方舟子的Blog

全国政协委员崔永元在其反对研究、推广转基因作物的提案一开头就说：“国内外无数的研究和时间反复证明、转基因作物不能增产，迄今世界上还没有任何一种转基因作物是增产的，连美国农业部（USDA）报告都不（得不）承认，转基因作物没有提高产量甚至还有可能下降。”崔永元当然没看过也看不懂美国农业部的报告。他的说法源自其反转“科学顾问”，主要是一个退休多年的“农业专家”（退休前做玉米育种“战略研究”）佟屏亚。按照这个“农业专家”的说法，转基因作物不仅不能增产，而且不能抗虫：“转基因有两个软肋，第一个就是所谓‘增产’。报纸上老在说转基因能增产、能高产，这是最能唬人的。事实上转基因不增产，更谈不上高产。第二个软肋就是所谓‘抗虫基因’。这也是骗人的。它解决不了生产上用农药的问题。”那么转基因作物究竟能不能增产、抗虫呢？这两个问题是相关的，我们先来看第一个问题，转基因作物能不能抗虫？

这个问题的提出本身就显得奇怪，因为现在种植最多的转基因作物，就是抗虫转基因作物。它们转入的外源基因来自于苏云金芽孢杆菌（拉丁学名Bacillus thuringiensis，因此简称Bt），这种杆菌芽孢分泌一种蛋白质晶体，称为“内毒素”。这种内毒素是无毒的。昆虫吃了苏云金芽孢杆菌的芽孢后，内毒素晶体在昆虫的肠道中溶解，并经过昆虫肠道中的蛋白酶加工，被激活变成了有毒性的蛋白毒素，与肠道细胞表面上的受体结合，造成昆虫肠道穿孔。昆虫因此不再进食，1－3天后就饿死了。很早以前，这种生物毒素就被做为生物农药使用，向作物喷洒。所谓“有机作物”、“绿色作物”并不是不洒农药，而是洒Bt内毒素这样的生物农药。但是这种生物农药要比化学农药贵很多。1981年，编码Bt内毒素的基因被克隆出来了。将该基因转入到作物细胞中，这样培养出来的转基因作物也能分泌内毒素，害虫吃了转基因作物的叶子后，也吃进了内毒素，将会被毒死。因此，栽培抗虫害转基因作物，可以不用或者少用农药。

那么Bt内毒素对人、畜有没有毒呢？人、畜的肠道细胞表面不含有Bt毒素蛋白的受体，因此不会中毒。被人和牲畜吃下去的内毒素，会像其他蛋白质一样被消化、分解掉。实际上，Bt内毒素也不是对所有的昆虫都有毒的，只对鳞翅目（蛾、蝴蝶）昆虫有毒，对其他的害虫抗不了（有的Bt菌株也能产生对双翅目（苍蝇、蚊子）、鞘翅目（甲虫）有毒的Bt内毒素）。但是鳞翅目害虫是某些农作物最主要的害虫，例如棉花害虫棉铃虫，玉米害虫玉米螟，水稻害虫二化螟、三化螟、稻纵卷叶螟，把这些主要害虫控制住了，就能少洒很多农药。根据对中国种植转基因抗虫水稻试验田的研究，中国转基因抗虫水稻与非转基因水稻相比，农药施用量减少80%（文献1）。根据美国科学院在2010年发布的报告《遗传工程作物对美国农业可持续性的影响》（The Impact of Genetically Engineered Crops on Farm Sustainability in the United States），在玉米和棉花中使用Bt毒素控制害虫是成功的，随着抗虫作物的采用，杀虫剂的使用已下降。自推广转基因作物以来，减少农药使用达4亿7400万千克（文献2）。

和对化学农药一样，在自然选择的作用下，害虫会逐渐对Bt内毒素产生抗性，出现所谓“超级害虫”，导致抗虫转基因作物失灵。为了尽量避免出现这种情况，美国环境保护署规定，在种植抗虫害转基因作物的田地周围，必须保留一块专门种植普通作物，让害虫有个避难所，这样，那些能够抵抗毒性蛋白的突变将会被稀释掉，超级害虫也就不会进化出来。一直到2009年，在大规模种植抗虫转基因作物十多年后，才首次出现了能抗Bt内毒素的害虫。不过这并不是多么恐怖的事情，因为Bt基因有很多类型，一旦发现害虫对某种类型的Bt转基因作物产生了抗性，就可以改种其他类型的Bt转基因作物。所谓“超级害虫”只是对某种类型的Bt有抗性，并不是百毒不侵的。现在也有同时转入两种类型的Bt基因的转基因作物，如果害虫对其中一种类型产生抗性，仍然会被另一种类型毒死，这让害虫对转基因作物出现抗性的概率大为降低。

