中国环境管理：转基因水稻对生态环境的影响
作者：吴茜，孔茹钰
吉林大学环境与资源学院

《中国环境管理丛书》2011年第2期

来源http://mall.cnki.net/magazine/article/HJGN201102006.htm

2009 年8 月17 日，农业部批准了2 种转基因水稻“华恢1 号”和“Bt 汕优63”的生产应用安全证书，有效期为5 年。这是中国首次为转基因水稻颁发安全证书，也是全球首次为转基因主粮发放安全证书。同年10 月，2 种转基因水稻的名字出现在中国生物安全网公布的批准清单中。紧接着，两会期间，包括河北大学中国乡村建设研究中心主任李昌平在的120 多位教授学者，联名签发一封公开信，邮寄全国人大常委会，建议人大立即撤销转基因水稻的安全认证，对于转基因主粮是否推广，应该听取民众意见。2010 年3 月9 日，华东师范大学党委书记张济顺等人联名向两会递交提案，呼吁暂缓转基因水稻的商业化。一时之间，转基因水稻成为社会热议的焦点话题。
1 水稻和转基因水稻
水稻是真核生物，属于被子植物门单子叶植物纲禾本目禾本科稻属。水稻原产亚洲热带，是世界主要粮食作物之一。
1.1 水稻的栽培历史
水稻的栽培历史可追溯到约西元前12000－－16000 年前的中国湖南。在1993 年，中美联合考古队在道县玉蟾岩发现了世界最早的古栽培稻，距今约14000 年－18000 年。水稻在中国广为栽种后，逐渐向西传播到印度，中世纪引入欧洲南部。我国的水稻播种面积占全国粮食作物的1/4，而产量则占一半以上。世界上近一半人口，包括几乎整个东亚和东南亚的人口，都以稻米为食。
1.2 水稻的生态学特征
水稻是一年生禾本科植物，高约1.2m，叶长而扁，圆锥花序由许多小穗组成。水稻喜高温、多湿、短日照，对土壤要求不严，水稻土最好。幼苗发芽最低温度10～12℃，最适28～32℃。分蘖期日均20℃以上,穗分化适温30℃左右；低温使枝梗和颖花分化延长。抽穗适温25～35℃。开花最适温30℃左右，低于20℃或高于40℃，受精受严重影响。相对湿度50～90％为宜。穗分化至灌浆盛期是结实关键期；营养状况平衡和高光效的群体，对提高结实率和粒重意义重大。抽穗结实期需大量水分和矿质营养；同时需增强根系活力和延长茎叶功能期。每形成1kg 稻谷约需水500～800kg。
1.3 水稻的生长分布
除称为旱稻的生态型外，水稻都在热带、半热带和温带等地区的沿海平原、潮汐三角洲和河流盆地的淹水地栽培。种子播在准备好的秧田上，当苗龄为20 至25 天时移植到周围有堤的水深为5～10cm 的稻田内，在生长季节一直浸在水中。水稻生长的最北限是中国的黑龙江省呼玛。但主要的生长区域是中国南方、台湾、日本、朝鲜半岛、东南亚、南亚、欧洲南部地中海沿岸、美国东南部、中美洲、大洋洲和非洲部分地区，中国北方沿河地区也种植水稻。也就是说，除了南极洲之外，几乎大部份地方都有稻米生长。
1.4 水稻的产量
在2003 年统计，全世界的稻作产量高达5 亿8900 万t。在亚洲就有5 亿3400 万t 的产量。而全世界稻田总面积可达150 万km2。世界上所产稻米的95%为人类所食用。目前，水稻的主要生产国是中国、印度、日本、孟加拉国、印度尼西亚、泰国和缅甸。其他重要生产国有越南、巴西、韩国、菲律宾和美国。最大的稻米出口国为泰国。
1.5 转基因水稻
转基因水稻就是利用转基因技术，将外源抗虫基因引入水稻细胞后，培育出的抗二化螟、纵卷叶螟的水稻。据《中国新闻周刊》在湖北武汉对村民的调查，在外观上，传统杂交大米和转基因抗虫大米没有区别，而2 种水稻的稻田则很容易分辨。据村民介绍：“前者看上去有点蔫，因为药打得再好，也会被虫子吃一些；后者则全都是绿油油、直溜溜的，因为虫子不吃。”
2 转基因水稻对生态环境的影响
我们通过环境、人类健康、生态及其他等4 个方面来分析转基因水稻会对生态系统可能产生的影响。
2.1 环境方面
