全球转基因作物的产量与销量

2014-10-26 | 作者: Maarten J. Chrispeels | 标签: 全球转基因作物的产量与销量

Maarten J. Chrispeels:美国国家科学院院士。生于比利时, 1960年移民至美国,并在伊利诺伊大学获得硕士学位。在获得植物生理学博士学位及植物生化博士后出站后, 1967年进入加州大学圣地亚哥分校生物系工作, 2008年作为杰出教授退休。研究方向是植物细胞生物学, 1996年当选为美国国家科学院院士。Chrispeels的研究成果获得了多项专利,作为合作创始人创建了两大生物技术公司Phylogix和Arterra Biosciences。他在很多国家都进行过科研交流和合作,并曾参与到智利千年科学计划中(历时12年)。

摘要:从1994年至今,基因工程(GE)作物的种植和消费已经有20年之久。GE作物一出现便迅速被农民所接受。在2013年,包括棉花、玉米、大豆、油菜、甜菜和苜蓿在内的GE作物在全世界范围内种植面积高达174,000,000公顷。有14个国家的种植面积均超过500,000公顷。绝大多数GE作物的两个典型性状是除草剂耐性和抗虫性。主要生产国的普及率已经达到90%。如今,GE作物在发达国家的种植面积较发展中国家更大。截至目前,还没有关于人类消费GE作物和含GE成分的食品的数据统计,绝大部分(约90%)的主要GE作物毫无疑问被用作动物饲料。少数GE作物,如木瓜、南瓜及甜玉米则直接消费。油、淀粉、高果糖甜味剂、蔗糖和卵磷脂等来源于GE作物的原料普遍应用于食品产业。在美国超市,有高达70%的产品中含有GE成分。很多其他国家的人们也在消费这样的产品,尤其是在那些没有要求GE标识的地方。

在许多国家,一些非政府组织经常散布关于GE食物的谣言,以达到阻挠公众接受GE食物和GE作物商业化的目的。遗憾的是,决策者的决定常常基于政治考虑,而非其科学意义。


从1994年卡基公司研发的莎弗番茄(Calgene’s FLAVR SAVR tomatoes)问世至今,基因工程作物的种植和消费已有20年。随着我们对分子生物学的普遍认识,以及对冠瘿病病原菌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的作用模式的深入理解,基因工程技术应运而生。早在20世纪50年代,作物育种家就与实验室的科学家们联手改良作物的品性。化学或辐射诱变、组织培养中的胚胎拯救、通过单个细胞产生整个植株的体细胞无性系变异的开发,都曾应用于作物改良[1]。通过对农杆菌(A. tumefaciens)的天然转基因机制的效仿和控制,我们得以引入新基因或抑制已有基因的表达,这使我们获得一个创造新表型的新方法。较早之前,人们可以通过植物组织培养由单个细胞产生整个植株。现在,将转化技术与之结合,人们得以将一个新的基因插入植物基因组,并在整个植株内表达该基因。于是,作物基因工程(GE)的科学应运而生[2]。

公共机构和公司的科学家们开始思索并迫切的希望将这种技术应用于提高作物的性状,以满足农业生产的需要。在20世纪80年代初期,当该技术产生的时候,人口增长仍然处于不可控制的状态。不仅如此,6亿人之中有20%营养不良。人们对利用这个改良作物以消灭世界饥荒的新方法充满了期望,而后这个期望却落空了。难以置信的是,农民们很快便接受了GE作物,并且到了2013年,包括棉花、玉米、油菜、大豆和甜菜在内的GE作物在全世界的种植面积高达174,000,000公顷。有14个国家种植面积均超过了500,000公顷,这14个国家分别是:北美洲的美国和加拿大,南美洲的阿根廷、巴西、乌拉圭、玻利维亚和巴拉圭,亚洲的中国、印度、巴基斯坦和菲律宾,非洲的南非和布基纳法索,以及澳大利亚。此外,还有13个国家则在小范围内培育GE作物。这些国家中还包括欧盟的5个成员国,其中又以西班牙和葡萄牙的生产量最大[3]。

在允许种植GE作物的大国,被许可的GE作物的种植已经接近饱和状态。GE作物在这些国家的普及率达到90%以上。2013年,加拿大和美国的GE油菜的普及率均高达96%。在印度和中国,Bt棉花的普及率在2013年分别为95%和90%。GE大豆在巴西和美国的普及率于2013年均超过95%。由于巴西和美国是大豆的两个主要出口国,现在在国际市场上越来越难购买到非GE的大豆了。另外一方面,整个GE产业将呈现稳定的态势,除非有更多的国家愿意普及GE作物的种植,又或者有更多的作物和新基因被生产和许可。越来越多的基因/作物的组合被许可[4],但这些组合往往不会进入市场。在孟山都公司普及抗马铃薯甲虫的GE土豆的失败案例中,消费者的抵制是一个主要因素。从1995年引入到2001年撤回,主要快餐连锁店声称,他们将不会农民手上购买GE土豆[5]。

众多组织和网站反对基因操作,这说明引进GE作物及其来源的食品存在着许多问题和争议。在所有具有监管职能的国家(许多欠发达国家没有监管机构或尚未通过适当的法律),给农民发放GE作物的监管程序通常被认为具有严格保障人类健康和环境的作用。不幸的是,“地球之友”和“绿色和平”这些“绿色”组织的恐吓战术以及有机食品产业的大肆宣传,使得政府在决定是否种植GE作物时,不得不忽略其科学意义,而从政治方面考虑。与此同时,这些政府对于批准特定转化事件的态度却十分开明,这也使得由GE原料生产的食物得以进口和销售。然而,绿色组织们继而又要求给这些食品贴上“含GE成分”的标签。这些标签本应是作为一种关于植物育种的方法的中立介绍,但由于被标识,加之有关GE食品会影响人体健康的误导,使得这些标签在潜移默化中变成了某种警告。最近发生的两个事件分别是印度的抗虫茄子(Bt-brinjal)[6]和中国的抗虫水稻(Bt-rice)[7]。尽管这两种作物均已得到当地科学机构的认证,但当地政府至今仍没有批准该作物进入商业化生产。

