假高粱

蒋高明研究员

大量除草剂令杂草产生抗药性——

　　最近，浙江舟山口岸一船从美国进口的转基因玉米中夹杂着一些“不速之客”，它们未等入关，即被检验检疫部门的“火眼金睛”成功截获。这些不起眼的植物，便是“百毒不侵”的“超级杂草”，一旦入境，后果不堪设想。事实上，随着除草剂的不断升级，转基因作物在全球的普及，杂草也在不断进化中变得异常强大，一场没有硝烟的战争正在世界各地的农田中展开……

　　策划：赵洁 撰文：许珍

“超级杂草”令除草剂失效

　　据新华社报道，浙江舟山口岸此次截获的“超级杂草”中，一种名为糙果苋的杂草为国内首次截获。除此之外，还从该船玉米中截获了长芒苋、西部苋、苍耳属、假高粱、三裂叶豚草、豚草、刺蒺藜草7种检疫性杂草。根据我国检验检疫科学研究院专家的鉴定复核，糙果苋等异株苋种类杂草植株中含亚硝酸盐，其茎叶被食用后对牲畜和人类有毒害作用，且危害热带、亚热带地区几乎所有重要作物，与作物争夺生长空间和资源，导致作物严重减产。此次截获有效地维护了国家进口粮食的安全。

　　一株株小小的杂草竟可危及国家粮食安全？“超级杂草”为何有如此大的“法力”？为此，本报记者专访了中国科学院植物研究所研究员蒋高明。蒋高明介绍，“超级杂草”是指具有很强的抵抗除草剂能力的杂草，这些杂草很难被杀死、打败，可与人类发明的除草剂抗争，因此被形象地称为“超级杂草”。

　　过去的50年，人们主要依靠化学除草剂以更便捷地控制杂草，其中被用得最为普遍的是草甘膦，它是当前广泛应用的除草剂“农达”中的活性成分，也是多种转基因抗除草剂经济作物施用的化学剂。然而，专家早已预警，抛弃传统生态农业的耕作方式，能力超强的化学除草剂很快就会让自然环境陷入困境：杂草将不可避免地进化出能应付各种化学物质的抗性。事实上，如今杂草已经进化出对草甘膦的抗性。据科普杂志《科学美国人》的报道，在美国除阿拉斯加和夏威夷之外的48个州的空地上或路边，随处可见三裂叶豚草。农学家们开玩笑说，如果停止农业耕作，印第安那州这个区域将在短短几年内挂上“豚草国家森林公园”的牌子。对野苋、豚草以及其他恶性杂草，当前美国主要的经济作物杂草防控技术束手无策。

寻根溯源:天灾还是人祸？

　　就像对抗生素耐药的“超级细菌”一样，蒋高明表示，“超级杂草”正是人类自身酿下的苦果。究其成因，它与人类对除草剂的应用以及生物基因工程密切相关。“后者明显地加快了超级杂草的进化速度。人类转给农作物的‘抗草甘膦除草剂’基因，通过花粉传播以及异花受精等方式，某些外源基因漂入野生近缘种或近缘杂草，从而形成耐多种除草剂、具抗性的野草化杂草。”

　　美国宾夕法尼亚州州立大学杂草专家大卫·莫腾森亦表示，在引入抗草甘膦作物之后，对草甘膦具有抗性的杂草类植物物种数量显著增加，从1995年的零种增加到2010年的19种。广泛采用转基因技术，种植抗除草剂的转基因作物大大改变了农民管理杂草的方式，使得他们可以仅仅依靠单一策略进行杂草管理。但不幸的是，这种方式已经导致抗草甘膦杂草物种数量显著增加，以及草甘膦农药除草效力降低。

　　蒋高明介绍，物种生存是最基本的生物学法则，人类试图采取一劳永逸的办法，减少劳动强度，用化学的办法灭杀杂草，那么杂草就会通过增加繁殖，如繁殖更多的种子保留后代。如果人类内外夹击，即内用转基因技术，外用除草剂，那么杂草也具有了抗除草剂的基因，变得更加难以对付。同样的情况，也出现在害虫身上，试图用高毒性的农药并没能将害虫赶尽杀绝，试图用转基因的办法灭杀，反而刺激了害虫的进化，出现了“超级害虫”。

　　事实上，科学在发展，杂草的进化也从未间断。或者说，在自然选择的压力下，杂草进化出自己的防御方式。研究显示，大概每年都会有一种杂草进化出抗性。例如，一些杂草进化出了一些目前还未研究清楚的途径来保护顶端分生组织，对抗除草剂。这些杂草的顶端分生组织细胞即使在叶片凋亡后依然保持活力。每年都对同种作物施用同样的除草剂而不采取其他杂草控制措施，会使农田变成绝佳的抗性进化实验室。若大量引入抗除草剂转基因作物，并增加除草剂使用量，抗性问题只会越来越严重。

