印度转基因政策的转折点:茄子-基因农业网

印度转基因政策的转折点:茄子

2014-11-04 | 作者: Usha Barwale Zehr | 标签: 印度转基因政策

Usha Barwale Zehr:印度Maharashtra杂交种子有限公司(MAHYCO)主管及技术总监,唐纳德植物科学中心和非洲绿色革命联盟的董事会任职。

摘要:印度监管部门于2002年授予转基因棉花商业化种植许可。到了2014年,印度95%棉花种植土地均栽培着转单或双基因的转基因棉。Bollgard和BollgardII两种转基因棉花的推广对整个印度的棉花产业带来了巨大的影响,给农场、农民乃至国家都带来了利益。然而除这一重大成功之外,印度并没有商业化其他的农作物,本文将就当前的一些挑战、监管体系以及研究人员送审新产品的相关准备工作进行讨论。

通过绿色革命,印度在粮食的安全及自给自足方面有着长足的进步。然而这种收益在绿色革命带来实现巨大飞跃后,现在却出现停滞不前的状况。2012-2013和2013-2014年度的最新数据显示产量已进入平台期(图1)。从这些数字可以看出,增长速度正在减缓,然而国家对于粮食的需求却依然存在。同时,随着收入的提高,民众对食品种类需求的多样化就更加需要一个侧重于蔬菜、豆类和水果的农业多样化系统。随着印度人口的增长、气候变化的影响以及自然资源的趋于枯竭,我们需要继续增高除水稻和小麦以外的多种农作物的产量以维系粮食安全。

生物技术持续地高速发展,这些工具急需通过在农业上的应用证明能够给农民乃至消费者带来的益处。目前各种农作物的损失主要来自于虫害、病害以及多种非生物逆境,这些都强调了通过发展科学技术来降低损失的急迫性。抗虫转基因棉花已获得了巨大的成功,我们也需要看到其他正处于研发中的作物或性状能够出现在未来农民的田地里。分子育种技术正广泛应用于一些经济作物,将带来一批优质的种质资源和产品。印度拥有一个强大健全的监管系统,多种作物如秋葵、西红柿、卷心菜、菜花、玉米、大米、小麦、鹰嘴豆、橡胶和更多的性状如抗虫、抗除草剂、肥料高效利用、抗高盐、抗旱、种子生产技术、抗病等都正处于这一体系的各阶段中。


图1:IX, X,XI 计划 和 2012-13 及 2013-14年度谷物的产量(Kharif & Rabi),单位:公斤/公顷。 (DAC 2014)

第一个生物技术农作物

抗虫Bt棉花品种已于2002年成功获得商业化种植许可。双基因聚合品种也于2006年获得。随后便是多种其他作物诸如芥菜,土豆,茄子,秋葵,大米的产品正接受审核。然而,2010年转基因茄子被环境和林业部叫停标志着一个客观的,以科学为基础的严格的监管体系演变成一个更加主观的,非科学驱动的政治决策。

印度的生物技术监管

印度的法案、规定和监管同管理基因修饰生物(GMOs)和rDNA产品的程序一样均于1986年环境(保护)法案(EPA)和1989年规定中制定。规定大致涵盖制造、使用/进出口和储存有害微生物、基因工程生物和细胞,于1993年生效。一组关于重组DNA的准则于1990年发布,包含基因工程生物,动植物的遗传转化,落实生物安全准则的机构和三种高危人群的防护措施。1994年这个准则为匹配科学专业的需求修订为“生物技术安全准则修订版”。1998年,为基因工程植物提供专项审查,“转基因植物研究准则和转基因种子毒性致敏性评估准则(植物及植物部分)”生效。为适用转基因技术和全球范围安全科学的需要,2008年,另一套“监管基因工程(GE)植物田间试验标准操作规程(SOPs)和准则”生效。

在印度,法规通过一个三级系统监管转基因作物从研发到大规模商业化应用的发展过程。生物安全委员会机构(IBSC)在研究水平评审操作而遗传操作审查委员会(RCGM)评审所有正在进行的被认为是高风险必须限制田间试验的研究项目。印度官方科学技术部下属的生物安全部门(DBT)对同一机构下的IBSC提供申请认定同时协助RCGM监管研究和限制田间试验。最后,环境和林业部(MoEF)下属的基因工程评审委员会(GEAC)作为最高主体机构负责从环境或商业用途角度对涉及大量使用有害微生物的活动以及重组产品的研究和工业生产进行审批。在国家层面,SBCC(国家生物技术及协调委员会),DLC(区级委员会)在包括来自州和中央政府机构的科学家的帮助下进行检查,监督。