另外一个问题来源于对除草剂耐受的野草和对Bt毒蛋白产生抗性的害虫。这个问题相对而言没有那么严重,因为人们更容易找到解决办法。这是现代农业的典型问题,并且这些问题在GE技术引进之前的几十年就已经存在。世界上绝大部分的GE作物的表型都是除草剂耐受或抗虫害。在处理除草剂耐受的杂草问题时,科学家们使用了一种杂草交替控制的策略,其中包括开发一种兼具两种除草剂(如草甘膦和草铵膦,见[4])抗性的GE作物。 而耐受Bt蛋白害虫的出现,意味着我们需要开发一种新的GE技术,例如表达昆虫特异的必需基因编码的双链RNA。

全球生产的20年

GE番茄是最早的GE作物


第一例推向国际市场的GM作物是由加州卡基生物技术公司(California biotechnology company Calgene, Inc.)研发的莎弗番茄FLAVR SAVR(Solanum lycopersicum)。莎弗番茄于1994年3月21日被引进市场[9]。这项基因工程是通过引入一个细胞壁软化酶多聚半乳糖醛酸酶的编码基因的反义结构,以抑制该基因的表达。在这些番茄的包装上明确标注了基因工程,而公众也欣然接受了这种番茄。但是,由于产品和经销成本昂贵,这种新鲜番茄的销售中断了。而用这些番茄制成的番茄酱销往英国和美国。在1996年至1999年间,销售量高达1,800,000罐,所有这些罐头均标注了原料为基因工程番茄。这些产品得以成功商业化的原因是其降低了加工成本。然而,一位英国食品学家Arpad Pusztai博士在英国电视节目中宣称,用一种含有雪花莲凝集素基因的基因工程土豆饲喂小鼠后,小鼠出现若干健康问题,其中包括免疫系统缺陷和在相当于人类10岁时便出现生长萎缩。此消息一出,莎弗番茄的销量便大幅下降。Arpad Pusztai博士还断言这些问题的罪魁祸首就是产品研制的方法——基因工程,而无视他转入的基因和他用生土豆饲喂实验小鼠会带来的影响。随后,Pusztai对数据进行独立分析,但他并没有从中得到支持该结论的证据(对Pusztai事件的完整讨论见[10])。不幸的是,这次事件造成的损失已经由英国传至美国。这种番茄酱不得不因此下架,且不会再进入市场。

随后出现的两种非主粮作物:西葫芦和木瓜

西葫芦(yellow crookneck or zucchini,Cucurbita pepo)是第二个被批准种植的GE作物。它于1995年引入市场,但没有被标识为基因工程食品。这种西葫芦能够抵抗两种病毒——西瓜花叶病毒2和小西葫芦黄花叶病毒[11]。这两种病毒的抗性通过传统育种转移至小西葫芦。但是由于西葫芦通常会感染第三种病毒——黄瓜花叶病毒(CMV),所以一种能够同时抵抗者三种病毒的GE西葫芦诞生了。这项技术叫做病毒外壳蛋白保护,是将病毒的外壳蛋白基因转入植物。植物细胞中存在的外壳蛋白抑制病毒的繁殖和扩散。这些GE西葫芦品种在美国的种植面积仅2000公顷。由于在不同的地区,西葫芦和小西葫芦可能会感染上几种其他的病毒,所以这项技术的作用十分有限。

接着被研制出来的作物是一种抗木瓜环斑病的木瓜(Carica papaya)。木瓜环斑病在世界的某些地区造成严重的危害 [12]。这种GE木瓜是夏威夷大学和康奈尔大学共同努力的成果,于1998年首次被发放。这项研究挽救了衰落的夏威夷木瓜产业,但这种木瓜的种植面积仅仅只有2000公顷。该技术同样也是病毒外壳蛋白保护。中国科学家们重复了这个实验,这种GE木瓜在中国的种植面积约为6000公顷。

细菌基因的引入使主粮获得耐受除草剂及抵抗害虫的能力

据估计,在2013年,全世界GE作物的种植面积达到175,000,000公顷[3]。其中超过90%位于发展中国家的资源匮乏地区。尽管在美国,已有19种不同的作物被批准种植,但目前世界上与GE产业关联最大的无外乎两种基因(除草剂耐受和抗虫)和四种主要粮食(玉米、油菜、大豆和棉花)。表1明确说明了除草剂耐受和抗虫对于GE作物商业化种植的重要性。由于这些特性能够减少管理作物的必需投入,因而被称之为“投入性状”(input traits)。除草剂耐受基因使得杂草的控制变得更容易,毒性除草剂的使用量降低,以及支持免耕和少耕。有别于化学杀虫剂对所有昆虫都具有毒杀作用,抗虫基因能够准确的作用于某种害虫。同时,由于减少了所需杀虫剂的数量,杀虫剂总的使用量也减少了。在世界的某些地区,工人在喷洒杀虫剂时缺乏保护,因此减少喷洒杀虫剂实质上避免了工人直接暴露在杀虫剂中并减少了中毒事件。

