农业生物技术与生物安全的现状及对策

 

刘 旭

(中国农科院作物品种资源研究所,北京 100081)

 

世界各国已普遍注意到,生物技术在解决人口、健康、环境、能源等诸方面的社会经济重大问题中,将发挥重要的作用,预计将成为21世纪国民经济发展的支柱产业。世界各国政府部门、产业界和跨国公司等纷纷对生物技术的开发研究投入巨资,并已取得了很大的进展。遗传工程技术的发展已经创造并将源源不断地制造出大量的遗传工程体及其产品。但这项技术在给人类带来巨大收益的同时也会给人类带来严重的危害。生物技术改变的活生物体(LMOS)或者说经过遗传修饰的生物体(GMOS)及其产品的使用和释放可能会对环境产生不利的影响,从而影响到生物多样性的保护和可持续利用和人类的健康,由此产生了人们对生物技术安全的关心,而生物安全研究中最重要的一个内容是风险的评估和管理。

生物安全的含义和概念有广义和狭义之分,广义的生物安全涉及到危害生物及其多样性的各种因素,主要包括外来种侵入,遗传多样性的耗蚀、生物工程技术风险等,而狭义的生物安全只讨论生物工程技术风险即LMOs及其产品的风险评估和管理。本文所有提及生物安全均为狭义生物安全的概念和含义。

1.农业生物技术的发展

最近,世界银行发表的《用于发展的知识》报告中,把以转基因植物的核心的“生物技术”作为知识促进农业发展、满足食物需求、提高农民收入的最好途径。采用生物技术手段,以及生物技术和传统农业相结合的方式是保证世界21世纪农业可持续增长和解决未来80-100亿人吃饭的问题的最有效途径,同时也是解决人类社会所面临的食物、能源和环境三大危机的关键措施之一。

1.1 国际农业生物技术回顾与展望

1983年科学家通过基因工程手段首次获得了转基因植物,只经历了短短的十几年时间,转基因植物技术已取得了举世瞩目的成就。在国际上,抗虫、抗病、抗除草剂的转基因棉花、玉米、大豆、马铃薯等已进入商业化应用阶段,并有较大面积的推广。

转基因作物于1986年在美国和法国首次进入大田试验,到1997年底全世界转基因作物的田间试验已达25000例。1994年,美国批准了转基因延熟番茄的商品化生产。到1997年底,全世界共有51种转基因植物产品被正式批准投入商品化生产。

1996年底全世界转基因作物推广面积达280万公顷,1997年度猛增至1250万公顷,一年间增长了4.5倍。其中,转基因大豆、玉米和油菜推广面积的增长幅度都在10倍以上。1998年度,转基因农作物的推广面积进一步增加到2780万公顷,预计在今后5年内全世界转基因作物的面积将会有更大幅度的增加。

1997年美国种植抗虫转基因棉花100多万公顷,平均增产7%,每公顷抗虫棉可增加净收益83美元,直接经济效益近1亿美元。1998年美国种植转基因抗虫玉米达500万公顷,平均增产9%,每公顷净收益增加68.1美元,经济效益高达3.4亿美元。1997年抗除草剂油菜的种植面积为120万公顷,平均增产9%,每公顷可增加收入约50美元,直接经济效益6000万美元。

随着转基因农作物的大规模推广,经济效益将会成倍地增长,同时,将会有更多的转基因作物新品种源源不断地推向市场。有人预测,到2010年全世界90%以上的农作物可能是经过基因工程改良的转基因植物。

1.2 我国转基因植物技术研究取得的成就

经过十多年的努力,目前已克隆抗病、抗虫、抗病毒、抗逆、雄性不育和品质改良及发育方面的基因近100个;建立了多种主要农作物的遗传转化技术,应用这些转化技术已获得具有不同性状的转基因植物180种,进入中试或大田释放的15种,其中有6种进入商品化阶段。九十年代初,我国的抗病毒转基因烟草首次在田间大面积种植,1996年的种植面积达100万公顷,1997年上升到160万公顷,曾一度被誉为世界上最大的转基因植物群落。我国自行研制的抗虫棉也取得了很好的结果,两项已进入大田试验阶段,其中一项进入了商业化生产阶段,并有了较大的推广面积,1998年达到1万公顷的规模(美国孟山都公司的转基因棉花1998年在我国的栽培面积已达11万公顷)。抗虫水稻、抗病马铃薯、抗虫玉米等均进入了田间试验阶段,预计近几年内即可进入商业化生产阶段。除上述工作之外,在抗旱耐盐生物技术育种、品质改良生物技术育种、以及人工创造雄性不育等方面的研究均取得了重要的进展。尽管我国农业生物技术研究起步较晚,研究经费也不够充裕,但取得的成就是有目共睹的,这充分反映了我国科技工作者的聪明才智和艰苦奋斗的精神。

