楊青平：世界糧食日解讀轉基因_風聞

中國農學會轉基因科普巡講（河南洛陽站）講稿

主辦：中國農學會

承辦：河南省農學會

河南農業職業學院

主講：楊青平（河南日報退休高級編輯、大河健康報退休總編）

今天是10月16日，是第38個“世界糧食日”。“世界糧食日”是聯合國糧農組織為了敦促各國增產糧食、消除飢餓而設立。現在全世界仍有1/9的人口處在飢餓之中，所以2018年世界糧食日的主題是“努力實現零飢餓”。聯合國的目標是“爭取2030年以前消除飢餓”。為了消除飢餓，世界需要增產糧食，而增產糧食需要轉基因技術。轉基因技術是一種育種手段，轉基因育種能夠增產糧食，可是許多人不懂轉基因，許多人懷疑轉基因，許多人反對轉基因，那麼我今天要解讀轉基因。

為了解讀轉基因，我先解讀基因。為了解讀基因，我先解讀農作物史。農作物史有1萬年了，我就從1萬年前講起。

我的講稿有15000字，分為14講。

第1講：1萬年前，農業是怎樣誕生的？

農業是文明之母。農業誕生以前是矇昧時代，農業誕生以後人類才進入文明時代。

農業之所以誕生，是因為原始人類難以採集到足夠的食物。為什麼難以採集了？因為人口增長了。有學者認為，1萬年以前全世界有500萬人口。人多了，自然食物不夠吃，不得不人工栽培植物。栽培植物的勞動量大於採集植物，但凡採集植物能吃飽，就不會主動栽培植物。

目前獲取的證據顯示，最早的農業誕生在西亞，西亞在地中海以東，也叫中東地區。那裏乾旱、寒冷，自然食物少，採集食物困難，所以最先誕生農業。

中國誕生農業，要比西亞晚大約1000年，因為中國的原始自然條件比西亞好一點。而非洲撒哈拉沙漠以南，植物四季繁茂，採集食物容易，所以那裏的農業比西亞晚了幾千年。澳洲在英國移民到達之前，原住民僅靠採集植物即可足食，因而沒有農業。澳洲的農業只有200多年曆史。

第2講：小麥的人工選擇

最早的農作物是小麥，小麥的起源地在西亞。小麥的穗子由一個個小穗組成，1萬年前的野生小麥，1個小穗只有1粒種子，叫“一粒小麥”。人類最早栽培的是“一粒小麥”。野生的“一粒小麥”仍然存在。野生的“一粒小麥”與山羊草發生了遠緣雜交，產生的後代，1個小穗有2粒種子，這叫“二粒小麥”，產量因此增加，於是人類就選擇“二粒小麥”作為栽培種。

野生的“二粒小麥”又與節節草發生遠緣雜交，產生的後代，1個小穗有3—5粒種子，這叫“普通小麥”，產量進一步提高，於是人類又選擇“普通小麥”作為栽培種。普通小麥就是現在的小麥。

在中國的商代以後，“二粒小麥”、“普通小麥”陸續傳入中國。在小麥傳入之前，中國的農作物如穀子（粟）、高粱、大豆、水稻等都是春播作物，一年一熟，不能越冬，而小麥是秋播作物，可以越冬，還可以實現一年兩熟，從而提高土地生產率。

小麥是自花授粉作物，雌蕊、雄蕊長在一個穎殼裏，授粉以後，穎殼會張開，這時候別的穎殼的花粉就可能飄過來補充授粉，因此小麥有2%的異花授粉率。也就是説，98%的種子是自交結實，2%的種子是異交結實，可以產生雜交優勢。具有雜交優勢的種子，長出來的穗子可能大一些，籽粒可能飽滿一些，在收穫之前，可在田間進行穗選，留作種子。這在1500年前北魏的《齊民要術》裏就有記載。

第3講：水稻的人工選擇

水稻起源於中國。水稻栽培之初，具有自然落粒的野生屬性，長熟了，籽粒會脱落，但是脱落有先後，脱落早的，掉在地上，收不起來，那麼我們的先民收穫的籽粒就是脱落晚的。這其實也是人工選擇。年復一年，收穫的是脱落晚的種子，等於是對籽粒脱落性狀的定向選擇。如此選擇了2000多年，水稻成熟以後籽粒不再脱落。

野生水稻具有自花不育現象，袁隆平團隊在海南島找到了自花不育的野生稻，用作母本，培育成功了雜交稻。

野生水稻的穗子很小，一穗只有十幾粒種子。1500年前小麥有穗選，水稻也有穗選。直至今日，一穗水稻最多有幾百粒種子。

1000年前，印度的早熟抗旱的水稻品種通過“海上絲綢之路”傳入越南南方，又傳入中國福建泉州，當時泉州的港口，是“海上絲綢之路”的起點。越南南方在當時叫占城，這種水稻就叫“占城稻”，生育期只有50天，與中國本地水稻結合可以發展雙季稻，因此，北宋朝廷大力推廣“占城稻”。“占城稻”與我國原有的水稻必然發生自然雜交，通過人工穗選，必然豐富水稻的優良性狀。

