剂、改良品质、抗逆境生存等。
掀开“转基因”面纱的一角,我们再进一步看看它的全貌,它究竟有传说中的那么“可怕”吗?
“转基因”在发展过程中伴随着诸多争议,矛头大都指向其安全性。1998年起发生的“英国普斯塔事件”、 “美洲斑蝶死亡”、 “加拿大超级杂草事件”、 “欧洲转基因玉米对哺乳动物健康影响”、 “中国抗虫棉破坏生态”等事件,让国际上对“转基因”的安全倍加关注。但这些事件最终被各国政府和权威研究机构一一否定。例如1998年,英国科学家普斯塔个人在电视台(并不是通过学术论文或者通过权威机构)了他的实验结果,称用转基因的马铃薯喂大鼠可以破坏免疫系统。英国皇家学会针对普斯塔的报告,专门组织专家进行了认真评估,最后的结论是,实验结果不能证明转基因土豆对大鼠有这样的一些危害。这是第一个与转基因生物安全有关的事件,它引发了一场持久的全球性的而且到现在依然没有平息还愈演愈烈的转基因生物安全之争。2009年的所谓转基因玉米品种对大鼠的肾脏、肝脏的实验,指法国卡昂大学的研究团队在国际生物科学杂志上发表的三种转基因玉米品种对哺乳动物健康影响的报告。为什么说是所谓的事件?一是因为他们并不是做了实验,而只是把孟山都公司用3个转基因玉米进行90天大鼠喂养的数据进行了统计学重新分析;二是他们的工作受一些极端环境保护组织的资助,其报告发表的动机和结果的可信性也受到质疑。欧洲食品安全局转基因小组对这些作了分析,并于2009年对这个问题形成了一个决议:论文提供的数据不能支持作者关于转基因玉米对大鼠肾脏、肝脏造成伤害的结论。关于“Mon863喂养对老鼠造成免疫系统影响”的有关报道问题,美国、欧盟、澳大利亚等的主管机构、第三方研究机构的科学数据均已表明,转基因玉米与传统非转基因玉米具有实质等同性,未发现额外的安垒问题,以科学事实否定了其不实传言。国际上数十个国家,长达10余年的安全食用历史,进一步证明了转基因食品的安全性。
全球转基因作物规模化应用已逾14年,种植面积、作物种类、加工食物种类和食用人群逐年扩大,但由于各国实施了规范管理和科学评价,全世界每年上亿公顷土地种植转基因作物,每年数化人群食用转基因食品,迄今尚未发生具有科学实证的转基因食用和环境安全问题。2004年联合国粮农组织关于粮食和农业状况的报告提到一个共识,目前市场上的转基因产品可以放心用,并不是像某些人渲染的那么可怕。检测目前市场上的转基因产品安全性所采用的方法也是科学恰当的,包括中国,包括全世界。迄今为止,在世界各地尚未发现可验证的、因食用由转基因作物加工的食品而导致有毒或有损营养的情况。数以百万计的人食用了转基因作物加工食品未发现任何不利影响。
2009年,25个国家种植了1.34亿公顷的转基因作物,比2008年增长了7%。美国仍然是最大的转基因作物种植国,种植面积为6400万公顷。抗虫和除草剂转基因玉米占据了美国玉米种植面积85%,抗虫转基因棉花占据了美国棉花种植面积90%。美国人的膳食结构与中国人不尽相同,其主食中不仅有水稻,还有小麦、玉米和马铃薯等。除转基因小麦产业化滞后外,玉米、水稻、马铃薯均有转基因品种被美国政府批准种植和食用。2000年以来,美国先后批准了6个转基因水稻的安全证书,伊朗批准了转基因抗虫水稻商业化种植。加拿大、墨西哥等四国批准了转基因农产品进口允许食用。同时,美国批准了孟山都公司培育的耐草甘膦除草剂小麦品种。美国国家科学院于2010年4月13日在网络媒体上发表的最新报告《转基因作物对美国农业可持续性的影响》最具说服力。该报告从农户视角对美国发展转基因作物14年来的环境、经济和社会效益作了全面和客观的分析,指出从总体情况来看,与不使用转基因技术的传统农业相比,转基因技术为美国农民创造了巨大的环境收益和经济收益。
为确保转基因食品的安全,防止具有潜在风险的转基因食品进入消费市场,我国依照《农业转基因生物安全评价管理办法》、 《转基因植物安全评价指南》,参考国际食品法典委员会、世界卫生组织、世界粮农组织和经济合作组织等制定的转基
因生物安全评价指南,制定了科学规范全面的评价指标体系,在转基因食品上市前对转基因生物的食用安全进行全面的评估。食用安全性评价主要包括营养学评价、抗营养因子评价、毒理学评价和过敏性评价等内容。
转基因食品的营养学呼价。人们对食品的需求就在于它为人类提供生存所必须的能量和各类营养物质,因此,对营养成分的评价是转基因食品安全性评价的重要组成部分。评价的营养物质主要包括蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪、脂肪酸、氨基酸、矿质元素、维生素、灰分等与人类健康营养密切相关的物质。评价时,将不同年份或不同生长地点的转基因食品的主要营养成分和对照的非转基因食品进行比较,评估转基因食品在营养上是否与非转基因食品一样具有等效的营养价值。除需要与对照非转基因食品进行比较,还需要参考OECD、ILSI及本国已有的同类非转基因作物营养成分,确定转基因食品的营养成分是否在这些范围内,如果在范围内,则可以认定转基因食品具有与非转基因食品同等的营养功效。
