转基因作物：20年来的科学研究和社会争议

新闻焦点转基因作物兰斯·A 戴维斯美国国家工程院高级顾问工程2（2016）268自20世纪70年代重组DNA操作技术首次发展以来，转基因作物的问题一直是一个有争议的问题。这是一个经常在大众媒体上展开的讨论，偶尔以耸人听闻的方式，让一些人期待消除世界饥饿的巨大进步，另一些人对消费任何转基因粮食作物或喂养动物转基因作物感到担忧，另一些人担心释放转基因物种对环境的破坏2016年5月17日，美国国家科学、工程和医学院发布了一份题为《转基因作物：经验与前景》的新报告，为这一讨论增添了内容世界各地的人民和政府对转基因作物带来的机遇和威胁的反应截然不同。该报告强调了在采用或拒绝转基因作物方面的一些全球差异，以及处理具有新特性的作物的监管体系。它回顾了转基因作物相对较短的历史最重要的是，该委员会查阅了大量已发表的信息，以寻找转基因作物对人类或动物健康产生不利影响的证据，并得出结论，没有发现任何证据。该委员会也没有发现转基因作物与环境问题之间的任何因果关系。自1995年第一批转基因作物商业化以来，这相当于20年的时间范围，当然，不排除长期影响，但至少到目前为止，没有明显的不利影响。科学院重组DNA技术称为“基因工程”。许多其他人，特别是在欧洲，将这些称为“遗传修饰的生物体（GMO）”。事实上，即使在种植和消费大量转基因/转基因作物的美国，食品的一个流行的自愿标签也是“无转基因”。对通过重组DNA技术生产的作物贴上转基因标签的理由是，数千年来，人类通过选择和繁殖具有最有利性状的品种（这将被归类为传统农业），对作物的DNA进行了修改。事实上，委员会指出，随着传统育种的进步，无法通过传统方法或基因工程方法来区分新作物。国家科学院关于DNA技术的第一份报告是由重组DNA分子委员会于1974年发布的到20世纪80年代，这项技术已经发展到在植物中工作，科学家们开始建议政府管理机构和公众更加关注农业中的基因工程。在主题报告之前，科学院从1985年到2010年进行了10项关于农业中转基因的一致性研究（见参考文献2010）。[1]，表1 -1，第19页）。在此期间，尽管通用电气在农业领域取得了进步，但许多方面的争议并没有减弱。事实上，委员会在拟备最近一次报告时，曾听取80名关注此事的人士/团体提交的意见书，并收到和考虑超过700份市民的书面意见，这些意见由支持到严重关注不等（参阅参考文献[1]，附录F，第370页）。大约从1995年开始，全球转基因作物的种植增长到2015年约为1.8×1012m2，占全球耕地面积的12%美国占7×1011m2;巴西、阿根廷、印度和加拿大合计占9×1011m2;其余分布在23个国家。尽管多种转基因植物物种已被批准公开发行，但只有三种（玉米、大豆和棉花）已在很大程度上商业化2015年全球转基因玉米种 植 面 积 达 到 5.37×1011m22015 年 全 球 种 植 大 豆 总 面 积 为1.18×1012m2，其中转基因大豆种植面积为9.2×1011m2，占2014年，大约一半的美国农田种植了转基因玉米、大豆和棉花。相当多的具有各种性状的作物已获得美国监管机构的批准（参见参考文献[1]，Table 3 -1，p.48），但在美国和世界范围内商业上可获得的最常见的基因工程性状诱导害虫抗性的一个主要例子是将苏云金芽孢杆菌（Bt）基因掺入植物中，产生对食用植物的昆虫致命这是COM-这条新闻旨在强调这一热门和有趣的报道的存在作者试图对美国国家科学院、工程院和医学院的一个委员会的一份冗长而非常详细的共识报告进行概述，并偶尔发表评论这条新闻本身并不是国家科学院的官方发布对报告发现或结论的任何歪曲都是无意的，责任在于作者。读者可参考参考文献10.1.1中的完整出版前报告[1]明确的信息。http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.03.0072095-8099/© 2016 THE COVERORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http：//creati v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/eng洛杉矶戴维斯/工程2（2016）268-269269Fig. 1. 