自然辩证法概论论文粮食与安全_解决粮食安全论文

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粮食与安全

——浅谈基因工程对农业的利与弊

摘要

基因工程技术为人类的发展提供了广大空间。但是，基因工程技术对人类健康和生态环境具有潜在危害，对社会安全产生冲击。因此，探讨基因技术带给人类的益处与其将给人类带来的风险，提前采取预防措施，有助于促进基因技术的良性发展。关键词：基因工程；农业；风险

1.引言

基因工程技术给工农业生产的发展带来了巨大的经济效益。基因工程技术能使动、植物具有它们原来所没有的全新的特征；减少合成杀虫剂的使用，使粮食更有利于人体健康；培育出具有生物反应器功能的工程动、植物[1]。目前转基因植物、转基因动物和转基因微生物已经取得了惊人的效益。利用基因技术生产转基因食品，对于解决当今人类面临的人口膨胀、可耕地面积减少的生存矛盾提供了希望。

但是，当人类陶醉于基因工程技术给人类带来利益与希望之时，人类开始反思基因技术所带来的许多风险，如它对人类健康和生态环境的潜在危害，对社会稳定和社会安全的威胁，从而在社会各个层面产生意想不到的后果[2]。因此，探讨基因技术将给人类带来的益处风险，对可能的风险提前采取预防措施，使基因技术为人类带来更多的福祉，是全人类的共同责任[3]。

2.基因工程简介

所谓基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合并使之掺入到原先没有这类分子的寄主细胞内，而能持续稳定地繁殖的技术。或者说，基因工程是对DNA(脱氧核酸)大分子上的遗传单元(基因)进行体外操作，把不同来源的基因按照单元设计的蓝图，重新构成新的基因组合(即重组体)，再把它引入细胞中，构成具有新的遗传特性的生物。从实质上讲，基因工程的特征，第一个是它将外源DNA的新组合引入到一种新的寄主生物中进行繁殖。这种DNA分子的新组合是按照工程学的方法进行设计和操作 1 的，这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力，克服了固有的生物种间的限制，扩大和带来了定向创新生物的可能性，这是基因工程的最大特点。基因工程的第二个特征是，一种确定的DNA小片断能够在新寄主细胞中进行扩增。正是由于具备了这种特征，我们才能够制备到大量纯化的DNA片段，从而拓宽了分子生物学的研究领域，包括核苷酸的序列测定、位点特异的突变形成，以及以确保所编码的多肽链能够在寄主细胞中实现高水平表达为目的的基因序列操作等。除此之外，这种大量纯正的DNA片段，没有污染上给体生物的任何其他DNA序列，是绝对纯净的分子群体。基因工程的名称很多，常见的还有遗传工程、基因操作、重组DNA技术以及基因克隆、分子克隆等。这些术语所代表的具体内容都是彼此相关的，在许多场合下被混合使用，很难做出严格的区分。[4]3.基因工程在农业中的应用

科学家们利用基因工程技术改良农作物已取得了重大进展，一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个显著特点就是将生物技术、农业、食品和医药行业融合到一起。基因技术在农作物品种上的突破使得科学家们用全新的科学方式改良农作物。例如，目前，基因技术已可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。基因技术也使开发农作物新品种的时间大大缩短。

3.1 防治虫害

植物危险性病虫害是影响农业产量的重要因素之一，主要包括细菌、真菌、病毒和有害昆虫以及线虫等。如作物病毒病是农业生产中较难对付的一种病害，一旦发生就能使甘薯减产20%~50%，严重时甚至绝收，用化学药剂防治效果往往不理想，而且造成了严重的环境污染，破坏了生物多样性。有害昆虫对农业生产的危害也十分巨大，如我国是一个棉花生

产大国，每年由于棉铃虫的侵害，棉花减产达17%~50%，直接经济损失为50~100亿人民币。经过农业科研人员的不懈努力，在抗虫害转基因研究方面取得了大量的成就，用基因工程技术培育出的抗病虫害转基因作物不需施用农药就可以杀死或抑制病虫害,不仅提高了产量，降低了生产成本，而且保护了环境。1996年转Bt基因棉花在美国种植66万hm²。经中国农科院棉花所引进在华北试种2年，在多点表现突出，在完全不喷杀虫剂的情况下，单产仍高于喷撒2～3次杀虫剂的中国推广棉花，显示出了控制棉铃虫的极好前景。20世纪80年代美国孟山都公司开发了能抗马铃薯甲虫的马铃薯抗虫品种新叶(Newleaf)、抗鳞翅目昆虫的保铃棉花(Bollgard)和抗欧洲玉米螟的保产玉米(Yieldgard)，并相继进入了商品化生产。1991年我国成功地将芽孢杆菌编码杀虫晶体蛋白的基因导入棉花，获得了转基因植株。到目

