转基因水稻技术解密：原理清晰操作严谨

在光培养室内，转基因水稻幼苗在白炽灯模拟的阳光环境中生长。

《天港报》记者·文/涂报道水稻试验金

最近，关于转基因食品的新闻层出不穷。61名院士联名递交请愿书，要求尽快推进转基因水稻产业化。数千吨转基因菜籽油流入国家水库崔永元说，他计划今年内去美国拍摄一部关于转基因生物的纪录片。国内非转基因大豆种植区90%的大豆企业亏损并停止生产。张野禁止转基因作物。转基因食品就像是要结婚的新娘，也许是因为她穿着不同，每个人都在猜测她头下的样子。如何操作转基因实验？转基因工程的原理是什么？中国目前的转基因水稻技术达到了什么程度？记者走进华中农业大学转基因水稻研发团队了解情况。

中国农业和卫生部的福利食品

在华中农业大学，林勇军有一个20亩的试验场，种植了几十种转基因水稻。到冬天开始的时候，一些田地还没有收割。项目组的几名研究生正在做收获后的工作，如收获、分装、编号、留种、移栽、将水稻秸秆移植到温室等。再过几天，这批大米中的一部分将被运往海南，用于下一个种植季节，直到明年5月返回中国农民手中。

这两个学生把不同数量和不同性状的稻穗放入不同的网袋中，捆起来放在空地上，作为明年的重要实验材料。另外两个人切下一些稳定的水稻的茎和叶，并将剩余的水稻移植到一个小盆里。这些水稻根将在温室里过冬，并在它们中间完成实验。尽管水稻是一种自花授粉植物，但为了防止小概率的花粉漂移，转基因水稻试验场修建了一堵3米高的墙，并修复了近60亩隔离池，其中有一个循环水系统，以确保封闭的试验环境。

1999年，水稻团队开发的两个转基因水稻品种“花恢1号”和“Bt汕优63”也在该试验区生产。他还记得研究人员迫不及待地品尝收获后的第一批大米的场景:当时做了一个大锅。虽然老品种的味道不好，但每个人仍然非常喜欢。那一年，距离农业部颁发两种大米的“安全证书”还有10年时间，但实验剩余的大米已经进入了林永军的家庭餐桌。"我最了解我的产品，它是安全的."

林永军不是唯一吃中国农民转基因大米的人。2009年，两种转基因水稻获得了农业部颁发的安全证书。在他们开始生产性实验后，他们作为福利分配给了生物科学院的教师。从那一年开始，林永军的家人几乎每顿饭都吃这种米饭。他已经吃了14年了。

林勇军的信心是基于他对通用汽车的理解。他说，目前最有争议的问题是转基因抗虫水稻。从作用机理来看，Bt蛋白是苏云金芽孢杆菌产生的伴晶，是一种无毒的原毒素。当鳞翅目昆虫食用这种蛋白质时，它会被昆虫肠道中的碱性蛋白酶切割，并降解成对昆虫有毒的活性肽，即“有毒蛋白质”。它能与昆虫肠细胞外膜上的特定受体结合，穿透外膜表面，破坏细胞渗透平衡，最终导致昆虫厌食和死亡。对水稻造成最大经济损失的三种害虫:二化螟、二化螟和稻纵卷叶螟是鳞翅目昆虫，属于Bt蛋白杀虫谱。

有些人担心“如果虫子吃到死，人们会怎么吃？”林勇军解释说，人类和昆虫是完全不同的物种。番茄红素和辣椒素可以杀死害虫，但它们不能阻止番茄和辣椒成为人们喜爱的食物。一些人还认为转移的基因可能进入人体并造成伤害。他澄清说，人们每天不得不吃掉数亿个外来基因。如果基因能进入人体，人类现在会变成什么样？林勇军说，人类和大多数动物既没有能够激活原毒素的蛋白酶，也没有能够特异性结合Bt蛋白的受体。此外，鳞翅目昆虫体内有碱性环境，而人体消化道处于强酸状态。这种蛋白质最多只能存活15秒。

原则明确的转基因

1995年，华农水稻小组开始培育转基因抗虫水稻。在此之前，国内学者一直从事相关研究，国外也成功开发出抗除草剂水稻。原则很清楚，但是实验过程是通过反复尝试和拒绝来推进的。即使是非常小的实验或步骤，如酶消化、载体构建和培养基制备，由于数量大，也需要很长时间。此外，原理说起来很简单，但是操作需要非常严格和繁琐的步骤。

实验的第一步是选择合适的目标基因。自从1981年第一个杀虫晶体蛋白基因被克隆以来，已有近300个不同的Bt杀虫晶体蛋白基因被克隆并广泛应用。需要大量的早期选择来选择对目标害虫具有良好杀虫效果的那些。

具体而言，在转基因过程中，实验室面对当时籼稻难以转化的瓶颈，采用了不受受体植物范围限制的基因枪介导的转化技术。林永军改进的籼稻培养基和栽培方法也保证了研究的相对顺利进行。

林勇军的团队由30多名老师和学生组成。主要工作是不断重复上述实验，筛选出成功转移基因的细胞，通过细胞和组织培养技术分化成幼苗，在实验地种植，然后在水稻抽穗期用鳞翅目昆虫进行实验。用于以后安全性评价的材料是稳定的第八代遗传材料。