第4講：18—19世紀的人工植物雜交

歐洲14世紀到17世紀的文藝復興運動，不僅僅是復興古希臘、古羅馬的文藝，也是思想解放運動。知識分子掙脱了宗教的束縛，解放了思想，去認識自然，最終產生了自然科學，其中包括植物學。

在18世紀初，歐洲少數植物學家為了獲得植物的不同性狀，就給植物進行人工雜交。不過這個時候的雜交不是為了育種，而只是為了觀察、研究植物的性狀變化。

在19世紀，奧地利一位修道士，叫孟德爾，原先只是個默默無聞的植物學愛好者，也加入到植物雜交的隊伍中來。1853年，31歲的孟德爾在修道院裏開墾出三分地，開始了連續8年的豌豆雜交試驗。1865年，他的《植物雜交試驗》論文在當地科學學會的會刊上發表。他的論文認為：遺傳因子決定豌豆植株的高矮、花朵的顏色、種子的圓皺；遺傳因子有顯性、隱性之分，所表達的性狀呈現規律性。

發表孟德爾論文的會刊，按慣例印刷幾百份，寄給歐洲各國的科學學會和大學圖書館，孟德爾又加印幾十份寄給當時的著名科學家。可是寄出去的會刊，都沒有引起任何反響。

1884年，孟德爾去世，享年62歲。他終生未婚，因為天主教不允許神職人員結婚。

1900年，歐洲3位從事植物雜交試驗的植物學家，不約而同地發現孟德爾的論文，接着又重複了孟德爾的試驗，證明了孟德爾的遺傳理論，孟德爾因此被推崇為遺傳學的開創者。

現在，孟德爾的修道院成為旅遊勝地，那三分地的試驗田則是遺傳學聖地。

第5講：20世紀初的玉米雜交育種

玉米起源於美洲，是印第安人的傳統作物。野生玉米的穗子只有幾釐米長，幾千年以來，印第安人年復一年選擇大穗做種子，才使玉米的穗子達到十幾釐米長。在18—19世紀，美國農業工作者把不同的玉米種在一起，讓它們自然雜交，收穫的玉米作為種子，產量可以提高。這樣做，和穗選的原理一樣，還不能算是雜交育種。

1906年，美國有三個科學家出於科學探索，各自獨立進行玉米自交試驗，培育自交系，發現自交系的性狀嚴重衰退。其中一個科學家，名字叫沙爾，他讓兩個自交系雜交，得到的種子種下去，產量提高25%。這是人類歷史上第一次雜交育種。從此以後，從玉米到所有農作物，從美國到全世界，雜交育種如火如荼，一直到現在依然是育種的主要手段。

第6講：20世紀遺傳學的發展與應用

1900年，發現孟德爾的《植物雜交試驗》論文，標誌着遺傳學建立。

1909年，丹麥遺傳學家約翰森創造了gene這個單詞，用來表示孟德爾的“遺傳因子”，讀音為“基因”。gene這個詞是從拉丁語“血統”一詞改造而來，這正符合“基因遺傳性狀”的本義。

1928年，美國遺傳學家摩爾根通過果蠅雜交實驗，確認控制性狀的基因存在於細胞核裏的染色體上。摩爾根獲得1933年的諾貝爾生物學或醫學獎。

基因存在於染色體上。染色體這個名詞可以顧名思義，就是細胞染色之後呈現較深顏色的棒狀物體，而對細胞染色是為了在顯微鏡下把細胞看清楚。染色體的主要成分是脱氧核糖核酸，英語縮寫為DNA，這是一個有機大分子，它的一個個片段就是一個個基因，基因是由核苷酸組成的，核苷酸是由核糖、磷酸、鹼基組成的。如此看來，DNA的分子結構一定很複雜，那麼這個複雜的結構到底是怎樣的呢？

1953年，美國人沃森，英國人克里克，在英國劍橋大學共同發現DNA的結構是雙鏈螺旋狀結構。二人獲得1962年的諾貝爾生物學或醫學獎。克里克2004年去世，沃森仍健在，已經90高壽，2016年123名諾貝爾獎獲得者簽名支持轉基因，也有沃森。

發現DNA的雙鏈螺旋狀結構，是遺傳學的分水嶺。以前是細胞遺傳學，以後是分子遺傳學，在分子水平上研究遺傳學，我的理解，就是遺傳學回歸化學，研究化學分子的變化，主要是研究DNA這個分子的變化。那麼DNA的雙鏈螺旋狀結構到底是個什麼結構？我們不妨把它拉展，拉展以後它就像一條鐵路，兩個相鄰火車站之間的這段鐵路就是一個基因。

鐵路的結構的確與DNA的結構非常相似。大家想象一下，一條鐵路橫在你的眼前，一根枕木與鐵軌，組成一個“工”字；這個“工”字，可分解為一個正立的T和一個倒立的T；一個T就是一個核苷酸，兩個T就是兩個核苷酸；核苷酸有4種，排列組合為一個“目”字，“目”的4橫就是4根枕木，“目”的兩豎就是鐵軌。很多個“目”組成1個基因，每個基因的“目”的數量都不相等，當然核苷酸的數量也不相等。

