為了解決傳統農業所造成的嚴重的環境汙染,增加生物多樣性,降低生產成本,人類將最新的生物技術應用於農業和食品領域。1983年,世界上第一例轉基因植物(一種含有抗生素藥類抗體的煙草)在美國誕生。十年後,也就是1993年,第一種市場化的基因作物——可以延遲成熟的番茄在美國出現。1996年,這種轉基因番茄允許在美國超市出售。目前推廣的轉基因作物主要有玉米、大豆、油菜、西紅柿等。
轉基因技術已被科學和產業界視作改善農業技術,提高農業經濟效益的先進技術,是繼第一次農業革命“傳統育種”以來,又一次農業革命。這次革命不但是減少汙染,而且將提高產量、改善糧食品質,將極大地緩解全球糧食供應問題,並大大地提高農業的勞動生產率,增強農產品的國際競爭能力。關係到民生、政治、經濟、國力等方方麵麵,為此,各國都投入大量的人力、物力、財力來扶持轉基因食品的研發和種植,把轉基因食品列為國家優先發展的重點領域。1996~2005年,全球轉基因作物種植麵積連續10年以2位數遞增。
我國是世界上第二個有轉基因抗蟲棉花自主知識產權的國家。2008年中國種植的轉基因作物有棉花、番茄、白楊、矮牽牛、木瓜和甜椒,種植麵積達380萬公頃。2009年11月27日,我國農業部批準了兩種轉基因水稻、一種轉基因玉米的安全證書。由此,我國成為世界上第一個批準主糧可進行轉基因種植的國家。一石激起千層浪,從此,網絡、報紙、電視等等,開始將這事喧囂得沸沸揚揚。政府組織與非政府團體,國際組織與國內機構,政治團體、經貿團體與各種民間組織紛紛爭先恐後地加入到這場爭論之中來。於是乎,街頭巷尾,普通老百姓開始擔憂起來了:轉基因食品是怎麼回事啊,會不會影響健康?安全嗎?
1、撩起轉基因食品的麵紗來
地球上的生物是多種多樣的,大到恐龍、鯨魚.小到細菌、病毒。然而,他們有一個共同點:幾乎都以DNA(或RNA)來儲存遺傳信息,而且這些生物的DNA基本結構是相同的。在這樣的基礎上,現代生物工程技術可以使人們像連接不同顏色的繩索一樣,把不同生物的DNA連接到一起。
所以,很簡單,所謂轉基因技術,也就是基因工程技術,又稱作DNA重組技術,是按照人們的意願和設計方案,以分子生物學、分子遺傳學、生物化學和微生物學為理論基礎,通過將某一生物(供體)細胞的基因分離出來或人工合成新的基因,在體外進行酶切和連接並插入載體分子,使遺傳物質基因重新組合,導入自身細胞或另一種生物(受體)細胞中進行複製和表達等實驗手段,有目的地實現動物、植物和微生物等物種之間的DNA重組和轉移,使現有物種在短時間內趨於完善或創造出新的生物特性。
所以,通俗地講,轉基因食品,也稱基因修飾食品,就是采用轉基因技術開發的食品或食品添加劑。是通過遺傳學技術將有利的基因轉移到另外的微生物、植物或動物細胞內而使他們獲得有利特性,如增強動植物的抗病蟲害能力、提高營養成分、增加產量、延長貨架期等。
咱們舉個例子來說吧。大豆中蛋白質的含量達30-40%,而且是優質蛋白質。水稻蛋白質含量約7.1%,且主要是醇溶蛋白和穀蛋白,所含的必需氨基酸中,賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸含量偏低,生物利用率不高。如果把編碼大豆的蛋白質基因植入到水稻中,對水稻加以改造,就可以提高水稻的蛋白質含量。這對於改善由蛋白質缺乏所產生的營養不良人群來說,無疑是很有幫助的。再比如,北極一種魚類具有防冷凍的性能,將其基因分離提取,再植人番茄之內,就可以製成耐寒的番茄新品種。
為此,簡單的講,轉基因技術的特點是把一個品種的特性,按人們的意願改變,使之更適應環境,具有抗耐性,更大地滿足人類生活的需要,豐富生物的多樣性。
有關統計資料顯示,1986-1997年的12年間,全世界大約進行了2.5萬次轉基因作物的田間試驗,涉及10個國家,60種作物,10個性狀。到2000年這個數字已經翻了2倍。美國是世界上種植轉基因作物麵積最大、品種最多的國家,2008年數據顯示,占美國農產品年產量70%的大豆、45%的棉花和40%的玉米為轉基因作物,種植麵積占全球轉基因作物種植麵積的66%。