除草剂耐受性状最初由孟山都公司开发,用以简化大豆和其他作物的管理。1998年,孟山都公司的科学家们证明,大豆可以利用农杆菌(Agrobacterium)系统进行转化[13]。几年后,孟山都公司成功将商标为农达(RoundupTM)的除草剂草甘膦推向市场。这个除草剂通过抑制叶绿体酶5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate, EPSP)合成酶的作用,阻碍植物中芳香族氨基酸的合成。由于人类能够从日常的饮食中获得芳香族氨基酸,因此该除草剂对人体或其他动物是无害的。他们在农杆菌(Agrobacterium Tumefaciens)菌株中发现了一种对草甘膦不敏感的EPSP酶。该基因被恰当修饰并在植物中表达, 使得GE植物具有耐受草甘膦的能力 。在作物和杂草足够大使得杂草能吸收除草剂后,可以将除草剂安全地用作一种萌发后喷雾。自此,主要的生物技术公司(拜耳作物科学、陶氏益农、杜邦/先锋、巴斯夫和先正达)都将除草剂耐受目标集中于草铵膦、2,4-D和磺酰脲[3]。在一些案例中,他们开发了能够同时耐受两种除草剂的作物。

抗虫作用是基于苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)Cry1Ab基因的表达。这个基因编码一种对鳞翅目昆虫有毒性作用的蛋白,可以用于杀死玉米蛀心虫欧洲玉米螟(Ostrinia nubilalis)和棉花的主要害虫棉铃虫(Helicoverpa armigera)。孟山都在2003年将一个编码鞘翅目特异的内毒素蛋白的Cry3Bb基因引入玉米中,旨在控制玉米根虫。为了提高植物中的表达量,得到足够多能够杀死目标害虫的内毒素蛋白,该基因像EPSP基因一样需要大量的基因修饰。其他的生物技术公司也跟风相继推出抗各种鳞翅目害虫的Bt-作物。

除草剂耐受在四大作物:大豆、玉米、油菜和棉花中的应用

1996年,除草剂耐受的抗农达大豆首次限量发放,并以惊人的速度被农民所接受。大豆种植面积在1997年扩大到总种植面积的17%,1999年扩大到56%,2001年扩大到68%。到了2013年,种植面积在美国已经占93%。1997年,该大豆在加拿大和阿根廷引进,不久后又引进巴西。除草剂耐受的大豆(草甘膦、草铵膦和溴草腈耐受)现在在全世界覆盖84,500,000公顷,占所有大豆产量的79%。在主要的大豆出口国,美国和巴西,除草剂耐受大豆占所有大豆种植面积的90%以上,造成国际市场上非GE大豆的短缺[3]。这对动物饲养行业有着重大的影响。在一些国家,肉类和其他动物产品被贴上了“非GE饲喂”的标签,但非GE大豆的供应并不足以保障这个标签,为此英国的两个杂货连锁店放弃标识。2013年四月,乐购、Co-Op和马莎宣称他们将不再需要非GM饲喂的家禽。

孟山都研制的农达耐受棉花,其种植面积自1997年推出以来,由10%迅速扩大到2001年的68%,到2013年达到82%。抗溴草腈的棉花也被研制出来了。相比之下,1997年推出的除草剂耐受玉米推广速度非常慢,2002年种植面积达到10%,2010年稳定上升至60%,2013年在美国的种植面积占总面积的85%。油菜是加拿大的一种主要粮食。除草剂耐受油菜1995年首次在加拿大被批准种植,其推广非常迅速。在美国,油菜虽然不是主要作物,但其推广速度同样惊人。有三种类型的油菜可用:抗草甘膦油菜、抗草铵膦油菜和一种抗某imidozolinine除草剂的非GE突变油菜。后者是由小孢子诱变和筛选所获得的[14]。目前在美国,除草剂耐受的苜蓿和甜菜的种植面积均在各自的总种植面积中占大部分。

抗虫在三大作物(玉米、棉花和油菜)中的应用


由孟山都公司推出的商品名为BollGuard的抗虫Bt棉花在1996年被引进,种植面积于1998年达到30%,2013年达到75%。该棉花能够抵抗三种鳞翅目害虫:烟草夜娥幼虫(Pectinophora gossypiella)、棉铃虫(H armigera)和棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)。Bt玉米于1997年首次被种植,其种植面积在两年内升至25%。经过了两年的停滞,其种植面积又开始增加,至今在美国已占所有玉米种植面积的76%。2013年,全球GE玉米种植面积达到57,400,000公顷,占所有玉米面积的32%。然而,在美国种植的玉米中90%为GE玉米,而且美国还是最大的玉米出口国。就像大豆一样,这意味着已经没有足够多的非GE玉米可供饲喂国际市场中产出非GMO动物产品的动物。阿根廷、巴西、乌拉圭、洪都拉斯和南非也种植Bt玉米。在欧洲,虫害曾给在西班牙南部种植的玉米带来很大的压力,因此西班牙也种植了大量的Bt玉米(100,000公顷)。这是GE作物在欧洲的第一次重要的入侵。随后是一种既能抗虫又能耐受草铵膦的GE玉米,这种玉米也许能获得批准,但在27个欧洲国家中至少有19个国家反对。

除草剂耐受和抗虫带来的增产

除草剂耐受和内毒素蛋白基因的存在并不一定会提高产量。然而,除草剂耐受油菜的产量却不断提高,这是由于该油菜的杂草管理模式更具有优势。植物育种家们一直将除草剂耐受和抗虫的特性混合入新的基因型,以提高作物的品性。没有这些转入的基因,类似的株系往往不能直接被利用,而农民们可能不得不种植以前的杂交作物。这意味着那些希望得到最好的种子的农民同时也接受了基因工程的特性。

