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数。大家可以看看这个是一个抗虫的棉花,它没有遭到棉蛉虫的攻击。这个是普通的棉花,可以看看损害得非常厉害。我们再看转基因的水稻对鳞翅目害虫的抗性。大家可以看这个是转基因的水稻,这个是非转基因的,这个由二化螟造成的白色,这个要大幅度减产,甚至绝产。这个咬得稍微轻一点儿,也有很大幅度减产。这个可能就要绝产。这个大家可以看看,转基因抗虫水稻的环境释放的实验情况。这个方格子是一块转基因的水稻,一块常规的水稻。在一个灾情非常严重的情况下,就产生这样的情况。这个如果要用农药控制呢,是可以的。但是,我们的食物中就含有残留的农药。这个是美国的抗虫玉米,大家可以看,这是收获季节。这个玉米是抗虫玉米,这是普通玉米。在没有打药的情况下,可以看看差别非常大。抗虫玉米的推广能提高产量15%—30%。所以它的经济效益是非常高的。
另外再看抗除草剂的这个基因工程。这个是一个矮牵牛,这是一个模式植物,这是科学家在实验室做的一个植物。把抗除草剂基因转移到了植物中去,植物就对除草剂有了抗性。那么这种情况下,你再打除草剂,再施用除草剂的话,那么杂草就会死掉。大家可以看,非转基因的植物,没有转化的植物,就是常规的植物,全部死掉了。转了抗除草基因的这个植物,生长是完全正常的。这样的话呢,在农田的锄草,金字旁的锄,就可以用除草双耳刀的除来代替了。只是喷洒化学农药,也就是喷洒除草剂就可以了。大大地降低了劳动力的投入,也就是整个的农业的成本的投入。这是美国的抗除草剂的大豆实际的栽种情况。大家可以看,这个是用除草剂控制的,转锄草基因的大豆生产的情况。这个呢,没有打除草剂,可以看看杂草丛生,这样它大幅度减产。另外,可以利用基因工程改良淀粉品质。可以说我们大家都不爱吃那种糙米,为什么呢?那主要在于淀粉的含量是一致的。但是淀粉的种类不一样,淀粉的种类有支链淀粉,有直链淀粉,这个比例决定了一个稻米的口感如何。所以,目前这个已经操作成功了。我们国家在这方面也研究成功了,就可以人为地改变稻米的品质,把那种很糙的米变成了一个很优质的大米,很可口的大米。
另外,基因水稻的研究,这个叫Golden Rice(金米),它是由瑞士科学家Potrykus,他研究出来的。主要把一个富含胡萝卜素的这样的一个作物中分离出来相应的基因,转移到了水稻中去,同时让它在水稻籽粒中表达。最后,这个胡萝卜素在大米中高度积累。大家可以看看这个大米的颜色都已经变黄了。这样的话呢,我们就不必再吃维生素A了。为什么呢?胡萝卜素吃进去之后,一分解就变成两个维生素A的分子。下面一步就是我们要生产一些带有疫苗的这种水果。这个呢,不是幻想。现在已经有相当多的科学家和研究小组在进行这项工作,有些已经接近于成熟。另外,改变花色。这是一种矮牵牛通过控制它的色素合成的基因,使它变成了各种各样的颜色。这个是原始的,这个都是有变异的,可以看看颜色可以变异,花的图案可以变异。因此,未来培育蓝色的玫瑰不是一个梦想,是完全可以实现的。
下面,我讲一下转基因农作物产业化发展的情况。当然,转基因技术还是很有意思,很有兴趣的。但是人们不是单单为了兴趣来进行研究它,还是要有实际利益的。我们可以看看转基因产业化的情况。在世界范围内整个的大豆的耕地,36%都是转基因的大豆。油菜的总面积的16%是转基因的油菜。棉花的11%,玉米的7%。在整个世界范围内,这项技术在一些发达国家已经得到了广泛的推广,同时也得到了消费者和农民的认同。
我们再看看在全球范围内,北美以及南美的一些国家,包括俄罗斯、中国、澳大利亚、新西兰、南非、还有欧洲的少数国家,都已经从事研究或开发转基因农作物。我先给大家介绍一下,这个转基因技术带来的利益。第一是全球生态的环境。它可以解决由人口增长带来的粮食危机,提高有限土地资源的利用率,实现农业的可持续化发展。这是第一点,对环境;第二对农民,它可以提高对虫害,病害以及杂草的控制,减少损失,节省劳力与时间,提高作物产量,降低生产投入,增加农民的收入。这是第二点。第三点,对消费者来讲,无化学品污染的食物,洁净的食物,营养丰富的食物,更可口的食物,甚至是功能性的食物,治疗性的食物,低价位的农产品等等。所以呢对整个社会都是有好处的。
