生命是物質運動的最高形式。生命運動有其自身的規律，其復雜程度遠遠超過人們的想象。在進行了約40億年的生物進化過程中，遺傳基因是相對穩定的，其交流也僅僅限于同種或者近緣種之間（物種的生殖隔離就是現在的基因的橫向流動），即基因的遺傳是縱向的。在自然界里從來不會發生海洋里的魚與陸地上的西紅柿進行的基因橫向交流，也不會發生人的基因與母牛的基因進行橫向交流。然而，今天轉基因科學家，在一定的場合下找到了一下功能基因，對其進行基因手術，將目的基因轉移到目標作物或者動物中，試圖達到特殊的目的如抗蟲、抗旱、耐貧瘠、耐除草劑等。這些科學家自以為掌握了世界萬物的生殺大權，但確忘記了一些基本的事實，即基因的功能并不是像他們認為的是一成不變的，轉基因生物對生態環境的影響也是復雜多樣的，人們目前還難以預料轉基因生物釋放后的生態后果。其中，轉基因生物對于土壤生物多樣性的影響，可能那些轉基因技術專家就沒有考慮過。

       

         陸地上，人類的幾乎所有食物都來自土壤，土壤生物多樣性發生的微小變化都將會影響人類的食物結構，以及食物安全。如果長期種植轉基因作物，出現了土壤生物多樣性下降，那么這項技術就不是為人類造福，而是給人類帶來災難。

       

        這里，特轉發網民柳條針對“轉Bt基因作物對土壤生物多樣性的影響”分析，希望能夠得到有關部門高度重視。文章所參考的學術文獻，正在整理之中，將陸續與讀者見面。

 

網民柳條
 

        土壤是綠色植物的立地之本，土壤也養育了人類。土壤為人類提供了大部分的食物來源，人類的繁衍生息離不開熱情的土地。

       

        農民朋友種莊稼，一靠天，二靠地。每逢過年過節，虔誠的人們敬奉“土地爺”，祈盼來年風調雨順，能有個好收成。

        然而，今天人類的社會行為非常反常、古怪。明明知道轉基因作物有毒有害，卻偏要硬著頭皮去種；中國就沒那么多閑地，卻非要種轉基因作物去毀壞土地。

       

        美國已宣告第一代轉基因技術失敗，而我們卻要把這種失敗的教訓再重復一遍，但是中國有那么多土地經得起基因污染嗎？

        土壤是農業生產的基礎，土壤是元素循環轉化的重要場所。土壤的肥力取決于土壤微生物、土壤酶、土壤動物、腐殖質和和土壤的物理結構。

       

        土壤在種植轉Bt基因作物以后，有可能被毀壞甚至報廢。從這層意義上看，耕地將率先成為種植轉Bt基因作物的犧牲品。    

 

        Bt基因被轉入植物體內后，作物的全株都在高速表達Bt毒蛋白，因此全身帶毒。人們所收獲的糧食谷粒、棉桃，只是其中的一小部分，而大部分Bt毒素會隨著植物花粉、植物根系分泌物、秸稈還田等途徑，釋放到農田土壤中。比起人類只吃到那么一點Bt毒素來，土壤吞吐了巨大量的Bt毒蛋白。

       

        在轉Bt基因作物生長期間，植物根系會持續不斷地向土壤中分泌 Bt毒蛋白，而當作物收獲后，作物殘茬、農作物秸稈又會攜帶大量的 Bt毒素進入農田生態系統中，嚴重威脅土壤生態安全。

 

二、 Bt毒蛋白牢固吸附在土壤顆粒上，難以被降解
    

         轉Bt基因作物通過根系分泌物以及秸稈還田向土壤中釋放出大量的Bt毒蛋白。最關鍵的是，這些Bt毒蛋白進入土壤后，并不是以簡單的游離形式存在，而是牢固吸附在土壤表面活性顆粒上，難以被降解，從而對土壤生態系統造成較為持久的危害。

     

         蛋白質是一種帶有極性基團的生物化學大分子，有些側鏈氨基酸帶有正負凈電荷。Bt毒蛋白質分子具有的正負電荷或極性基團，會借助于靜電引力等，吸附到土壤表面上相應的陽離子或陰離子基團上。

        土壤中的粘土礦物，蒙脫石、高嶺土，還有腐植酸類、有機礦物聚合體，它們都是具有良好吸附性質的基質材料。一般在土壤膠體表面都存在著K、Na、Ca、Mg、Al等金屬礦物離子等活性基團。    

       

