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轉基因大豆生產的現狀與趨勢

  作者: 來源: 日期:2013-08-07  

  一、轉基因大豆產業化現狀

  1983年首次獲得轉基因煙草后,1986年抗蟲和抗除草劑轉基因棉花首次被批準進入田間試驗,至今國際上已有近50個國家批準數千例轉基因植物進入田間試驗,涉及的植物種類有60多種。

  近年來,轉基因植物在全球的種植面積增長迅速,種植轉基因植物的國家從1992年的1個增長到1999年12個,2001年進一步擴大到16個國家。全球轉基因植物的種植面積1996年僅為170萬hm2,1997年為1100萬hm2,1998年增長到2780萬hm2,1999年又比1998年增長44%,達到3990萬hm2,2000年全球轉基因作物種植面積是4420萬hm2,2001年猛增至5260萬hm2。

  美國轉基因植物的商業化速度進展很快,其推廣應用走在其他國家的前列。1994年美國Calgene公司研制的轉基因延熟番茄首次進入商業化生產,到2000年5月就有47例轉基因植物被批準進行商業化生產,其中大豆3例。1994年Monsanto公司抗草甘膦大豆,1997年DuPont公司高十八烯酸(油酸)大豆,1998年AgrEvo公司抗草丁膦大豆。2001年美國種植轉基因植物達3570萬hm2,占68%。

  2001年主導的轉基因大豆占據全球轉基因作物的63%,所有的轉基因大豆均為抗除草劑大豆。轉基因大豆在2001年保持了最大種植面積的位置。從全球的情況來看,轉基因大豆在2001年占有3330萬hm2;轉基因玉米980萬hm2,占據全球轉基因作物的19%;轉基因棉花680萬hm2,占13%;Canola油菜270萬hm2,占5%。

  在1996—2001的6年期間,抗除草劑品種已連續躍居主導而抗蟲性則位居其次。2001年,抗除草劑大豆、玉米和棉花共占全部5260萬hm2的77%;只有780萬hm2種植了轉Bt作物,相當于總面積的15%;而其中具Stacked基因的耐除草劑和抗蟲棉花與玉米占據了全球2001年全部轉基因作物面積的8%。需要注意的是,耐除草劑作物面積在1999和2001年間從2810萬hm2增加到4060萬hm2,與此同時,具Stacked基因的抗除草劑和Bt作物亦由1999年的290萬hm2增至2001年的420萬hm2;反之,全球轉基因抗蟲作物種植面積已從1999年的890萬hm2減至2001年的780萬hm2。

  數據顯示:在2001年,全球種植總面積7200萬hm2的大豆中有46%是轉基因品種。與此類似,3400萬hm2棉花中的20%,2500萬hm2油菜中的11%,以及1.4億hm2玉米中的7%皆為轉基因品種。如果把全球這四大類作物面積合計起來,總面積達2.71億hm2,其中19%即5260萬hm2種植的屬于轉基因作物。

  二、轉基因大豆安全性評價

  應用抗除草劑轉基因作物具有極大的經濟效益和社會效益,但也存在一定的風險。種植抗除草劑轉基因作物的最大風險之一是“雜草化”,包括抗性作物自身“雜草化”,抗性基因“漂移”到雜草上,導致抗性雜草的產生。還存在對環境的影響、食品的安全性、抗性基因的穩定性、加速抗性雜草發生等問題。Monsanto公司對培育的抗草甘膦轉基因大豆品種40—3—2進行食品安全性評價,結果表明,轉基因大豆品種的所有氨基酸的含量和普通大豆品種沒有顯著的差異;內源蛋白過敏原及其含量和普通大豆品種沒有差異。研究結果還表明,CP4EPSPS和已知的毒蛋白的結構沒有相似性,急性老鼠管飼法實驗也表明CP4EPSPS無毒。然而,抗除草劑轉基因作物的食品安全性也存在不可預見性,必須進行長期監控。

  有試驗表明轉草甘膦大豆對高溫的敏感性高于傳統大豆,而且經過遺傳修飾的往往不能獲得高產,甚至比一些常規優良品種的產量還要低,因為一個作物內部的遺傳背景并不能容忍一個外來基因,而且表達耐除草劑或Bt抗蟲毒蛋白需要消耗代謝能量。有研究認為,草甘膦在所有農藥中對人體健康危害居第三,草甘膦可使豆科植物產生一種植物雌激素,動物食用后會替代體內激素而破壞生殖系統。由于草甘膦能在土壤中存留很久,危害土壤中動物,污染地下水,并且能破壞土壤生化循環。需要指出的是:僅僅基于上述問題的考慮尚不能得出轉基因作物安全與否的結論。每一種新研制的轉基因作物都必須通過個案處理,評估其可能存在的風險,以確保進行環境釋放和市場釋放時轉基因作物及其加工的食品具有高度的安全性。

