绿色化工产品草甘膦的前生今世

  作者:林敏

  (林敏,中国农业科学院生物技术研究所所长,博士,研究员。现为国家生物基因工程安全委员会委员、中国农业生物技术学会常务副理事长、中国生物工程学会副理事长。主要从事水稻联合固氮微生物的功能基因组和合成生物学研究,以及抗除草剂、耐辐射、抗盐耐旱等特殊功能微生物基因资源的开发利用。本文系作者在5月5日农业转基因科学沙龙第一期“深度解读草甘膦”中的报告发言整理)

  针对刚才媒体朋友提出的问题,国际癌症研究所(IARC)把草甘膦列为致癌的2A类,即可能致癌。我的解读是,其实我们生活中可能致癌的东西太多了,如果你要把所有可能致癌的东西在你的生活中排除,在现实生活中你就无法生存的。所以,这几个国际组织的说法不矛盾,国际癌症研究所仅告诉你可能致癌。

  另外一方面,既然涉及一种农药,我认为选择一种已经证明是低毒的农药总比用高毒类的农药要好得多。除草剂不可能一点毒性没有。这个新闻确实引起了很大的反响,但是其背后有政治经济等各种复杂因素,如何进行科学思考和分析,正是我们今天转基因科学沙龙的初衷。

  下面我非常高兴与媒体朋友一起探讨“绿色化工产品的典范:草甘膦以及抗草甘膦转基因作物的前生今世”的话题

  讲到中国的草甘膦市场和中国草甘膦产业的时候,可能媒体和公众并不是十分了解与关注。2015年发表的“中国草甘膦竞争与挑战共存”的这篇文章里面有两组数据,一是2014年我国草甘膦产量约45万吨,孟山都24万吨产量,全球原药产量69万吨。二是我国每年使用草甘膦原药在5万吨左右,其余均出口海外。我国草甘膦万吨以上的出口国分别为阿根廷、美国、巴西、马来西亚、印尼、澳大利亚和泰国。

  现在的问题是,一头热,一头冷。媒体和公众都关注转基因去了,都关注到食品安全去了,二对草甘膦本身及其产业关注度低。所以,今天我第一个要讲的是,什么是草甘膦?

  草甘膦学名N-(邻酰基甲基)甘氨酸,纯品为白色固体,水溶性很低。其实,广义的草甘膦是各种草甘膦盐的总称。

  现在草甘膦国内的品种很多,从孟山都,到包括我们国家的新安化工,草甘膦产品的演变是先是铵盐,现在新一代产品是钾盐。

  为什么草甘膦会发展这么快,其实一个重要原因就是,常规的除草剂药害比较严重。另外一个,与其他除草剂和草甘膦比,草甘膦的除草效果比较好,药害又相对更低。所以,从1974年开发商业化,1980年成为除草剂最大的品种,这个时候用于环境、果园或非种植季节除草。到了1996年,由于转基因作物产业化应用极大推动了草甘膦的广泛使用,现在已成为全球应用最大的农药品种,这是N0.1。

  为什么说草甘膦是一个绿色化工产品呢?

  草甘膦的作用机制的特点这决定的。莽草酸途径广泛在高等植物和微生物中,是合成芳香族氨基酸的唯一途径。但在哺乳动物,鱼类,鸟类,爬行动物和昆虫中缺乏莽草酸途径。草甘膦作用于莽草酸途径中的一个关键酶:5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶(EPSP合酶)。人和动物缺乏这个途径。草甘膦没有作用靶标,所以对人和动物无害。

  但这个代谢途径和这个酶对于植物和微生物非常重要,由于有了这个发现,特别是发现了这个酶的功能以后,进而开发出草甘膦这种除草剂。

  下一个问题是,草甘膦如何作用于这个酶?

  EPSP合酶活性中心与底物3-磷酸莽草酸(S3P)和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)结合,催化合成5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(EPSP)。草甘膦是底物PEP结构类似物,与EPSP合酶活性中心结合效率远高于PEP,通过竞争性结合,抑制EPSP合酶活性,导致植物和微生物死亡。

  草甘膦的优点,它是广谱灭生性、内吸传导型优秀除草剂,具有高效、广谱、低毒、低残留、不破坏土壤环境等优良特性,是世界上使用面积最大的除草剂品种。其唯一的缺点是非选择性的除草,对农作物同样有杀死作用。

  转基因为什么选择草甘膦,或者说为什么转基因作物产业化最大一个品种是抗草甘膦的作物,这也是有它内在原因的。

  第一个原因是,一些土壤微生物高抗草甘膦,从中能获得高抗草甘膦EPSP合酶基因。譬如1999年,我们采集的草甘膦污染土壤中,分离到许多高抗草甘膦的微生物,进而克隆到高抗草甘膦的EPSP合酶基因。第二个原因是转基因技术的发展,能够把微生物来源的目的基因转到作物中,获得抗草甘膦的转基因作物。

  上个世纪的60年代,发现了草甘膦的靶标:EPSP合酶。到了1974年,十几年之后,草甘膦作为除草剂在美国登记了。1992年,美国孟山都公司把农杆菌CP4的抗草甘膦的基因转到大豆中,1997年抗草甘膦的转基因大豆上市。目前,全球60%以上的转基因品种都是抗除草剂的。