我们再来看第二个问题，转基因作物能不能增产？那个“农业专家”认为转基因作物能增产是骗人的，因为没有“增产基因”。实际上“增产基因”是有的。我们已经知道，有些基因与作物的高产有关，其中主要是一些能提高光合作用效率的基因。目前国际上有一个碳四水稻研发项目，集中了十几家研究机构的力量，用转基因技术，要把水稻从固碳效率低的碳三植物变成固碳效率高的碳四植物。一旦研发成功，将能让水稻增产50%，提高水分利用率1倍，并降低对肥料的需求。目前碳四水稻还处于初步研发阶段，那么是不是意味着现有的转基因作物都不能增产呢？不是。还有别的基因可以用来增产。例如阿根廷研究人员从向日葵提取了一个抗旱基因HB4，转入玉米、小麦、大豆中，让这些品种获得更强的抗干旱和抗盐碱能力，经过三年的田间试验，发现单产因此能增加15%～100%（文献3）。

目前种植最多的抗虫害转基因作物和抗除草剂转基因作物，并不直接增产，但是由于比同类非转基因产物能更好地控制虫害和杂草，所以能间接增产。对此有很多研究报道：

美国《科学》杂志报道，中国转基因抗虫水稻比非转基因水稻产量高出6%，农药施用量减少80%，同时还降低了其对农民健康的不良影响（文献1）。

《美国科学院院刊》报道，据德国研究人员对印度2002-2008年间种植转基因棉花的研究，抗虫转基因让棉花亩产增加了24%，让农民种棉花的利润增加了50%（文献4）。

《遗传改造作物与食品》杂志报道，美国抗玉米螟转基因玉米增产7%，抗玉米根虫转基因玉米增产7%，抗虫转基因棉花增产9.8%。中国抗虫棉增产10%。南非抗虫玉米增产11.8%，抗虫棉增产24.0%。墨西哥抗虫棉增产10%。菲律宾抗虫玉米增产18.6%，抗除草剂玉米增产5～15%。西班牙抗虫玉米增产9.9%。阿根廷抗虫玉米增产6.4%，抗虫棉增产30.0%，抗除草剂玉米增产超过10%。巴西抗虫玉米增产12%，抗除草剂玉米增产1～4%（文献5）。

    最后我们再来看看崔永元在其政协提案中提及的美国农业部报告。美国农业部在2014年2月发布的报告《美国遗传工程作物》（Genetically Engineered Crops in the United States）归纳总结了40项关于转基因作物的产量、杀虫剂使用和净收益的研究结果，其中23项增产，1项小增产，11项产量不变，1项小减产，4项无相关数据（文献6）。可见大部分的研究结果都认为种植转基因作物能够增产，该报告的结论也认为：“采用Bt作物通过减轻虫害损失增加了产量。不过，关于抗除草剂作物对产量的影响的观察证据有好有坏。一般来说，复合种子（具有超过一种遗传工程性状的种子）会比常规种子或只有一种遗传工程性状的种子的产量更高。”这竟被崔委员解读为“转基因作物没有提高产量甚至还有可能下降”并写进了政协提案，难道美国农业部向崔委员提供了一份秘密报告？

何况增产只是种植转基因作物的目的之一，其他目的，例如减少人工，降低生产成本，保护环境，改善食品品质，增加营养素，不也同样重要甚至更加重要？如果转基因作物像“农业专家”说的那样一无是处，怎么可能大规模推广开去？自从1996年大规模种植转基因作物以来，转基因作物种植面积逐年上升。目前美国种植的转基因玉米、大豆、棉花、甜菜的种植面积都已达到90%以上。美国农民又不傻。

2014.3.10

文献：

1.http://www.sciencemag.org/content/308/5722/688.abstract
2.http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=12804
3.http://gain.fas.usda.gov/Recent%20GAIN%20Publications/Agricultural%20Biotechnology%20Annual_Buenos%20Aires_Argentina_7-22-2013.pdf
4.http://www.pnas.org/content/109/29/11652.long
5.https://www.landesbioscience.com/journals/gmcrops/article/24176/
6.http://ers.usda.gov/ersDownloadHandler.ashx?file=/media/1282246/err162.pdf