轉(zhuǎn)基因大豆生產(chǎn)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　一、轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

　　1983年首次獲得轉(zhuǎn)基因煙草后，1986年抗蟲(chóng)和抗除草劑轉(zhuǎn)基因棉花首次被批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)，至今國(guó)際上已有近50個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)數(shù)千例轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入田間試驗(yàn)，涉及的植物種類有60多種。

　　近年來(lái)，轉(zhuǎn)基因植物在全球的種植面積增長(zhǎng)迅速，種植轉(zhuǎn)基因植物的國(guó)家從1992年的1個(gè)增長(zhǎng)到1999年12個(gè)，2001年進(jìn)一步擴(kuò)大到16個(gè)國(guó)家。全球轉(zhuǎn)基因植物的種植面積1996年僅為170萬(wàn)hm2，1997年為1100萬(wàn)hm2，1998年增長(zhǎng)到2780萬(wàn)hm2，1999年又比1998年增長(zhǎng)44%，達(dá)到3990萬(wàn)hm2，2000年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積是4420萬(wàn)hm2，2001年猛增至5260萬(wàn)hm2。

　　美國(guó)轉(zhuǎn)基因植物的商業(yè)化速度進(jìn)展很快，其推廣應(yīng)用走在其他國(guó)家的前列。1994年美國(guó)Calgene公司研制的轉(zhuǎn)基因延熟番茄首次進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，到2000年5月就有47例轉(zhuǎn)基因植物被批準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，其中大豆3例。1994年Monsanto公司抗草甘膦大豆，1997年DuPont公司高十八烯酸(油酸)大豆，1998年AgrEvo公司抗草丁膦大豆。2001年美國(guó)種植轉(zhuǎn)基因植物達(dá)3570萬(wàn)hm2，占68%。

　　2001年主導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因大豆占據(jù)全球轉(zhuǎn)基因作物的63%，所有的轉(zhuǎn)基因大豆均為抗除草劑大豆。轉(zhuǎn)基因大豆在2001年保持了最大種植面積的位置。從全球的情況來(lái)看，轉(zhuǎn)基因大豆在2001年占有3330萬(wàn)hm2；轉(zhuǎn)基因玉米980萬(wàn)hm2，占據(jù)全球轉(zhuǎn)基因作物的19%；轉(zhuǎn)基因棉花680萬(wàn)hm2，占13%；Canola油菜270萬(wàn)hm2，占5%。

　　在1996—2001的6年期間，抗除草劑品種已連續(xù)躍居主導(dǎo)而抗蟲(chóng)性則位居其次。2001年，抗除草劑大豆、玉米和棉花共占全部5260萬(wàn)hm2的77%；只有780萬(wàn)hm2種植了轉(zhuǎn)Bt作物，相當(dāng)于總面積的15%；而其中具Stacked基因的耐除草劑和抗蟲(chóng)棉花與玉米占據(jù)了全球2001年全部轉(zhuǎn)基因作物面積的8%。需要注意的是，耐除草劑作物面積在1999和2001年間從2810萬(wàn)hm2增加到4060萬(wàn)hm2，與此同時(shí)，具Stacked基因的抗除草劑和Bt作物亦由1999年的290萬(wàn)hm2增至2001年的420萬(wàn)hm2；反之，全球轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物種植面積已從1999年的890萬(wàn)hm2減至2001年的780萬(wàn)hm2。

　　數(shù)據(jù)顯示：在2001年，全球種植總面積7200萬(wàn)hm2的大豆中有46%是轉(zhuǎn)基因品種。與此類似，3400萬(wàn)hm2棉花中的20%，2500萬(wàn)hm2油菜中的11%，以及1.4億hm2玉米中的7%皆為轉(zhuǎn)基因品種。如果把全球這四大類作物面積合計(jì)起來(lái)，總面積達(dá)2．71億hm2，其中19%即5260萬(wàn)hm2種植的屬于轉(zhuǎn)基因作物。

　　二、轉(zhuǎn)基因大豆安全性評(píng)價(jià)