  抗除草剂作物的广泛应用带来巨大的农业变革与增产效益。有人说转基因没有增产,其实种植抗除草剂作物就能增产。从1996年以来,在美国采用窄行间距方式种植的大豆产量增加了35%。还有就是免耕,此项技术在美国推广增产35%,在阿根廷增产57%。此外,作为育种标记,还可以快速培养更优良的品种。

  我们老说化学产品不好,其实化学产品也有绿色产品,草甘膦就是最典型的绿色化工产品。

  下面介绍我国抗草甘膦转基因作物的研发现状。

  目前为止,我国没有一个抗除草剂转基因作物获准商业化种植,这是研发的基本现状。但是从1999年国家转基因专项立项以后,我们获得了一系列知识产权的抗草甘膦基因,其中利用部分基因培育的转基因作物目前已进入生物安全评价的环境释放阶段或生产性试验阶段。比如,克隆和改造4个抗草甘膦基因,均申请了国内或PCT专利保护,已在模式植物拟南芥或烟草、以及水稻、玉米、棉花和大豆中进行了功能验证。

  与奥瑞金公司合作,已经培育出了抗草甘膦的转基因玉米,并在2012年进入生产性试验阶段,但多次申请安全证书均未获得通过。其实现在对国内自己研发的产品,在安全性评价上也是非常严格的。

  最后,如何看待草甘膦的安全性问题。

  关于转基因产品的安全性,我一直强调三个原则。第一个原则,个案分析原则。笼统地争论转基因安不安全毫无意义。第二个是科学分析的原则。转基因是否安全以科学试验为依据。第三个是比较分析原则。今天我重点讨论如何进行科学比较分析。

  世界上没有绝对安全的食品。因此,转基因技术其实也是一个替代技术,草甘膦也是一个替代产品。安不安全,关键要与它所替代的东西做比较。譬如转基因技术与传统育种技术或农药化肥高度依赖的传统农业技术进行环境与食品安全性比较。

  农药在农业生产广泛应用。农药分高毒农药、中毒农药和低毒农药。下面我们把草甘膦与两种除草剂进行比较。

  一个是百草枯,在我国曾经广泛应用,对人毒性极大,且无特效解毒药,口服中毒死亡率可达90%以上,目前已被20多个国家禁止或者严格限制使用。我国自2014年7月1日起,撤销百草枯水剂登记和生产许可、2016年7月1日停止水剂在国内销售和使用。

  还有就是乙草胺,这次北京草莓致癌事件的主角,被美国列为2B类致癌物,在欧盟已经2012年取消了乙草胺的登记,但目前我国还没有禁用,是目前我国使用量最大的除草剂之一。

  草甘膦是一种除草剂农药,是药三分毒。科学研究表明,草甘膦大鼠急性经口LD50为4300毫克/公斤,兔急性经皮LD50>5000毫克/公斤,远低于百草枯(大鼠急性口服LD50为150毫克/公斤,家兔急性经皮LD50为204毫克/公斤),对兔眼睛和皮肤有轻度刺激作用,对豚鼠皮肤无过敏和刺激作用。草甘膦在动物体内不蓄积。在试验条件下对动物未见致畸、致突变、致癌作用。因此,草甘膦被列为低毒农药。不用草甘膦,我们能否有更为安全的除草剂来替代?

  2008年,美国草甘膦使用量占总除草剂量的50%,阿特拉津为17%、橙剂4%。在美国,如果不用草甘膦,就不得不选择毒性大得多的除草剂如橙剂和阿特拉津。而在中国,同样没有比草甘膦更安全的选择。

  高技术的发展需要良好的社会氛围,而这种社会氛围需要科学家和媒体朋友共同能力去营造。譬如说这一次草莓农药残留的报道,相关媒体在报道之前,为什么不去北京最大草莓种植户去作个实地调研?为什么不找一家或几家有资质的权威机构去检测?为什么不咨询相关科研机构或相关专家?在食品安全这样一个专业性强,影响最大的话题上,进行单方面的负面报道,既造成了社会恐慌,也给从事草莓生产的农民造成巨大经济损失,对草莓产业的冲击短时间难以消除。这一坑农事件,一定程度上暴露出部分媒体的职业素养与科学素养的问题。

  从这个意义上讲,在今天这个科学沙龙中,媒体朋友和科学家面对面进行交流就显得特别重要。倒不是说就是单向的科学家对媒体朋友进行科普,其实反过来讲,科学家不能只忙于在实验室做科学,或者科普用特别生硬、特别专业的术语,不善于与公众交流。科学家也要向媒体朋友学习如何与公众交流,如何进行科学普及。只要科学家与媒体朋友共同来努力,就有可能创造一个良好的社会氛围,促进我们国家高技术的发展。

  我今天的报告就到这里,谢谢各位媒体朋友!

  来源:基因农业网

(XYS20150510)

This site is supported by ebookdiy.com.

Be the first to comment

Leave a Reply