转基因食品的抗营养因子评价。食品不仅含有大量的营养物质,也含有广泛的非营养物质,有些物质当超过一定量时则是有害的,称为抗营养因子或者抗营养素。通常,抗营养素被理解为抑制或阻止代谢(特别是消化)的重要通路的物质,抗营养因子降低了营养物质(特别是蛋白质、维生素和矿物质)的最大利用,以及食物的营养价值。几乎所有的植物性食品中都含有抗营养因子,这是植物在进化过程中形成的自我防御的物质。目前,已知的抗营养因子主要有蛋白酶抑制剂、植酸、凝集素、芥酸、棉酚、单宁、硫甙等。然而大多数抗营养因子的有害作用是由未加工的食物引起的,经过简单的处理都会消失,如加热、浸泡和发芽处理等。如我们经常食用的豇豆中由于含有豇豆蛋白酶抑制剂不能生食,需要烹调熟制后,才能食用。对转基因食品的抗营养因子的安全评价,是将转基因品种中的抗营养因子含量与其对照非转基因食品进行比较,其评估方法与营养成分的评估方法一致。
转基因食品的毒理学评价。转基因食品是否会由于导入了外源基因而产生对人体有毒的物质,是人们对转基因食品产生恐惧的重要方面。对转基因食品的毒理学评价是转基因食品上市前重要的评价环节。转基因食品的毒理学安全性评价主要从两方面着手,一是外源基因表达产物是否具有的毒性检测和评价;二是对转基因食品的全食品毒性检测和评价。我国目前批准的转基因水稻和玉米均对外源基因表达产物和转基因全食品进行毒理学检测和评价。试验数据证明食用该转基因水稻、玉米与非转基因对照同样不具有毒理学意义上的安全风险。实际上,我国批准的转基因水稻还进行了遗传毒性、慢性毒性、传统致畸、三代繁殖等毒理学试验,安全检测指标已经超出了欧美发达国家和国际食品法典委员会、世界卫生组织等建议的评价内容要求。这些毒理学试验均证明转基因水稻“华恢1号”及“BL汕优63”是安全的。
[论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前,水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术,并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展,
水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛,由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响,水稻在漫长的进化过程中,形成了极其丰富的遗传多样性,染色体组型和数目复杂多样,成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。
植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建,并导入植物基因组中,通过外源基因的直接表达,或者通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻,进一步拓宽了水稻抗病基因源,为抗病育种提供了一条新途径。
一、国内外的转基因技术
转基因技术自20世纪70年代诞生以来,已经取得迅速的发展。到目前为止,中国已经是全球第4大转基因技术应用国。
转基因生物技术的应用,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉(高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病)。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因,由安徽省种子公司,安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻,育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物,获得发光作物,驱赶害虫。
至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究,亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量,将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来,选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜,培育成抗除草剂油菜新品种;比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统;法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜,充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性,实现了萝卜不育细胞质的三系配套,对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。