　　應(yīng)用抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。種植抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的最大風(fēng)險(xiǎn)之一是“雜草化”，包括抗性作物自身“雜草化”，抗性基因“漂移”到雜草上，導(dǎo)致抗性雜草的產(chǎn)生。還存在對(duì)環(huán)境的影響、食品的安全性、抗性基因的穩(wěn)定性、加速抗性雜草發(fā)生等問(wèn)題。Monsanto公司對(duì)培育的抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆品種40—3—2進(jìn)行食品安全性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因大豆品種的所有氨基酸的含量和普通大豆品種沒(méi)有顯著的差異；內(nèi)源蛋白過(guò)敏原及其含量和普通大豆品種沒(méi)有差異。研究結(jié)果還表明，CP4EPSPS和已知的毒蛋白的結(jié)構(gòu)沒(méi)有相似性，急性老鼠管飼法實(shí)驗(yàn)也表明CP4EPSPS無(wú)毒。然而，抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的食品安全性也存在不可預(yù)見(jiàn)性，必須進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控。

　　有試驗(yàn)表明轉(zhuǎn)草甘膦大豆對(duì)高溫的敏感性高于傳統(tǒng)大豆，而且經(jīng)過(guò)遺傳修飾的往往不能獲得高產(chǎn)，甚至比一些常規(guī)優(yōu)良品種的產(chǎn)量還要低，因?yàn)橐粋€(gè)作物內(nèi)部的遺傳背景并不能容忍一個(gè)外來(lái)基因，而且表達(dá)耐除草劑或Bt抗蟲(chóng)毒蛋白需要消耗代謝能量。有研究認(rèn)為，草甘膦在所有農(nóng)藥中對(duì)人體健康危害居第三，草甘膦可使豆科植物產(chǎn)生一種植物雌激素，動(dòng)物食用后會(huì)替代體內(nèi)激素而破壞生殖系統(tǒng)。由于草甘膦能在土壤中存留很久，危害土壤中動(dòng)物，污染地下水，并且能破壞土壤生化循環(huán)。需要指出的是：僅僅基于上述問(wèn)題的考慮尚不能得出轉(zhuǎn)基因作物安全與否的結(jié)論。每一種新研制的轉(zhuǎn)基因作物都必須通過(guò)個(gè)案處理，評(píng)估其可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，以確保進(jìn)行環(huán)境釋放和市場(chǎng)釋放時(shí)轉(zhuǎn)基因作物及其加工的食品具有高度的安全性。

　　大豆原產(chǎn)于中國(guó)，中國(guó)擁有豐富的野生大豆資源，幾乎有大豆種植的地方就有野生大豆分布。由于栽培大豆和野生大豆間沒(méi)有生殖隔離現(xiàn)象，一旦轉(zhuǎn)基因逃逸到野生大豆群體中，野生大豆原始性狀將受到破壞，其抗除草劑特性也可使其變?yōu)殡s草，其孳生蔓延將給大豆生產(chǎn)造成損失，從而造成遺傳多樣性的喪失。因此，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)基因大豆的安全管理尤為重要。

　　為防患于未然，原國(guó)家科委于1993年12月發(fā)布了《基因工程安全管理辦法》，國(guó)務(wù)院在2001年5月頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》，建立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理部際聯(lián)席會(huì)議制度。農(nóng)業(yè)部已于2001年7月發(fā)布《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法》、《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理辦法》和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》，并設(shè)立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)，負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的安全評(píng)價(jià)工作。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)由從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究、生產(chǎn)、加工、檢驗(yàn)檢疫以及衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等方面的專家組成，這3個(gè)管理辦法擬于2002年3月20日起正式施行。由于轉(zhuǎn)基因大豆是第一批實(shí)施標(biāo)識(shí)管理的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，而且近年來(lái)大豆的進(jìn)口量居于農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口之首，轉(zhuǎn)基因條例及其實(shí)施細(xì)則的出臺(tái)必將對(duì)大豆產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　三、轉(zhuǎn)基因大豆的研究和發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著人們對(duì)轉(zhuǎn)基因植物安全性認(rèn)識(shí)的不斷提高，將會(huì)有更多的國(guó)家和地區(qū)接受轉(zhuǎn)基因除草劑大豆，轉(zhuǎn)基因大豆的種植范圍和面積將不斷擴(kuò)大，將帶來(lái)更大的效益。目前，轉(zhuǎn)基因大豆的主體是抗除草劑品種。今后，抗蟲(chóng)、改善營(yíng)養(yǎng)成分(如脂肪酸組成)將是轉(zhuǎn)基因大豆的重點(diǎn)。

