在位于海南的转基因实验田中,生命调查员晓帆和东辉发现含有抗虫基因的转基因玉米叶片完整、茎杆干净,而不含抗虫基因也就是没有转基因的玉米上,蛀孔非常明显。2016年1月,他们来到了中国农业科学院植物保护研究所,探访转基因生物安全研究组。
玉米上的这种抗虫基因就是“BT抗虫基因”。转基因生物安全研究组的周博士向我们介绍了“BT菌株”的分离、培养和筛选过程。
“BT”是苏云金芽孢杆菌的简称。BT中含有一种晶体杀虫蛋白,可以使害虫停止取食进而死亡。BT可以在河流、土壤、昆虫尸体等很多自然界成分中被检测到,其中土壤是其最广泛的样品来源。由于杀虫专一、高效,对人畜安全,BT被广泛应用于农业生产。
张杰:BT微生物是非常了不起的一个东西,这是自然界馈赠给人类的一个珍贵的礼物。在1938年,它作为微生物杀虫剂,第一次在法国开始产业化。到目前78年,它在全世界用了70多年的历史,没有因为它造成了中毒,引发负面报道,一例都没有。它的特点是只杀虫子不杀其他的生命。在它鼎盛的时候,全世界的BT产值大概是5亿美元,但它变成基因后,现在的产值是1700亿美元。所以它通过利用太阳光、自然界的水、空气来合成,相当于一个植物反应工厂,免去了人工打药,省了很多能源。更重要的一点就是,随着转基因产业化,3年前它节约的农药数据是40万吨左右,所以它对环境友好,减少能源消耗,减少化学农药对自然界的投放,它给人类带来的这种经济效益、社会效益和生态效益不是简简单单1000多个亿能估价出来的。
怎样把提取好的BT工程菌放到玉米里去呢?下面我们来了解一下一根普通的玉米怎样变成含有BT抗虫基因的转基因玉米。
邓德芝:我们选材主要是刚授粉10天到14天的玉米,首先将苞叶除掉,喷洒75%的酒精对整个玉米消毒,然后收集玉米幼胚,一般一个管子里边收集60到100个用于转化。邓德芝:在收集幼胚的同时,需要将农杆菌进行处理,用于后续的转化。幼胚清洗完之后,将农杆菌加入进行浸染。接下来,我们就进行筛选,有一些幼胚会生长得特别好,但是有一些幼胚可以看到它已经死亡了。邓德芝:我们要看筛到的抗性愈伤组织究竟是如何去进行诱导和再生的。在光培养室,苗子长大之后就可以放到瓶子里去进行生根,大概半个月的时间,就可以移到大田里边去进行种植了。转基因实际上是一项技术,它可以用在方方面面。除了大豆、玉米等在农业上的应用,转基因技术也可以用在医药、环保、工业上。
武汉大学生命科学院杨代常教授利用转基因水稻来生产人类血清白蛋白,就是一个非常具有创意的研究成果。
人类基因和水稻基因的组成元素是相同的,利用水稻生产人类血清白蛋白实际上是将人的血清白蛋白基因转入水稻中,使转基因水稻作为“生产场所”生产出可供人类使用的血清白蛋白。在水稻种子的成熟过程中,人类血清白蛋白也在不断合成,待水稻种子成熟后,便可从中大量提取。
这里我们需要明确,人类血清白蛋白是从血液中提取的一种蛋白成分,而不是血。因而,用水稻生产人类血清白蛋白不能理解为用水稻造血。
杨教授实验室桌子上摆放着不同的产品——产品一:从转基因水稻中提取的人类血清白蛋白,浓度达到99.9999%;产品二:从转基因水稻中提取的人类母乳蛋白,现在我国的婴儿食品中都加入了乳蛋白,但加的是牛的,百分之百靠进口;产品三:“白蛋白”大米,成本比现在的大米稍微贵一点。虽然食用可以补充蛋白质,但是“白蛋白”大米更适合用来提取白蛋白,一亩地水稻可以提取出相当于275人平均献血200毫升的白蛋白量,产量非常高。
杨代常:白蛋白在我们血里面是占30%,很高的浓度,它的功能主要是维持我们的渗透压或谢代一些小分子,比如激素和药物。如果我们的白蛋白少了,细胞里的水就跑出来了,会浮肿,大面积的浮肿会严重导致休克。我们国家的整个需求量是410吨每年,因为我们自己血浆的生产白蛋白只占四分之一,现在四分之二还靠进口,还有四分之一短缺,市场上一药难求。以前,白蛋白100%从人的血液中提炼。现在如果不用从人血里提炼,从水稻里面提炼的话,它可以无限量供应,不存在有原料的问题。这个技术还有一个好的特点,可以避免、杜绝由血浆造成的一些艾滋病、感染病的传播,完全没有任何风险。转基因与医药密切相关。过去,治疗糖尿病使用的胰岛素是从牛和猪的胰脏里提取的,一个猪的胰脏里提取的胰岛素只能供给一个糖尿病人7天。可是糖尿病患者增多,胰岛素又需要每天注射,从动物体内提取的胰岛素不够用怎么办?科学家想到把胰岛素的基因放在微生物里面发酵来生产胰岛素。现在全世界用的胰岛素不再从牛、猪身上提取,而是应用转基因技术制造。除了胰岛素,到医院防病毒感染一定要注射的干扰素以及乙肝疫苗也可以通过转基因技术生产。在医药保健的领域里边,还有很多技术都离不开转基因,最近大家开始注意到通过基因治疗,来治疗一些人类遗传的缺陷病。
现在,大量的食品加工过程都用到了转基因,比如说可乐里的糖浆是用玉米淀粉加进淀粉酶进一步发酵后产生的,巧克力、面包等含糖零食中的糖分包括快餐食品都含有转基因成分,啤酒的加工过程中也加入了转基因技术改造过的酶。
黄大昉:环保上现在用的也越来越多了,比如可降解塑料100年甚至是200年,都不见得能彻底分解。可是现在科学家已经找到了一些办法,特别是找到一种东西叫PHA,可以让它来成为这个塑料的主要成分,制作快餐盒包括其他一些用具,它在环境里面比较快能彻底降解。
赵情晴:生活中的您可能对转基因问题很感兴趣,其实最关心是吃进去转基因食品健不健康,现在相信您会知道,转基因涉及到我们生活当中的很多的领域。我们还是那句话,吃不吃转基因的食品是由您自己来决定的,但我们也要正视转基因在我们的生活当中起到的积极作用。