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Gpit——避免转基因潜在危险的理想之路
http://www.100md.com 2001年10月8日 科学时报
     探索一种把食物的高产、好口味、富营养与安全性结合起来的理想生物技术是科学家和研究人员的最高追求。

    正是在这样的思路下,国外和国内的两种探索理想的生物技术的研究和初步成果为人们指明了新的方向。这或许就是采取更为温和、更为周全的步骤,寻找与自然天性相符合的方式来增加食品产量和改善品种的最好方法。

    为什么怀疑转基因

    安全问题是转基因作物的致命伤。过去曾认为,抗病虫害的转基因作物可以减少杀虫剂的使用量,因而对环境还是利大于弊。但是不断发现的转基因的潜在危险却使人们动摇了这一看法。例如,2000年底,德国四家研究机构共同研究,并都从饲喂三种转基因作物饲料的鸡身上,检测出三种转基因的功能片段。

    然而,撇开转基因技术的安全问题,其真正的缺陷在于这一技术的实用性有限。基因是决定物质性状、质量和内容的内在形式,但是它必须依赖于两个基本条件才能决定物质的性状和质量。一是与环境相结合,二是功能基因必须与相关的基因组、基因诱导和调控方式、围绕细胞核(基因)的胞质因子等进行适宜的结合,甚至要调动细胞、组织、个体、群落、相关种群、系统、生物圈的多层次水平和机制,才会发挥作用。
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    美国塔科马帕克能源和环境研究所的阿尔琼·马希贾尼认为,基因组是它所生活的生态环境的内部体现。如果单个基因组结构与它们的生态系统如此密切相关,那么搞乱基因组就会对整个生态系统产生影响。这种观点仅仅是对生态环境的安全性而言,实际上这里还提出了一个本质问题,一个基因或基因组要发挥作用就必须与相应的环境相结合,否则转基因就不会有多大的作用。

    一个明显的例子是,在同样高温干湿条件下,2000年中国北方(转基因)抗虫棉抗虫性明显降低。因为转基因玉米和棉花品种中的部分抗虫性,虽然可以减少农药使用次数和使用量,但事实上可被减少的农药次数和量,仍是依赖环境而定。特别是在肥水管理正常时,则是与能量获取和消耗平衡为中心的。如野生种就比高产品种明显抗(耐)病、抗(耐)虫。而且作物所需要的抗虫、抗病等功能之多,相关机理之复杂,并非是一个转基因或一组转基因就可能解决问题,而是要依赖于环境。

    另一方面,一种功能基因必须与其他基因结合才能产生作用,这已经被无数事实证明,比如癌症就是多基因调控的。那么就存在一种问题,对改性作物的培养到底要转多少次基因才能完全起作用?转基因技术的理论基础着眼点和科学实践只是解决作物的某些重要功能性状方面的问题,但高等作物的重要功能都是基因群和若干基因群在内外条件下相互作用、相互促进、相互抑制,在此消彼长的动态中达到相对平衡的状态,是极复杂的调节下的结果。没有一系列重要功能的作用效果发挥,不可能使作物有效地改变性状、高质、高产和抗逆。
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    另一方面,农作物的全面提高肥料效率,节肥减少污染,也是与光合速率大幅度提高等因素相关,转基因目前还无法问津。即使GM(遗传改造)理论和技术上都已能过关,但在实际应用中,这些功能在一种作物的一个品种中要转入多少次,有多少种作物的多少品种需要转入,也都是问题。此外,还有其他多种因素应加以考虑。

    国内提倡的理想生物技术

    鉴于上述种种原因,云南生态农业研究所所长那中元先生提出,生物技术改造农业提高产量和质量的理想方法是GPIT。这种方法既是核心生物技术,又比表面的转基因技术更有实效而且完全可以取代转基因技术。