　　美國(guó)杜邦公司已育成了抗?fàn)I養(yǎng)因子(如寡糖、水蘇糖、棉子糖和半乳糖等)水平較低的大豆新品系。在大豆油品質(zhì)改良方面也取得若干新進(jìn)展。

　　豆油的主要成分是熱不穩(wěn)定的多不飽和脂肪酸。為了提高豆油的熱穩(wěn)定性，過(guò)去的做法是對(duì)豆油進(jìn)行工業(yè)區(qū)化氫化作用，使多不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變成單不飽和脂肪酸，但其后果是要產(chǎn)生一些對(duì)人體有不良影響的有害物質(zhì)。理想的途徑是通過(guò)改變植物的遺傳組成，使其能直接生產(chǎn)單不飽和脂肪酸。Mazur等(1999)通過(guò)長(zhǎng)期不懈的努力，獲得了種子油酸相對(duì)含量高達(dá)85%的大豆新品系，比原來(lái)提高了3.4倍，而且農(nóng)藝性狀優(yōu)良，目前這種新品系已開(kāi)始大規(guī)模種植。他們的下一個(gè)目標(biāo)是利用斑鳩菊和蓖麻的相應(yīng)基因開(kāi)發(fā)高斑鳩菊酸(12，13—環(huán)氧油酸)和蓖麻油酸含量的大豆新品系，為生產(chǎn)新型化工產(chǎn)品(如新型油漆固化劑、潤(rùn)滑油和可降解塑料等)提供原料。目前他們已將修飾后的目的基因?qū)氲酱蠖够蚪M中，并使其在種子中得以表達(dá)。

　　孟山都公司科研人員最近開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，將使科學(xué)家能夠從野生或異源的大豆品種中找到有價(jià)值的基因信息，并加以利用。他們是從美國(guó)農(nóng)業(yè)部主管的公共種質(zhì)資源庫(kù)中找到這一基因信息、并對(duì)其進(jìn)行研究的。孟山都認(rèn)為，基因種質(zhì)資源庫(kù)中，儲(chǔ)存了大量能夠被全世界的科研人員查閱和使用的基因信息，充分表明了基因種質(zhì)資源庫(kù)的巨大價(jià)值，這將有助于保護(hù)基因多樣性，并鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)更好的作物。

　　我國(guó)重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(973) 農(nóng)作物核心種質(zhì)構(gòu)建、重要新基因發(fā)掘與有效利用研究”取得顯著進(jìn)展。一批重要新基因?qū)⒍ㄎ?、作圖、命名，分離克隆一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、可供值物基因工程利用的新基因。最終應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因育種，為第二次綠色革命奠定基矗如大豆抗病基因發(fā)掘：研究發(fā)現(xiàn)廣譜抗源科豐13對(duì)大豆花葉病毒的抗性是由1對(duì)顯性基因控制，而95—5383的抗性是由一對(duì)隱性基因控制，并找到了與該基因緊密連鎖的SCAR標(biāo)記(2.1cM)。大豆雄性不育恢復(fù)基因的發(fā)掘：大豆蒙006中的雄性不育恢復(fù)基因?yàn)橐粚?duì)顯性基因，用SSR標(biāo)記將該基因定位于大豆的K—U24連鎖群，找到了與其連鎖距離為9.2cM的SSR標(biāo)記Satt441；將另一個(gè)細(xì)胞質(zhì)不育恢復(fù)基因定位于J連鎖群，與SSR引物Satt596、Satt414的距離分別為14.6與16.4cM。