欧洲的成果

在欧洲,只有两种GE作物得到了商业种植的许可。欧洲食品安全局(EFSA)推荐过许多品种,但是欧盟委员会没有授权商业化生产。其中一个获批的品种是孟山都公司(被称为MON810)研发的抗虫玉米(Bt玉米)。这种玉米主要种植于西班牙和葡萄牙,并且只能用作动物饲料。MON810的培育在法国、德国、希腊、奥地利、卢森堡和匈牙利都是被禁止的。第二例在欧盟被批准种植的GE作物是一种被称之为Amflora的土豆。该GE土豆是由巴斯夫公司开发,用于生产纸用淀粉。该土豆于2011年开始在德国和瑞典种植。2013年1月,巴斯夫不再在欧盟种植GE作物,2013年末欧盟法院取消了授权,双方对是否曾依法授予产生了争议[15] 。在2014年,根据另一个案件,欧盟考虑批准另一种抗虫玉米的商业化种植。该玉米是由DuPont公司开发,兼具抗虫和耐受草铵膦的作用。如果各国反对种植GE作物,那么即便是获得欧盟许可,各国也可以不予批准。英国至今没有种植任何GE作物,但对GE作物的反对已经不那么强烈。例如,最近一项来自雷丁大学的研究得出结论:由于不允许种植GE作物,农民失去了0.6亿到1.2亿美元的收益[16]。

在决定是否批准GE作物时,欧洲的权力部门并没有根据科学机构EFSA提供的建议。在检查相关数据之后,该组织反复声明支持在其他国家批准GE作物种植。该组织进行了一系列评估,并未得到与健康或环境相关的反对GE作物种植或消费的理由。由此得出一个直接的结论便是,反对GMOs是出于政治动机。此外,欧洲科学院科学咨询委员会(EASAC)在2013年9月发布了一份报告,称“科学文献显示,没有令人信服的证据可以证明,从现在起在全世界种植15年以上,这些作物将会给环境或食品带来风险或安全隐患。”[17]

我们何时得到输出特性(对消费者有益)的基因?

为了使公众认同GE技术,我们有必要生产具有输出特性的GE作物,向消费者呈现明显的优势。奇怪的是,公众并不认为减少杀虫剂的用量是有益的,这可能是因为公众还没有意识到作物喷洒杀虫剂是多么的频繁。举个例子,在欧洲,马铃薯需要喷洒10到15倍的杀虫剂来对付晚疫病。输出特性的典范是金大米,即大米中含有充足的维他命原A,每天食用这种大米可以避免因维生素A缺乏引起的疾病。这对于将大米作为主要食物来源的人们来说尤为重要。

金大米,Ingo Potrykus博士的创意逐渐变成现实。这种GE大米引入并表达一种提高维他命原A含量的基因,因此能够应对维生素A缺乏(VAD)疾病,这种疾病多发于以大米为主粮的国家的贫穷地区。测试显示,维生素A前体是现成的,存在于人类食用的米饭中。最近一项研究表明,100-150g金大米的米饭可以提供中国人推荐维生素A摄入量的60% 。据估计,儿童饮食中补充20%金大米,孕妇和乳母补充10%,就能对抗维生素A缺乏症。“立即开放金大米!”社团发起了一项促进金大米商业化的国际运动。15年来作为绿色和平组织一个有影响力的领导人,Patrick Moore博士已经改变了他对GE作物的看法。目前他进行着一些抗议和论坛活动,旨在终结NGOs发起的阻止金大米的活动。NGOs反对应用生物技术进行作物改良。而Patrick Moore博士想要揭穿他们关于金大米不仅没有价值而且损害人类健康和环境的谣言。第一个接受金大米的国家应该是菲律宾,菲律宾人绝大多数(80%)为罗马天主教。教皇弗朗西斯给予金大米他的个人祝福起到了关键的作用。接受可能分为两个阶段:首先是消费其他地方种植的大米,然后是在菲律宾本土种植大米。

高油酸大豆油。2011年,杜邦/先锋公司开始营销一种名为“Plenish”的新的GE大豆。一年后孟山都公司准备推出一个类似的产品,名为“Vistive Gold”。用这些GE大豆制成的油具有较高的(75%)油酸含量和较低的饱和度,尤其在多不饱和脂肪酸中。这些油比富含多不饱和脂肪酸的油具有更好的热稳定性,因此更适合油炸和烘烤。目前这些油尚未在杂货店供应,但正在被推向市场和食品加工厂中[19]。这项技术涉及到一个脂肪酸去饱和酶基因(fad2)的下调表达,是在第二个去饱和酶基因(fad3)不活跃的背景下,利用抑制正义链基因表达实现的。此外,孟山都公司的GE大豆还抑制了一个fatB基因的表达,这个基因在叶绿体中编码一个硫酯酶,该酶从酰基载体蛋白释放16:0 和18:0脂肪酸。在美国,该GE大豆作为基因工程产品被批准种植。2014年,其种植面积超过200,000公顷。

不会变褐的苹果。Okanagan Specialty Fruits是一个在英国、哥伦比亚和加拿大的公司,该公司在金冠苹果和澳洲青苹品种中抑制了多酚氧化酶的基因。这种苹果将推向市场并冠名为“北极苹果”,这大概是因为他们在切或咬(并放置)后仍然保持白色[20]。该产品所涉及的技术是基因沉默或RNA干扰,旨在削减制作袋装苹果切片的销售成本。现在为了防止褐变,公司花费相当大的成本给切面添加抗氧化剂。(这几乎不被认定为一个输出基因,因为公众利益不明显。)

植酸酶玉米。另一个已经进入生产的GE作物是在种子中表达植酸酶玉米。中国农业科学院的科学家们在玉米种子中表达了一种真菌植酸酶[21]。目标是通过减少饲料中所必需的磷的用量,减少单胃动物,尤其是猪的浪费造成的磷污染。玉米和其他作物的种子以植酸盐的形式存储磷酸盐(hexa-inositol phosphate),但动物几乎没有植酸酶,因此无法消化种子中储存的植酸盐并释放出磷酸盐。该GE作物已经获得生物安全委员会的批准,但尚未种植。

哪些类型的机构开发GE作物?