        Bt蛋白進入土壤后，會很快與土壤表面活性顆粒牢固吸附，緊密結合，形成一種結合態的Bt蛋白。而這種結合態的Bt蛋白非常難被降解，它們不能被土壤微生物作為碳源和氮源而分解利用。土壤表面具有較大的Bt蛋白吸附容量，有些結合態的Bt蛋白還可能崁入到蒙脫石的縫隙內，非常難以被解析下來。

       

        結合態的Bt蛋白只是一種物理性吸附，并未破壞其化學結構。結合態的Bt蛋白仍然保持著較強的殺蟲毒性，甚至比游離態的還要強。Bt蛋白這種強烈的吸附行為，增大了轉Bt基因作物的農田生態風險。   

 

 

        Bt毒蛋白在土壤中的降解，一方面靠化學降解起作用，另一方面靠土壤微生物對Bt毒蛋白的分解利用，作為碳源和氮源消耗掉。

       

        如果是游離態的Bt蛋白形式，在土壤中大約經過0.5-1個月時間，便可被大部分降解掉。但是結合態的Bt蛋白，延長了其在土壤中的存活期。土壤中的活性顆粒的吸附作用，對Bt毒蛋白在土壤中起著保護作用。因此，Bt蛋白在土壤中停留的時間可能特別長。據研究，轉Bt基因玉米根系分泌物的Bt蛋白，以及作物秸稈釋放到土壤中的Bt蛋白，在土壤中的殘留時間可達234天以上，最長停留時間可長達350天。而根茬中的Bt蛋白在土壤中經歷了長達1447天，才總算完全消失。

       

        Bt毒蛋白在土壤中停留這么長時間，至少產生2個害處:

 

        第一，Bt毒素將持續不斷地危害著土壤中的非目標生物，如土壤微生物、土壤動物，還有土壤酶等，作用持久，具有延遲效應；

 

        第二，為Bt蛋白的靶標害蟲產生抗性創造了良好的磨合時機。靶標昆蟲可以長時間地密切接觸Bt蛋白，從而更快地針對Bt蛋白產生出抗性，而使轉基因的抗蟲作物在短期內失效。這就是抗蟲棉種植3-5年后，其抗蟲能力下降的主要原因。
 

 

        土壤酶在土壤營養物質循環利用和能量轉化過程中發揮著重要的作用，催化各種生物化學反應。土壤酶活性代表著土壤活性和土壤肥力水平，并直接關系到農作物的產量。

       

        土壤酶是活的生物體在土壤生物代謝過程中積累的一類具有催化活性的物質，來源于植物殘體的分解、植物根系分泌物、以及土壤微生物的代謝活動。土壤中的脲酶、磷酸酶、脫氫酶、固氮酶、蔗糖酶在N、P、S、C等營養元素循環利用、以及植物營養供給中起著重要作用，且有不可替代性的作用。如土壤脲酶可促進氮肥尿素生成氨，供植物吸收利用；土壤磷酸酶可將有機磷肥轉化為可利用的速效磷形式供給植物。

       

        種植轉Bt基因作物，對土壤酶有明顯的毒害作用。土壤中的脲酶、磷酸酶、脫氫酶、固氮酶，均有顯著的下降趨勢。目前已證實，轉Bt基因水稻、棉花，其Bt毒蛋白對土壤酶產生了不利的影響。印度科研人員發現，土壤在種植轉Bt基因抗蟲棉以后，土壤酶含量呈急劇下降趨勢，脫氫酶下降了10.3%，固氮酶下降了22.6%，磷酸酶下降了26.4%。國內學者也做了較多的研究，他們發現：

       

        第一，轉Bt基因抗蟲棉, 在苗期和花鈴期對土壤脲酶的活性有顯著的抑制作用，苗期脲酶活性下降了約15%，花鈴期脲酶活性下降了約21%~35%；土壤中的磷酸酶活性明顯要比傳統棉低。

       

        第二，轉Bt基因玉米秸稈還田后，對土壤脲酶有抑制作用。在秸稈分解到第45天和75天時，土壤脲酶活性顯著降低。同時還顯著降低了土壤速效磷和速效鉀的含量。

       

        第三，稻田在種植轉Bt基因水稻后，土壤脲酶的活性顯著下降。在種植第15天時，土壤脲酶活性下降了2.47%；在種植30天時，土壤脲酶活性下降了16.36% 。當收獲完水稻后，把轉Bt基因水稻的秸稈還田后，對土壤脫氫酶活性有強烈的抑制作用，脫氫酶的活性只有對照的32.46% ~ 67.46%。

       

