中國環(huán)境管理：轉(zhuǎn)基因水稻對生態(tài)環(huán)境的影響

中國環(huán)境管理：轉(zhuǎn)基因水稻對生態(tài)環(huán)境的影響
作者：吳茜，孔茹鈺
吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院

《中國環(huán)境管理叢書》2011年第2期

來源http://mall.cnki.net/magazine/article/HJGN201102006.htm

2009 年8 月17 日，農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了2 種轉(zhuǎn)基因水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優(yōu)63”的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，有效期為5 年。這是中國首次為轉(zhuǎn)基因水稻頒發(fā)安全證書，也是全球首次為轉(zhuǎn)基因主糧發(fā)放安全證書。同年10 月，2 種轉(zhuǎn)基因水稻的名字出現(xiàn)在中國生物安全網(wǎng)公布的批準(zhǔn)清單中。緊接著，兩會期間，包括河北大學(xué)中國鄉(xiāng)村建設(shè)研究中心主任李昌平在的120 多位教授學(xué)者，聯(lián)名簽發(fā)一封公開信，郵寄全國人大常委會，建議人大立即撤銷轉(zhuǎn)基因水稻的安全認(rèn)證，對于轉(zhuǎn)基因主糧是否推廣，應(yīng)該聽取民眾意見。2010 年3 月9 日，華東師范大學(xué)黨委書記張濟順等人聯(lián)名向兩會遞交提案，呼吁暫緩轉(zhuǎn)基因水稻的商業(yè)化。一時之間，轉(zhuǎn)基因水稻成為社會熱議的焦點話題。
1 水稻和轉(zhuǎn)基因水稻
水稻是真核生物，屬于被子植物門單子葉植物綱禾本目禾本科稻屬。水稻原產(chǎn)亞洲熱帶，是世界主要糧食作物之一。
1.1 水稻的栽培歷史
水稻的栽培歷史可追溯到約西元前12000－－16000 年前的中國湖南。在1993 年，中美聯(lián)合考古隊在道縣玉蟾巖發(fā)現(xiàn)了世界最早的古栽培稻，距今約14000 年－18000 年。水稻在中國廣為栽種后，逐漸向西傳播到印度，中世紀(jì)引入歐洲南部。我國的水稻播種面積占全國糧食作物的1/4，而產(chǎn)量則占一半以上。世界上近一半人口，包括幾乎整個東亞和東南亞的人口，都以稻米為食。
1.2 水稻的生態(tài)學(xué)特征
水稻是一年生禾本科植物，高約1.2m，葉長而扁，圓錐花序由許多小穗組成。水稻喜高溫、多濕、短日照，對土壤要求不嚴(yán)，水稻土最好。幼苗發(fā)芽最低溫度10～12℃，最適28～32℃。分蘗期日均20℃以上,穗分化適溫30℃左右；低溫使枝梗和穎花分化延長。抽穗適溫25～35℃。開花最適溫30℃左右，低于20℃或高于40℃，受精受嚴(yán)重影響。相對濕度50～90％為宜。穗分化至灌漿盛期是結(jié)實關(guān)鍵期；營養(yǎng)狀況平衡和高光效的群體，對提高結(jié)實率和粒重意義重大。抽穗結(jié)實期需大量水分和礦質(zhì)營養(yǎng)；同時需增強根系活力和延長莖葉功能期。每形成1kg 稻谷約需水500～800kg。
1.3 水稻的生長分布
除稱為旱稻的生態(tài)型外，水稻都在熱帶、半熱帶和溫帶等地區(qū)的沿海平原、潮汐三角洲和河流盆地的淹水地栽培。種子播在準(zhǔn)備好的秧田上，當(dāng)苗齡為20 至25 天時移植到周圍有堤的水深為5～10cm 的稻田內(nèi)，在生長季節(jié)一直浸在水中。水稻生長的最北限是中國的黑龍江省呼瑪。但主要的生長區(qū)域是中國南方、臺灣、日本、朝鮮半島、東南亞、南亞、歐洲南部地中海沿岸、美國東南部、中美洲、大洋洲和非洲部分地區(qū)，中國北方沿河地區(qū)也種植水稻。也就是說，除了南極洲之外，幾乎大部份地方都有稻米生長。
1.4 水稻的產(chǎn)量