二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展
我国是农业超级国,因此,中国人吃饭问题的关键是水稻问题(高产和抗性问题),而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。
近年来,植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟,国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究,将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻,获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国,转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。
(一)转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果
王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”,获得转基因植株。抗性鉴定表明,转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性;通过对转基因植株后代PCR分析,证实bar基因已整合到受体植株的基因组中,遗传分析表明,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代,并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术,成功将抗除草剂bar基因转入水稻恢复系明恢86,并在此基础上育成了明恢63B、优68B、双七B等抗除草剂转bar基因恢复系30多个。同时利用明恢86B选配出了抗除草剂转bar基因杂交稻II优86B及特优86B等。大田结果表明:转入的bar基因能稳定遗传,并在不同生育期表达对除草剂的抗性,没有出现基因沉默现象,也未发现bar基因的漂移现象。
(二)转基因技术在提高水稻植株的抗盐能力的成果
孔瑾研究表明,OSZFP1(水稻锌指蛋白1)基因编码的蛋白含有3个推测的Cys2/Cys2一型锌指结构域,它的表达受盐胁迫负调控。其构建了以35S为启动子的OsZFP1基因的植物表达载体,并将其转入拟南芥植物和水稻愈伤组织中以过量表达OSZFP1基因。转基因的拟南芥植株和水稻愈伤组织对盐处理的敏感性都比野生型要高。这一结果表明OSZFP!基因可能编码一种负调控蛋白,它可能抑制某些盐诱导基因的表达。朱宝成等成功构建了一种被称为脯氨酸合成酶的基因,之后将这种基因导入水稻悬浮细胞,从而得到转基因水稻植株。同时,这种基因在一种启动子的作用下,不断积累脯氨酸合成酶,水稻依靠这种脯氨酸含量的增加提高其抗旱耐盐碱的能力。
(三)转基因技术在提高水稻植株抗病原菌入侵的能力的成果
黎军英等用PAL(苯丙氨酸解氨酶)基因正义和反义转化水稻,获得了70株转基因植株。选择正义转化植株(1s)和反义转化植株(4a)进行稻瘟病菌接种,针对病原物侵染,ls的PAL活性上升更快,幅度更大。观察水稻叶片超微结构发现,ls的细胞具有更强的抵抗病原菌入侵的能力,其过氧化物酶活性也比对照组和4a要高。程志强等对转豌豆铁蛋白基因水稻T。代的53个株系进行PCR检测,52个株系能扩增出阳性PCR产物。通过测定光合作用过程中最大光化学通量分析了由百草枯(除草剂)处理引起的2代水稻叶片的氧化损害。与未转基因水稻相比,转Fer基因水稻的叶片对氧化胁迫的耐受能力有不同程度的增强。
(四)转基因可提高水稻植株的抗稻瘟菌能力
彭昊等将具有广谱抗病作用的葡萄糖氧化酶(GO)基因插入具有潮霉素抗性选择标记的双元载体pCAMBIA1301, 构建了水稻高效表达的新载体pCAG1301。将此质粒导入根癌农杆菌菌株LBA4404后,转化粳稻品种日本晴的幼胚,并由筛选出的潮霉素抗性愈伤组织分化再生植株。对所得潮霉素抗性水稻植株的Southernblot杂交分析表明,GO基因已整合到受体基因组。淀粉一碘化钾显色反应检测到了转基因植株产生的过氧化氢。这证实GO基因表达产生的葡萄糖氧化酶已经在水稻中发挥功能。
三、结语
综上所述,稻转基因研究已取得很大进展。但并不表示不存在问题。主要表现为:(1)转基因水稻的研究大部分还处在实验室阶段,能大规模应用于农业生产的转基因水稻品种还未见报道。(2)还未能定点、定量地将外源基因引入到水稻受体基因组中,从而未能获得稳定遗传高效表达的转基因植株。
随着科学技术的日新月异,基因技术也日趋完善,水稻转基因研究领域将会更加广泛。水稻转基因不仅能应用于农业研究,将来人们有可能对水稻基因组进行有目的的基因操作,加速转基因水稻在农业生产上的应用。
参考文献
[1]王忠华、舒庆尧、贺华龙等.Bl转基因水稻对抗生素反应的初步研究[J]植物生理学通讯,2001,37(2):111-113.