为了解决政策上面临的挑战,政府决定重组监管框架以建立一个科学、严谨、高效、可预知且一致性的监管制度,被称作自主的“国家生物技术管理机构”,以提供一个高效的单窗口通关机制,目前正在讨论协商中。

BT茄子案例

BT茄子研发的基本原理:茄子的果梢蛀虫(FSB)是茄子最具威胁的害虫,在茄子的一个生长周期内农民需要喷洒25-80轮杀虫剂。专家估计每年50-70%的经济损失由果梢蛀虫造成,相当于100亿卢比。当前控制果梢蛀虫的手段包括喷洒大剂量杀虫剂,造成相当剂量的农药残留,构成对消费者以及农民的健康威胁。Bt茄子,作为一种遗传修饰或生物技术作物,为防控果梢蛀虫提供一个替代方法并减少农药施用。大田研究证明Bt茄子农民可以减少70%的杀虫剂施用量达到对果梢蛀虫的控制效果,控制所有害虫总体减少42%农药施用量。田间试验表明这将相对于杂交茄子110%的产量,相对于自然授粉品种166%的产量。高产量和高品质将提高种植茄子农民的净收入至1600-1900卢比每英亩,总共200亿卢比。

在印度,任何转基因作物被释放到环境前,它都需要接受严格的生物安全测试,包括环境安全测试,以及由监管部门规定的食品安全检测。本文介绍对于Bt茄子到目前为止的测试,表明这个作物对于环境、人类和动物饲养都是安全的。

萌发和杂草性试验:萌发测试证明了Bt茄子和对应非转基因系之间,在种子萌发速率和/或时间方面没有显著性差异。Bt茄子及其对应非转基因系在生长特性和活力方面也没有差异。这些结果证明转Bt和非转Bt茄子在它们的杂草性上无实质差异。

入侵性试验:本试验测试Bt茄子同非Bt茄子入侵性上的比较。该评估若发现植物有任何行为改变,将被认为会在环境中带来威胁。这一研究中,在Bt茄子的完全收割后,种植区静置三个月并定期灌溉以萌发那些残留在土壤里的任何种类种子。

数据将可说明在Bt和非Bt茄子种植的土地上种子的萌发速率和自然脱落茄子种子的入侵性。任何新发的植物都会被检查是否含有转基因成分。结果在Bt茄子区的试验期间,没有茄子生长萌发。该数据说明Bt茄子没有入侵性和杂草性。

花粉漂移试验-两个测试点:花粉漂移试验用于研究Bt茄子花粉的漂移距离,结果为20-25米。Bt区大多数交叉授粉发生在几米的距离内。

对果梢蛀虫、非靶标昆虫及有益昆虫的影响:在可控的田间试验过程中,有无Bt基因的杂交茄子表现出显著的差异性。相对于其他三个非转基因试验,转基因Bt(含cry1Ac基因)植株上果梢蛀虫的数量存在显著差异。所有的Bt杂交茄子上果梢蛀虫的幼虫数量都显著减少。同样测试了接虫后对植株的侵害程度。Bt组在茎秆的损害上要显著轻于非Bt组。接虫试验后,Bt茄子和非Bt茄子的受损程度显著不同。观察持续到所有采摘的结束,以观察二次的鳞翅目害虫,刺吸式口器害虫和有益害虫的存在。通过对Bt组、非Bt组以及对照组的比较,未发现发病害虫(蚜虫,小叶蝉,粉虱)和益虫(草蛉,贵妇鸟甲虫,蜘蛛)存在显著差异。

通过这些多地点重复的试验表明,Bt杂交茄子拥有对果梢蛀虫的足够抗性并且有提高产量的潜力。在接虫试验中,Bt杂交茄子对比非Bt组受损显著减轻。Bt杂交茄子对包括有益昆虫在内的非靶标昆虫没有任何影响,因此可以在茄子的病虫害综合防治策略中发挥积极作用,以实现茄子的可持续栽培。