在2003 年統(tǒng)計，全世界的稻作產(chǎn)量高達5 億8900 萬t。在亞洲就有5 億3400 萬t 的產(chǎn)量。而全世界稻田總面積可達150 萬km2。世界上所產(chǎn)稻米的95%為人類所食用。目前，水稻的主要生產(chǎn)國是中國、印度、日本、孟加拉國、印度尼西亞、泰國和緬甸。其他重要生產(chǎn)國有越南、巴西、韓國、菲律賓和美國。最大的稻米出口國為泰國。
1.5 轉(zhuǎn)基因水稻
轉(zhuǎn)基因水稻就是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外源抗蟲基因引入水稻細胞后，培育出的抗二化螟、縱卷葉螟的水稻。據(jù)《中國新聞周刊》在湖北武漢對村民的調(diào)查，在外觀上，傳統(tǒng)雜交大米和轉(zhuǎn)基因抗蟲大米沒有區(qū)別，而2 種水稻的稻田則很容易分辨。據(jù)村民介紹：“前者看上去有點蔫，因為藥打得再好，也會被蟲子吃一些；后者則全都是綠油油、直溜溜的，因為蟲子不吃。”
2 轉(zhuǎn)基因水稻對生態(tài)環(huán)境的影響
我們通過環(huán)境、人類健康、生態(tài)及其他等4 個方面來分析轉(zhuǎn)基因水稻會對生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響。
2.1 環(huán)境方面
“產(chǎn)量并不高多少，說是不打藥，但還是要在秧苗秧齡期打一次藥。”湖北武漢的一位胡姓農(nóng)民告訴《中國新聞周刊》記者，轉(zhuǎn)基因水稻稻種只能抗螟蟲，不能抗其他的蟲子。螟蟲吃谷心、谷苞，稻飛虱吃稻稈。“現(xiàn)在稻飛虱比螟蟲狠，從底下往上吃，要分箱來打，一格子一格子的，像給非典病人隔離似的。”2007 年、2008 年，江夏區(qū)有很多村子一大片一大片的田，都被稻飛虱吃掉了，顆粒無收。而另外一位村民董克江也一直很納悶，現(xiàn)在的蟲子怎么比以前厲害那么多。“以前蟲子比較容易死，原來早稻不需要打藥，晚稻打一兩次就可以了，現(xiàn)在早稻打2 次，晚稻打5 次，都很難把蟲殺死。”同時，他也擔(dān)心，即使是施用農(nóng)藥，螟蟲還是螟蟲，稻飛虱還是稻飛虱，“這種高科技的種子會不會讓蟲子更不怕藥，變成我們不認(rèn)識的東西。”董克江的擔(dān)心不無道理。其實他擔(dān)心的情況，已經(jīng)在中國的轉(zhuǎn)基因棉花種植過程中出現(xiàn)。2009 年，江蘇“棉花之鄉(xiāng)”鹽城大豐市在種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉8年之后，抗棉鈴蟲的基因雖還在發(fā)揮作用，但原本危害次于棉鈴蟲的“盲蝽蟓、煙粉虱、紅蜘蛛、蚜蟲”等刺吸式小害蟲卻集中大爆發(fā)，用藥量不減反增。事實上，據(jù)英國科學(xué)與社會研究所(ISIS)2010年1 月18 日的報告稱，美國轉(zhuǎn)基因作物種植，使美國農(nóng)業(yè)農(nóng)藥施用量從1996 年到2008 年增加了3.83 億磅。2006 年以來，已商業(yè)化的3 大主要轉(zhuǎn)基因作物玉米、大豆和棉花的農(nóng)藥需用量都持續(xù)上升、且已大大超過天然作物的農(nóng)藥需用量。報告轉(zhuǎn)述相關(guān)科研人員的判斷說：轉(zhuǎn)基因作物種植初期，確實能抵御蟲害和雜草之害；但自然規(guī)律的力量比人類人為的力量更大，時間長了、生態(tài)平衡使害蟲害草發(fā)生了“抗體”適應(yīng)性而獲得更強生命力，結(jié)果，導(dǎo)致作物對農(nóng)藥需用量的持續(xù)增加、甚至更多。
2.2 人類健康方面
2.2.1 健康問題