[5]前为止，我国已育成10多个杀虫效果显著、丰产性好、纤维品质优良、适应性广的品种或品系，已在9个省市大面积示范种植,到2000年我国的转基因棉花种植面积已达3000万亩。在抗病毒病研究方面，也取得了巨大的进展。1995年美国农业部批准第一例抗病毒的转基因南瓜品种进行商品化生产，它具有很强的抗病毒特性。中国科学院经过6年努力也获得了抗烟草花叶病毒的转基因烟草，推广种植面积超过了1.3万公顷。另外，中国农业科学院育成的转基因抗病虫马铃薯品种也进入大田生产，产量每亩可达2000公斤。

3.2 抗除草剂

尽管除草剂的使用，对大规模机械化耕作，减少劳力开支和提高产量有极为重要的作用，但杂草一般指生长在耕作地上非有意识栽培的植物。杂草的生命力很强，一般比作物生长快而旺盛，大量夺取作物所必需的养料、水分和日光等，影响作物的生长，所以田间杂草的防除是农业丰收的重要一环。但杂草具有较强的生态适应性和抗逆性，一般比作物能耐瘠薄、干旱和其他不良的环境条件，所以防治十分困难，资料表明，每年杂草造成的经济损失占农作物总产值的10%～20%左右，如美国每年在杂草的防治上需花费180亿美元。另外，由于农作物缺乏对化学除草剂的抗性，大量施用的化学除草剂往往会对作物造成一定的伤害。因此转基因技术在现代农业的应用，为控制杂草提供了一条崭新的途径。1983年第一例抗除草剂的转基因烟草问世，1986年被批准进入田间试验。20世纪80年代中期，抗除草剂基因被转入了其他作物体内，从而获得了抗除草剂的转基因大豆、棉花、玉米、油菜、小麦等。利用生物技术，将能抵抗除草剂的基因转移到植物中，获得抗除草剂植物，如美国的孟山都公司将除草剂草甘磷的靶酶(EPSPS)的cDNA克隆转入油菜，使其抗性提高了4倍。目前，已获得的抗除草剂作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20多种。现在，美国的艾格福公司、杜邦公司开发的抗除草剂作物品种深受广大农民的喜爱。而且抗除草剂作物在选育过程中，耗资少、周期短、见效快，越来越引起科研人员和农业公司的兴趣，抗除草剂等其他类型的转基因作物或正在研制之中，或已经进入商业种植，预计到2020年除草剂的品种将由现在的水平减少10%~15%。

[6]3.3 改善植物品质

随着人们生活水平的不断提高，对营养成分、口感口味等品质性状提出了更高的要求，目前利用转基因植物可以有效地改良植物的品质特性，以满足人们日益增长的物质生活需要。美国国际植物研究所从大豆中提取蛋白质合成基因，成功地导入到马铃薯中，培育得到高蛋白马铃薯品种，其蛋白质含量接近大豆，营养价值大大提高，达到了品质改良的目的。这种转基因大豆已用于制作数百种食品，包括食用油、糖果和人造黄油。在美国已成功地将甜味基因导入玉米，获得了转基因甜玉米，目前人们在日常生活中十分熟悉的许多食品都已利用转基因甜玉米制作，比如早餐食品和油炸三明治卷。现在，软饮料、糕点和糖果等许多食品都用转基因甜玉米糖浆作为致甜剂，并逐渐停用了那些可能危害人类健康的化学甜味剂(如糖精)。我国的转基因耐贮西红柿品种华番1号，1997年经农业部批准进入商品化生产。普通的西红柿只能贮藏一个星期左右，而转基因耐贮西红柿能在13℃~30℃下可贮藏45天左右，大大地延长了贮藏时间，解决了西红柿耐储藏难题，使西红柿在运输、储藏时的损失大大降低。这种储藏期长的转基因西红柿也已经在美国上市销售。最近加拿大Suskatoon国家研究委员会和植物生物技术研究所(PBL)的研究者们，通过遗传操作能使油菜种子的油产量提高到25%，这是一个非常大的突破，它能帮助人类解决诸如种子油的含量及成分等许多问题。此外，到21世纪初人们将吃上个大、多汁、味甜的转基因粮食、蔬菜，如小麦、大米、西红柿、辣椒等。[7]3.4 提高产量