对土壤微生物菌落的影响试验:本实验对在种植Bt茄子的开放性土壤里的微生物菌落,Cry1A(c)蛋白残留和土壤无脊椎动物的影响方面问题,进行多季节多位置的测试。明确证明了在Bt组和非Bt组面对面(vis-à-vis)对比试验里,细根系土壤及根系外土壤里的细菌和真菌数量都没有显著差异。关于Bt蛋白的土壤残留,在作物收获后的土壤样品里检测不到了。

在定期收集的Bt和非Bt组土壤样品里,细菌和真菌菌群也显示出类似的结论。这些发现证明了对Bt组土壤样品的生物测定,Cry1Ac蛋白含量低于可检测水平。此外,转基因和非转基因区,微生物菌落模式相似。

实质等同试验:Bt和非Bt组茄子的果实组分分析表明两者具有类似的组分,分析包含蛋白、碳水化合物、油、热量、灰分、氮含量、粗纤维和水分含量指标。

对Bt茄子(整合Cry1Ac基因)和其他三个非转基因对照的多组织化学组分进行比较(组织包括果实、叶片、茎秆和根)。数据说明Bt和非Bt茄子间无显著差异。

Bt茄子和非Bt茄子的化学指纹图谱(生物碱):Bt茄子和非Bt茄子的生物碱含量比较工作在印度海得拉巴的化学科技研究所完成,生物碱的存在评估工作先通过氯仿甲醇法萃取,用色谱技术实现评估。结果表明在TLC和HPLC图谱中,转Bt和非转Bt的茄子的色谱评估无显著差异。

大鼠经口急性毒性试验:转Bt茄子的经口急性毒性试验在马哈拉施特拉的INTOX PVT有限公司完成以评估其安全性。急性喂食斯普拉-道来大鼠(Sprague Dawley rats,SD rats)转基因表达的5000mg/kg 剂量的Cry1Ac蛋白并没有造成任何毒性反应。通过口服途径无毒性的蛋白就会被认为通过皮肤或肺途径也无毒性。

SD大鼠经口亚慢性(90天)试验:本实验也由马哈拉施特拉的INTOX PVT有限公司完成。在连续90天喂食SD大鼠高于1000mg/kg体重剂量的Cry1Ac蛋白后,结果为“观察不到有害效果级别”(NOAEL)。这项研究证明了表达Cry1Ac蛋白的Bt茄子对于口服喂食实验动物是无毒性的。

新西兰白兔喂食亚慢性(90天)试验:本实验在印度班加罗尔的Advinus私人理疗有限公司完成。本实验目的是为了比较含Cry1Ac蛋白的转基因Bt茄子和对照组的健康性和安全性。本实验基于健康,生长和生理病理参数的分析,结果表明实验期间在喂食Bt茄子和对照组茄子的兔子无显著差异。

山羊喂食亚慢性(90天) 试验:
本实验同样由印度班加罗尔的Advinus私人理疗有限公司完成。目的同样是为了比较含Cry1Ac蛋白的转基因Bt茄子和对照组的健康性和安全性。本实验基于健康,生长和生理病理参数的分析,结果表明实验期间在喂食Bt茄子和对照组茄子的山羊无显著差异。

鱼类饲养试验:本实验由孟买的中央渔业教育研究所完成,受体为鲤鱼。本实验目的是为了评估喂食Bt茄子对鲤鱼的生长与存活的影响。研究发现,喂食Bt茄子的鲤鱼与喂食非 Bt茄子的鲤鱼的生长模式类似。这些结论是通过对两组鲤鱼的生长反应和组织病理学变化得出的。

对肉鸡健康的影响试验:
本试验由位于印度 Izatnagar的禽类研究中心完成。目的是为了评估表达Cry1Ac蛋白的转基因Bt茄子对肉鸡的成长和营养吸收有无损害。结果显示,两组试验肉鸡的体重增长量、饲料摄取量和饲料转化率均无显著差异。一些血液的生化成分也没有显著差异。结论是,Bt茄子最为肉鸡的饲料,和非转基因茄子同样安全。