         研究分析認為，種植轉Bt基因作物引起土壤酶活性下降的原因可能有以下兩方面的原因：

       

        第一，殘留在土壤中的大量的Bt毒蛋白，優先搶占了土壤酶在土壤顆粒上的活性吸附位點，直接影響土壤酶的活性。土壤酶也是一種蛋白質，它們在土壤中以酶-腐殖質等復合體的形式存在。土壤酶只有被吸附掛靠到土壤活性顆粒上，才會具有生物酶活性，才能催化一系列代謝反應。而種植轉Bt基因作物后， Bt毒蛋白牢牢占據了土壤表面活性吸附位點，卻把土壤酶排斥下來。脫落下來的土壤酶便失去了活性，停止工作。

       

        第二，轉Bt基因作物在生長期間，根系分泌物會影響土壤微生物的生理生化過程，可能改變了微生物的新陳代謝途徑，間接影響土壤酶活性。相應地，轉Bt基因作物在植物化學成分方面也發生了改變，這樣會影響作物殘茬的分解過程，也間接的影響了土壤酶的活性。

 

 

        土壤微生物在土壤肥力中占有重要地位，是土壤活性的具體體現。土壤微生物在有機質形成和降解、營養物質的礦化與固定、土壤結構的改善、植物病理的調控等多方面發揮著重要的作用。種植轉Bt基因作物后，將從以下幾個方面危及到土壤微生物的生存：

       

        第一, 導致土壤中一些功能性微生物數量及活性下降。轉Bt基因作物的種植，對土壤微生物區系產生了較大的擾亂。轉Bt基因棉與傳統棉相比，在苗期土壤根際細菌多樣性的相似度只有74%~77%；在蕾期和花期，相似度只有58%~60%。最新研究報道出，我國一些農田里種植了轉Bt基因水稻后，土壤微生物的群落結構發生了很大的變化。種植的年份越長，種植的密度越大，對土壤中的氨氧化細菌的影響就越大。

        在印度種植了轉Bt基因棉花的土壤里，放線菌數量減少了17%，其它有益微生物的數量也減少了14%；在我國種植轉基因抗蟲棉10年的土壤里，固氮菌的數量顯著降低，對照為17%，轉基因棉為11%，下降了35%左右。

       

        第二，外源Bt基因水平漂移到土壤微生物中。我國學者從轉Bt基因棉花的土壤中，分離到的21個土壤微生物菌株中，經過DNA檢測，有18個菌株出現了抗卡那霉素的抗生素陽性片段，這是轉Bt基因棉所攜帶的外源基因片段。初步判斷，轉Bt基因作物的外源基因發生了水平轉移。轉基因作物所攜帶的外源基因，隨著轉基因作物植株的殘枝落葉進入土壤中，被土壤基質所吸附，在田間地頭繼續生效，仍有轉化能力。外源基因有可能從植物水平轉移到微生物的細胞內，從而發生不可避免的基因污染。

       

        第三，導致土壤微生物群落結構失調，病原菌占上風，病害加劇。枯萎病、黃萎病是真菌性病原菌，屬于土壤習居菌。病原菌能在土壤中營腐生生活，長期潛伏在土壤中。當時機成熟時，它又能從根系入侵到植物體內，長驅直入進入到植物的維管束中寄生。是一種系統性侵染病害，一旦暴發，無藥防治，給棉花造成會毀滅性的打擊。

       

        我國大面積種植轉Bt基因棉花后，抗蟲棉的抗病性均比常規棉要差，表現為抗蟲棉早期抗蟲但不抗病，到后期既不抗蟲也不抗病。2009年抗蟲棉枯、黃萎病大面積暴發流行，嚴重危害棉花生產，棉花產量下降了近10%。在災情嚴重的省份，126萬畝棉花中有86萬畝病情嚴重，減產5成到7成，還有近3萬畝棉花絕收，損失慘重。面對枯死一片的棉田，棉農們直掉眼淚，忍心連根拔掉棉花植株。這些有目共睹的事實，再次暴露出轉Bt基因棉在最初設計上的重大科學缺陷。

       

        轉Bt基因棉比常規棉更容易感染上枯、黃萎病，其原因是，外源Bt基因的導入，打破了原有基因的連鎖群，造成作物生理生化以及根系分泌物發生了異常變化。而作物的抗病性是和植株的生理生化特征呈顯著正相關的。

       

        經過分析發現，轉基因棉的根系分泌物中檢測到4中單糖，而對照只檢測到一種單糖；抗蟲棉的根系分泌物中多出了2種原來沒有的氨基酸——甲硫氨酸和賴氨酸，而原有的天門冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸等含量也明顯要比對照升高。

