獨家專訪孟山都CTO：農業的未來不只屬於轉基因
撰文 科研圈記者 張士超
談起孟山都，很多人首先會想到的是轉基因、草甘膦、剪不斷理還亂的爭議。但你無法否認的是，孟山都在農業科學領域幾乎一直是標杆一般的存在。從過去的轉基因、RNA 干擾，到時下火熱的大數據、基因編輯，在孟山都手中無不以驚人的速度轉化為看得見摸得著的農業產品。
2050年世界人口將膨脹至100億，為保證糧食安全，人類需要更綠色、更高效的農業技術。然而新技術面臨的不只是科學難題，還有公眾的質疑和誤解。面對科技帶來的巨大的變革，將信將疑者有之、埋頭迴避者有之、閉門造車者有之、強制推行者亦有之。農業的未來究竟在何方，技術又應該如何面對爭議？
羅伯特·傅瑞磊（Robert Fraley）現任孟山都執行副總裁兼首席技術官（CTO），他出身於美國伊利諾伊州的一個家庭農場，於上世紀80年代帶領團隊進行了世界上首次轉基因農作物的大田試驗，並於1996年推出了抗草甘膦的轉基因大豆和轉 Bt 基因的抗蟲棉，獲得了包括世界糧食獎（被譽為「農業諾貝爾獎」）在內的諸多獎項。身為科學家的傅瑞磊始終相信，我們要做的不僅是科研，還有真誠的溝通。溝通的過程或許漫長而曲折，但人們終將擁抱科技引領的美好未來。
孟山都執行副總裁、首席技術官羅伯特·傅瑞磊。圖片來源：孟山都
精準農業
於信息時代的風口起飛
科研圈：在您看來，哪項技術可以被評為2016年農業領域最大成就呢？
傅瑞磊：挺難回答的問題。這就像讓我從孩子中選出一個最喜歡的來。事實上當今的農業領域有很多不錯的新技術。一定要選一個的話，我想應該是精準農業——信息技術正在湧入農業領域，我們可以通過衛星拍照、感測器監測等手段為農民提供更詳細的土壤信息，今年我們的數字化產品已經推廣到全美一半的玉米和大豆種植地。這是一項很令人興奮的成就。另外基因編輯這項強有力的技術會推動醫療和農業的進步，我們也非常看好。
科研圈：您剛才說美國一半的大豆和玉米種植地已經受益於精準農業，能否詳細介紹一下？
傅瑞磊：精準農業集成了多項技術，也意在解決多個問題。農民在耕種過程中需要做出許多決定：哪塊地要先種，種什麼作物？選哪種型號的種子、化肥、農藥？施肥、灌溉的頻率如何把握？諸多決定林林總總有四五十項之多。現在，每一項決定都能通過電腦得到分析，更棒的是這些分析結果可以直接發送到他們農機上的電腦或手頭的智能手機。這樣一來，農民可以及時掌握田間變數信息，分析種子生長表現，高效做出農田管理決策，判斷化肥和殺蟲劑的使用量和施用時機，提高效率避免浪費，從而實現增產。另外很重要的一點是不論在美國、中國還是非洲，只要你有智能手機或對應的農機就可以從中受益。
孟山都旗下氣候公司（The Climate Corporation）開發的精準農業軟體 Climate FieldView 界面，自上而下依次是：農田衛星照片、農機實時監控、施肥助手。截至2016年已有約6億畝農田註冊，農戶可通過軟體挑選購買數據和服務。
科研圈：這種技術會在中國得到普及嗎？對發展中國家來說會不會很昂貴？
傅瑞磊：我認為會普及，並且很快。中國的農業也在走向現代化，這項技術所需的基本設備中國都有。舉個例子：你現在買輛車，車上就會有很多攝像頭、感測器和控制系統，這些裝備也會很快地應用到拖拉機等農機上。
精準農業其實相當於危機管理。大部分發展中國家的農民不會專門請農業顧問，所以有精準農業提供耕種建議、提高產量是件好事。
基因編輯
腳踏實地的摘星者