轉基因農作物之所以能夠獲得如此迅速的發展,不僅是因為它能夠為解決人們目前所麵臨的人口增長與耕地麵積減少的難題,而且也是優化物種,培育良好糧食作物及重要經濟食物一個途徑。
2、研發轉基因食品的目的
多數基因食品來自植物性轉基因作物。相對而言,世界範圍內轉基因動物和微生物方麵的研究和產品都在植物性作物之後。概括起來,轉基因食品以提高產量、改善品質為主要目標。主要特點有以下五個:
①耐受除草劑植物
除草劑是一類農業上應用廣泛的化合物。例如,草甘膦是一種常用除草劑,但是,在抑製雜草生長的同時,這種除草劑也抑製農作物的生長。科學家從鼠傷寒沙門菌和大腸杆菌中分離出一種基因,縮寫叫EPSPS,這種基因是草甘膦抵抗型,如果將其轉入煙草、西紅柿、牽牛花和大豆中,這些作物就表現出能夠耐受草甘膦的特性。
②抗病蟲害
農藥的使用曾經有效地控製了病蟲害,但殺蟲劑的使用不僅汙染了我們賴以生存的環境,也由於病蟲害對其產生抗藥性,效果大大減低。轉基因植物的一個主要應用領域就是生物防治病蟲害。蘇芸金杆菌(cillusthuringiensis,Bt)產生的特有蛋白質,對螟蟲具有天然的殺蟲作用,將Bt中抑菌基因crylAb分離出來,並成功地轉人棉花、玉米、大豆、西紅柿等,發揮了特有的抗蟲作用。
③改善食物成分
遺傳工程為改善食物成分提供了可能。特別是改善穀物和豆類蛋白質品質。例如,在以植物為主食的國家,植物性食品的氨基酸不平衡是一個主要的營養學問題;豆類通常缺乏含硫氨基酸—蛋氨酸和半朧氨酸;穀物缺乏賴氨酸和色氨酸等等。然而通過遺傳工程技術增加這些氨基酸的含量,改變氨基酸組成和轉入其他植物蛋白基因,可以來獲得蛋白質高效表達。此外,還可以通過轉基因食品減少大米中米膠蛋白含量,以降減少對大米食物不耐受症狀的發生。
④改善品質、增加產量
對於解決人口增長和土地缺少的問題來說,改進農業生產品質是一個良好的途徑,如動物和植物增加產量、增強耐熱或耐寒冷的能力,植物抗幹旱能力以及耐受鹽堿地的能力。目前這樣的轉基因食物也比較常見。
⑤延長食品的貨架期
通過轉移或修飾與控製成熟期有關的基因,可以使轉基因生物成熟期延遲或提前,以適應市場需求。如西紅柿、柿子等,如果在成熟以後采摘,需要盡快銷售,否則就會軟化腐爛。聚半乳搪醛酸苷酶是果膠降解酶,使西紅柿成熟並與水果軟化和腐爛有關。為了降低聚半乳糖醛酸苷酶的活性,在西紅柿的聚半乳糖醛酸苷酶基因上導人一個控製活性的DNA序列,從這個序列轉錄的信使RNA(mRNA)可以抑製西紅柿中聚半乳糖醛酸苷酶的表達。這樣轉基因西紅柿就可以抵抗軟化和微生物感染,成為延熟西紅柿,可以保持較長的貨架期。
3、轉基因食品的主要類別
(1)植物性食物
轉基因食物的研究最早從植物開始。自1983年首次獲得轉基因煙草、馬鈴薯以來,短短十餘年間,植物基因工程的研究和開發進展十分迅速。國際上獲得轉基因植株的植物已達100種以上,包括水稻、玉米、馬鈴薯等作物;棉花、大豆、油菜、亞麻、向日葵等經濟作物;番茄、黃瓜、芥菜、甘藍、花椰萊、胡蘿卜、茄子、生菜、芹菜等蔬萊作物;苜蓿、白三葉草等牧草;蘋果、核桃、李子、木瓜、甜瓜、草莓等瓜果;矮牽牛、菊花、香石竹、伽藍菜等花卉;楊樹等造林樹種。應該說轉基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性進展。
通過轉移或修飾相關的基因達到增產效果,如抗病蟲害功能、耐澇耐寒耐旱等;控製成熟期;增加和改善營養品質及生物多樣性。通過不同品種間的基因重組可形成新品種,由其獲得的轉基因食品可能在品質、口味和色香方麵具有新的特點。
①控製果實成熟期
蔬萊和水果成熟後,其組織呼吸速度和乙烯合成速度普遍加快,並迅速導致果實皺縮和腐爛。控製蔬萊水果細胞中乙烯合成的速度,能有效延長果實的成熟狀態及存放期。為其長途運輸提供了有利條件,具有重要的經濟價值。