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林敏：綠色化工產(chǎn)品草甘膦的前生今世
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http://www.agrogene.cn/info-2463.shtml （林敏系中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所所長，博士，研究員。現(xiàn)為國家生物基因工程安全委員會委員、中國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學會常務副理事長、中國生物工程學會副理事長。主要從事水稻聯(lián)合固氮微生物的功能基因組和合成生物學研究，以及抗除草劑、耐輻射、抗鹽耐旱等特殊功能微生物基因資源的開發(fā)利用。本文系作者在5月5日農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因科學沙龍第一期“深度解讀草甘膦”中的報告發(fā)言整理） 針對剛才媒體朋友提出的問題，國際癌癥研究所（IARC）把草甘膦列為致癌的2A類，即可能致癌，與其它國際組織的結(jié)論矛盾。我的解讀是，其實我們生活中可能致癌的東西太多了，如果你要把所有可能致癌的東西在你的生活中排除，在現(xiàn)實生活中你就無法生存的。所以，不同國際組織間的說法并不矛盾，國際癌癥研究所的報告僅告訴你草甘膦可能致癌。 另外一方面，我認為選擇一種已經(jīng)證明是低毒的農(nóng)藥總比用高毒類的農(nóng)藥要好得多。除草劑不可能一點毒性沒有。這個新聞確實引起了很大的反響，但是其背后有政治經(jīng)濟等各種復雜因素，如何進行科學思考和分析，這正是我們今天組織轉(zhuǎn)基因科學沙龍的初衷。 下面，我非常高興與媒體朋友一起探討“綠色化工產(chǎn)品的典范：草甘膦以及抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物的前生今世”的話題。 講到中國的草甘膦市場和中國草甘膦產(chǎn)業(yè)，可能媒體和公眾并不是十分了解與關(guān)注。這篇2015年發(fā)表的“中國草甘膦競爭與挑戰(zhàn)共存”文章中有兩組數(shù)據(jù)，一是2014年我國草甘膦產(chǎn)量約45萬噸，孟山都24萬噸產(chǎn)量，全球原藥產(chǎn)量69萬噸。二是我國每年使用草甘膦原藥在5萬噸左右，其余均出口海外。我國草甘膦萬噸以上的出口國分別為阿根廷、美國、巴西、馬來西亞、印尼、澳大利亞和泰國。 現(xiàn)在的問題是，一頭熱，一頭冷。媒體和公眾都關(guān)注轉(zhuǎn)基因去了，都關(guān)注到食品安全去了，而對草甘膦本身及其產(chǎn)業(yè)關(guān)注度低。所以，今天我第一個要講的是，什么是草甘膦？ 草甘膦學名N-(鄰酰基甲基)甘氨酸，純品為白色固體，水溶性很低。其實，廣義的草甘膦是各種草甘膦鹽的總稱。 現(xiàn)在草甘膦國內(nèi)的品種很多。從孟山都，到包括我們國家的新安化工，草甘膦產(chǎn)品的演變是先是銨鹽，現(xiàn)在新一代產(chǎn)品是鉀鹽。 為什么草甘膦會發(fā)展這么快，其實一個重要原因就是，常規(guī)的除草劑藥害比較嚴重。另外，與其他除草劑和草甘膦比，草甘膦的除草效果比較好，藥害又相對更低。所以，從1974年開發(fā)商業(yè)化，1980年成為除草劑最大的品種，這個時候主要用于環(huán)境、果園或非種植季節(jié)除草。到了1996年，由于轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化應用，極大推動了草甘膦的廣泛使用，現(xiàn)在已成為全球應用最大的農(nóng)藥品種，這是N0.1。 為什么說草甘膦是一個綠色化工產(chǎn)品呢？ 草甘膦的作用機制的特點這決定的。莽草酸途徑廣泛在高等植物和微生物中，是合成芳香族氨基酸的唯一途徑。但在哺乳動物，魚類，鳥類，爬行動物和昆蟲中缺乏莽草酸途徑。草甘膦作用于莽草酸途徑中的一個關(guān)鍵酶：5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶（EPSP合酶）。這個途徑人和動物缺乏。草甘膦沒有作用靶標，所以對人和動物無害。 