科研圈：剛才您還提到了基因編輯技術。據我們所知，孟山都將與博德研究所（Broad Institute）合作，將 CRISPR 技術用於新作物開發。基因編輯技術將為農業帶來什麼呢？
傅瑞磊：基因編輯是新一代生物技術中的明珠。轉基因技術使我們可以引入幾種基因，而掌握基因編輯技術後，我們將能改進所有基因，這為作物改良提供了無限可能。但要注意的是，這項技術的應用也基於我們的育種技術，只有培育出優秀的種質資源，轉基因和基因編輯技術才能發揮作用，農民才能獲得更好的種子。
近年來，我們嘗試過許多基因編輯工具。從 TALEN、鋅指核酸酶到 CRISPR，再到下一代基因編輯技術等，它們都有各自的優缺點。我們與博德研究所展開 CRISPR 上的合作，與陶氏（Dow）簽訂了鋅指核酸酶技術的協議，另外我們自己的實驗室也在開發新一代的基因編輯技術。
科研圈：之前的轉基因技術中，我們是轉入已知的基因，比如說這種基因會產生抗蟲蛋白，向植物中轉入該基因就能使作物抗蟲。有了基因編輯技術，我們就可以把作物任意修改成我們想要的樣子嗎？
傅瑞磊：這也許是對基因編輯的誤解。人類很早就開始選擇表現優良的作物，再往後有了更先進的育種技術、轉基因、基因編輯等等，這是一個連續的過程，其目的始終如一。基因編輯給我們帶來更多機會，但並不代表它可以取代轉基因或傳統育種技術。事實上這些技術相輔相成，作物的幾萬個基因我們只會去編輯幾個，剩下的大部分基因依然要靠傳統育種來篩選。當然，基因編輯是一種精確度極高的技術，我們可以用它來修飾特定的基因，從而獲得特定的性狀。我們會利用這項技術改良作物，提高產量、營養成分含量、抗病蟲害能力和惡劣環境的生存能力。
CRISPR 技術使我們可以修改特定位置的基因。圖片來源：Nature
科研圈：但是 CRISPR 也存在脫靶現象。
傅瑞磊：所以說基因編輯技術雖然強大，但我們依然需要傳統育種技術篩選淘汰。兩相結合之下，脫靶帶來的問題就微乎其微了。
科研圈：孟山都與許多機構進行過技術合作。在您看來，技術應如何嚮應用轉化？
傅瑞磊：作為一家企業，我們的經驗是積極尋求合作，建立夥伴關係。我們和許多大學、大公司、初創公司都有合作，也自己做風投。比如博德研究所的合作，我們注意到他們，是因為他們是 CRISPR 以及下一代基因編輯技術的領軍隊伍，但剛才提到，只有基因編輯技術還不夠，還需要育種等方面的技術, 而孟山都在這些領域有著強大的優勢。
RNAi
諾獎17年後的新篇章
科研圈：基因編輯技術剛剛誕生就大紅大紫，而另外一項技術——RNAi 在十幾年前就得了諾貝爾獎，如今這項技術是否在得到了應用呢？
傅瑞磊：我們在利用 RNAi 技術開發新的抗蟲害產品，比如: 我們在研究玉米根甲，這是一種生活在土壤中以玉米根部為食的害蟲。將 RNAi 技術引入玉米中，這種害蟲取食後其特定基因就會被沉默。美國的監管部門正在審批這項技術，預計幾年內就可以應用。
圖為蜜蜂身上寄生的瓦蟎。圖片來源：https://goo.gl/images/dplGfC
另外一個激動人心的例子是將 RNAi 技術用於保護蜂群。有一種名為瓦蟎的寄生蟲會對蜜蜂造成威脅。如果直接噴洒殺蟲劑，如何保證蜜蜂本身無恙呢？我們對蜜蜂和瓦蟎的基因進行測序，設計了可以沉默瓦蟎基因的 RNA 片段，再讓蜜蜂進食這種 RNA。RNAi 使得特異性殺滅昆蟲寄生蟲成為了可能。
科研圈：殺滅瓦蟎的 RNA 片段是通過進食進入蜜蜂體內的？從蜜蜂進食到作用於瓦蟎基因的過程中，RNA 不會降解嗎？