1957年，科學家預測，酶協助DNA製造了RNA，RNA是單鏈螺旋狀結構，相當於半拉DNA，RNA製造了蛋白質。這種定向三角關係叫“中心法則”，後被實驗所證明。“中心法則”可以具體表述為：在細胞核裏，有核苷酸，有酶，有DNA；基因是DNA的片段，酶是有催化作用的蛋白質；酶協助基因，催化核苷酸合成核糖核酸，核糖核酸的英語縮寫為RNA；RNA從細胞核裏出來，在細胞質裏催化氨基酸合成蛋白質。這個過程敍述起來比較複雜，可以簡化為：基因（DNA片段）“翻譯”產生RNA片段，RNA“翻譯”產生蛋白質；不同的基因產生不同的RNA片段，不同的RNA片段產生不同的蛋白質。還可以把RNA簡化掉，簡化為兩句話：基因轉錄產生蛋白質，不同的基因產生不同的蛋白質。

我們通常説蛋白質是生命的載體，為什麼蛋白質是生命的載體呢？因為生物體內各種細胞的結構是由各種蛋白質為框架組成的。還因為生物體內有很多種酶，不同的酶催化不同的化學反應，而酶也是蛋白質。

我們通常説基因決定性狀，基因是怎樣決定性狀的呢？是這樣的：基因轉錄產生蛋白質，不同的基因產生不同的蛋白質，不同的蛋白質構成不同的細胞，不同的細胞構成不同的組織及器官，不同的蛋白質、組織及器官都可能表現不同的性狀，歸根結底是基因決定性狀。酶也是蛋白質，也是基因產生的，不同的酶催化不同的化學反應，化學反應就是生命活動，生命活動就是生命性狀，歸根結底是基因決定性狀。

1959年，科學家發現不同細菌之間的轉基因現象，即一種細菌的一個基因可以插入另一種細菌的DNA之中。

1961年，發現同一種細菌內部，一段DNA脱落下來，轉移並插入到別處DNA的鏈條之中。

1963年，發現一種病毒DNA，可以隨機插入細菌DNA之中。

1967年，在大腸桿菌中發現DNA連接酶，這種酶可以讓兩段DNA連接起來。

1968年、1970年、1971年，三個科學家分別發現細菌的限制性內切酶，這種酶可以將DNA切斷。

總結一下：DNA分子結構像鐵路一般，一段鐵路可以移走並插入他處，一段DNA也可以移走並插入他處；移走一段鐵路並插入他處需要工具，移走一段DNA並插入他處需要酶；在酶的幫助下，一段DNA可以跨物種轉移並插入，這就是天然的轉基因現象。基因為什麼可以跨物種轉移並插入呢？因為各個物種的DNA、基因都是由幾種相同的核苷酸連接而成的，基因的轉移並插入，其實就是核苷酸的重新連接。不妨把核苷酸擬人化，在核苷酸眼裏沒有物種，只認同類，只要是核苷酸，就可以攜手。

1971年，美國舊金山斯坦福大學教授保羅·伯格根據以上理論，利用內切酶將一種病毒的DNA切開，又利用連接酶將另一種病毒的DNA片段插入進來，基因工程由此誕生。基因工程就是人工進行跨物種的DNA重組或者基因重組，俗稱轉基因。在保羅·伯格之後，別的科學家又完成了兩種不同細菌的基因重組，以及動物與細菌的基因重組。這種動物是非洲的一種青蛙。

這時，在生物科學家內部產生了一種擔心，擔心人工重組的DNA若從實驗室泄露到自然界，會不會侵染自然界的細菌和病毒從而產生新的細菌和病毒。這種擔心在科學界醖釀了5年，到1976年，美國國家衞生研究院公佈《重組DNA研究準則》 ，規定生物實驗室必須與其他建築物隔離開來，實驗室內的氣壓必須低於外界的氣壓，這樣，實驗室內的空氣就不會流向外界，實驗的細菌、病毒就不能遷移到實驗室之外。如此，則可消除轉基因實驗室的潛在風險。但是，全世界對轉基因安全性的潛在風險卻展開了激烈爭論，至今仍然爭論不休。

請注意，所謂“潛在風險”指的是實驗室的潛在風險，而不是經過安全評估後的轉基因應用的潛在風險。實驗室的潛在風險是完全可以防範的，而經過安全評估後的轉基因應用的“潛在風險”是根本不存在的。如果誰説現在市場上的轉基因食品有潛在風險，那他要麼是不懂轉基因，要麼就是故意妖魔化轉基因。我們科普轉基因，不能説“轉基因食品與非轉基因食品都不是絕對安全的，都有潛在風險”，如果這樣説，公眾越聽越糊塗，越聽越懷疑。我們必須説“轉基因食品至少與非轉基因食品同樣安全，並沒有帶來額外的潛在風險”。

上個世紀七十年代，轉基因研究和應用在社會爭論中繼續發展。

1978年，人胰島素基因成功轉入大腸桿菌。這裏需要解釋。不是把人的基因取出來轉入大腸桿菌，而是把人的這個基因進行人工合成，然後轉入大腸桿菌。基因是分子，是分子就可以人工合成，把人工合成的人胰島素基因轉入大腸桿菌的DNA之中，大腸桿菌有了人胰島素基因，就會產生人胰島素，和人體內產生的胰島素一模一樣。大腸桿菌很容易繁殖，繁殖得越多，產生的人胰島素就越多，這就可以進行工廠化生產，轉基因大腸桿菌因此被稱為工程菌。接着，把人胰島素基因轉入酵母菌，也可以生產人胰島素。