[论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前,水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术,并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展,
水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛,由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响,水稻在漫长的进化过程中,形成了极其丰富的遗传多样性,染色体组型和数目复杂多样,成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。
植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建,并导入植物基因组中,通过外源基因的直接表达,或者通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻,进一步拓宽了水稻抗病基因源,为抗病育种提供了一条新途径。
一、国内外的转基因技术
转基因技术自20世纪70年代诞生以来,已经取得迅速的发展。到目前为止,中国已经是全球第4大转基因技术应用国。
转基因生物技术的应用,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉(高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病)。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因,由安徽省种子公司,安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻,育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物,获得发光作物,驱赶害虫。
至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究,亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量,将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来,选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜,培育成抗除草剂油菜新品种;比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统;法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜,充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性,实现了萝卜不育细胞质的三系配套,对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。
二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展
我国是农业超级国,因此,中国人吃饭问题的关键是水稻问题(高产和抗性问题),而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。
近年来,植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟,国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究,将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻,获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国,转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。
(一)转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果
王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”,获得转基因植株。抗性鉴定表明,转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性;通过对转基因植株后代PCR分析,证实bar基因已整合到受体植株的基因组中,遗传分析表明,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代,并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术,成功将抗除草剂bar基因转入水稻恢复系明恢86,并在此基础上育成了明恢63B、优68B、双七B等抗除草剂转bar基因恢复系30多个。同时利用明恢86B选配出了抗除草剂转bar基因杂交稻II优86B及特优86B等。大田结果表明:转入的bar基因能稳定遗传,并在不同生育期表达对除草剂的抗性,没有出现基因沉默现象,也未发现bar基因的漂移现象。
(二)转基因技术在提高水稻植株的抗盐能力的成果
孔瑾研究表明,OSZFP1(水稻锌指蛋白1)基因编码的蛋白含有3个推测的Cys2/Cys2一型锌指结构域,它的表达受盐胁迫负调控。其构建了以35S为启动子的OsZFP1基因的植物表达载体,并将其转入拟南芥植物和水稻愈伤组织中以过量表达OSZFP1基因。转基因的拟南芥植株和水稻愈伤组织对盐处理的敏感性都比野生型要高。这一结果表明OSZFP!基因可能编码一种负调控蛋白,它可能抑制某些盐诱导基因的表达。朱宝成等成功构建了一种被称为脯氨酸合成酶的基因,之后将这种基因导入水稻悬浮细胞,从而得到转基因水稻植株。同时,这种基因在一种启动子的作用下,不断积累脯氨酸合成酶,水稻依靠这种脯氨酸含量的增加提高其抗旱耐盐碱的能力。
(三)转基因技术在提高水稻植株抗病原菌入侵的能力的成果
黎军英等用PAL(苯丙氨酸解氨酶)基因正义和反义转化水稻,获得了70株转基因植株。选择正义转化植株(1s)和反义转化植株(4a)进行稻瘟病菌接种,针对病原物侵染,ls的PAL活性上升更快,幅度更大。观察水稻叶片超微结构发现,ls的细胞具有更强的抵抗病原菌入侵的能力,其过氧化物酶活性也比对照组和4a要高。程志强等对转豌豆铁蛋白基因水稻T。代的53个株系进行PCR检测,52个株系能扩增出阳性PCR产物。通过测定光合作用过程中最大光化学通量分析了由百草枯(除草剂)处理引起的2代水稻叶片的氧化损害。与未转基因水稻相比,转Fer基因水稻的叶片对氧化胁迫的耐受能力有不同程度的增强。
(四)转基因可提高水稻植株的抗稻瘟菌能力
彭昊等将具有广谱抗病作用的葡萄糖氧化酶(GO)基因插入具有潮霉素抗性选择标记的双元载体pCAMBIA1301,构建了水稻高效表达的新载体pCAG1301。将此质粒导入根癌农杆菌菌株LBA4404后,转化粳稻品种日本晴的幼胚,并由筛选出的潮霉素抗性愈伤组织分化再生植株。对所得潮霉素抗性水稻植株的Southernblot杂交分析表明,GO基因已整合到受体基因组。淀粉一碘化钾显色反应检测到了转基因植株产生的过氧化氢。这证实GO基因表达产生的葡萄糖氧化酶已经在水稻中发挥功能。
三、结语
综上所述,稻转基因研究已取得很大进展。但并不表示不存在问题。主要表现为:(1)转基因水稻的研究大部分还处在实验室阶段,能大规模应用于农业生产的转基因水稻品种还未见报道。(2)还未能定点、定量地将外源基因引入到水稻受体基因组中,从而未能获得稳定遗传高效表达的转基因植株。
随着科学技术的日新月异,基因技术也日趋完善,水稻转基因研究领域将会更加广泛。水稻转基因不仅能应用于农业研究,将来人们有可能对水稻基因组进行有目的的基因操作,加速转基因水稻在农业生产上的应用。
参考文献:
[1]王忠华、舒庆尧、贺华龙等.Bl转基因水稻对抗生素反应的初步研究[J]植物生理学通讯,2001,37(2):111-113.