傅瑞磊：是通過進食攝入的。蜜蜂在夏天會出去授粉，但冬天要通過糖水來餵養它們，這時我們就可以在糖水中加入特定的 RNA 片段。我們已經開發出了提高 RNA 的穩定性的技術手段，以使 RNA 片段歷經糖水-蜜蜂-瓦蟎這一過程而不被降解，直至達到殺蟲目的。
標識與爭議
科學家應該做什麼
科研圈：今年7月美國通過了轉基因標識法案，規定今後全美所有的轉基因食品都要標註，您怎麼看待這一事件？
傅瑞磊：我很高興。這是一項基於科學原則的標識法案。轉基因作物已安全商業化20年，但為消費者提供選擇，其實沒什麼不好。過去美國各個州的標識法案不同，是否要標註、如何標註都沒有統一，這樣會造成消費者的困擾，抬高食品價格，並擾亂州際商品流通。從這個意義上講，全美統一標識其實是一種進步，能促進更透明的信息公開方式，同時也防止各州法案帶來的經濟影響。
美國農業部（USDA）會在接下來兩年內製定具體的標識法規，食品生產商有幾種標識方案可選：直接標註「含轉基因成分」，或放一個圖標，或放一個二維碼。二維碼是最棒的方式，有了二維碼，我們可以為消費者提供原產地、品種、加工方式等等大量信息。食品標識滿足消費者的選擇權和知情權，而該法案的通過，能夠平息以往的爭論，使人們把精力投入到更重要的事情上去。
科研圈：中國國內的轉基因標識政策更為嚴格，很多人擔心這會影響消費者的購買意願，以及商家售賣轉基因產品的積極性。
傅瑞磊：十年前在美國同樣有這樣的擔心，但結果是玉米片的銷量並沒有受到影響。也許是我們太多慮了。消費者終將選擇做出自己的選擇，我相信也會是大勢所趨的選擇。
孟山都工作人員向記者展示了手邊的零食，外包裝下方註明有「轉基因成分」。
科研圈：您認為包括轉基因在內的這些技術，多久之後可以為公眾完全接受呢？
傅瑞磊：回顧轉基因這幾十年的發展史，總體還是非常順利的。我在1981年加入孟山都，開始做包括轉基因在內的生物科技研究，那時你如果告訴我：「轉基因會是發展最快的農業技術，三十年後轉基因作物會遍布約三十個國家、全球1/4的農田耕地。」我肯定不敢相信。話說回來，如果你當時告訴我三十年後我們居然還在就轉基因的安全性和標識吵得不可開交，我也難以置信。
我們一直在談農業領域，從應用來說，轉基因技術遠非局限在農業上，這項技術早已大規模應用於藥物生產、環境修復以及燃料生產等領域。以醫療領域為例，許多人不知道世界上第一種轉基因生物製品其實是人工胰島素。今天，在美國——或許在中國也一樣——半數的新葯都要用到轉基因技術。轉基因技術還被應用於發酵所得的食物和添加劑、可直接食用的食材和工業用途等……我一年前寫過一篇文章講，我們已經生活在轉基因的世界中。遺憾的是有些人依舊不敢接受。
再舉個別的例子：我不知道中國有沒有這個問題，但在美國有10%~15%的人不敢給孩子接種疫苗，原因無非是在互聯網的哪個角落看到「打疫苗有危害」的言論，這完全是危言聳聽。看吧，疫苗問題和轉基因問題是多麼相像。科學的傳播還任重道遠，我們要更積極地去溝通交流，當然也有賴於媒體的傳播。
糧食安全&氣候變化
農業如何對抗全球性問題
科研圈：糧食安全在未來幾十年內會受到威脅嗎？我們應該怎樣避免糧食危機呢？
傅瑞磊：當今很多人並沒有意識到糧食危機，而實際上，到2050年全球人口將達到100億，我們須要將糧食產量翻倍才能滿足持續增長的人口需求。