此前，醫用胰島素是從豬、牛的胰腺中提取的，價格昂貴，產量很少，不足所需，而且療效差、副作用大，這是因為豬胰島素有1個氨基酸和人胰島素不一樣，牛胰島素有3個氨基酸和人胰島素不一樣，有差異，人體免疫系統就會產生排異反應，所以療效差、副作用大。轉基因胰島素使糖尿病治療成本及效果發生根本性改變。

至如今，轉基因藥品已有幾十種，常用的除了胰島素，還有生長激素（治療侏儒症），干擾素（抗病毒），白介素（提高免疫力），促紅細胞生成激素（治療腎病和貧血），重組人P53腺病毒注射液（抗癌），使用最普遍的是轉基因疫苗，有乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳疫苗、狂犬病疫苗  、輪狀病疫苗、弓形蟲疫苗等。這些轉基因藥品都是直接注入血液的，如果有風險，那要比口服的風險大得多。反對轉基因食品、不吃轉基因食品的人，按照邏輯也別使用轉基因藥品。

1980年，美國聯邦最高法院對生物專利法涵蓋的範圍做出新的解釋，根據這一解釋，動物、植物、微生物的基因組合、基因修飾都應得到專利保護，簡言之，就是轉基因可以申請專利。這一解釋源於一起細菌專利訴訟案。早在1972年，細菌學家查克拉巴迪將4種細菌基因重組，培養出可以分解石油的新細菌，用於清除石油污染，效果非常好。他申請專利卻未獲批准，因為當時的生物專利法只包括動物、植物，不包括細菌和基因重組的細菌。查克拉巴迪堅持8年，持續上訴，終於得到聯邦最高法院的解釋而獲得專利。這個劃時代的判例推動了轉基因技術的發展，許多公司因此開始投資研究轉基因。後來的轉基因巨頭孟山都就是在這個判例之後從化工領域進入生物技術領域的。

1983年，美國培育出世界首例轉基因植物——轉基因抗除草劑煙草。

1986年，美國白宮科技政策辦公室發佈《生物技術管理協調框架文件》 ，確立“農業生物技術產品與傳統農作物實質等同”原則。

1991年，美國智庫“競爭力委員會”向布什總統提交《國家生物技術政策報告》 ，提出“調動全部力量進行轉基因技術開發並促其商業化”。

1994年，美國批准轉基因抗除草劑棉花商業化種植。

1996年，美國批准商業化種植的轉基因作物有：轉基因抗除草劑大豆、轉基因抗除草劑油菜、轉基因抗蟲玉米、轉基因抗蟲棉花、轉基因延熟西紅柿。從此，美國轉基因農業迅速發展。

第7講：中國轉基因農作物種植與轉基因農產品進口

1996年我國批准種植轉基因延熟番茄，幾年後被引進的以色列非轉基因的延熟番茄所取代。

1997年我國開始推廣轉基因抗蟲棉，20年來我國的棉花基本上都是轉基因的。

1999年我國批准種植轉基因抗病毒病甜椒，因抗病性不強，幾年後被市場淘汰。

2006年我國推廣轉基因抗病毒病番木瓜，現在市場上基本上都是轉基因番木瓜。

2009年農業部給兩個轉基因抗蟲水稻、1個轉基因植酸酶玉米頒發安全證書，但是一直沒有推廣。

我國進口的轉基因農產品主要是轉基因大豆，2017年進口9500多萬噸。進口的轉基因農產品還有轉基因玉米、轉基因油菜籽，每年各有數百萬噸。

第8講：全球轉基因農作物種植概況

1996年以來，全球轉基因農作物種植面積逐年遞增，到2016年，全球28個國家種了28億畝轉基因作物，佔全球耕地的12%。28億畝中有27億多畝是大豆、玉米、棉花、油菜，其中——

大豆13.7億畝，佔全球大豆總面積的78%；

玉米9.09億畝，佔全球玉米總面積的33%；

棉花3.34億畝，佔全球棉花總面積的13%；

油菜1.29億畝，佔全球油菜總面積的33%。

其他轉基因作物還有甜菜、苜蓿、木瓜、南瓜、土豆、茄子、甘蔗、蘋果。

轉基因作物種植面積前10位的國家有——

美國10.94億畝，種植的轉基因作物有玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜、苜蓿、木瓜、南瓜、土豆、蘋果，其中轉基因大豆佔本國大豆麪積的94%，轉基因棉花佔本國棉花面積的93%，轉基因玉米佔本國玉米麪積的92%；