在转基因研究方面,我国也取得了长足的发展。首先一点,大家都已经可能知道了,我国的科学家率先完成了水稻基因组的草图以及精确图的绘制,完成啊。同时与日本同时完成了另一种叫做粳稻,这个第四号染色体的精确测序。所以我们在农作物基因组学方面走在了世界的前面,这个是大家公认的。这个对我们分离有用的基因是非常关键的。因为我们转基因 转基因,我们必须要有基因,必须要有非常有用途的那种基因。这个我们通过基因组测序,以及之后的功能基因组的研究,发掘出大量的有用的基因。
下边一个问题,这个大家异常关心的,就是转基因食品安全吗?这个安全性争论的导火索就是一个斯帕泰事件,这个是1998年8月苏格兰的若瓦蒂研究所的斯帕泰博士呢,在英国的电视台上宣称:一种转基因的马铃薯对大鼠的免疫系统能造成伤害。这个引起了公众非常大的关注。以前来讲,总的来讲,尤其我们国家来讲,没有什么影响。可能对新技术产生的产品,大家更乐于接受。而自从那个之后,可能就有了影响了。之后,另一个病理学家,他同另一个病理学家一道宣布,这个马铃薯呢,转基因的马铃薯,对大鼠的肠道肝脏,和其他的一些脏器也有影响。暗示着这种食品不安全,对人类,也能造成一些损害。这份报告引起了媒体与公众对转基因食品的担心,一场关于转基因作物安全性的争论由此展开了。
之后,到1999年5月,美国康奈尔大学的一个研究组又报道,它就是说就是洒在马利筋草叶片上的一种,就是转抗虫基因的玉米的花粉洒上之后,它可以使44%的斑蝶幼虫死亡。他把这篇研究成果,投到了《科学》和《自然》上,但是并没有被发表。因为审稿人认为这并不代表田间的情况,就是另外的其他的研究者认为呢,就是说康奈尔大学的这个研究,没有说服力,它这研究主要是实验室内进行的。同时呢,也没有公开其所使用花粉的数量。在田间的话呢,就是真正落到马利筋上的玉米花粉,别人测试根本达不到那个剂量,远远低于使斑蝶幼虫致死的这个剂量。还有一点,斑蝶幼虫生长的时候,那个时候玉米已经开过花了,不是一个季节。所以这种极端的实验和结果给公众造成了极大的疑惑。
所以,我下面给大家具体介绍一下,就是说,一般消费者对一些问题是有一些疑虑的。首先一点,就是说杀虫蛋白对人体是否有毒害作用,它能杀死害虫,那为什么不能杀死人呢?对不对,那人吃了安全吗?可能就提出这个问题。那么,我们以一个最常用的一个抗虫蛋白做比喻,以它为例子进行说明。这个已经使用了好几个世纪了,这个蛋白是什么呢,是来源于一种叫杆菌的一种芽孢杆菌,就是一种细菌。它呢可以用它发酵,产生杀虫剂。这个我们早已经使用这个了,使用了几十年,将近一百年了,这个没有发现什么任何不安全性。转基因的技术呢,只不过把指导合成这个蛋白的基因给它分离出来了,把它转到植物中,让植物自主地产生这个杀虫蛋白。第一点我所要表示的就是说,人们长期接触这种杀虫蛋白是没有产生任何危害。当然我们可以起个名字,不起杀虫蛋白,实际它真正的学名叫做结晶蛋白,杀虫蛋白是大家给起的。实际这种蛋白,是作用于昆虫,是非常特异的甚至只作用于某类昆虫,而不能作用于其他昆虫。更不要说人类了,这个科学家已经在非常详细地把这个问题已经搞得非常清楚了。这个只有作用于昆虫肠道上特殊的受体才能发挥作用。有的昆虫没有这个受体,那根本产生不了毒性,所以它针对性非常强,特异性非常强。不要说对人了,对其他昆虫可能都无害。
另一种是蛋白酶抑制剂基因。这个是来源于蔬菜的,人也吃了成千上万年了也没有任何危害。同时这个蛋白,主要作用在肠道中发挥作用。人有胃,所以它在进入肠道之前已经被胃消化掉了。其他呢,可以使用其他一些技术,避免可能的危害。那可以使特殊的技术,使杀虫蛋白只是在特殊的部位,特殊的时期进行表达,这都是可以做到的。所以呢就关于这个问题,我觉得大可放心,不要听着它有一个杀字和毒蛋白的字,对不对?杀虫蛋白和毒蛋白大家听了之后就有点儿害怕,实际对虫子是有毒害,对人体并没有毒害,它对人来讲就不应该叫做毒蛋白。
另外一个,就是说外源蛋白进入人体之后,会不会引起人的免疫反应?那么,我可以回答这个问题,如果它过去就能引起免疫反应,那么把这个基因转到转基因植物中去,它产生的蛋白依然会引起免疫反应。但是如果以前某一个蛋白它不会对人引起什么免疫的一些超敏反应,那么它进入到一个新的物种中去之后也是不会的。
另一个广大消费者非常关心的一点,或者呢,甚至有些看法不算太准确,我给大家介绍一下。就是是不是这个转基因食品我们吃了之后,这个转基因就会跑到我们身体当中去?这个呢,学过生物的同学可能我想不会对这个产生什么过分的疑虑,但是却很能影响一些广大的