世界粮食日解读转基因(上)

2018-10-20 | 作者: 杨青平 | 标签: 世界粮食日解读转基因

——中国农学会转基因科普巡讲(河南洛阳站)讲稿

主办:中国农学会
承办:河南省农学会
河南农业职业学院


主讲:杨青平(河南日报退休高级编辑、大河健康报退休总编)


今天是10月16日,是第38个“世界粮食日”。“世界粮食日”是联合国粮农组织为了敦促各国增产粮食、消除饥饿而设立。现在全世界仍有1/9的人口处在饥饿之中,所以2018年世界粮食日的主题是“努力实现零饥饿”。联合国的目标是“争取2030年以前消除饥饿”。为了消除饥饿,世界需要增产粮食,而增产粮食需要转基因技术。转基因技术是一种育种手段,转基因育种能够增产粮食,可是许多人不懂转基因,许多人怀疑转基因,许多人反对转基因,那么我今天要解读转基因。

为了解读转基因,我先解读基因。为了解读基因,我先解读农作物史。农作物史有1万年了,我就从1万年前讲起。

我的讲稿有15000字,分为14讲。(基因农业网分上中下三次推送。)

第1讲:1万年前,农业是怎样诞生的?

农业是文明之母。农业诞生以前是蒙昧时代,农业诞生以后人类才进入文明时代。

农业之所以诞生,是因为原始人类难以采集到足够的食物。为什么难以采集了?因为人口增长了。有学者认为,1万年以前全世界有500万人口。人多了,自然食物不够吃,不得不人工栽培植物。栽培植物的劳动量大于采集植物,但凡采集植物能吃饱,就不会主动栽培植物。

目前获取的证据显示,最早的农业诞生在西亚,西亚在地中海以东,也叫中东地区。那里干旱、寒冷,自然食物少,采集食物困难,所以最先诞生农业。

中国诞生农业,要比西亚晚大约1000年,因为中国的原始自然条件比西亚好一点。而非洲撒哈拉沙漠以南,植物四季繁茂,采集食物容易,所以那里的农业比西亚晚了几千年。澳洲在英国移民到达之前,原住民仅靠采集植物即可足食,因而没有农业。澳洲的农业只有200多年历史。

第2讲:小麦的人工选择

最早的农作物是小麦,小麦的起源地在西亚。小麦的穗子由一个个小穗组成,1万年前的野生小麦,1个小穗只有1粒种子,叫“一粒小麦”。人类最早栽培的是“一粒小麦”。野生的“一粒小麦”仍然存在。野生的“一粒小麦”与山羊草发生了远缘杂交,产生的后代,1个小穗有2粒种子,这叫“二粒小麦”,产量因此增加,于是人类就选择“二粒小麦”作为栽培种。

野生的“二粒小麦”又与节节草发生远缘杂交,产生的后代,1个小穗有3—5粒种子,这叫“普通小麦”,产量进一步提高,于是人类又选择“普通小麦”作为栽培种。普通小麦就是现在的小麦。

在中国的商代以后,“二粒小麦”、“普通小麦”陆续传入中国。在小麦传入之前,中国的农作物如谷子(粟)、高粱、大豆、水稻等都是春播作物,一年一熟,不能越冬,而小麦是秋播作物,可以越冬,还可以实现一年两熟,从而提高土地生产率。

小麦是自花授粉作物,雌蕊、雄蕊长在一个颖壳里,授粉以后,颖壳会张开,这时候别的颖壳的花粉就可能飘过来补充授粉,因此小麦有2%的异花授粉率。也就是说,98%的种子是自交结实,2%的种子是异交结实,可以产生杂交优势。具有杂交优势的种子,长出来的穗子可能大一些,籽粒可能饱满一些,在收获之前,可在田间进行穗选,留作种子。这在1500年前北魏的《齐民要术》里就有记载。

第3讲:水稻的人工选择

水稻起源于中国。水稻栽培之初,具有自然落粒的野生属性,长熟了,籽粒会脱落,但是脱落有先后,脱落早的,掉在地上,收不起来,那么我们的先民收获的籽粒就是脱落晚的。这其实也是人工选择。年复一年,收获的是脱落晚的种子,等于是对籽粒脱落性状的定向选择。如此选择了2000多年,水稻成熟以后籽粒不再脱落。

野生水稻具有自花不育现象,袁隆平团队在海南岛找到了自花不育的野生稻,用作母本,培育成功了杂交稻。

野生水稻的穗子很小,一穗只有十几粒种子。1500年前小麦有穗选,水稻也有穗选。直至今日,一穗水稻最多有几百粒种子。

1000年前,印度的早熟抗旱的水稻品种通过“海上丝绸之路”传入越南南方,又传入中国福建泉州,当时泉州的港口,是“海上丝绸之路”的起点。越南南方在当时叫占城,这种水稻就叫“占城稻”,生育期只有50天,与中国本地水稻结合可以发展双季稻,因此,北宋朝廷大力推广“占城稻”。“占城稻”与我国原有的水稻必然发生自然杂交,通过人工穗选,必然丰富水稻的优良性状。

第4讲:18—19世纪的人工植物杂交

欧洲14世纪到17世纪的文艺复兴运动,不仅仅是复兴古希腊、古罗马的文艺,也是思想解放运动。知识分子挣脱了宗教的束缚,解放了思想,去认识自然,最终产生了自然科学,其中包括植物学。

在18世纪初,欧洲少数植物学家为了获得植物的不同性状,就给植物进行人工杂交。不过这个时候的杂交不是为了育种,而只是为了观察、研究植物的性状变化。

在19世纪,奥地利一位修道士,叫孟德尔,原先只是个默默无闻的植物学爱好者,也加入到植物杂交的队伍中来。1853年,31岁的孟德尔在修道院里开垦出三分地,开始了连续8年的豌豆杂交试验。1865年,他的《植物杂交试验》论文在当地科学学会的会刊上发表。他的论文认为:遗传因子决定豌豆植株的高矮、花朵的颜色、种子的圆皱;遗传因子有显性、隐性之分,所表达的性状呈现规律性。

发表孟德尔论文的会刊,按惯例印刷几百份,寄给欧洲各国的科学学会和大学图书馆,孟德尔又加印几十份寄给当时的著名科学家。可是寄出去的会刊,都没有引起任何反响。

1884年,孟德尔去世,享年62岁。他终生未婚,因为天主教不允许神职人员结婚。

1900年,欧洲3位从事植物杂交试验的植物学家,不约而同地发现孟德尔的论文,接着又重复了孟德尔的试验,证明了孟德尔的遗传理论,孟德尔因此被推崇为遗传学的开创者。

现在,孟德尔的修道院成为旅游胜地,那三分地的试验田则是遗传学圣地。

第5讲:20世纪初的玉米杂交育种

玉米起源于美洲,是印第安人的传统作物。野生玉米的穗子只有几厘米长,几千年以来,印第安人年复一年选择大穗做种子,才使玉米的穗子达到十几厘米长。在18—19世纪,美国农业工作者把不同的玉米种在一起,让它们自然杂交,收获的玉米作为种子,产量可以提高。这样做,和穗选的原理一样,还不能算是杂交育种。

1906年,美国有三个科学家出于科学探索,各自独立进行玉米自交试验,培育自交系,发现自交系的性状严重衰退。其中一个科学家,名字叫沙尔,他让两个自交系杂交,得到的种子种下去,产量提高25%。这是人类历史上第一次杂交育种。从此以后,从玉米到所有农作物,从美国到全世界,杂交育种如火如荼,一直到现在依然是育种的主要手段。

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来源:基因农业网

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