2.转基因作的风险与生物安全的管理

2.1 转基因作物的风险

生物技术作为21世纪的希望,为农业和社会的发展产生了巨大的效益,同时也不能忽视其对生态环境产生的潜在影响。生物技术与其它任何一项技术一样,对生态环境也存在着不利的方面,尽管目前还没有发生因生物技术的应用而诱发的严重的生态危机,但就目前的认识而言,生物技术对生态环境的潜在威胁是存在的,且这种威胁随生物技术的日益发展,特别是转基因作物的商品化大规模释放,生态风险的可能性也与日俱增。由转基因作物的释放而产生的生态风险主要有:

1.转基因作物本身成为杂草(Kathen,1996;Rissler et al., 1993)。

2.转基因作物使其亲缘野生种成为杂草或超级杂草(Mikklsen,1996;Dean Chamberlain et al., 1999;Stewart,1999)。

3.转基因作物可能产生新的病毒或疾病(Falk,1994;闻大中,1992;Rhichard et al., 199?;Robert et al.)

4.转基因作物对非目标生物的危险(John et al., 1999;Wei W,1998)。

5.转基因作物作为外来种对新生境的入侵,使生物多样性受到威胁(Kowarik,1990)。

6.转基因作物对生态系统及生态过程的影响(Tiedje et al., 1989)。

7.其它一些不可预计的风险。

对于转基因作物释放而引起的生态风险,过去都是预见性的评估或定性的研究。在1996年,Mikkelsen等人在Nature等著名杂志上刊登了转基因生物释放的风险的文章,证实了一部分风险,说明生物安全问题的确要引起人们足够的重视。

对于转基因作物也即LMOs的风险已引起人们的极大关注,但是对于LMOs的产品对于人类及其环境的影响,虽也有报道,并引起极大争议,但目前仍对LMOs的产品(如转基因作物生产的粮食、棉花、油料),是否对人体健康及其环境构成危害,即利用LMOs的产品是否有风险,仍缺乏大家公认的科学依据。

2.2 生物安全的管理

生物技术安全评价和管理的研究在国内外研究的历史并不长。国际上大约是从80年代中期开始的,在重组DNA研究的早期,一些科学家就提出了生物技术潜在的生物学和生态学风险,以及一旦释放到环境中去可能带来的潜在危险,因此,关于转基因技术生态风险评价的问题很早就提出来了(Colwell,1994;Rissler et al., 1993;Tiedje et al.,1989)。如法国为对遗传修饰生物体(GMO)的评价和立法成立了两个专门委员会。第一个是遗传工程委员会,成立于1975年,任务集中于实验室的重组DNA的研究;到1986年时又成立了生物分子工程委员会,它的任务是评价遗传修饰生物体的大田试验、释放以及商品化过程的安全问题。

进入90年代特别是1992年联合国环境与发展大会的召开,更加促进了国际上对生物安全立法工作的重视,特别是大会由许多国家签署的两个纲领性文件《21世纪议程》和《生物多样性公约》均在有关条款中提到了生物技术安全问题。在《21世纪议程》的16章,对生物技术无害环境管理D款中指出:“收集关于生物安全的数据,并制定一个国际议定原则框架,作为应用于生物技术安全方面的准则,包括审议达成一项国际协议的需要和可能性”。《生物多样性公约》第2条“用语”中生物技术就作为“公约”的一个专门用语来加以说明。在第8条“就地保护”的(g)款中指出:“制定或采取办法以酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物体在使用和释放时可能产生的危险,即可能对环境产生不利影响,从而影响到生物多样性的保护和持续利用,也要考虑到对人类健康的危害”。在第19条(3)款中又提到“缔约国应该考虑是否需要一项议定书,规定适当程序,特别包括实现知情协议,适用于可能对生物多样性保护和持续利用产生不利影响的生物技术改变的任何活生物体的安全转移、处理和使用,并考虑该议定书的形式”。此后,生物安全议定的拟定就成为生物多样性公约缔约国大会一项重要工作内容,到1999年2月已召开了六次关于生物安全议定书的“特设专家工作组”会议,并给出了议定书的初稿,供缔约国大会特别大会讨论,并决定生物安全议定书的最后通过日期不迟于2000年5月。