中科院植物研究所首席研究員蔣高明曾提出質(zhì)疑，“昆蟲都無法下口的轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻，對人體就沒有害處嗎？”對此，國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會的委員楊曉光和黃昆侖曾發(fā)表文章《轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻具有同樣的食用安全性》做出解釋說，轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優(yōu)63”中的cry1Ab/cry1Ac 蛋白具有高效專一性，僅與鱗翅目害蟲腸壁上皮細胞的特異性受體結(jié)合，引起靶標(biāo)害蟲腸道細胞麻痹，影響進食。由于只有鱗翅目害蟲的腸壁細胞上含有這種蛋白質(zhì)的結(jié)合位點，而哺乳動物腸道上皮細胞沒有該
蛋白質(zhì)的結(jié)合位點，因此該蛋白對哺乳動物具有安全性。cry1Ab/cry1Ac 蛋白的急性毒性試驗表明，無動物死亡或中毒現(xiàn)象，該蛋白屬于實際無毒；“華恢1 號”稻米的大鼠90 天喂養(yǎng)試驗，各項試驗指標(biāo)均與飼喂非轉(zhuǎn)基因稻米“明恢63”的對照組無生物學(xué)意義上的改變。為確保轉(zhuǎn)基因水稻“華恢1號”作為主糧的安全性，在以上國際通行毒理學(xué)檢測內(nèi)容的基礎(chǔ)上，分別增加了遺傳毒性試驗、三代繁殖試驗、慢性毒性試驗等，檢測結(jié)果表明，對試驗動物未見不良影響。可以說，對轉(zhuǎn)基因水稻“華恢1 號”進行的毒理檢測，是目前為止商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物中毒理檢測內(nèi)容最多的，這些檢測也使得轉(zhuǎn)基因水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優(yōu)63”的食用更加安全。而另一方面，從中醫(yī)來看轉(zhuǎn)基因的危害。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物有的沒有子實，有的是通過高技術(shù)把不育基因植入轉(zhuǎn)基因種子內(nèi)，使它無法傳宗接代，以不斷出售種子替代技術(shù)轉(zhuǎn)讓。針對這個問題，有網(wǎng)友提問“轉(zhuǎn)基因糧食，連做種子都不能用，人吃了還能生育嗎？”這個提問，其實是很有道理的。中醫(yī)“同氣相求”的基本理論，實踐證明了其科學(xué)性。從動物方面來說可以動物之臟補人體之臟。植物的例子也很多，譬如荷花，與世無爭，不與其它植物爭奪空間，獨自漂浮水中。其花、子、須，都有清心、養(yǎng)心的作用；因其生長的環(huán)境，它同時也與屬水的腎相通，可用于腎方面的疾病；其花還能因它的艷麗使人益色駐顏。說到生育，人的生育能力有先天的遺傳，也需要后天的滋養(yǎng)；需要先天之氣，也需要后天的水谷之氣。同氣相求，吃啥補啥。動物有內(nèi)臟，植物也是有內(nèi)臟的。如果我們吃的東西，內(nèi)臟都有問題，都不能繁殖，我們的內(nèi)臟會健康嗎？我們后天需要的生育能力又從哪里來？五臟藏五神，內(nèi)臟的疾病也會影響人的心里健康。從這個意義上來說，我們要拒絕沒有繁殖能力的轉(zhuǎn)基因水稻。
2.2.2 毒性問題
一些研究學(xué)者認(rèn)為，對于基因的人工提煉和添加，可能在達到某些人們想達到的效果的同時，也增加和積聚了食物中原有的微量毒素。暫時的研究還沒有表明會不會有這方面的問題發(fā)生。
2.2.3 過敏反應(yīng)問題
對于一種食物過敏的人有時還會對一種以前他們不過敏的食物產(chǎn)生過敏，比如：科學(xué)家將玉米的某一段基因加入到核桃、小麥和貝類動物的基因中，蛋白質(zhì)也隨基因加了進去，那么，以前吃玉米過敏的人就可能對這些核桃、小麥和貝類食品過敏。人類認(rèn)識Bt 蛋白來源的蘇云金芽孢桿菌已有百年歷史，使用Bt 制劑作為生物殺蟲劑的安全使用記錄已有70 多年，大規(guī)模種植和應(yīng)用轉(zhuǎn)Bt基因作物也已超過10 年。其間沒有蘇云金芽胞桿菌及其蛋白引起的過敏反應(yīng)報告，也沒有與生產(chǎn)含有蘇云金芽胞桿菌產(chǎn)品有關(guān)的職業(yè)性過敏反應(yīng)記錄。cry1Ab/cry1Ac 蛋白與已知致敏原的氨基酸序列同源性比較分析結(jié)果表明，cry1Ab/cry1Ac 蛋白與已知致敏原無序列相似性。cry1Ab/cry1Ac 蛋白在模擬胃液中15s 內(nèi)可被迅速消化，不具消化穩(wěn)定性。評價結(jié)果表明，cry1Ab/cry1Ac 蛋白成為轉(zhuǎn)基因水稻中新致敏原的概率極低。