這個代謝途徑和這個酶對于植物和微生物非常重要，由于有了這個發(fā)現(xiàn)，特別是發(fā)現(xiàn)了EPSP合酶的功能以后，進而開發(fā)出草甘膦這種除草劑。 下一個問題是，草甘膦如何作用于這個酶？ EPSP合酶活性中心與底物3-磷酸莽草酸（S3P）和磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）結(jié)合，催化合成5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸（EPSP）。草甘膦是底物PEP結(jié)構(gòu)類似物，與EPSP合酶活性中心結(jié)合效率遠高于PEP，通過競爭性結(jié)合，抑制EPSP合酶活性，導致植物和微生物死亡。 草甘膦的優(yōu)點是廣譜滅生性、內(nèi)吸傳導型優(yōu)秀除草劑，具有高效、廣譜、低毒、低殘留、不破壞土壤環(huán)境等優(yōu)良特性，是世界上使用面積最大的除草劑品種。 其唯一的缺點是非選擇性的除草，對農(nóng)作物同樣有殺死作用。 轉(zhuǎn)基因為什么選擇草甘膦，或者說為什么轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化最大一個品種是抗草甘膦的作物，這也是有它內(nèi)在原因的。 第一個原因是，一些土壤微生物高抗草甘膦，從中能獲得高抗草甘膦EPSP合酶基因。譬如1999年，我們采集的草甘膦污染土壤中，分離到許多高抗草甘膦的微生物，進而克隆到高抗草甘膦的EPSP合酶基因。 第二個原因是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，能夠把微生物來源的目的基因轉(zhuǎn)到作物中，獲得抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因作物。 上個世紀的60年代，發(fā)現(xiàn)了草甘膦的靶標：EPSP合酶。時隔十幾年之后，到了1974年，草甘膦作為除草劑在美國登記了。1992年，美國孟山都公司把農(nóng)桿菌CP4的抗草甘膦的基因轉(zhuǎn)到大豆中，1997年抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因大豆上市。目前，全球60%以上的轉(zhuǎn)基因品種都是抗除草劑的。 最重要一個原因是，抗除草劑作物的廣泛應用帶來巨大的農(nóng)業(yè)變革與增產(chǎn)效益。有人說轉(zhuǎn)基因沒有增產(chǎn)，其實種植抗除草劑作物就能增產(chǎn)。從1996年以來，在美國采用窄行間距方式種植的抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)量增加了35％。還有就是免耕，此項技術(shù)在美國推廣增產(chǎn)35％，在阿根廷增產(chǎn)57％。此外，作為育種標記和選擇壓，可以縮短育種周期，培養(yǎng)更優(yōu)良的品種。 我們老說化學產(chǎn)品不好，其實化學產(chǎn)品也有綠色產(chǎn)品，草甘膦就是最典型的綠色化工產(chǎn)品。 下面介紹我國抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物的研發(fā)現(xiàn)狀。 目前為止，我國沒有一個抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物獲準商業(yè)化種植，這是研發(fā)的基本現(xiàn)狀。但是從1999年第一期國家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ椓㈨椧院�，我們獲得了一系列知識產(chǎn)權(quán)的抗草甘膦基因，其中利用部分基因培育的轉(zhuǎn)基因作物目前已進入生物安全評價的環(huán)境釋放階段或生產(chǎn)性試驗階段。比如，克隆和改造4個抗草甘膦基因，均申請了國內(nèi)或PCT專利保護，已在模式植物擬南芥或煙草、以及水稻、玉米、棉花和大豆中進行了功能驗證。 與奧瑞金公司合作，已經(jīng)培育出了抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因玉米，并在2012年進入生產(chǎn)性試驗階段，但多次申請安全證書均未獲得通過。