作物基因工程科学是全世界共同的追求,而总部位于密苏里州圣路易斯的孟山都是第一个将GE作物种子大量推向市场的公司。自此,至少有5个其他的跨国公司进入这个领域[3]。孟山都研制出了GE棉花、玉米、马铃薯、大豆、甜菜、番茄和小麦。总部设在蒙海姆的德国拜耳作物科学,研制了GE棉花、玉米、水稻、大豆、甜菜、阿根廷油菜(B. napus)和波兰油菜(B. rapa)。特拉华州威尔明顿市的杜邦公司,研制了GE棉花、玉米、大豆和阿根廷油菜。总部位于德国路德维希港的巴斯夫,研制了GE土豆、大豆和阿根廷油菜。总部设在印第安纳州印第安纳波利斯的陶氏益农公司,研发了GE玉米、大豆和阿根廷油菜。总部设在瑞士巴塞尔的先正达公司,研发了GE棉花和玉米。所有这些公司都在其他国家有分支机构,这些分支机构可能比在本国的总公司更多的参与开发GE作物。此外,许多跨国公司都与小公司合作[3]开发上述的一些作物。合作也涉及到发展中国家的公司,如孟山都与印度Mahyco公司合资开发了Bt茄子。目前并不是所有上述的GE作物都在市场上销售。这些GE作物的主要特征是对广泛使用的除草剂的耐受性和源自苏云金杆菌Cry基因的抗虫性。

除了公司外,许多公共机构也参与研发GE作物。例如,中国有六个不同的公共机构参与开发GE棉花、水稻、白杨、木瓜、番茄、胡椒和矮牵牛[3]。在巴西,“巴西农业研究公司”政府研究机构已收到GE菜豆(Phaseolus vulgaris)的商业化批准。该GE菜豆能抗豆金色花叶病毒(BGMV) [22]。该技术依赖于对一个病毒基因的抑制,这个基因是病毒侵染豆科植物后进行复制的必需基因。该菜豆预计在2015年开始商业化。这是一个重大突破,因为豆类是拉丁美洲饮食一个非常重要的组成部分,尤其是这种生物技术的特色方法是由巴西开发的。

印度、缅甸和伊朗的公共机构同样活跃于开发GE作物的领域。在美国,康奈尔大学和夏威夷大学参与研发了第一例抗病毒木瓜。美国农业部(USDA)的Ralph Scorza研发了一种抗李子痘病毒的GE李(Prunus domestica) [23]。这种李子被称为HobeySweet,已经被美国的三个监管机构(美国农业部、美国环境保护署和美国联邦药品管理局)所批准,但没有被种植,原因是李子痘病毒并没有对美国造成影响。公共机构往往没有用于将开发的产品真正市场化的所需进行的安全评价必要的资金或技术。因此公共机构常常向公司提供他们的技术,然后由公司进行后续的开发工作。

有多少GE作物已经被开发?


根据ISAAA网站[3],27种不同的作物获得批准,其中包括19种粮食作物、5种纤维或饲料作物和3种商业花卉作物。但并非所有的上述作物都可用于商业化。粮食作物有:阿根廷油菜、菜豆、菊苣、茄子、玉米、甜瓜、木瓜、李子、波兰油菜、马铃薯、大米、大豆、小西葫芦(zucchini)、甜菜、甘蔗、甜椒、烟草、番茄和小麦。非粮食作物是苜蓿、棉花、匍匐剪股颖、亚麻和白杨。花卉作物则是康乃馨、矮牵牛和玫瑰。

与众不同的是,智利批准许多GE作物的种植,但仅限于种子出口。由于智利位于南半球,与北半球的季节相反,以及它的植物检疫隔离,许多种子公司选择智利作为种子生产地。智利拥有庞大的种子产业,GE种子代表一个重要部分。GE作物种植面积曾有所波动,但2010年达到20,000公顷。智利种植或已种植的GE作物有:油菜、玉米、大豆、水稻、红花、苜蓿、芥菜、大麦、桉树、亚麻、南瓜、向日葵、甜瓜、马铃薯、菠萝、甜菜、烟草、番茄、小麦和葡萄[24]。尽管除草剂耐性和抗虫性是最重要的两个性状,但一些其他性状也有研发,包括表达阿尔法淀粉酶的玉米、提高豆油含量、大豆油酸含量、红花中表达II型胰岛素原、提高红花中γ亚油酸含量、水稻表达人血清白蛋白、植酸酶油菜、红花bovine酶、水稻乳铁蛋白、红花胰岛素的生产、玉米单克隆抗体的生产。

含有GE成分的食物的消费状况

有多少人食用GE作物和GE作物来源的食品?