2.2.4 營養(yǎng)問題
科學(xué)家們認(rèn)為外來基因會以一種人們目前還不甚了解的方式破壞食物中的營養(yǎng)成分。對此，兩位專家給出的是，轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優(yōu)63”與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ铡懊骰?3”相比，在蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、水分、灰分、氨基酸、脂肪酸等主要營養(yǎng)成分，礦物質(zhì)、維生素等微量營養(yǎng)成分，以及植酸、胰蛋白酶抑制劑等抗?fàn)I養(yǎng)因子方面，沒有生物學(xué)意義上的差異，并且均在已知非轉(zhuǎn)基因稻米的營養(yǎng)成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量范圍內(nèi)，表明轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優(yōu)63”稻米與普通非轉(zhuǎn)基因稻米具有等效的營養(yǎng)價值。
2.3 生態(tài)方面
由于這個方面的問題現(xiàn)在研究的人很少，我們只能是提出一些疑問。
2.3.1 生物多樣性問題
轉(zhuǎn)基因水稻本身成為雜草，或者其親緣野生種成為雜草或超級雜草；產(chǎn)生新的作物害蟲，這些害蟲可能沒有天敵，如果造成大面積減產(chǎn)，或者蟲災(zāi)泛濫將缺乏有效遏制措施；對非目標(biāo)生物的傷害。一方面對動物的傷害，轉(zhuǎn)基因抗蟲蛋白可能會對不小心吃的其他動物產(chǎn)生作用，使那些動物成為無辜的受害者。在一次實驗室研究中，一種蝴蝶的幼蟲在吃了含桿菌基因的馬利筋屬植物的花粉之后，產(chǎn)生了死亡或不正常發(fā)育的現(xiàn)象。另一方面，轉(zhuǎn)基因水稻可能會干擾周圍植物的生長，使一些非主要作物受到傷害甚至滅絕。
2.3.2 食物鏈問題
科學(xué)家希望通過Bt 基因合成的毒蛋白餓死害蟲，但生存是物種最基本的權(quán)利，如果這些害蟲都死了，那么那些吃害蟲的鳥兒靠什么活著呢？而且如果這些蟲子變異或者改吃別的作物，那么不一樣是對莊稼的破壞嗎？
2.3.3 基因問題
轉(zhuǎn)基因水稻將會對野生水稻產(chǎn)生植物滅絕作用，進而將徹底封閉我國野生水稻的植物基因庫；轉(zhuǎn)基因水稻的基因通過授粉等途徑向四周“漂移”，將抗蟲性傳播給其他野生物種，有的生物技術(shù)公司為了保護自己的知識產(chǎn)權(quán)，對銷售給農(nóng)民的轉(zhuǎn)基因種子作了“絕育”處理。印地安那大學(xué)生物系副教授瑪莎·克勞奇的研究表明，這種絕育基因有可能在無意中使其他作物也變成不育，這樣可能會造成生物污染，引發(fā)生態(tài)危機，使我們無法
控制。
2.4 管理問題和經(jīng)濟問題
在推廣轉(zhuǎn)基因棉花時，因為管理混亂，棉花種子來源很雜，許多都沒有得到正式的評估和批準(zhǔn)，有人甚至說不出自己所種的棉花來源。這不得不讓人們擔(dān)心，和穿在身上的棉花相比，最終要吃進嘴里的水稻，如果管理不善，可能會引起不可知的危險。由于轉(zhuǎn)基因水稻是典型的絕育型農(nóng)作物，其果實根本無法繼續(xù)用作來年的種子，因而只能年年不斷被迫購買外國公司提供的轉(zhuǎn)基因種子以及相應(yīng)的農(nóng)藥化肥，我們將為此承擔(dān)大量的經(jīng)濟損失。

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