巴西7.37億畝，分別是大豆、玉米、棉花；

阿根廷3.57億畝，分別是大豆、玉米、棉花；

加拿大1.74億畝，分別是油菜、玉米、大豆、甜菜、苜蓿；

印度1.62億畝，主要是棉花；

巴拉圭5400萬畝，分別是大豆、玉米、棉花；

巴基斯坦4350萬畝，主要是棉花；

中國4200萬畝，分別是棉花、番木瓜；

南非4050萬畝，分別是玉米、大豆、棉花；

烏拉圭1950萬畝，分別是大豆、玉米。

第9講：轉基因農作物的科學原理

抗蟲的轉基因，轉的是蘇雲金芽孢桿菌的基因。蘇雲金芽孢桿菌的英語縮寫為Bt，它的基因就叫Bt基因，Bt基因產生的蛋白就叫Bt蛋白，Bt蛋白被目標害蟲（比如鱗翅目昆蟲）吃了以後，與昆蟲腸道壁上的糖蛋白結合，導致昆蟲腸穿孔而死。把一個Bt基因轉入農作物的DNA，就可產生Bt蛋白，就可抗蟲。Bt基因產生的Bt蛋白對人和哺乳動物無害，因為人和哺乳動物的腸道壁上沒有那種糖蛋白，而且人和哺乳動物腸道里的核酸酶和蛋白酶可以分解Bt基因和Bt蛋白，所以它對人和哺乳動物無害。

目前轉基因抗蟲棉、轉基因抗蟲玉米、轉基因抗蟲水稻，轉的都是Bt基因，抗的都是鱗翅目害蟲。鱗翅目害蟲是農業的主要害蟲，減輕蟲害，必然增產，一般增產15%以上。轉基因抗蟲，減少了農藥用量，既降低了種田成本，又減少了環境污染。

抗除草劑的轉基因，轉的是土壤農桿菌的基因。除草劑有幾十種，其中草甘膦除草效果最好、毒性最低、殘留最低，因而使用量最大。草甘膦除草原理是抑制植物氮代謝的酶的活性，氮代謝的終端產物是蛋白質，蛋白質是細胞的主要成分，氮代謝的酶沒了活性，氮代謝就停止了，蛋白質就不能產生了，新的細胞也不能產生了，那麼植物就死亡了。土壤農桿菌裏也有氮代謝的酶，酶是基因產生的，把土壤農桿菌的氮代謝酶基因轉入作物，可以讓作物氮代謝酶增加50倍，抵消了草甘膦的作用還綽綽有餘，所以草甘膦只能除草，不能傷害作物。

抗病毒病的轉基因，轉的是病毒的基因。病毒的結構是蛋白質外殼包裹着基因組。病毒只有侵入植物、動物的細胞內利用細胞內的資源才能複製，複製之前，病毒基因組與蛋白質外殼分離。病毒基因組的一個基因產生複製酶，這個基因就叫複製酶基因。複製酶基因產生的複製酶，催化病毒基因組和蛋白質外殼分別不停地複製，複製後又不停地組合，組合成更多新的病毒，再侵入更多的細胞，從而造成病害。

轉基因抗病毒的原理是：把病毒基因組的複製酶基因轉入作物細胞的基因組，因為轉入的只是一個複製酶基因而不是病毒的基因組，所以作物並不染病；病毒的複製酶基因轉入作物的基因組，就成了作物的基因，不再是病毒的基因；當病毒侵入作物細胞後，這個複製酶基因會阻止病毒基因組的複製酶基因發揮作用，這叫“基因沉默”，沉默是因為內源、外源兩個基因結構相同，沉默的機制很複雜，細説艱深，簡單而通俗地説就是“相剋”，是“內源外源基因結構相同而相剋”，相剋，病毒便不能複製，也就不能致病。轉基因抗病毒病以番木瓜為代表。番木瓜病毒病常常使番木瓜絕收，推廣轉基因番木瓜以後年年豐收。

轉基因防褐變蘋果的原理也是“基因沉默”。蘋果裏的酚與酚氧化酶互不接觸，相安無事，但是削皮或切開以後，酚與酚氧化酶就結合了，然後產生醌，醌為褐色。把蘋果的酚氧化酶基因的一個片段複製下來，再轉入蘋果，那麼蘋果原來的基因片段與轉入的基因片段因為結構相同而相剋，結果是“同歸於盡”，雙雙沉默，不再產生酚氧化酶，蘋果削皮、切開就不會褐變了。

抗真菌的轉基因，以土豆為例，轉的是野生植物的基因。農作物的病害，80%是真菌感染引起的，土豆晚疫病就是真菌病害。真菌的細胞壁由幾丁質和葡聚糖組成，如果農作物體內的幾丁質酶、葡聚糖酶活性足夠強，就可以把真菌的細胞壁溶解，從而抗病。但是，農作物體內這兩種酶的活性太弱，所以都不抗病。育種家發現野生土豆抗晚疫病，於是就把野生土豆的基因轉入栽培土豆，產生的幾丁質酶、葡聚糖酶活性足夠強，這便具有抗病性。

未來轉基因的一個方向是抗旱，旱情依然制約農業增產。若讓農作物抗旱，一種方法是增強根系吸收水分的能力。根系吸收土壤水分，是因為根系內的液體濃度大於土壤液體濃度，而水分總是從低濃度向高濃度滲透。如果幹旱，土壤液體濃度大於根系液體濃度，根系就吸收不到水分。根系液體濃度由化學反應決定，化學反應由酶決定，酶由基因決定，所以轉基因可以增強農作物抗旱能力。