       

        土壤中的微生物個體小、數量多、善變，對外界干擾反應靈敏。轉Bt基因作物在遺傳結構上的變化具有不可預測性，而外在的植物化學、營養成分變化卻被微生物捕捉到了。轉Bt基因抗蟲棉根系分泌物的“富營養化”成為滋生病原菌的溫床。這是導致轉基因抗蟲棉抗病性下降的重要原因。

       

        第四，轉基因作物的果殼具有毒性，抑制食用菌生長。轉基因抗蟲棉的棉籽殼中仍攜帶有Bt毒素，和大量的毒性棉酚，給下游的食用菌生產造成惡劣影響。棉籽殼是栽培食用菌的主要原料，尤其是在制種過程中，要用到大量的棉籽殼。在生產中人們發現，種植轉Bt基因棉后，棉籽殼營養質量下降。用了不發菌，或菌絲體生長不良。

       

        轉基因棉籽殼中仍殘留有Bt毒蛋白，最高含量達58.6個標準單位。這些毒蛋白危害菌絲體的生長，并有可能進入食用菌的子實體中而被人體食用。棉籽殼中殘留的Bt基因片段，也有可能流入食用菌的基因組中，發生基因污染。

       

        經檢測還發現，轉基因棉植株中的次生代謝物發生了劇烈的變化。轉基因棉籽中的棉酚含量成幾倍增加，對照組中的棉酚含量為368.6個標準單位，而轉基因棉的棉酚含量竟高達1425.1個標準單位，比對照組高出了400%。在轉基因棉籽殼中的棉酚含量、單寧含量、總黃酮含量分別也比對照高出了76.92%，66.4%，200%。棉酚是一種對人體和動物具有強烈毒性的化學物質，對食用菌也產生了毒害作用和抑菌作用，這也將極大地威脅食用菌的食用安全。

 

 

        土壤中的動物種類十分豐富，如土壤線蟲、纖毛蟲、蚯蚓、原生動物、無脊椎動物等，它們在土壤生態系統中的元素循環和能量流動中起著非常重要的作用。蚯蚓就是最傳統的健康土壤指示動物，在土壤中能加快有機質分解，增進碳、氮營養循環，松動土壤，改善土壤通透性等方面做著地下貢獻工作。轉Bt基因作物對土壤動物帶來的影響存在下列四方面的問題：

       

        第一，Bt毒蛋白雖還未發現直接影響土壤動物，Bt毒蛋白對土壤動物的急性中毒和亞致死毒性效應還不明顯。

       

        第二，殘留在土壤中的Bt蛋白也會傷害一些土壤動物，影響一些無脊椎動物及養分循環。轉基因玉米的Bt蛋白對大蝸牛、小型節肢動物有負面影響；當土壤中的Bt蛋白濃度高時，土壤線蟲的繁殖率顯著降低。

       

        第三，轉Bt基因玉米對信足綱等足目的動物雖未造成毒害，但它們的糞便中可檢測出Bt毒蛋白；在蝸牛的組織中和糞便中也檢測出Bt毒蛋白。這說明一些土壤動物介導了Bt毒蛋白

的轉播過程。

       

        第四，土壤中的各種生物，從細菌、真菌、放線菌等微生物到土壤動物之間，它們通過食物鏈的關系組成了復雜的食物網，它們之間的營養關系錯綜復雜。種植轉Bt基因作物后，會使土壤生物間的食物鏈遭到破壞。Bt蛋白影響了土壤微生物，而微生物影響到作物秸稈的分解，而秸稈分解的程度又決定著土壤動物的營養狀況。土壤動物得不到相應的營養，就會影響其繁殖和種群數量。

       

        據報道，轉Bt基因作物由于要額外的合成Bt蛋白，植物體內的C/N比值發生了變化，比常規作物要低。如果土壤中的碳素含量低，就會直接影響土壤微生物的增殖和代謝，反過來又會影響作物殘茬的分解，這樣會使土壤動物缺乏食料，從而間接影響土壤動物的生存。

 

七、結束語

 

        土壤如果長期重復種植轉Bt基因作物，Bt毒素就會在土壤中積累。而且Bt作物需要上更多的化肥，打更多的農藥，這樣會加速耗竭地力，導致土壤中的微生物、土壤酶快速消失，土壤腐殖質下降，土壤結構毀壞，土壤將變成沒有生命力的不毛之地。這就是轉Bt基因作物前方所要到達之站。