利用DNA重组技术使人们可以按照预想的目的将外源基因转入受体生物基因中,从而对受体生物醒转进行定向改良 。这样的得到的生物即为转基因生物,利用转基因生物生产的食品即是转基因食品 。转基因食品与传统食品最大的区别在于它是利用基因工程技术获得,含有理论上可以来源于任何生物的外源基因,使得不同物种基因间由于生殖隔离而形成的界限被完全打破 。
现阶段全球大面积种植的商业转基因作物主要有两种:耐除草剂作物和抗虫害作物 。
耐除草剂作物是最常采用的商业转基因技术 。通过转基因的手段,可以使作物对有毒化学物质变得不敏感 。一般来说,除草剂能抑制植物生长所需要的酶,使得植物无法生产关键的蛋白质,最终造成植物死亡 。以全球销量最高的除草剂草甘膦()为例,它能够抑制EPSP合成酶(一种能够催化3-磷酸莽草酸产生EPSP的酶,这一催化步骤是植物合成一些必需氨基酸如色氨酸的关键步骤),使得植物无法生产它需要的蛋白质,最终导致枯萎死亡 。如果农作物能够抵抗草甘膦一类的除草剂,这样在使用除草剂的时候就不会担心对农作物的伤害 。1980年代,孟山都公司()通过研究发现了一种能够耐受草甘膦的细菌,随后通过科学家们的不断努力,终于将相关基因植入玉米 。这样就产生了使用除草剂草甘膦却不影响植物EPSP合成酶工作的作物 。
虫害每年都会造成农作物大量减产,比如说,如果不采取任何控制措施,全球每年将损失35%的棉花产量 。传统的虫害控制是一笔大生意,杀虫剂的销售每年会给相关厂商带来数十亿美元的收益 。不幸的是,随着时间的推移,害虫会对杀虫剂产生抗性,这样农民就不得不使用更大的剂量 。这样农民不但增加了成本,还增加了农产品的安全风险,并使大量有毒化学物质流入到了环境中 。那么,如果植物能够自己产生杀虫剂,因大量使用杀虫剂带来的各种问题不就解决了吗?这就需要使用转基因技术 。科学家研究了许多种手段,现在应用于生产的是一种叫做Bt作物,这种作物植入了苏云金杆菌(简称Bt)的基因,因而可以产生苏云金杆菌杀虫剂 。苏云金杆菌从20世纪20年代起就用于害虫的防治,是一种微生物杀虫剂 。当害虫咬嚼庄稼,同时摄入苏云金杆菌时,这种杀虫菌在生长发育过程中产生芽胞并形成一种蛋白质毒素,可以破坏害虫的消化道,引起食欲减退,行动迟缓、呕吐、腹泻,最终使害虫一命呜呼 。这样一来就不用再喷农药了 。现在,已有包括烟草、番茄、土豆、棉花、玉米在内的多种作物可以采用这种技术 。
通过上述两种商业转基因技术改造的作物被称为第一代转基因作物 。近年来,已发展出被称为第二代转基因作物的品种,如登上过时代周刊封面,并在中国引起广泛争议的“黄金大米” 。第二代转基因技术对作物进行了更为复杂的改造,同时也采取了完全不同的研发模式,但还没有进行大规模商业化生产 。增加产量、减轻劳动投入,是农业发展的必然方向 。而转基因,是目前最现实可行的途径之一 。从长远来看,转基因技术应用于食品生产将不得不是大势所趋 。联合国粮农组织评估认为到2050年时,全世界至少需要增产40%的粮食 。而在未来的25年内,耕地面积的不断减少,全球气候变化以及生态环境的恶化对食品供应产业的影响是巨大的 。世界最主要的三大粮食作物:大米,小麦和玉米的主要生产国都是那些最容易受到气候变化影响的国家,由于极端气候造成减产的事件也不断增多,损失也越来越大 。自转基因作物首次商业化以来,已经过去了近二十年,转基因作物大大增了农作物的产量(折合约$98 ),减少了农药的使用(约4亿7千3百万公斤) 。
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