在 2017年轉基因玉米進入商業市場之前,非洲大陸許多地區必須盡快制定相關的生物安全法規。
肯尼亞的西爾維斯特·歐伊克(Sylvester Oikeh),是一名農業科學家和非洲農業技術基金會的耐旱玉米計劃(非洲節水玉米計劃,簡稱WEMA)的項目負責人 .他在接受一次電話采訪時傳達了肯尼亞在這個問題上的承諾。
“玉米作為非洲一半以上人口的主要糧食作物,其產量受到干旱的嚴重影響,”他說。 “隨著氣候變化,這種情況將愈加惡化。”該計劃得到了強有力的支持。蓋茨基金會和沃倫巴菲特(Warren Buffett)為其提供經費。美國孟山都公司(Monsanto)向該計劃捐贈了其耐旱轉基因技術,該技術已經應用在北美糧食作物上,使用了枯草芽孢桿菌的一個基因,該菌種廣泛分布在土壤及腐敗的有機物中。
像烏干達東北部這樣的地區,遭遇干旱的頻率由原來的五年一次發展到了現在的兩年一次,作物產量也受到了很大的影響。適宜在豐雨區種植的玉米已經面臨了氣候變化對其產量的不利影響,歐伊克說。
對未來的干旱和高溫的恐懼
“2008 年的糧食危機是一個預兆,”美國國務卿希拉里·克林頓的科學和技術顧問尼娜·費德羅夫(Nina Fedoroff)說:“氣候變化的影響已經開始顯現。”
隨著人口的增加,水資源的匱乏,發展中國家對肉類需求的增長,以及對土地資源爭奪的加劇,農業生產率需要大幅度的提升。這是比20世紀70年代的第一次綠色革命更嚴峻的挑戰,費多羅夫說。(注:第一次綠色革命發生在上世紀50年代初,其主要特征是把水稻的高稈變矮稈,另外輔助于農藥和農業機械,從而解決了19 個發展中國家糧食自給問題。)
氣候變化將對世界各地的農業造成三重影響,作物面臨的考驗包括氣溫的上升,干旱和水的含鹽量的上升。統計數字也說明了這一點。到本世紀末,全球平均氣溫比正常情況下升高了3.5攝氏度。光合作用的最適溫度為20至25攝氏度。根據英國國際發展部和LTSI公司的報告,到2080年,烏干達的平均氣溫將上升到29攝氏度(比目前的平均氣溫增加了4.3攝氏度)。溫度上升將伴隨著不穩定的降雨,更多的旱災,類似情況已經在該國發生。
“目前,世界上三分之一的人口生活在干旱的土地上,”費多羅夫說,“未來的情形是非常艱難的。”
熱帶地區的形勢最為嚴峻
其他領域的專家也同意以上說法。牛津大學動物學系的教授查爾斯·戈弗雷,最近在《科學》雜志(Science)上聯合發表了一篇論文,文中討論了如何應對90億人口(預計2050年,全球人口將達90億)吃飯問題的挑戰,論文認為氣候變化對農業的影響將是負面的。盡管氣候變暖將使寒冷地區的土地變得適合耕種,但這并不能抵消它對熱帶地區水和土地造成的損失。
“現行的農業生產方式是不可持續的,”他說。“ 水是生命之源。總有一天我們會在世界各地面臨水資源的短缺。”有很多方法可以提高農業生產效率。精耕農業的興起,生物技術輔助的傳統育種技術,灌溉技術的改良和轉基因作物對幫助世界應對食物危機都是很重要的,戈弗雷說。
2008年,食品供應鏈的不暢打亂了全球價格和導致了世界各地的混亂。這種情況會變得更糟。農業的重大改善是必要的,以應對日益復雜的世界對糧食需求的增加。一旦面臨危機,南亞和撒哈拉以南非洲受到的打擊將是最嚴重的。
在非洲,基礎設施的改善,更好的使用化肥,灌溉技術的改良和其他的約束,可以順利地增加產量。但非洲大陸干旱頻繁,數百萬農民在自己的一畝三分地上進行小規模的農業生產,而且多依賴降雨灌溉農田。玉米是最廣泛種植的作物,在撒哈拉以南非洲的近3億人口以此作為主要的食物來源。它的種植地區依賴雨水灌溉,很容易出現歉收。
“非洲非常需要轉基因作物,”歐伊克說, “基于我們的農業生產力下降的現狀,沒有比向科技尋求解覺方案更好的方式了。”
保持農作物產量領先的競賽
在中期,通過分子生物學技術輔助的常規雜交育種(分子標記輔助育種)就足以滿足要求了。但采用這種育種方法需要時間。開發轉基因作物需要大約10年,而采用分子標記輔助育種開發類似特性的作物則需要兩倍的時間。作物的野生親緣可以更好地適應嚴厲的氣候條件,但是收集和繁殖這種作物的努力才剛剛開始。而有些情況下,作物的特征太復雜,無法復制,因一個單一的特征常常由多個基因共同組成。而另外的情況下,所需的特征,如能夠抵抗某些病蟲害的特征 ,不存在于植物基因組中。
分子生物學家和中立的政策者希望轉基因(GM)作物能在農業的未來中占據重要角色。目前,世界范圍內大約有30個商業化的轉基因作物。據歐洲委員會聯合研究中心預計,到2015年,這一數字將增加至120.
“你能想象沒有外科手術的醫學么?”當被問及是否轉基因作物的必要性時,國際水稻研究所總干事羅伯特·齊格勒說。國際水稻研究所的總部設在菲律賓,在第一次綠色革命中,它幫助亞洲水稻實現了增產。 “轉基因是一個強大的工具,可以提供地球上大多數人口的糧食需求,減少農業占地面積,讓生活更舒適。”
再來說說枯草芽孢桿菌 .這種細菌的基因組至少在一個片段上與玉米有共同之處。盡管他們進行幾千年獨立的演變,但都包含乳腺葉狀囊肉瘤蛋白質(CspB protein)的基因,這個基因有助于機體適應壓力 .對于植物,沒有比水缺乏更大的壓力了。
尋找抗壓的植株
玉米植株細胞內,作為RNA的中繼消息的小分子幫助細胞保持活性。但在干旱氣候下,分子會發生畸形和不穩定。乳腺葉狀囊肉瘤蛋白質可以捕捉分子并穩定它們,使RNA整齊地折疊,保持正確的形狀。這是,光合作用的效率會更高。一個玉米穗里會有更多飽滿的玉米粒。
這個由孟山都公司發現的基因,使北美的玉米產量增加了10個百分點。在墨西哥的國際玉米和小麥改良中心,非洲的科學家們把這種專利基因放進非轉基因育種技術開發的抗旱玉米中。科學家希望開發出的新品種能使農作物產量增加百分之三十。
“在發展轉基因作物的五個國家中南非,莫桑比克,烏干達,肯尼亞,坦桑尼亞,應該能夠增加2噸玉米產量,可以養活14至21萬人口,”歐伊克說, “如果在非洲各地廣泛推廣,我們將獲益更多。”盡管肯尼亞做出了承諾,但目前在非洲允許轉基因作物進入市場的少數幾個國家是埃及,南非和布基納法索,國際糧食政策研究所的一名研究員紀堯姆·格汝爾說。其他國家沒有專門的政府機構制定轉基因作物商業化的法規。
“我覺得最大的不確定因素在于,他們準備開展轉基因作物種植時,是否能有完善的監管,”格汝爾說,“在這些非洲國家,我們還有很多工作要做,以建立可操作的法規,但現在還沒有。”