这个问题很难回答,尤其是在那些不要求标识和许多加工食品中含有GE成分的国家。在全球,可能只有5%的GE产品进入人类的食物链中,其余的都被用作动物饲料。事实上,在许多国家,种植或进口的GE作物被严格限制用于饲喂动物。由于许多产品缺乏可追溯性,商品和加工食品的国际贸易,以及一些国家的农民希望获得GE种子并愿意非法种植GE作物,我们可能永远无法回答这个问题。然而,既然没有证据表明GE食品以任何方式损害人类健康,这可能是不必要考虑的。如果我们假设7.5亿人每天都在食用GE成分的食品,就算不作为主食,而是零食,这并不是不切实际的,那么就意味着一年多食用2500亿餐。持续10年,就是食用2.5万亿餐。在这2.5万亿餐之中,尚没有任何食物中毒或其他意料之外影响报道。虽然GE食品的反对者声称,没有标签将阻碍我们了解含有低水平毒素的GE食品带来的长期影响,但毒物学家普遍认为,长期食用研究为食品安全提供了有价值的数据 [25]。毒物学家们相信,长期动物饲喂研究并不是一个发现有毒物质的好方法。然而,许多关于GE作物的长期饲喂研究已经完成[26]。

不要求标识的国家

六十九个国家要求GE食品贴标识,但大多数国家没有这个要求。强制性标识是一个有争议的问题,通常生物技术产业持反对意见,而有机产业和各种非政府组织则予以支持。强制性标识通常被视为传播GE作物及销售含GE成分食品的一种阻碍,因为这些标识被公众视为警告[27]。那些反对强制性标识的人认为这种“警告”并不代表有结果表明含有GE成分的食物会影响健康。赞成强制性标签的人则认为,我们应该遵循预防原则,并“警告”没有足够的证据表明这些食品是安全的。这些问题在一些国家引发了争论并遭到反对,另外一些国家还没有出现。例如在南美洲,只有四个国家需要标签:委内瑞拉和巴西(2004年)、秘鲁(2010)和哥伦比亚(2012)。GE大豆最大的生产地阿根廷、其他三个GE作物产出国(巴拉圭、乌拉圭和玻利维亚)和智利,都没有要求标签的相关法律。

没错,美国人(和数亿其他人)每天都在吃GE食品!

一个源自中国并在亚洲广为流传的城市神话源是这样的:美国农民种植的GE作物严格出口至发展中国家。美国人自己不吃这些作物生产的食品。这意味着GE食品能够满足发展中国家的人们,而不能满足美国人。正如之前细述,美国人早在1995年便开始吃GE番茄,至今已近20年。据估计,多达70%的美国加工食品可能含有GE成分,如玉米淀粉、高果糖玉米糖浆、玉米油、菜籽油、大豆油、大豆粉、大豆卵磷脂或棉籽油[28]。在加工食品中GE成分的总量可能低于5%,但它是存在的。尽管含GE成分的加工食品占有相当高的比例,但是在便利店中能够买到的GE作物可能也只有夏威夷木瓜、西葫芦和甜玉米。在许多商店你可能找不到任何GE生产的物品。然而,大多数美国人只隐约意识到他们在购买GE食物,因为食物中含GE成分没有被标记。类似的情况发生在加拿大和其他一些国家,这些地方没有为食品贴标签,但包含GE原料的加工食品占比可能较低,这取决于当地人民的饮食习惯。

阿根廷、乌拉圭、巴拉圭、哥伦比亚是GE作物(棉花、玉米和大豆)的四个重要产地。这些国家不需要食品标识。这些国家的情况与美国和加拿大相似。这四个国家的人口总和有将近1亿。大豆油和大豆蛋白、修饰玉米淀粉和高果糖玉米甜味剂都用于食品加工行业。阿根廷对欧洲出口的玉米粒和爆米花是可溯源,这些玉米都是非GE的(检测水平的0.1%)。然而,用于制成“粥”(玉米面粉)、玉米片和其他供人类食用的特色产品的玉米品种的价格更高。因此,这些产品在阿根廷也是相对非GE的,因为这些特殊的杂交种是不含转基因的。阿根廷没有批准GE油菜,因为担心它会与Brassica campestris异交,并将除草剂耐受的性状传递给这个小麦主要杂草。除了棉花和玉米,哥伦比亚还种植了许多转基因花卉(蓝色康乃馨)。

当然,当植物的组成物质发生改变(例如金大米或高油酸大豆油)、可能会发生意想不到的健康问题(如一些人对某种蛋白质过敏)、或感官属性发生变化(例如由挥发物引起的)时,美国、加拿大和上述四个南美洲国家也会要求标识。

智利也没有强制性标识和可溯源的要求,它是一个相对较小的GE作物的生产国家。进口食品或用进口GE原料制造的食品在便利店有售,但不进行标识。虽然GE食品可用于出售,但仍有许多事件未得到立法机关的批准。关于生产,在约20,000公顷的土地上种植了许多不同的作物,但所有的种子必须用于出口。

墨西哥。据曾在根特大学(比利时)参与开发GE技术的Luis Herrera Estrella博士报道,墨西哥(还)没有强制性标识GM,因此含有或不含有GE成分都不会被标识。关于制定法规,有人建议如果获得批准将严格效仿欧洲法规。GE作物的种植仍然非常有限(玉米和大豆种植面积仅200,000公顷)。在墨西哥,几乎所有的大豆都依靠进口,而黄玉米进口量则达到1000万吨,这些作物都用作动物饲料。人类则食用白玉米(玉米饼、玉米粉蒸肉等)。许多加工食品可能含有转基因的玉米淀粉或大豆油。一些白玉米也依赖进口,但大多是品质保持的和非GE的。白玉米的种植者采取必要的预防措施,以避免由黄玉米花粉带来的交叉污染,而大部分黄玉米是美国的GE作物。

在南非,对标识的争论仍没有结束。早期制定了标识法,但该法律有一些漏洞,会被食品公司转空子。2012年提出了一项新的法律,但它还没有被采用。支持者和反对者继续大力游说政府官员。在南非,玉米制成的食物(如早餐麦片)都含有GE玉米成分,以及所有大型食品公司生产的面包都含有GE大豆产品[29] (见非洲生物安全中心发表的报告)。