    那么,什么是GPIT呢? GPIT是“作物基因表型诱导调控表达技术”的缩写。生物技术不仅仅只有转基因技术一种。生物技术的核心是“诱导调控表达”技术,过去就有很多专家对此观点有较明确的认识。经过多年在全国各地几乎所有作物上各种需要的应用证明,GPIT技术,是生物高科技真正的新途径。
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    GPIT首先在基本认识上就一直坚持生命是运动的产物。而生命的一切进化发展无论变化如何巨大,也是不同阶段、不同形式的运动组合结果。因此,没有孤立、固定不变的永恒主宰,只有重要物质从量变到质变的循环和超循环变化。事实上,这才符合自然规律,也才顺从“天意”。

    GPIT从植物个体具有信息感受度、动力学特征可差异地改变入手,为能量效率发挥和获取的改变奠定了生化基础。在生化浓度效应的较大变异中,使一些进化中出现过的潜性功能性状有可能被重现;同时,由于信息、动力学特征、能量、物质流等在个体为主的群体、系统及各类较高层次水平的和谐,为作物自组装新功能奠定了条件,使作物具备并能产生一系列优良性状(人类视点为主),同时能连续表达出来。这就为人类高层次和谐利用自然的愿望逐步成为可能开创了道路。

    GPIT的一些成果

    GPIT首先是在阳光信息、能量的全面利用性方面,特别是较好地表现在光合速率可大幅度提高上(可提高50%-400%)。其次是表现在对信息感受度的敏感反馈自调节方面和动力学机制的改变方面。特别是双子叶植物更典型。花生增产幅度最大,可增产50%-70%以上,质量更优,摆在一间屋,老鼠只吃GPIT技术处理的果实,不吃对照组的果实。
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    满足条件正常出苗后在抗逆性方面则十分明显。特别是在能保证大幅度提高光合速率的湿度、肥、土壤结构较好或光照条件很好时,GPIT技术又应用较佳时,在抗逆性方面堪称当今世界一绝。在双向抗非生物逆境中,首先是几乎所有作物都可产生明显增强的耐冷抗冻性。提高作物的抗冷耐冻性的重要作用意义,是每一个真正的生物农业科学家都清楚的,也是转基因技术首先重点想攻克的目标,然而,所有的努力都以失败而告终。

    而GPIT在大棚中,几乎所有喜温蔬菜幼苗,均可耐最低极限温度-3℃至-4℃冻害,而对照则几乎100%死亡。由于增强了耐冻性功能,所以在细胞水平上则同样表现出耐旱、耐盐、耐酸及一切与细胞水平相关的抗逆性。令人叫绝的是,幼苗耐冻的作物,同时耐高温性也可比对照高2-4℃;同时耐旱性及耐涝性也非常显著。

    在抗生物逆境方面,若病、虫源基数不是很高时效果极佳。特别是在温度环境条件不是较佳时,蔬菜重病区常常可看到对照发病率高达100%,甚至死亡率也达90%-100%,而GPIT处理的蔬菜几乎无发病株。对一些发病后很难有治疗效果的果、蔬病害,如猝倒病、立枯病、根腐病、疫病,及有些病毒、类病毒等病害,如及时使用,治愈率都很高,甚至可达100%。
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    粮食作物抗病性也非常明显,如昆明低抗稻瘟病品种合系35号,在1999年云南稻瘟病大发生年,除官渡区杨二甲村用GPIT处理的连片种植的近百亩,亩产量仍达1460斤左右,其余全部大减产,一般亩产仅400-600斤,有些农户甚至完全绝收。

    此外,GPIT对许多虫害有明显的阶段性避趋性。如对蚜虫、粉虱、斑潜蝇等的明显避趋性;对红蜘蛛、叶蝉、菜青虫有明显抗性,甚至对棉铃虫都有一定抗性;对有些害虫则有明显耐性。

    产量方面,越是相对逆境,比对照增产幅度越大。如2000年吉林省农科院水稻专家全信忍等所做的晚播试验,和对照比,组培11号增产200%,品星1号增产283%。此外,越是管理水平高,增产幅度越大。如贵州有一经验丰富的菜农在辣椒上应用GPIT技术,对照株均产1斤,处理株均产4.6斤。越是优质品种,增产越多,如日本彩稻早熟10多天还可增产30%-40%。, http://www.100md.com