喂食哺乳期杂交奶牛试验:本试验由位于潘特纳加的GBPUAT完成。评估喂食转基因和非转基因茄子的哺乳期奶牛营养价值指标如饲料摄取量、牛奶产量和牛奶组分以确定是否可以在喂食Bt茄子的哺乳期的奶牛的牛奶和血液中检测到Bt蛋白。结论为两组营养价值指标相似,没有发现任何对哺乳期奶牛的不利影响。

煮熟后蛋白质评估:在印度,茄子有多种烹饪方式。Mahyco公司执行了其中大部分烹饪方式。表达cry1Ac基因的嫩茄子(以下被称为转基因茄子)被用于检测是否在煮熟的茄子里能否发现Bt蛋白。未烹煮的Bt茄子和非Bt茄子被分别作为ELISA的正负对照。茄子收获后便冰镇带去实验室进行多种方式的烹煮。提取蛋白并用ELISA检测蛋白。无论使用何种烹饪方式(烤,浅煎,油炸或清蒸),都无法在第一取样时间(烤5min,其他均1min)的样品中检测到Bt蛋白。这一结果说明通过烹煮,转基因茄子里的Bt蛋白会很快降解。

社会经济学研究:一些学术团体已开展社会经济学的研究工作,如Chong,Krishna和Qaim。他们的工作表明农民乐于接受这种新技术,杀虫剂用量的减少可能提高农民的收益,并且可以增加茄子的销售产量。

现状:
环境和森林部已于2010年暂停该项目,目前研究者还在等待最后的决定。在此期间,孟加拉已经于2013年商品化了转基因茄子孟加拉品种的种植,农民已经将产品投放市场,也可以看到期望中的抗虫效果。他们已打算在下一季在更大的面积上种植该品种。

展望未来

转基因作物审查的进展受限于有限的田间试验,只有表单2里的公共机构才能开展多地点的田间试验。另外,许多性状被工业式地开发。我们需要推进审查进度,尽快将这些产品投入到农民土地里。

编号
作物名称
年份
研究所
性状
1
茄子
2006
IARI,New Delhi
抗虫
2
蓖麻
2006
Directorate of Oilseeds Research, Hyderabad
抗虫
3
落花生
2006
ICRISAT, Hyderabad
抗病毒
4
马铃薯
2006
Central Potato Research Institute, Shimala
抗真菌
5
水稻
2006
IARI,New Delhi
抗虫
6
水稻
2006
TNAU, Coimbatore
抗病
7
西红柿
2006
IARI,New Delhi
抗病毒
8
茄子
2007
UAS,Bangalore
抗虫
9
茄子
2007
TNAU, Coimbatore
抗虫
10
马铃薯
2009
Central Potato Research Institute, Shimala
块茎增甜
11
鹰嘴豆
2009
ICRISAT, Hyderabad
抗非生物胁迫
12
高粱
2009
National Research Centre for Sorghum, Hyderabad
抗虫
13
西瓜
2010
Indian Institute of Horticultural Research
抗病毒
14
西红柿
2010
Indian Institute of Horticultural Research
抗病毒
15
西红柿
2010
IIVR, Varanasi
抗虫
16
西红柿
2010
NRCPB, New Delhi
果实催熟
17
番木瓜
2010
Indian Institute of Horticultural Research
抗病毒
18
甘蔗
2010
Sugarcane Breeding Institute
抗虫
19
高粱
2010
Central Research Institute for Dryland Agriculture
抗非生物胁迫
20
落花生
2010
University of Agricultural Sciences, Bangalore
抗非生物胁迫
21
芥末
2010
NRCPB, New Delhi
抗非生物胁迫
22
芥末
2010
University of Delhi South Campus, Delhi
杂种优势
23
落花生
2011
ICRISAT, Hyderabad
抗真菌
24
橡胶
2011
Rubber Research Institute, Kottayam
抗非生物胁迫
表1 研究所开展田间试验的转基因作物列表

转基因争论一直是十年来农业领域最为激烈的话题。然而,转基因作物被消费17年来还没有任何对人类健康的负面影响能够被证明。在发达和发展中国家,转基因作物的好处已经被一些大小农场所接受。监管系统是完善的。我们需要提高非科学界和普通民众对转基因作物的信心,一旦通过规定程序的审查确定其安全性,转基因作物就可以投放生产。转基因作物可以在生产力的可持续提高过程中发挥重要作用。

来源:基因农业网

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