  大豆原產于中國,中國擁有豐富的野生大豆資源,幾乎有大豆種植的地方就有野生大豆分布。由于栽培大豆和野生大豆間沒有生殖隔離現象,一旦轉基因逃逸到野生大豆群體中,野生大豆原始性狀將受到破壞,其抗除草劑特性也可使其變為雜草,其孳生蔓延將給大豆生產造成損失,從而造成遺傳多樣性的喪失。因此,對我國來說,轉基因大豆的安全管理尤為重要。

  為防患于未然,原國家科委于1993年12月發布了《基因工程安全管理辦法》,國務院在2001年5月頒布了《農業轉基因生物安全管理條例》,建立農業轉基因生物安全管理部際聯席會議制度。農業部已于2001年7月發布《農業轉基因生物安全評價管理辦法》、《農業轉基因生物進口安全管理辦法》和《農業轉基因生物標識管理辦法》,并設立農業轉基因生物安全委員會,負責農業轉基因生物的安全評價工作。農業轉基因生物安全委員會由從事農業轉基因生物研究、生產、加工、檢驗檢疫以及衛生、環境保護等方面的專家組成,這3個管理辦法擬于2002年3月20日起正式施行。由于轉基因大豆是第一批實施標識管理的農業轉基因生物,而且近年來大豆的進口量居于農產品進口之首,轉基因條例及其實施細則的出臺必將對大豆產生深遠的影響。

  三、轉基因大豆的研究和發展趨勢

  隨著人們對轉基因植物安全性認識的不斷提高,將會有更多的國家和地區接受轉基因除草劑大豆,轉基因大豆的種植范圍和面積將不斷擴大,將帶來更大的效益。目前,轉基因大豆的主體是抗除草劑品種。今后,抗蟲、改善營養成分(如脂肪酸組成)將是轉基因大豆的重點。

  美國杜邦公司已育成了抗營養因子(如寡糖、水蘇糖、棉子糖和半乳糖等)水平較低的大豆新品系。在大豆油品質改良方面也取得若干新進展。

  豆油的主要成分是熱不穩定的多不飽和脂肪酸。為了提高豆油的熱穩定性,過去的做法是對豆油進行工業區化氫化作用,使多不飽和脂肪酸轉變成單不飽和脂肪酸,但其后果是要產生一些對人體有不良影響的有害物質。理想的途徑是通過改變植物的遺傳組成,使其能直接生產單不飽和脂肪酸。Mazur等(1999)通過長期不懈的努力,獲得了種子油酸相對含量高達85%的大豆新品系,比原來提高了3.4倍,而且農藝性狀優良,目前這種新品系已開始大規模種植。他們的下一個目標是利用斑鳩菊和蓖麻的相應基因開發高斑鳩菊酸(12,13—環氧油酸)和蓖麻油酸含量的大豆新品系,為生產新型化工產品(如新型油漆固化劑、潤滑油和可降解塑料等)提供原料。目前他們已將修飾后的目的基因導入到大豆基因組中,并使其在種子中得以表達。

  孟山都公司科研人員最近開發的一項新技術,將使科學家能夠從野生或異源的大豆品種中找到有價值的基因信息,并加以利用。他們是從美國農業部主管的公共種質資源庫中找到這一基因信息、并對其進行研究的。孟山都認為,基因種質資源庫中,儲存了大量能夠被全世界的科研人員查閱和使用的基因信息,充分表明了基因種質資源庫的巨大價值,這將有助于保護基因多樣性,并鼓勵開發更好的作物。

  我國重點基礎研究發展規劃項目(973) 農作物核心種質構建、重要新基因發掘與有效利用研究”取得顯著進展。一批重要新基因將定位、作圖、命名,分離克隆一批具有自主知識產權的、可供值物基因工程利用的新基因。最終應用于轉基因育種,為第二次綠色革命奠定基矗如大豆抗病基因發掘:研究發現廣譜抗源科豐13對大豆花葉病毒的抗性是由1對顯性基因控制,而95—5383的抗性是由一對隱性基因控制,并找到了與該基因緊密連鎖的SCAR標記(2.1cM)。大豆雄性不育恢復基因的發掘:大豆蒙006中的雄性不育恢復基因為一對顯性基因,用SSR標記將該基因定位于大豆的K—U24連鎖群,找到了與其連鎖距離為9.2cM的SSR標記Satt441;將另一個細胞質不育恢復基因定位于J連鎖群,與SSR引物Satt596、Satt414的距離分別為14.6與16.4cM。

 
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