将高产基因导入农作物中，得到了稳产高产农作物。科学家预测，在21世纪前30年，基因技术的应用将使粮食作物获得更大的丰收。例如利用分子生物学的杂交和遗传育种,如今水稻可达500~700kg，到下一个世纪初转基因技术的应用将水稻达到800~1000kg。而杂交水稻之父袁隆平教授认为利用转基因等生物技术，未来的水稻能长成树的样子，稻粒有花生那么大。水稻研究专家预计，在2025~2030年左右，每公顷水田可达10吨水稻。目前，转基因技术也已成功地创造了高产的玉米、小麦、蔬菜等。

[8]4.基因工程应用于农业的风险

4.1 不正当经济行为

1992年美国孟山都基因公司和英国阿斯特拉·捷利康公司已研究出一种“终结者基因”，即将植物不结果实的基因转入农作物中，这些种子只有第一代能结出果实，但第二代种子则自动绝育，种植后颗粒无收。因而迫使农民年复一年地购买他们的种子，从而完全控制市场。这一转基因技术当然遭到了世界各国的强烈反对，在强大的国际舆论压力之下，他们不得不公开声明已经放弃“终结者种子”的开发和生产。阿斯特拉·捷利康公司还以书面形式向联合国表示他们“无意继续研究这项技术，该项目已于1992年终止”。但有确凿的证据证明阿斯特拉·捷利康公司和美国某大学共同建立的ExSeed基因工程公司已经创造出了“终结者基因种子”，并申请到了专利。另外，阿斯特拉·捷利康公司还研究了一些控制市场的其他转基因种子，如“成瘾性基因”种子。这种转基因种子必须依赖某些特殊的化学物质来表达遗传特性，诱发作物的发芽和抵抗病虫害。所以农民不得不从该基因公司购买这些特殊的化学物质，以刺激作物的优良特性发挥出来。

4.2 转基因食品的安全性

转基因食品是浓缩了基因工程前沿技术的新鲜事物。尽管它已经给现代农业发展带来了深远的变革，然而，任何一种新技术都带有一定的不确定性和风险。鉴于目前的技术水平，转基因在宿主细胞染色体上的整合是随机的，转基因性状的表达同时还伴随着其它不利性状的出现，而且所转基因在宿主细胞中的命运也无法控。就目前科学水平来看，还不能完全精确预测外源基因在新的遗传环境中会产生什么样的相互作用。食品问题是有关人类生存的重大问题，食品的安全性是首要和必须的。从前两年的“疯牛病”，到近来的“二恶英”和李氏杆菌的污染，食品的安全性引起了各国政府和消费者的重视。转基因食品引发的安全性问题与生物技术的推广应用密切相连，与农业和食品工业的发展紧密相关。鉴于新增加的基因是人们熟知的，从某种意义上说，转基因作物的培养过程更易控制，人们对它的了解也更多，因此，与传统人工培育方法相比，它出现人们未预见后果的可能性更少。但将基因以生命树型的一支转移到完全不同的另一支上，仍会带来问题。转基因食品本身的安全性问题集中在以下两个方面：

（1）外源基因的安全性

针对转基因食品中的外源基因有无直接毒性的问题，食物中的转基因本身并无安全性问题。标记基因的水平转移可能性很小，这是因为转基因食物中的绝大部分被降解并在胃肠中失活，极小部分的有活性的要转移整合进入受体细胞，也是一个非常复杂的过程，需要特定的选择环境，合适的调控系统，受体细胞要呈感受态，而且对同源性有一定要求。插入基因的多效性有利有弊。由于目前转入基因的插入位点是随机性的，外源基因可能引起插入突变、引起某一基因失活、或激活沉没基因。这些突变的表型可能很小，也可能很大，甚至致死，目前尚无随机插入激活毒性代谢途径的报道。尽管还没有有关标记基因安全性引发的事例，但为了保证转基因食品的安全，要求对所转入的基因进行安全性评价。