含有GE成分的食物在要求标示的国家的消费情况


在196个国家中只有69个需要标识天然食品和含有GE成分的加工食品。不幸的是,针对这些标识并没有统一的规定。首先,加工食品需要标识的最小比例不同。欧盟要求对0.9%以上进行标识,包括添加剂和调味料,但不需对GE酵母菌株生产的奶酪和葡萄酒进行标识。澳大利亚、新西兰、沙特、巴西、委内瑞拉和俄罗斯的门槛为1%。韩国设置的限制为3%,另外一些国家则使用5%(日本、泰国、南非、印尼、台湾)。中国没有法定最低界限,而印度尚未解决这个问题。目前在这69个要求标签国家中,尚不清楚有多少个国家具有相关机构和政治意愿来执行标识的要求。

标识问题的困惑之处在于,在油、精制糖、淀粉或其他由GE作物生产的产品中可能检测不到转入的基因(DNA)或残留的蛋白。因此,一些国家不再像其他国家那样要求标识由GE大豆生产的油。大多数国家没有标识,当然在包装上的文字会有差异。在美国,如果有人提出“联邦政府应该要求在食品上标注是否为基因修饰或生物工程”,绝大多数人会表示同意[30],但在自发的民意调查中,当人们被问到希望在食物上看到什么额外的标签时,超过 99%的人不会提到基因工程[31]。

尽我所知,没有针对各个国家到底消费多少GE食品的评估。GE作物的进口,或本国内非法使用GE原料却没有标识的加工食品,都将混淆评估。对食品是否含有GE成分进行分析并确保分析的可靠性仍然存在问题。

欧洲有人吃GE食品吗?当然!尽管限制了GE作物的种植(见上文),但是许多转基因事件已经批准用于人类消费,如棉花、大豆、玉米、油菜和甜菜。据估计,60%的加工食品含有一些GE玉米或大豆成分。产品中含有的GE成分假如超过0.9%则必须进行标识,但是没有基因或蛋白残留的产品(油、淀粉、葡萄糖、果糖、葡萄糖、卵磷脂等)似乎规避了这个要求。据一个在比利时的组织,OIVO(消费者组织的研究和信息中心)估计,在所有含GE成分的食品中只有30%必须被标识[32]。绿色和平组织主张加工食品的“红”“绿”名单。绿色名单上几乎所有的食品都被标识为 “有机”。并不是所有的标签都是直截了当的,标签可能会说“包含GE成分”,但它也可能说“根据现代生物技术加工工艺制造”。许多商店开始供应食用油和蛋黄酱。曲奇、薄饼、各种吸引孩子们的甜品、能量和蛋白质棒也开始供应。尽管欧洲的非政府组织的强烈反对,但显然很多人都在消费含有GE成分的食品。

巴西在2004年制定了标识法,是为数不多的几个(唯一?)使用一种标志的国家之一,这个标志是一个黄色三角形和代表“转基因”的字母T。一些分销商额外添加了一句话:“由生物安全委员会批准”。消费者,尤其是那些不熟悉意思的,可能会将这个签注视为一个积极的声明,并优先选择这种产品。在超市发现GE大豆为原料的产品(比如食用油)和GE玉米制造的爆米花、玉米片和玉米罐头。含有玉米淀粉的小面包或其他产品也有供应和标识。Alexandre Lima Nepomucene博士认为,虽然许多产品被标识,但仍有许多确定含有或来源于GMO大豆的产品没有被标识,并且执行也不严格。


日本,标签和消费的情况更为复杂。日本不允许农民种植GE作物,但允许GE作物的进口并要求对GE成分超过5%的食品进行标识。油、糖、淀粉、甜味剂及其他不含转基因DNA或蛋白质的产品不需要标识。大多数国家能够接受在任意食品中使用转化技术,而日本却指定了可以使用GE原料的食品。

日本对命名有两个不同要求:(1)“GM”,意味着它来自转基因作物,(2)“No Segregation”,即它既包含GE成分也包含非GE成分,虽然事实上这些产品大部分为GE,以及(3)非GE的可选标签。虽然在商店里“No Segregation”是一种常见的标签,但却看不到“GM”标识。有33种产品需要标识“GM”或“No Segregation”,其中大部分为含有大豆、玉米、马铃薯、苜蓿或甜菜成分的加工食品。“No Segregation”标识应该是被公众所知的,但目前尚不清楚它的意思是否被消费者所理解。当被问及他们是否吃GE产品时,消费者会否认,即使他们购买“No Segregation”标签的产品。有一段时间,Costco销售来自夏威夷的GE彩虹木瓜,并为每个木瓜贴上“GM”标签。

印度有非常严格的标识要求。目前设定的最低比例为0.1%。跨国公司的参与和关于负债的农民无法偿还贷款的谣言形成强烈的反差。然而,有足够的证据表明小农大大受益于GE棉花的种植,但这些证据不被GE技术的反对派所接受。印度开发了自己的Bt茄子(brinjal),并完成了所有必要的安全测试[6]。但是,由于各部门的报道相互冲突,使得商业化停滞于法庭之上。纳伦德拉•莫迪的新政府是否会采取不同的态度将拭目以待。在孟加拉国Bt茄子的即将商业化可能会使这一问题变得急迫。孟加拉国还没有种植任何GE作物,但已经批准了Bt茄子的商业开发。鉴于两国边境的多孔性,无论政府最终批准与否,印度农民都很可能会接触到Bt茄子。在海得拉巴美联社的生物技术研究所主任Ananda Kumar博士认为,目前在印度市场上没有食物标注含有GE成分。