第10講：農作物為什麼要轉基因？

農作物為什麼要轉基因呢？因為農作物的優良基因有限，而且有限的優良基因與不良基因連鎖，分不開，所以雜交育種很難獲得更優良的性狀。

雜交育種是同一物種內DNA的優化組合，DNA上有好基因，也有壞基因，好的取不走，壞的去不掉，那麼優良性狀就與不良性狀連鎖在一起，所以沒有完美無缺的雜交品種，所謂優良品種只不過是好性狀多一些，壞性狀少一些、輕一些。

農作物本身通常不具有很強的抗蟲基因，也不具有強抗病基因，所謂抗蟲品種、抗病品種，只不過是蟲害、病害輕一點罷了。而不同物種的野生植物，尤其是細菌中，可能存在抗病基因、抗蟲基因，這就需要用轉基因的方法，培育抗病、抗蟲品種。

如果科學沒有發展到轉基因這一步，那就只好雜交、雜交、再雜交，以期獲得好一點的性狀。既然科學發展到了轉基因這一步，為什麼不用轉基因的方法獲得優良性狀呢？

轉基因育種不是不要雜交育種，而是與雜交育種相結合，以雜交育種為基礎，給雜交育種錦上添花。

人類選育農作物品種經過三個階段：1萬年的自然雜交、人工選擇階段，100年的人工雜交育種階段，如今進入人工雜交與轉基因相結合階段，這個階段還包括與基因編輯相結合。基因編輯猶如文字編輯，文字編輯可以刪掉錯別字，基因編輯可以刪除不好的基因，文字編輯用的是筆，基因編輯用的是酶。基因編輯與轉基因結合，可以引導轉基因準確插入特定位置，而單純的轉基因則是隨機插入。

轉基因和基因編輯仍在發展之中，未來的農作物將會更高產、更優質、更抗蟲、更抗病、更抗旱。

轉基因是跨物種的基因轉移，但是我們不要總是想着這是人工製造新物種違背自然規律。什麼是物種？

達爾文的進化論認為物種就是生殖隔離，就是説，可以交配繁殖後代的生物個體都是相同的物種。轉基因棉花與非轉基因棉花，轉基因玉米與非轉基因玉米，轉基因大豆與非轉基因大豆，都可以繁殖後代，所以轉基因不是製造新物種，不違背自然規律。

2015年，科學家發現紅薯的基因組裏有土壤農桿菌的基因，這是自然界的細菌給植物轉基因，更有力地證明人工轉基因是順應自然，模仿自然。

第11講：轉基因之爭不是科學之爭，而是意識形態與科學之爭

轉基因源於美國，轉基因之爭則源於英國，然後擴散到全世界。美國以及全世界的轉基因之爭，都不是科學之爭，而是意識形態與科學之爭。如果是科學之爭，必然表現為遺傳學家之爭，可是遺傳學家對轉基因從未有過爭論。反對轉基因甚至妖魔化轉基因的意識形態，主要是極端環保主義和有機理念。

1.極端環保主義簡介

轉基因技術從一開始就遭到輿論的激烈反對，這是為什麼呢？這是因為在轉基因技術誕生之前，國際社會就形成了強大的極端環保主義思潮。

極端環保主義產生於環保主義，環保主義產生於環保運動，環保運動產生於1962年。那一年，美國科普女作家蕾切爾·卡遜出版了暢銷世界的書《寂靜的春天》。書中虛構了一個鳥語花香的小鎮，忽然有一年春天，蟲不再鳴，鳥不再叫，小鎮一片寂靜。原來，以DDT為代表的化學農藥污染，毒死了蟲，毒死了鳥，所以小鎮一片寂靜。這本書雖然虛構了“春天的寂靜”，卻真實地揭露了化學農藥對環境的破壞。公眾讀了這本書恍然大悟：原來普遍使用的化學農藥在破壞人類生存的環境。於是，世界性的環保運動和環保主義蓬勃興起。

蕾切爾·卡遜在書中寫道：“我的意見並不是化學殺蟲劑根本不能使用”，“我所爭論的是人們對它潛在的危害卻全然不知”，“我進一步要強調的是：我們已經允許這些化學農藥的使用，然而卻很少或完全沒有對它們在土壤、水、野生生物和人類自己身上的毒效進行調查”。誠如蕾切爾·卡遜所言，當時的科學界較少關注化學農藥的污染和殘留問題。

以農藥防治害蟲是人類無奈的選擇，因為人類與昆蟲都以植物為食物。以天然農藥防治害蟲的歷史可以追溯到兩千多年前，用的是有毒植物、有毒礦物，防治效果差強人意。1939年，瑞士化學家米勒發現人工合成的有機氯化合物DDT殺蟲效果非常好，它屬於神經毒劑，幾乎可以殺滅一切昆蟲。米勒發現的DDT，是奧地利化學家柴德勒1874年合成的，當時有機化學剛起步，不知道DDT有什麼用，就束之高閣了。1939年以後，DDT不僅用作農藥，而且用於消滅衞生害蟲，如蚊子、蒼蠅、臭蟲、跳蚤、蝨子等，可以有效控制瘧疾、痢疾等蟲媒傳染病。1948年，米勒因發現DDT的殺蟲作用而被授予諾貝爾醫學或生理學獎。《寂靜的春天》揭露DDT污染以後，科學界研究發現，DDT的環狀分子結構太穩定，在自然界不易分解，所以具有長期毒性，毒死了蟲，又毒死了吃蟲的鳥。1972年，美國禁用DDT。2004年，聯合國在世界範圍內禁用DDT。不僅DDT，其他有機氯農藥殘留時間也很長。所以，有機氯農藥漸漸被殘留時間較短的有機磷農藥所取代。進而，有機磷農藥的主流地位又被殘留時間僅有幾天的菊酯類農藥所取代。菊酯類農藥是模仿菊酯類植物的毒性成分而人工化學合成的。總之，農業不能沒有農藥，即使有機農業也離不開使用天然的有毒植物、有毒礦物生產的農藥。