中国是一个发展中国家,又是一个生物技术比较发达的国家。80年代后期到90年代初期,生物技术在我国得到了迅速发展,得到了中国政府的密切关注和优先资助,认为其将成为解决粮食问题的一个主要方法和高技术革命的一项主要内容。但由于认识上及其它方面的种种原因,生物安全的研究和实践活动远远落后于生物技术的发展。进入90年代,由于国际大环境的影响和生物技术发展产生副作用的需求,中国政府的有关部门,开始积极行动解决生物安全问题。如成立了相应的组织来管理生物安全,有关部门已从有限的经费抽出专门的研究经费用于生物技术安全研究,制定有关的法律法规和指南等。

1993年,在原国家科学技术委员会领导下成立了国家生物遗传工程安全委员会,由来自卫生部、农业部、轻工业部的专家组成,负责医药、农业和轻工业部门的生物安全。1994年以后,由于农业生物技术,特别是转基因作物和转基因饲养动物的发展,农业部成为生物技术安全管理的主要部门。近来,随着人们对环境问题的关心,经遗传修饰的生物在释放后的环境安全问题引起了重视,国家环保总局作为主管全国环境问题的政府部门,受国家委托主管生物安全管理事物,特别是生物安全特设工作组历次会议及“生物多样性公约”缔约国特别大会,环保总局作为中国政府的主管单位组团代表国家参加议定书的谈判,同时又作为联合国环境署《国际生物技术安全技术指南》在中国的实施机构。目前,在中国负责生物安全的部门有国家环保总局、科技部、农业部、卫生部、国家医药管理局、中国科学院和教育部等等。1993年12月24日原国家科委发布了《基因工程安全性管理办法》,农业部依其为基础制定了《农业生物基因工程安全管理实

施办法》,于1996年颁布实施。

1996年7月10日农业部颁布的《农业生物基因工程安全管理实施办法》是一部较完善、较好的“实施办法”。在安全等级和安全性阶段角度从受体生物基因、操作和遗传工程体三个方面来进行确定,考虑到的方面比较全面;申报及审批方面对实验研究、中间试验及商品化生产的审批权限都有了明确规定,在动物、植物、微生物、水生生物遗传工程体审批分别成立了全国基因工程安全委员会,并附有详细的申报表,在申报审批程序上规定每年开两次全国基因工程安全委员会进行审批,对不同的遗传工程体及其产品的安全性评价有附件作了相对明确的说明,最后一部分还考虑到了安全控制措施。应该说,是一个具操作性的实施办法。《实施办法》也考虑到了外国研制的农业生物遗传工程体及其产品到我国境内进行中试、环境释放或商品化生产,必须持有该国允许进行同类工作的证书。至于更详细的关于转运及进出口等方面未包括在内,农业部的《实施办法》颁布后至今已有三批不同水平的遗传工程体审批通过。

3.生物安全的现状及对策

3.1 农业类LMOs及其产品的类型

3.1.1 农业类LMOs的类型

 * 转基因作物:如转基因玉米、大豆、棉花、油菜、小麦、烟草、木……;

 * 转基因畜禽:如转基因或克隆牛、羊、猪、禽、鱼……;

 * 转基因生物农药:是指采用生物工程手段研制新型的遗传工程微生物农药,其优势是可以克服当前野生菌制剂效果不持久、防治对象单一等方面缺点。

* 转基因生物肥料:是指采用重组技术构建高效固氮、高效利用碳素、根表竞争力等类型的工程菌株。

* 新型疫菌:是指基因工程亚单位疫菌、病毒和细菌活载体疫菌、基因缺失重组疫菌以及核酸疫菌和食用疫苗。

3.1.2 农业类LMOs的产品

*食物:粮、油、果、菜、肉、蛋、奶、鱼等

*嗜物:烟、糖、酒、茶等

*衣物:棉、毛、丝、麻等

*用物:各种木制品及其它相关用品

3.2 生物安全的现状

1999年2月14-21日在哥伦比亚的卡塔赫纳召开的“生物安全特设工作组第六次会议”及随后于2月22-24日在卡塔赫纳召开的“生物多样性公约缔约国首次特别大会上”关于生物安全协定书的签署问题的争论达到白炽化,以美国以首的迈阿密集团.....