其實現(xiàn)在對國內(nèi)自己研發(fā)的產(chǎn)品，在安全性評價上也是非常嚴格的。 最后，如何看待草甘膦的安全性問題。 關(guān)于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性，我一直強調(diào)三個原則。第一個原則，個案分析原則�；\統(tǒng)地爭論轉(zhuǎn)基因安不安全毫無意義。 第二個是，科學分析的原則。轉(zhuǎn)基因是否安全以科學試驗為依據(jù)。 第三個是，比較分析原則。今天我重點討論如何進行科學比較分析。 世界上沒有絕對安全的技術(shù)與產(chǎn)品。因此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)其實是一個替代技術(shù)，草甘膦也是一個替代產(chǎn)品。安不安全，關(guān)鍵要與它所替代的東西做比較。譬如轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)或農(nóng)藥化肥高度依賴的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)進行環(huán)境與食品安全性比較。 農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廣泛應用。農(nóng)藥分高毒農(nóng)藥、中毒農(nóng)藥和低毒農(nóng)藥。下面我們把草甘膦與兩種除草劑進行比較。 一個是百草枯，在我國曾經(jīng)廣泛應用，對人毒性極大，且無特效解毒藥，口服中毒死亡率可達90%以上，目前已被20多個國家禁止或者嚴格限制使用。我國自2014年7月1日起，撤銷百草枯水劑登記和生產(chǎn)許可、2016年7月1日停止水劑在國內(nèi)銷售和使用。 還有就是乙草胺，這次北京草莓致癌事件的主角，被美國列為2B類致癌物，在歐盟已經(jīng)2012年取消了乙草胺的登記，但目前我國還沒有禁用，是目前我國使用量最大的除草劑之一。 草甘膦是一種除草劑農(nóng)藥，是藥三分毒�？茖W研究表明，草甘膦大鼠急性經(jīng)口LD50為4300毫克/公斤，兔急性經(jīng)皮LD50>5000毫克/公斤，遠低于百草枯（大鼠急性口服LD50為150毫克/公斤，家兔急性經(jīng)皮LD50為204毫克/公斤），對兔眼睛和皮膚有輕度刺激作用，對豚鼠皮膚無過敏和刺激作用。草甘膦在動物體內(nèi)不蓄積。在試驗條件下對動物未見致畸、致突變、致癌作用。因此，草甘膦被列為低毒農(nóng)藥。不用草甘膦，我們能否有更為安全的除草劑來替代？ 2008年，美國草甘膦使用量占總除草劑量的50%，阿特拉津為17%、橙劑4%。在美國，如果不用草甘膦，就不得不選擇毒性大得多的除草劑如橙劑和阿特拉津。而在中國，同樣沒有比草甘膦更安全的選擇。 高技術(shù)的發(fā)展需要良好的社會氛圍，而這種社會氛圍需要科學家和媒體朋友共同能力去營造。譬如說這一次草莓農(nóng)藥殘留的報道，相關(guān)媒體在報道之前，為什么不去北京最大草莓種植戶去作個實地調(diào)研？為什么不找一家或幾家有資質(zhì)的權(quán)威機構(gòu)去檢測？為什么不咨詢相關(guān)科研機構(gòu)或相關(guān)專家？在食品安全這樣一個專業(yè)性強，影響大的話題上，進行單方面的負面報道，既造成了社會恐慌，也給從事草莓生產(chǎn)的農(nóng)民造成巨大經(jīng)濟損失，對草莓產(chǎn)業(yè)的沖擊影響短時間難以消除。這一坑農(nóng)事件，一定程度上暴露出部分媒體的職業(yè)素養(yǎng)與科學素養(yǎng)缺乏問題。 從這個意義上講，在今天這個科學沙龍中，媒體朋友和科學家面對面進行交流就顯得特別重要。倒不是說就是單向的科學家對媒體朋友進行科普，其實反過來講，科學家不能只忙于在實驗室做科學，同時在科普用特別生硬、特別專業(yè)的術(shù)語，導致與公眾交流的障礙。因此，科學家也要向媒體朋友學習如何與公眾交流，如何進行科學普及。只要科學家與媒體朋友共同努力，就有可能創(chuàng)造一個良好的社會氛圍，促進我們國家高技術(shù)的發(fā)展。 我今天的報告就到這里，謝謝各位媒體朋友！ 來源：基因農(nóng)業(yè)網(wǎng) |
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