《寂靜的春天》引發了世界性的環保運動和環保主義。凡是大規模的羣眾運動，都會有一些羣體走向極端。環保主義者的一些羣體就背離了《寂靜的春天》作者的初衷，走向了極端，成為極端環保主義者。他們廣泛傳播極端環保主義，形成思潮，影響全世界。

極端環保主義就是“自然崇拜”，只要原生態，反對人工改變自然。他們認為農藥污染食物鏈，化肥污染土壤，雜交種不僅改變了原始品種，並且因為高產而需要更多化肥和農藥，所以統統反對。正當極端環保主義發展到高潮時，轉基因出現了，他們認為轉基因改變了自然的基因型，從根子上改變了自然，於是作為頭號目標極力反對。

極端環保主義催生了許許多多反對轉基因的民間組織。其中最大的是“綠色和平”，它在40多個國家有分支機構。科學界認為秉承極端環保主義的“綠色和平”是反科學組織，2016年，世界123名諾獎得主簽名支持轉基因，要求“綠色和平”停止反對轉基因。

極端環保主義也催生了一些“生態恐怖組織”，最著名的是“地球解放陣線”，它要解放的是它認為的被掠奪、被破壞的生態，它解放生態的手段就是破壞：焚燒轉基因實驗室、試驗田；焚燒伐木公司的營地；焚燒高耗材、高耗能的在建豪宅；焚燒新建的加油站、煉油廠；焚燒待售的高耗油汽車……從1992年到2004年共犯下1200起罪案，美國聯邦調查局把這些破壞活動稱為“恐怖組織威脅之外的最大威脅”。

極端環保主義在歐洲影響最大，歐洲各國的綠黨都信奉極端環保主義，都反對轉基因。為了增加選票，執政黨不得不對極端環保主義者讓步，這正是轉基因研究與應用在歐洲發展緩慢的原因。

中國在2002年以前沒有極端環保主義運動，幾乎沒有人反對轉基因，轉基因棉花是1997年開始推廣的，推廣得很順利。2002年，“綠色和平”在北京設立辦事處，把極端環保主義帶入中國，掀起反對轉基因的風浪。網上妖魔化轉基因的文章都是2002年以後的，沒有2002年以前的。

2.有機理念簡介

有機理念實質上是極端環保主義在飲食上的體現。在轉基因農作物商業化種植之前，有機理念指導下的有機農業只是拒絕化學合成的肥料和農藥；在轉基因農作物商業化種植之後，有機農業堅決拒絕轉基因。在美國，轉基因農作物發展很快，轉基因食品消費量越來越大，有機農業發展較慢，有機農業生產者為了市場競爭，不僅拒絕轉基因，更極力反對轉基因甚至妖魔化轉基因。在歐洲，轉基因發展很慢，有機農業發展較快，有機農業生產者反對甚至妖魔化轉基因的力量更大。

有機理念源於1840年以前的“腐殖質營養學説”。有機質在土壤中腐爛就是腐殖質。腐殖質包含多種有機分子，也含有微量的礦質元素，這些礦質元素來源於植物動物殘體。“腐殖質營養學説”認為，植物的根系吸收腐殖質作為營養。

1840年，德國化學家李比希出版《化學在農業和生理學上的應用》，在這本書中提出“礦質營養學説”，否定“腐殖質營養學説”。李比希認為：腐殖質來源於植物殘體，那麼地球上必然先有植物，後有腐殖質，而最早的植物就不可能以腐殖質為營養；植物其實是以腐殖質所含的微量礦質元素以及土壤中存在的礦質元素為營養的；為了滿足農作物對礦質元素的需求，應當把秸稈、人畜糞便、廄肥全部還田，這樣才能保持土壤肥力不減；可是許多人離開農村進入城市，而城市的糞便難以還田，那麼土壤肥力就會下降；要避免土壤肥力下降，就要給土壤補充礦質元素，補充的礦質元素來源於土壤之外的礦山和工廠。

李比希的“礦質營養學説”可以概括為兩句話：植物不能吸收有機肥，必須給土壤補充礦物質。

李比希的“礦質營養學説”是化肥工業的理論基礎。

1842年，英國建成過磷酸鈣磷肥廠。

1861年，德國開採鉀礦作為鉀肥。

1909年德國化學家哈伯利用催化劑將氮氣、氫氣合成為氨，但成本太高，又經過幾千次試驗，終於在1912年建成低成本的合成氨工廠，合成氨所需的氮氣來源於空氣，氫氣來源於煤、天然氣、石油、水。