马来西亚虽然有试验田,但还没有GMOs的商业种植。食物必须贴上包含GE的标签(见2007年以来的材料),但Jennifer Harikrishna博士认为该法案没有被执行。人们非常关注价格,并担心食品鉴别会提高食品价格。由于标识法的应用,基因或基因的产品应该是可检测的。阈值尚未确定,但它可能高达5%。

泰国的标识法规定最低为5%,但措辞模糊,且不清楚多少必须标识。目前还不允许GE作物的商业化生产,但众所周知,许多农民都在种植棉花、大豆、玉米和木瓜。GE玉米和大豆可以正式进口,但不能种植。泰国的情况也许是相当典型的:农民希望种植GE作物,他们通常通过非法渠道从邻国获得的种子;政府通过正式禁止种植转基因作物来挽回颜面;没有能力检查不含标签的食物是否含有GE成分;而非政府组织仍旧用他们的行动告诉世人他们中毒了!欢迎来到这个真实的世界。

中国种植了数百万公顷的GE抗虫棉花和抗病毒木瓜,但是还没有种植玉米或大豆。包含GE成分的食物需被标识,但最低界定值还未确定。因此,理论上,哪怕是微量的食物污染,甚至是不太可能残留转基因DNA或蛋白质的油或甜味剂,都必须被标识。大豆油似乎是主要需要被标识的产品。一些油被标识为非GE大豆来源,但它比较贵,而且似乎并不很受欢迎。由华中农业大学研发的Bt抗虫GE大米的商业生产仍未获批。所有的安全测试均已完成,但是政府还没有释放该品种的商品化。据中国媒体(中央电视台、上海日报等)在2014年春季和夏季的报道,该大学所在地武汉周围的农民被发现种植GE大米(确认为BT63),并且GE大米在超市出售。还不清楚这些农民是如何获得用以种植的水稻种子,但在7月30日,政府机构销毁了16公顷的水稻。农民们获得的补偿是每公顷100美元 [33]。

过时法规是否阻碍转基因的步伐?

基因工程是一个非常成功的技术,迅速被全世界允许种植的地区的农民所接受。有绝对足够的证据表明,源自GE的食品并不会比传统的食品对人类健康更有害,并且种植这些作物也不会比传统农业生产给环境带来更多损害。相反,这些食品更具有营养价值 (金大米;高油酸油),且GE作物的种植更有益于农民的二次健康 (少喷洒农药),更加环保,以及给大大小小的农民带来更多经济效益[34]。

尽管存在关于GE食品消费的都市神话,但事实上美国人已经吃了20年的“转基因生物”[35]。过去的10年,10亿人可能几乎每天都在吃含有GE成分的食物。20%来自许多国家的人仍然反对这一技术创新。他们拒绝科学发现,为了存在而为之。他们的世界观和他们的人生哲学不同于那些科学家。这两个派别的言论大相径庭,并且都不能说服对方。反对者对科学研究的结果不感兴趣,他们将努力说服政府官员禁止GE作物和GE食品。他们的世界观强调自由、多样性和生态平衡。当这个技术为他们提供便捷时,他们接受,而当这个技术与他们的世界观冲突时,他们反对。他们为他们眼中的真相而奋斗,并将努力说服各自的政府禁止基因改良食品。

世界上的穷人们有权利期望作物生物技术也能给他们带来好处,并且我们有道德义务去确保这种情况的发生[36]。如果这项技术是为了实现帮助养活本世纪末很可能住在地球上的100亿人这么一个崇高的目标,那么政府关于管理GE作物商业化种植的法规很可能会改变。可以理解的是,生物技术公司正局限于大主粮和全球可用的投入基因。政府批准的相关费用估计有5000万美元[37] 。这可能是生物科技公司的成本,但作为国家支持的基础设施的公共机构的增量成本则要低得多。在发展中国家,公共机构在开发新的GE作物上处于前沿地位 [38]。有趣的是,自2012年以来,发展中国家的GE作物种植的总面积比经济发达国家更大。当GE菜豆和GE甘蔗投入生产,发展中国家的份额将迅速扩大。

所以我们需要问:“谁会赋予小作物所需的基因,使其更有营养和具有抵抗害虫和病原体的能力?”主粮固然重要,但是良好的营养仍将依靠多样化和经济实惠的饮食。数十亿人仍将生活在小型家庭农场,吃着自己种植的主粮和蔬菜。生活在大城市的人们仍将依靠农民将他们的蔬菜运往当地市场。只有为这些农民提供最好的作物品种,我们才能实现根除饥饿和营养不良。分子遗传学家已经表明,与传统植物育种相比,GE植物的基因组没有发生什么异常 [39]。组学研究和长期动物饲喂研究结果显示,与其他方法相比,这种遗传改良的方法不会引起任何担忧[40]。是时候让政府及其监管机构接受这一科学证据,并大大减少批文和GE作物的批准相关的成本。世界上的穷人值得拥有更多。

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致谢
我向许多科学家致谢。那些写信给我告诉我他们各自国家内GE食物消费情况的朋友。哥伦比亚的Norma Constanza Espinel;韩国的Youngsook Lee;智利的Loreto Holhuige;墨西哥的Luis Herrera Estrella;印度的P. Ananda Kumar;巴西的Alexandre Lima Nepomucene;泰国的Marlena Ketudat-Cairns;马来西亚的Jennifer Ann Harikrishna;英国的Christopher Leaver;阿根廷的Daniel Gonzalez;比利时的Daniel Demeyer 和Lieve Geysen;以色列的Jonathan Gressel;意大利的Roberto Bollini 和Sandro Vitale;日本的Nozomu Koizumi;中国的Hao Chen;

来源:基因农业网

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