中國環境管理：轉基因水稻對生態環境的影響
作者：吳茜，孔茹鈺
吉林大學環境與資源學院

《中國環境管理叢書》2011年第2期

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

2009 年8 月17 日，農業部批準了2 種轉基因水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優63”的生產應用安全證書，有效期為5 年。這是中國首次為轉基因水稻頒發安全證書，也是全球首次為轉基因主糧發放安全證書。同年10 月，2 種轉基因水稻的名字出現在中國生物安全網公布的批準清單中。緊接著，兩會期間，包括河北大學中國鄉村建設研究中心主任李昌平在的120 多位教授學者，聯名簽發一封公開信，郵寄全國人大常委會，建議人大立即撤銷轉基因水稻的安全認證，對于轉基因主糧是否推廣，應該聽取民眾意見。2010 年3 月9 日，華東師范大學黨委書記張濟順等人聯名向兩會遞交提案，呼吁暫緩轉基因水稻的商業化。一時之間，轉基因水稻成為社會熱議的焦點話題。
1 水稻和轉基因水稻
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，中美聯合考古隊在道縣玉蟾巖發現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 水稻的生態學特征
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，水稻土最好。幼苗發芽最低溫度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℃，受精受嚴重影響。相對濕度50～90％為宜。穗分化至灌漿盛期是結實關鍵期；營養狀況平衡和高光效的群體，對提高結實率和粒重意義重大。抽穗結實期需大量水分和礦質營養；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
除稱為旱稻的生態型外，水稻都在熱帶、半熱帶和溫帶等地區的沿海平原、潮汐三角洲和河流盆地的淹水地栽培。種子播在準備好的秧田上，當苗齡為20 至25 天時移植到周圍有堤的水深為5～10cm 的稻田內，在生長季節一直浸在水中。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，中國北方沿河地區也種植水稻。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 水稻的產量
在2003 年統計，全世界的稻作產量高達5 億8900 萬t。在亞洲就有5 億3400 萬t 的產量。而全世界稻田總面積可達150 萬km2。世界上所產稻米的95%為人類所食用。目前，水稻的主要生產國是中國、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 轉基因水稻
轉基因水稻就是利用轉基因技術，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《中國新聞周刊》在湖北武漢對村民的調查，在外觀上，傳統雜交大米和轉基因抗蟲大米沒有區別，而2 種水稻的稻田則很容易分辨。據村民介紹：“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 轉基因水稻對生態環境的影響
我們通過環境、人類健康、生態及其他等4 個方面來分析轉基因水稻會對生態系統可能產生的影響。
2.1 環境方面
“產量并不高多少，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民告訴《中國新聞周刊》記者，轉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，現在早稻打2 次，晚稻打5 次，都很難把蟲殺死。”同時，他也擔心，即使是施用農藥，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，變成我們不認識的東西。”董克江的擔心不無道理。其實他擔心的情況，已經在中國的轉基因棉花種植過程中出現。2009 年，江蘇“棉花之鄉”鹽城大豐市在種植轉基因抗蟲棉8年之后，抗棉鈴蟲的基因雖還在發揮作用，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，用藥量不減反增。事實上，據英國科學與社會研究所(ISIS)2010年1 月18 日的報告稱，美國轉基因作物種植，使美國農業農藥施用量從1996 年到2008 年增加了3.83 億磅。2006 年以來，已商業化的3 大主要轉基因作物玉米、大豆和棉花的農藥需用量都持續上升、且已大大超過天然作物的農藥需用量。報告轉述相關科研人員的判斷說：轉基因作物種植初期，確實能抵御蟲害和雜草之害；但自然規律的力量比人類人為的力量更大，時間長了、生態平衡使害蟲害草發生了“抗體”適應性而獲得更強生命力，結果，導致作物對農藥需用量的持續增加、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疑，“昆蟲都無法下口的轉基因抗蟲水稻，對人體就沒有害處嗎？”對此，國家農業轉基因生物安全委員會的委員楊曉光和黃昆侖曾發表文章《轉基因抗蟲水稻與非轉基因水稻具有同樣的食用安全性》做出解釋說，轉基因抗蟲水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優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合，引起靶標害蟲腸道細胞麻痹，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的結合位點，而哺乳動物腸道上皮細胞沒有該
蛋白質的結合位點，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象，該蛋白屬于實際無毒；“華恢1 號”稻米的大鼠90 天喂養試驗，各項試驗指標均與飼喂非轉基因稻米“明恢63”的對照組無生物學意義上的改變。為確保轉基因水稻“華恢1號”作為主糧的安全性，在以上國際通行毒理學檢測內容的基礎上，分別增加了遺傳毒性試驗、三代繁殖試驗、慢性毒性試驗等，檢測結果表明，對試驗動物未見不良影響。可以說，對轉基因水稻“華恢1 號”進行的毒理檢測，是目前為止商業化種植的轉基因作物中毒理檢測內容最多的，這些檢測也使得轉基因水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優63”的食用更加安全。而另一方面，從中醫來看轉基因的危害。轉基因農作物有的沒有子實，有的是通過高技術把不育基因植入轉基因種子內，使它無法傳宗接代，以不斷出售種子替代技術轉讓。針對這個問題，有網友提問“轉基因糧食，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“同氣相求”的基本理論，實踐證明了其科學性。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、養心的作用；因其生長的環境，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；需要先天之氣，也需要后天的水谷之氣。同氣相求，吃啥補啥。動物有內臟，植物也是有內臟的。如果我們吃的東西，內臟都有問題，都不能繁殖，我們的內臟會健康嗎？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基因水稻。
2.2.2 毒性問題
一些研究學者認為，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生。
2.2.3 過敏反應問題
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生過敏，比如：科學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，大規模種植和應用轉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報告，也沒有與生產含有蘇云金芽胞桿菌產品有關的職業性過敏反應記錄。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 內可被迅速消化，不具消化穩定性。評價結果表明，cry1Ab/cry1Ac 蛋白成為轉基因水稻中新致敏原的概率極低。
2.2.4 營養問題
科學家們認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成分。對此，兩位專家給出的是，轉基因抗蟲水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優63”與非轉基因對照“明恢63”相比，在蛋白質、脂肪、淀粉、水分、灰分、氨基酸、脂肪酸等主要營養成分，礦物質、維生素等微量營養成分，以及植酸、胰蛋白酶抑制劑等抗營養因子方面，沒有生物學意義上的差異，并且均在已知非轉基因稻米的營養成分和抗營養因子含量范圍內，表明轉基因抗蟲水稻“華恢1 號”和“Bt 汕優63”稻米與普通非轉基因稻米具有等效的營養價值。
2.3 生態方面
由于這個方面的問題現在研究的人很少，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，或者蟲災泛濫將缺乏有效遏制措施；對非目標生物的傷害。一方面對動物的傷害，轉基因抗蟲蛋白可能會對不小心吃的其他動物產生作用，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，產生了死亡或不正常發育的現象。另一方面，轉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
轉基因水稻將會對野生水稻產生植物滅絕作用，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，有的生物技術公司為了保護自己的知識產權，對銷售給農民的轉基因種子作了“絕育”處理。印地安那大學生物系副教授瑪莎·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，引發生態危機，使我們無法
控制。
2.4 管理問題和經濟問題
在推廣轉基因棉花時，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，有人甚至說不出自己所種的棉花來源。這不得不讓人們擔心，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。由于轉基因水稻是典型的絕育型農作物，其果實根本無法繼續用作來年的種子，因而只能年年不斷被迫購買外國公司提供的轉基因種子以及相應的農藥化肥，我們將為此承擔大量的經濟損失。

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