（2）外源基因编码蛋白质的过敏性

如果基因来自已知的过敏原，且其编码的蛋白质是可食部分，必须提供数据确定该基因是否编码一种过敏原[10][9]。如果转基因食品有潜在的过敏性，则应该对其安全性进行慎重的评估。如含巴西坚果的高蛋氨酸贮藏蛋白。清蛋白基因的大豆因为有潜在的过敏性而被放弃商业化种植。对标记基因编码蛋白质的降解产物也要进行毒性分析，以防止标记基因翻译后由于修饰作用产生毒性，保证转基因食品安全。5.基因工程双面性的对策

有关基因工程技术的双面性，现如今，国际上涌现出一些反对的呼声。他们有的建立网站，发表调查报告和文章；有的组织讨论会，明确地反对基因技术，至少在目前要加以限制。他们强烈要求和呼吁在没有弄清楚基因技术的负面作用之前，要减少投入，推迟研发或减慢研发速度。少数的科学家也加入到这一队列中。在这些反对者看来基因技术会污染和破坏人类的生存环境，转基因作物在进入环境以后会对人体产生影响。总之，他们主张，基因技术会给人类带来很多弊端，应当减缓其发展脚步[11]。

但是，基因技术带来了巨大的工商业利益，前景特别诱人，科技界以及工业界岂能倡导其降低发展速度，更谈不上放弃了。就是各国政府部门对基因技术的关注和投入也是有增无减。还好，目前科技界也认为有进行基因技术负面效应和社会意义研究的必要，只是在这方面关注还甚少。

面对基因技术的双面性，也为了让基因技术得到正确发展，并将其发展中的问题和负面效应可能对人类和地球产生的消极作用降到最低限度，人类有必要采取相关的对策，至少应当采取以下措施：

（1）各国应当进一步加强和完善基因技术法，从而制止基因技术的滥用。尽管近年来，许多国家针对基因技术制定了相关的法律法规，但仍属于年轻状态，存在一些漏洞与缺陷，比如，基因科技法在确立基因科技研究、开发的准入制度，对进行基因科技研发的主体与行为方面应当加大严格审批力度，从而能够更有效地防范基因技术所潜在的负面效应。

（2）各国政府部署各自基因技术的研究时，也应适当加大在基因技术负面效应方面的研究投入。

（3）应当加强基因技术知识教育，不仅要对学生进行教育，更是要注重对社会公众进行教育，以及从事基因技术研究人员本身，也要进行教育，去掉盲从和害怕心理，让他们全面且正确地了解基因技术。此外，加强国际合作与交流，特别是走在基因技术前面的发达国家应开放自己的研究成果，至少对第三世界的科技人员开放网上在线查询。这样对基因技术在正确轨道上发展，以及整个人类社会发展有着更多的益处。

（4）严防基因技术分化出现，基因技术应使南北问题变小，应使富国穷国差距缩短，而不是相反。为此要采取如下措施：注重第三世界的参与，至少让发展中国家也参与进来，建立和加强先进发达国家与第三世界各国在基因技术方面的合作研究计划，所需资金应主要由发达国家承担；多途径培训发展中国家的在基因技术方面的人才，免费或优惠待遇进行，不能将第三世界作为赚取技术利润的转入地和产品倾销地。

基因技术在当今社会中扮演着重要的角色，它的进步无疑是伟大的，但对科学成就的使用却是双刃剑，我们应该将其发展中可能对人类和地球产生的负面效应降到最低限度，使全世界的基因技术事业走上健康的发展道路。6.结论

目前用转基因技术生产出来的食品因其成分的某些改变是否会对人类的健康产生不良的影响，这需要实验和时间来验证。所以我们在大力发展转基因技术的同时，必须高度重视对转基因动物、植物及微生物品种的生物控制和控制技术的研究。在转基因品种的安全性没有进行全面的评估和没有可靠的生物控制措施之前，应严格禁止其进行生产和进入开放的自然生态系统，只有其生态安全性达到了传统育种方法培育的新品种时，或无生殖能力的转基因动物和植物才能允许进入自然界进行生产，也只有这样才是有益于人类和社会进步的。在看到基因工程为人类社会带来的巨大变革的同时，人们更应该理性的看待，并不断探索，以期让基因工程技术能创造出更高的价值。

参考文献

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