“产量并不高多少，说是不打药，但还是要在秧苗秧龄期打一次药。”湖北武汉的一位胡姓农民告诉《中国新闻周刊》记者，转基因水稻稻种只能抗螟虫，不能抗其他的虫子。螟虫吃谷心、谷苞，稻飞虱吃稻秆。“现在稻飞虱比螟虫狠，从底下往上吃，要分箱来打，一格子一格子的，像给非典病人隔离似的。”2007 年、2008 年，江夏区有很多村子一大片一大片的田，都被稻飞虱吃掉了，颗粒无收。而另外一位村民董克江也一直很纳闷，现在的虫子怎么比以前厉害那么多。“以前虫子比较容易死，原来早稻不需要打药，晚稻打一两次就可以了，现在早稻打2 次，晚稻打5 次，都很难把虫杀死。”同时，他也担心，即使是施用农药，螟虫还是螟虫，稻飞虱还是稻飞虱，“这种高科技的种子会不会让虫子更不怕药，变成我们不认识的东西。”董克江的担心不无道理。其实他担心的情况，已经在中国的转基因棉花种植过程中出现。2009 年，江苏“棉花之乡”盐城大丰市在种植转基因抗虫棉8年之后，抗棉铃虫的基因虽还在发挥作用，但原本危害次于棉铃虫的“盲蝽蟓、烟粉虱、红蜘蛛、蚜虫”等刺吸式小害虫却集中大爆发，用药量不减反增。事实上，据英国科学与社会研究所(ISIS)2010年1 月18 日的报告称，美国转基因作物种植，使美国农业农药施用量从1996 年到2008 年增加了3.83 亿磅。2006 年以来，已商业化的3 大主要转基因作物玉米、大豆和棉花的农药需用量都持续上升、且已大大超过天然作物的农药需用量。报告转述相关科研人员的判断说：转基因作物种植初期，确实能抵御虫害和杂草之害；但自然规律的力量比人类人为的力量更大，时间长了、生态平衡使害虫害草发生了“抗体”适应性而获得更强生命力，结果，导致作物对农药需用量的持续增加、甚至更多。
2.2 人类健康方面
2.2.1 健康问题
中科院植物研究所首席研究员蒋高明曾提出质疑，“昆虫都无法下口的转基因抗虫水稻，对人体就没有害处吗？”对此，国家农业转基因生物安全委员会的委员杨晓光和黄昆仑曾发表文章《转基因抗虫水稻与非转基因水稻具有同样的食用安全性》做出解释说，转基因抗虫水稻“华恢1 号”和“Bt 汕优63”中的cry1Ab/cry1Ac 蛋白具有高效专一性，仅与鳞翅目害虫肠壁上皮细胞的特异性受体结合，引起靶标害虫肠道细胞麻痹，影响进食。由于只有鳞翅目害虫的肠壁细胞上含有这种蛋白质的结合位点，而哺乳动物肠道上皮细胞没有该
蛋白质的结合位点，因此该蛋白对哺乳动物具有安全性。cry1Ab/cry1Ac 蛋白的急性毒性试验表明，无动物死亡或中毒现象，该蛋白属于实际无毒；“华恢1 号”稻米的大鼠90 天喂养试验，各项试验指标均与饲喂非转基因稻米“明恢63”的对照组无生物学意义上的改变。为确保转基因水稻“华恢1号”作为主粮的安全性，在以上国际通行毒理学检测内容的基础上，分别增加了遗传毒性试验、三代繁殖试验、慢性毒性试验等，检测结果表明，对试验动物未见不良影响。可以说，对转基因水稻“华恢1 号”进行的毒理检测，是目前为止商业化种植的转基因作物中毒理检测内容最多的，这些检测也使得转基因水稻“华恢1 号”和“Bt 汕优63”的食用更加安全。而另一方面，从中医来看转基因的危害。转基因农作物有的没有子实，有的是通过高技术把不育基因植入转基因种子内，使它无法传宗接代，以不断出售种子替代技术转让。针对这个问题，有网友提问“转基因粮食，连做种子都不能用，人吃了还能生育吗？”这个提问，其实是很有道理的。中医“同气相求”的基本理论，实践证明了其科学性。从动物方面来说可以动物之脏补人体之脏。植物的例子也很多，譬如荷花，与世无争，不与其它植物争夺空间，独自漂浮水中。其花、子、须，都有清心、养心的作用；因其生长的环境，它同时也与属水的肾相通，可用于肾方面的疾病；其花还能因它的艳丽使人益色驻颜。说到生育，人的生育能力有先天的遗传，也需要后天的滋养；需要先天之气，也需要后天的水谷之气。同气相求，吃啥补啥。动物有内脏，植物也是有内脏的。如果我们吃的东西，内脏都有问题，都不能繁殖，我们的内脏会健康吗？我们后天需要的生育能力又从哪里来？五脏藏五神，内脏的疾病也会影响人的心里健康。从这个意义上来说，我们要拒绝没有繁殖能力的转基因水稻。
2.2.2 毒性问题