大豆（Glycine max）作为美国植物油的主要来源，大豆早在公元前11世纪就在中国被驯化，目前是全球领先的蛋白质和油脂供应商。 照片由斯科特鲍尔，可从：http://www.ars.usda.gov/is/graphics/photos/oct08/k8324-3.htm。仅用于玉米。除草剂抗性已经在多种除草剂-植物组合中得到发展，但最常见的例子是对草甘膦具有抗性的大豆，商业上称为Roundup™。收益率（接近“潜在”收益率，即，理论上可实现的那些结合减少农药的使用，使用Bt作物通常会为农民带来有利的抗除草剂作物的结果也是可变的，但当杂草控制由于作物使用的特定除草剂而得到改善时，产量保持是明显的该报告指出，在作物中引入转基因性状来解决问题并不是“解决了就忘了”的情况有一个持续的进化竞赛在起作用。如果没有适当的农业管理程序来阻止对Bt毒素产生抗性的植物害虫和对所选除草剂产生抗性的杂草的发展，那么引进转基因作物所取得的进展可能会受到威胁对健康的急性影响通常很容易发现，但在转基因作物方面尚未观察到。如上所述，在长期研究中也没有发现明显的健康影响。该委员会还报告了关于癌症发病率的有趣的粗略观察结果（见参考文献104）。[1]，p.137）。对1975年至2011年美国男性和女性各种癌症发病率的比较显示，此外，由于转基因/转基因作物及其食品在英国仍然普遍无法获得，并且假设没有其他混杂因素，英国的癌症发病率代表了美国癌症发病率的对照组，其中基因工程需要作物作为变量。在比较了各种癌症的数据后，没有发现美国消费转基因食品的负面影响是明显的。随着转基因作物在过去二十年中获得批准和商业化，重组DNA技术已经得到了发展，并提供了以更受控和更有针对性的方式引入遗传变化的机会，例如，成簇的规则间隔短回文重复序列（CRISPR）/Cas9技术（参见参考文献[1]，第244页）可用于精确的基因组编辑。随着这些技术的可用性和独特的改变，监管机构可能面临挑战，以确定转基因作物不代表潜在的危险。到目前为止，与非转基因作物中自然发生的更复杂的技术，如使用代谢组学来检查代谢物，将在未来用于描述新的转基因作物。目前还不清楚新出现的转基因方法是否会通过改善光合作用和养分利用来提高潜在产量。到目前为止，商业化的转基因作物保持产量，但没有比非转基因作物更大的潜在产量。即使有了新的重组DNA技术，然而，常规育种技术，例如通过化学或辐射处理的诱变与用于破译DNA序列的新工具的组合，可用于选择具有与通过重组DNA技术产生的那些性状基本上等同的新性状的植物在某些监管制度中，前一种产品不受监管，而后一种产品则因其生产方式而受到监管。在其他国家，如果产品具有新的特性，则无论生产途径如何，都将受到管制。该委员会赞成基于产品的监管方法，即监管决定将基于产品是否具有新颖的特性。欧洲联盟（欧盟）和巴西具体监管基于过程，即通过基因工程生产的作物加拿大对该产品进行监管，无论其生产方法如何。美国使用基于产品的方法，但产品开发的要素确实存在。在各种方法中，以科学为基础的风险评估和政治评估也相互作用。在美国和加拿大，决策是基于技术机构的风险评估。在欧盟和巴西，风险评估机构将风险评估交给政治机构。在巴西，转基因作物已通过政治程序获得批准，巴西已成为转基因作物的第二大生产国。欧盟政治机构需要成员国的多数批准，并采取预防措施。尽管风险评估有利，但截至2015年12月，成员国尚未就任何案件达成多数意见，这是欧洲转基因作物种植极其有限的原因。最近，欧盟通过了一项选择退出条款，一个国家可以禁止种植，即使有多数票赞成。其目的是允许其他欧盟国家种植批准的转基因作物，如果他们这样做的话。引用[1]转基因作物委员会：过去的经验和未来的前景;农业和自然资源委员会;地球和生命研究部;国家科学院，工程和医学。转基因作物：经验与展望。Washington，DC：The National Academies Press; 2016.[2]转基因作物的新报告称，基因工程和传统植物育种之间的区别变得不那么明显。Washington，DC：National Academy of Sciences; c2016 [updated 2016May17;cited2016Jul20].可从：http://www8.nationalacademies.org/onpinews/newsitem.aspx？RecordID=23395。