3.3 我国在生物安全谈判中所持立场的背景

从目前看,在国际生物安全议协定的谈判及其以后的签署,其基础应该是科学,但在目前所有科学证据还难以正确评价LMOs及其产品的风险范围和程度的今天,其争论的焦点是贸易,因此正确地分析我国各个方面的情况,有利于我国在谈判时掌握为有理、有利、有节的方针。

3.3.1 我国生物技术的总体水平

国内有关专家对我国农业技术研究总体水平的评价是:与西方先进国家相比还有较大的差距,在亚洲属先进水平,在第三世界中居领先地位。

3.3.2 我国生物技术产业现状与展望

从目前看,我国的LMOs及其产品还不足以出口,从长远看,可以向第三世界出口的主要有畜禽疫苗、农作物转基因种子等,但同时仍必须从发达国家进口LMOs及其产品,其中以产品为主,进出口总量中LMOs可能处于基本平衡,而其产品则进口大于出口。

3.3.3 我国目前及未来农产品进出口分析

建国以来,我国农业迅速发展,不仅农业发展速度超过了人口增长速度,使我国人均占有粮食由建国初的250公斤增加到1984年的394公斤,1984年以后有所回落,也仍保持在370-39公斤之间。但是随着人们生活水平的不断提高,其需求越来越大,例如50年代我国人均占有粮食250-300公斤,仍是纯出口国,而以后的40年中尽管人均占有粮食不断增加,但除1985、1986、1992三年外均处于粮食的纯进口国,其中60-70年代进口数量为500万吨左右,从1978年首次突破1000万吨后;80-90年代初一直在1000-1500万吨左右;1995年以后,我国农业发展势头良好,但是仍不断满足人们需求膨胀的势头。因此,1995年我国主要农产品粮、棉、油、糖的纯进口均达到较高水平,其中粮食、油料为历史进口最高水平,棉花除1980年、糖料除1988年外也是最高水平,即四项主要农产品分别达到2000万吨、70万吨、300吨、250吨以上,随后几年来一直围绕着这一较高水平上下浮动。

展望21世纪,到2030年我国人口将至16亿高峰,考虑到我国耕地仍在减少,水资源严重匮乏,生态环境日益恶化,人们需求继续膨胀,按30年农业生产较快的速度发展,我国农产品仍有较大缺口,其中粮、棉、油、糖后进口量至少较目前水平要高出1倍以上,其中粮食将达5000万吨左右。

至于其余农产品,肉、蛋、奶、鱼、果、菜,我国可以基本满足,但其中优质产品仍有一定量的进口,例如目前优质肉牛每年进口2000-3000吨,但数量有限,影响不大。

另外,值得提及是木材,我国目前进口量约占用材总量的20%,随着我国生态环境建设规划的实施,木材进口将有增无减,这是一个不可忽视的另一个重要方面。

3.3.4 关于生物安全的对策和建议

从目前国际生物安全议定书谈判的各个利益集团的态度来看,对农业生物技术产生的LMOs,各国基本上承认应该知情通知,但其焦点主要是否包括其产品,考虑到LMOs及其产品对生物多样性、人体健康、生态环境的影响,还应考虑多民族风俗和宗教文化的社会影响,我们应力争把LMOs及其产品全部包括进来。

在LMOs的产品问题上,发达国家与发展中国家分歧较大,从事实上看,我国的LMOs的产品出口量不大,而进口量会较大,并且我国唯一可较大出口的LMOs的产品是转基因烟草的产品——烟叶的出口,首先遭到欧美坚决拒绝,以至于我国目前已不承认有转基因烟草

有生产种植面积,事实上我国1996-1997年约有100余万公顷的面积,号称世界上当时最大的转基因群落。

综上所述,我国应力争要把产品包括进去,退一步讲,也要把直接入口的食物、饲料、嗜物纳入知情通知的范围,而把其余的赫免出去,最后一步实在不行,也要在谈判中坚持在国际贸易中采用标签的方法,明示产品来源。