一些研究学者认为，对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。暂时的研究还没有表明会不会有这方面的问题发生。
2.2.3 过敏反应问题
对于一种食物过敏的人有时还会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏，比如：科学家将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，蛋白质也随基因加了进去，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对这些核桃、小麦和贝类食品过敏。人类认识Bt 蛋白来源的苏云金芽孢杆菌已有百年历史，使用Bt 制剂作为生物杀虫剂的安全使用记录已有70 多年，大规模种植和应用转Bt基因作物也已超过10 年。其间没有苏云金芽胞杆菌及其蛋白引起的过敏反应报告，也没有与生产含有苏云金芽胞杆菌产品有关的职业性过敏反应记录。cry1Ab/cry1Ac 蛋白与已知致敏原的氨基酸序列同源性比较分析结果表明，cry1Ab/cry1Ac 蛋白与已知致敏原无序列相似性。cry1Ab/cry1Ac 蛋白在模拟胃液中15s 内可被迅速消化，不具消化稳定性。评价结果表明，cry1Ab/cry1Ac 蛋白成为转基因水稻中新致敏原的概率极低。
2.2.4 营养问题
科学家们认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。对此，两位专家给出的是，转基因抗虫水稻“华恢1 号”和“Bt 汕优63”与非转基因对照“明恢63”相比，在蛋白质、脂肪、淀粉、水分、灰分、氨基酸、脂肪酸等主要营养成分，矿物质、维生素等微量营养成分，以及植酸、胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子方面，没有生物学意义上的差异，并且均在已知非转基因稻米的营养成分和抗营养因子含量范围内，表明转基因抗虫水稻“华恢1 号”和“Bt 汕优63”稻米与普通非转基因稻米具有等效的营养价值。
2.3 生态方面
由于这个方面的问题现在研究的人很少，我们只能是提出一些疑问。
2.3.1 生物多样性问题
转基因水稻本身成为杂草，或者其亲缘野生种成为杂草或超级杂草；产生新的作物害虫，这些害虫可能没有天敌，如果造成大面积减产，或者虫灾泛滥将缺乏有效遏制措施；对非目标生物的伤害。一方面对动物的伤害，转基因抗虫蛋白可能会对不小心吃的其他动物产生作用，使那些动物成为无辜的受害者。在一次实验室研究中，一种蝴蝶的幼虫在吃了含杆菌基因的马利筋属植物的花粉之后，产生了死亡或不正常发育的现象。另一方面，转基因水稻可能会干扰周围植物的生长，使一些非主要作物受到伤害甚至灭绝。
2.3.2 食物链问题
科学家希望通过Bt 基因合成的毒蛋白饿死害虫，但生存是物种最基本的权利，如果这些害虫都死了，那么那些吃害虫的鸟儿靠什么活着呢？而且如果这些虫子变异或者改吃别的作物，那么不一样是对庄稼的破坏吗？
2.3.3 基因问题
转基因水稻将会对野生水稻产生植物灭绝作用，进而将彻底封闭我国野生水稻的植物基因库；转基因水稻的基因通过授粉等途径向四周“漂移”，将抗虫性传播给其他野生物种，有的生物技术公司为了保护自己的知识产权，对销售给农民的转基因种子作了“绝育”处理。印地安那大学生物系副教授玛莎·克劳奇的研究表明，这种绝育基因有可能在无意中使其他作物也变成不育，这样可能会造成生物污染，引发生态危机，使我们无法
控制。
2.4 管理问题和经济问题
在推广转基因棉花时，因为管理混乱，棉花种子来源很杂，许多都没有得到正式的评估和批准，有人甚至说不出自己所种的棉花来源。这不得不让人们担心，和穿在身上的棉花相比，最终要吃进嘴里的水稻，如果管理不善，可能会引起不可知的危险。由于转基因水稻是典型的绝育型农作物，其果实根本无法继续用作来年的种子，因而只能年年不断被迫购买外国公司提供的转基因种子以及相应的农药化肥，我们将为此承担大量的经济损失。