第一次世界大戰以後，氮肥、磷肥、鉀肥以及複合肥等化肥工業迅速發展，農作物產量隨之迅速提高，養活了日益增長的人口。

化肥的增產作用證明了李比希的“礦質營養學説”，但是植物到底能不能吸收有機肥呢？

植物生理學的發展，又強有力地證明了植物不能吸收有機肥。植物生理學發現，植物的根毛吸收的營養，必須進入根毛的細胞間隙，但是細胞間隙太窄，所以根毛只能吸收礦質元素和無機分子這些小分子，而腐殖質分子等其他有機分子太大，植物根系不能吸收。

化肥的增產作用，導致農民只施化肥，不施有機肥，於是土壤出現了板結，影響作物的生長。雖然這不能怪罪化肥，只能怪罪只施化肥、不施有機肥的農民，但是這種現象導致“礦質營養學説”和化肥飽受詬病。

於是一些科學家重新研究“腐殖質營養學説”。研究證明腐殖質可以改善土壤的物理性狀，使土壤保水、保肥、保空氣、保微生物，從而促進作物生長。腐殖質一般僅佔土壤耕作層乾重的1%左右，如果幾倍、十幾倍地增施有機肥，腐殖質就會大量增加，即使不施化肥也能提高作物產量。

這樣的研究成果和觀點無疑是完全正確的，卻是以偏概全。有機肥主要來源於秸稈和人畜糞便，總量基本上是固定的，如果給局部土壤增施有機肥，那麼其他土壤的有機肥就會減少甚至沒有。就地球而言，要增加農業產量，必須在充分利用有機肥的基礎上，確保農作物對礦質營養的需求。有機肥追根溯源是來源於土壤，礦質營養則來源於土壤之外，氮來源於空氣，磷和鉀主要來源於礦山，只有把土壤之外的營養施入土壤，才能增加地球土壤的農作物產量。

第12講：怎樣看待有機農業和現代農業？

有機農業可以滿足一部分人的消費需求，但是不能滿足全世界人口的消費需求。有機農業的某些專家認為，有機農業常常為病蟲害所困，應當使用轉基因抗病蟲害的農作物擺脱這個困境。

為人類提供更多的食品，必須靠現代農業。現代農業需要有機肥、化肥、農藥、雜交種、轉基因。化肥、農藥必須合理使用。濫用化肥、農藥，是無知行為，應當改正。

為了提醒全世界重視糧食生產，發展現代農業，聯合國糧農組織設立了“世界糧食日”。為了表彰並獎勵為糧食生產做出突出貢獻的人，“世界糧食獎基金會”設立了“世界糧食獎”。

第13講：世界糧食獎

“世界糧食獎基金會”是美國小麥育種家、1970年諾貝爾和平獎獲得者諾曼·博洛格發起建立的，從1987年開始，每年頒發“世界糧食獎”，表彰並獎勵對糧食生產做出突出貢獻的人，獎金25萬美元。

我國曾有三人獲獎。1980年到1990年擔任農業部長的何康在1993年獲獎。他擔任農業部長的10年，正是中國農村改革的10年，我國由糧食不足轉變為自足有餘。“雜交水稻之父”袁隆平院士在2004年獲獎。中國農業大學崔振嶺教授在2017年獲獎，他創造了合理施肥方法，提高了化肥利用率。

2013年的“世界糧食獎”頒給了三位轉基因科學家。一位是比利時根特大學的植物學教授，他提出了轉基因的方法；一位是先正達公司的科學家，她實驗成功了轉基因的方法；一位是孟山都公司的科學家，他組織培育了一系列轉基因品種。

最後一講，我要給大家講一個成語故事，結束今天的演講。這個成語是“民以食為天”。

第14講：“民以食為天”

“民以食為天”這句話是劉邦的謀士酈食其（liyiji）對劉邦説的，《史記· 酈食其傳》有記載。

當時，楚漢相爭，以鴻溝為界。鴻溝是一條運河，在滎陽境內，滎陽在現在鄭州的西邊。項羽奪取了滎陽，劉邦往西退守鞏義。滎陽有敖山，敖山有敖倉，敖倉是潼關以東最大的糧食倉庫，而且臨着鴻溝與黃河，便於漕運。

但是楚漢相爭的時候，敖倉有沒有糧食呢？史書沒有記載，可是酈食其假設敖倉有糧食，他對劉邦説：自古以來，王以民為天，民以食為天，民無食，國將不國，王將不王，手中有糧，則王事可成。如今楚軍佔領滎陽卻不佔領敖倉，此乃上天賜給漢王的良機，因為天下都知道敖倉藏糧很多，如果漢軍據有敖倉，則可天下歸心。劉邦即刻發兵，佔領了敖倉。之後，酈食其出使齊國，遊説齊王歸漢，擺出多個理由，最後一個理由就是“漢王據有敖倉之粟”，齊王終於被説服。可是韓信不能容忍酈食其憑三寸不爛之舌立下如此大功，便擅自發兵攻齊。齊王就燒了一鍋開水，殘忍地把酈食其給烹了。

酈食其以後，每個朝代的歷史都是對“民以食為天”的驗證。有糧，天下太平；無糧，天下大亂。今天是“世界糧食日”，讓我們永遠記住“民以食為天”這個成語，也記住酈食其這個人。

我的演講到此結束。謝謝大家。