　形势严峻:

更严重生物入侵或将来袭

　　据《纽约时报》今年5月的报道，美国农民几乎无处不在使用的“农达”综合除草剂，已经导致顽固的“超级杂草”快速生长。在美国，可以数出10余种对草甘膦的通常致死剂量具有抗性的杂草种群，其中包含了三裂叶豚草、普通豚草、小飞蓬、假高粱、水麻草、长芒苋等繁殖力强、防治困难的杂草。此外，从统计数据即可对美国“超级杂草”濒临失控的现实窥见一斑。根据美国忧思科学家联盟的统计，在过去10年，抗草甘膦杂草在美国已由原来的零星分布扩散到了445.5万公顷，从2007年以来增加了5倍。

　　在“超级杂草”引起重视之前，大豆、玉米和棉花被转基因工程设计成能够耐受“农达”除草剂，几乎已变成美国农业的标准。现在美国有90%的大豆和70%的棉花跟玉米都是抗“农达”转基因作物。农民以为喷洒除草剂能杀死杂草而对庄稼无害，但现实却是，喷洒如此多的除草剂，导致了杂草的快速演化。“超级杂草”长在田间，与相邻植物争夺营养、水分，尤其是光照。一株高大的豚草能导致周围约30株大豆产量下降一半。长芒苋，又叫做野苋，能长到两米多甚至更高，把农作物全都盖在底下，见不到阳光。

美国农业耕种方式倒退50年

　　超级杂草进化出极强的生命力，普渡大学杂草学家托马斯·T·鲍曼表示，当你以为自己已经将它们铲除之后，下一场雨它们又会冒出来。为对抗“超级杂草”，美国东部、中部和西部的农民被迫喷洒毒性更强的除草剂，或者干脆像上个世纪那样雇人用手拔除杂草，或用锄头对付这些杂草，回到了以前的劳动密集型耕种方式。“一下子倒退了近半个世纪。”蒋高明介绍。

　　假设此次浙江舟山口岸没有截获这批混杂在进口玉米中的“超级杂草”，后果将会如何？

　　蒋高明说，“超级杂草”的主要危害是增加了防治杂草的成本。一般的除草剂对这些“超级杂草”已全然无效，如果继续加大除草剂用量或研发更具毒性的除草剂，肯定会对生态环境造成危害。另外，使用大剂量除草剂，会造成农药残留，继而对人体造成潜在危险。“‘超级杂草’具有人为转入的抗草甘膦基因。它的入侵会比一般的生物入侵更严重。”蒋高明表示，“中国检疫出‘超级杂草’，必须引起我们的高度关注。”

　　据《纽约时报》报道，规模HT转基因作物造成的“超级杂草”已在美国泛滥成灾，对美国的国土农田造成了全国性的安全威胁。但主管部门至今依然还没拿出方案。未来，随着基因生物工程技术的普及，自然界诸多植物将遭遇基因污染，“超级杂草”持续进化，人类将往何方去？

未来生态农业模式或是出路

　　蒋高明认为，根除“超级杂草”的办法首先是停止目前的作物转基因化，对于释放到环境中的超级杂草，在种子产生之前采用化学或人为办法灭杀，控制其蔓延。他表示，这样做成本虽巨大，但及时采取措施代价还算小，“正如火灾之前，刚燃烧的时候少量的水可控制，大量蔓延后要控制就非常难”。而最好的预防方法就是改变目前控制杂草的单一灭杀做法，采取恢复生态平衡的办法。但这样是否就能根除超级杂草，目前尚不能确定，依然有待探索。

　　为了实践生态农业的理想，蒋高明在家乡山东平邑县蒋家庄设计了一个生态农场。据他介绍，这是一个实验型农场，致力于恢复生态平衡，恢复地力，恢复生物多样性，不使用化肥、农药、农膜、除草剂、添加剂与转基因六项常规技术，生产健康的有机食品。目前，小规模试验取得成功，已能将低产田改造成高产田。在他看来，从生态学角度看，未来农业必须采取生态平衡的做法，维护生物多样性，提高作物产量，同时改善作物品种，提高耕地质量。但真的要做到这一点，任重而道远。

　　如今全球人口已高达70亿，如何养活这些人口，农业的未来何去何从，是个大问题。为应对日益进化升级的“超级杂草”，生物技术和农药公司正努力在作物基因组中植入对其他除草剂具抗性的基因。然而，科学家对这种努力表示担忧。忧思科学家联盟的资深专家、植物病理学家道格·格里安-谢尔曼说：“这是一种致命武器，是工业方法而不是农业生态系统的方法。我们需要从根本上转变对农业的看法，更昂贵的技术并不能让我们更接近它。”

广州日报记者：许珍