“当时，受限于技术能力，基因转移的地点是随机的。首先，从120个独立的转化子中筛选出抗虫性最好的性状。然后通过分子生物学手段，我们将分析它们各自的外源基因插入的位置，它们是否会导致内源基因失活，以及它们是否会产生新的基因。”林永军说:“随着2002年水稻基因组测序的完成和对功能基因组的进一步研究，在整个基因组中编码了多少基因以及编码了哪些序列已经逐渐明朗。换句话说，我们可以更清楚地知道每个转化体实际插入序列的细节，并预先评估可能出现的问题。”

经过预评价后，选择具有理想基因插入位点的转化体进行进一步的检测试验，最后选择2个稳定的纯合转化体进行后期的一系列农艺性状试验，然后探索外源基因位点特异性插入。另一位项目负责人、华中农业大学副教授陈豪说:“定点植入技术在2000年就有了，但效率相对较低。我们在后期不断更新技术和提高效率。”

云雾中的金米

金米是华中农业大学另一个解决维生素A缺乏问题的转基因水稻项目。维生素A缺乏会导致轻度患者眼睛干燥，严重者失明甚至死亡。

2002年中国居民营养与健康状况调查结果显示，维生素A、铁等微量营养素缺乏在中国城乡普遍存在。3至12岁儿童的维生素A缺乏率为9.3%，其中城市地区为3.0%，农村地区为11.2%。在中国西南的贫困地区，这一比例高达50%。华中农业大学教授严建兵年轻时也经历过这种营养缺乏:“我年轻时，晚上看书时眼睛模糊，这实际上是维生素A缺乏引起的轻度夜盲症的表现。”

维生素A可以通过食物补充。颜剑屏说:“最简单的方法就是吃肉，增加饮食的多样性。大多数营养不良群体相对贫穷，最直接和有效的方法是将他们添加到主谷物中。”

尽管玉米不含维生素A，但它能产生多种类胡萝卜素，这些类胡萝卜素能在人体内转化为维生素A。2008年，严建兵通过多年的基础科学研究，发现了控制玉米粒中维生素A合成的关键基因，“可以解决59%维生素A缺乏的问题。”严建兵的发现获得了2010年*际青年农业科学家奖。

“玉米中有这种优秀的基因，可以通过杂交、回交和其他方法获得。然而，大米不含有合成类胡萝卜素的关键基因，如果要生产类胡萝卜素，就必须对它们进行基因改造。”颜建兵说，金稻只是通过将两个基因转入类胡萝卜素合成途径来改善其营养特性、口感和种植方式，在其他方面与普通水稻相同。

严建兵发现很难接受媒体之前关于金米的报道:“美国塔夫茨大学在湖南做的不是人体实验，而是类胡萝卜素转化效率实验，以证明这样喂养的类胡萝卜素能否在体内转化为维生素A。黄金大米在美国早就获得了安全证书。在来中国测试之前，它还在美国进行了成人转化效率测试。至于这次实验没有在美国进行的原因，那是因为美国儿童并不缺乏维生素A，也不能测量转化效果。”

10月19日，300多名转基因农产品支持者聚集在华中农业大学，参加“首届全国金稻品尝大会”。10公斤的金米被制成粥和年糕，分发给每人一个小碗和一小块。面对节目的质疑，组织者之一闫建兵将这次活动的意义概括为“一门大众科学”。"黄金大米技术于2000年成熟，不久将进入菲律宾市场."

无尽的疑惑

转基因大米有什么好处？林勇军说他没有做过任何实验，但是根据2005年4月29日中美科学家在《科学》杂志上发表的论文《转基因抗虫水稻对中国水稻生产和农民健康的影响》，转基因抗虫水稻的产量比非转基因水稻高6%到9%，农药施用量减少了80%，农民每公顷节约农药成本212元，同时农民没有中毒这只是2005年的数据。现在随着植物抗药性的增加和转基因技术的创新，数据将会上升。"

公众舆论从未停止质疑转基因水稻。1999年，农业部组织的专家接受了转基因水稻项目。2005年，农业部完成了安全评估，华农申请了转基因水稻安全证书。2009年，这两个品种完成了第三方盲测，并获得了安全证书。每次有争执，反对的声音就越来越大。许多反对者高喊:“世界主食还没有上市。为什么中国的大米应该*化？”

2010年，被称为“转基因水稻第一人”的中国科学院院士、华中农业大学生命科学与技术学院院长张启发在中国农业大学发表演讲时，突然冲进一群举着横幅的人群。在问答环节，他们抓起麦克风，扔杯子，对转基因大米提出异议。警察赶到后，反对者散去了。张启发并不担心来自其他人的反对，但担心如果这种情绪持续下去，会导致不好的后果。他在10月19日举行的金稻品尝会上透露，今年7月，中国科学院两院61名院士联名致信国家*，要求尽快推进转基因水稻产业化。它说:“我们不能再等了，否则我们会想念我们的国家。”

林勇军有些纳闷。“美国批准的每一种转基因食品都是世界上第一种。为什么中国不能成为第一个？”他说，美国已经批准了六种转基因大米的销售，但是美国人很少吃大米，也没有任何经济利益。伊朗的抗虫水稻于2005年投入商业生产，2006年种植面积超过6000公顷。至于小麦，“主要害虫是后期蚜虫、病害、干旱、寒冷等。这些问题目前还没有解决。转基因小麦没有商业价值。”林永军补充道，转基因玉米在美国早已商业化。在墨西哥、南非和其他以玉米为基础的国家，每年都有大量转基因玉米从美国进口食用。(原标题:解密转基因大米)