政府和監管部門要更加重視科技在農業中的應用。在基因編輯、RNAi、土壤微生物研究、大數據等等技術的幫助下我們可以應對未來的糧食問題。鑒於糧食安全的重要性，我認為目前世界各國對農業科技開發的投入還遠遠不夠。作為一個樂觀主義者，我認為最大的問題並不在技術上，而在於溝通和交流，以及將技術投入使用。
另外，農業也是用水大戶、溫室氣體排放的主要來源之一，農業科技的發展也有助於解決這些問題。
氣候變化帶來的危害迫在眉睫。圖片來源：孟山都
科研圈：生物技術的發展也有助於對抗全球變暖等環境問題？
傅瑞磊：是的，大致有三方面原因吧。首先耕種效率的提升可以降低擴展耕地的需求，減少毀林開荒；其次農作物也會通過光合作用吸收二氧化碳，高產量意味著更多的碳被固定下來；還有一點是氮排放，含氮氣體是比二氧化碳更強的溫室氣體，並且氮還會污染空氣和水源。
中美兩國都在使用大量的氮肥。農民施肥後，如果下雨，氮會進入地下水；如果土壤升溫，氮會逸散到大氣中。有了精準農業的助力，農民就可以掌握準確的施肥量和時機。用水也是一樣的道理。
另外我們之前還提到玉米根甲。如果作物的根被蟲蛀，就無法發揮正常的吸水功能。除掉玉米根甲相當於提高了作物對水的利用效率。氣候變暖后土壤溫度升高了多少？土壤菌群和害蟲的活動有何變化？這也須要精準農業來回答。
有機農業
傳統亦可擁抱新時代
科研圈：孟山都致力於農業科技的發展，也可以說是致力於提高農業的效率。那您怎麼看相對「低效」但受到熱捧的有機農業？
傅瑞磊：其實孟山都出售轉基因種子，也出售用於有機農業的種子。確實有許多消費者熱衷有機產品。有不同的選擇未嘗不是一件好事。另外值得一提的是，有機農業與先進技術並不是對立關係。有機農業同樣可以從分子育種、精準農業、土壤微生物等技術中獲益。
在美國，有機農業並不會完全不用化學品。區別只是在於，一般農民使用美國環境署（EPA）批准的農藥，有機農業用「有機食品生產法案」中批准使用的農藥。事實上如果你仔細比較下，它們的相同點比不同點還要多。有機農業關注的土壤健康、覆蓋作物，傳統農業和轉基因農業也在學習。在我看來有機農業很大程度上是一種生活方式，一種營銷，並沒有研究顯示有機農業產品在品質和成分上有何不同。
科研圈：但許多人傾向有機農業的原因是相信傳統方式，對新興技術有或多或少的抵觸。您認為精準農業、基因編輯、RNAi 等技術將來會和轉基因作物一樣受到質疑嗎？
傅瑞磊：但願不會，但我們必須得為此做好準備。在轉基因上的經驗告訴我，關於科學的溝通交流非常重要。交流對象不僅是公眾，還要包括決策者、政策制定者等等。民眾也許不會像接受智能手機中的科技一樣那麼容易接受農業中的科技，但他們終會接受，監管部門也會做出正確的決策。
我們需要好科學，同樣需要好科普。我堅信，人類需要偉大的科學研究，誕生出卓越的產品。但還有一點很重要：人們也容易止步於對陌生事物的恐懼，所以我們傳播科學的任務就尤為重要。
科研圈：這也是我們在做的事情。
附：
2016年7月，國務院「十三五」國家科技創新規劃明確表示，包括轉基因在內的一系列國家重大科技專項將加快實施，核心關鍵技術要在「十三五」期間持續攻克，在戰略必爭領域搶佔未來競爭制高點。
我國目前的《外商投資產業指導目錄（2015年修訂）》禁止外資及合資企業經營轉基因作物育種和商業化。因此，目前孟山都在中國並未開展轉基因種子業務。
※面對上萬篇問題論文，期刊35年來沉默不語
※想做數據科學？這位科研商業雙豐收的科學家給你建議
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