人們為何熱衷轉基因作物？ 轉基因真的不能增產嗎？

　　來源：我是科學家iScientist

　　在轉基因食品安全性充滿爭議的情況下，人們為何還熱衷於轉基因作物呢？一個重要原因：轉基因作物可以增產，是解決世界未來糧食短缺的唯一途徑。但是，也有不少報道表明轉基因作物並不能增產。「國內外無數的研究和實踐反覆證明，轉基因作物不能增產，迄今世界上還沒有任何一種轉基因作物是增產的，連美國農業部（USDA）都不得不承認，轉基因作物沒有提高產量甚至還有可能下降[1]。」今天的作者向大家講解轉基因是否真的不能增產。

　　美國農業部的說法

　　美國農業部於2014年2月中旬發布了一份名為《轉基因作物在美國》（Genetically Engineered Crops in the United States）的報告[2]，對從1996年開始種植轉基因作物以來的全國形勢進行了總結。在該報告第二部分《美國農民對轉基因技術的使用》（Adoption of GE Crops by U.S。 Farmers）中，對轉基因農作物的產量情況進行了清晰明確的說明。

　　該報告的「表四」中明確的列舉了5類轉基因作物（抗除草劑大豆、抗除草劑棉花、抗除草劑玉米、轉Bt棉花、轉Bt玉米）在多次不同的田間試驗或大田實測數據中獲得的產量、農藥用量和凈回報數據（美國農業部報告第13頁，表4，下同）。對於產量來說，除了唯一一個樣品中，抗除草劑大豆的產量有輕微降低（small decrease）外，其他數據中產量評價均為「增加」或「無差異」。

圖片來源：本表編譯自美國農業部的Genetically Engineered Crops in the United States報告

　　在個案分析中，報告指出，轉Bt作物由於減輕了蟲害造成的損失，因此得以增產。例如，2010年，轉Bt玉米由於對玉米螟的抗性，使得平均產量達到每英畝（1英畝約合0.4公頃）159.2蒲式耳（1蒲式耳玉米約為25.4千克），而相比之下非轉基因玉米平均產量則為132.7蒲式耳，兩者間差異為顯著水平。

　　對於除草劑抗性作物來說，報告指出除了個別調查中產量略有下降，大部分產量則得到了提高。綜合來說，每增加10%的抗除草劑玉米種植，可以帶來0.3%的產量增加；而每增加10%的抗除草劑大豆種植，帶來產量增加可達1.7%。

　　同時，報告還指出，對於同時具有多個轉基因性狀（如帶有多個抗蟲基因和/或抗除草劑基因）的轉基因作物，其產量也高於非轉基因作物，例如帶有2個除草劑抗性和3個抗蟲基因的轉基因玉米，其產量可達每英畝171蒲式耳，而傳統玉米則只有134蒲式耳。

　　由於中國並沒有批准轉基因糧食作物的種植，因此只能比較廣泛種植的轉基因棉花產量。在剛開始種植轉基因棉花的2000年，我國棉花平均每公頃產量只有約1.02噸，而在轉基因棉花種植面積超過70%的2012年，這一數字增長到了1.44噸[3]。

　　此外，有人還指出，美國大豆和玉米的單位產量在16年中每年的增長率都有所下降，大豆從年增長2.18%降到0.82%，玉米則是從3.94%降到1.58%，出現了「負增長」，而我國的棉花產量也出現了同樣的現象，由此說明「轉基因作物增產是謊言」。

　　這裡實際犯了一個簡單的數學錯誤，將「增長率趨緩」理解成了「產量降低」。事實上，不管轉基因作物還是非轉基因作物，其單位產量-時間曲線都是一個斜率逐漸減小的曲線，這是由於作物的單位產量不可能無限增加。因此在通過技術提升挖掘作物產量潛力時，其單產的增幅必然逐漸降低，在最優化的種植條件下，單位產量達到最高，而其後，除非更換作物品種或技術革命，其增長率都接近於零。因此用單產增長率的降低說事，實際上是不了解單產制約因素所致。

　　綜上，正像美國農業部報告結論中提到的那樣，種植轉基因作物為農戶帶來了包括增加產量在內的多種利益，而不是謠言中所謂的「不得不承認，轉基因作物沒有提高產量甚至還有可能下降」。

　　產量由什麼決定

　　也許有人會說，雖然報告指出從總體轉基因作物能夠增加產量，但為什麼調查中有的作物產量是「沒有顯著差異」甚至「輕微降低」呢？這要從轉基因作物的特性回答。

　　在轉基因作物研發過程中，人們最為關心的是兩個問題，首先，引入的基因是否進行了表達，產生了人們期望的性狀；第二，引入基因後是不是引起了其他非目標性狀的出現？對於前者來說，這保證了轉基因作物的有效性，而後者則是保證轉基因作物的可控性。在研發過程中產生的大量轉基因株系，都需要依據以上兩條原則，通過嚴密的篩選過程，來篩選到目的性狀符合預期，同時沒有產生非預期性狀的轉基因作物。這樣的作物，才有可能進入下一步的審批環節。

轉基因植物的培育流程（沒有顯示篩選過程）。圖片編譯自：http://www.dna2life.com/

　　由此可以看到，轉基因作物，其實只是在其親本作物的基礎上，依靠外源基因獲得一個或幾個新的性狀。因此除了目標性狀外，其他性狀不應發生任何變化（發生其他變化，特別是不良變化的植株在篩選過程就被剔除了）。而同時我們也看到，目前廣泛種植的轉基因作物引入的是抗除草劑或抗蟲基因，沒有涉及到關於產量的基因。而對於控制作物產量的基因（如決定果實和籽粒數量、大小、品質的基因等），轉基因作物和其轉基因前的親本作物並沒有差別。因此從理論上說，二者在產量上本身就不會具有差異。

　　那麼，既然控制產量的基因沒有差異，為什麼會出現報告中表現的「增產」現象呢？事實上，「產量不會產生差異」的前提是處於沒有雜草蟲害、水肥氣候一致的理想情況。然而在實際環境下，雜草和害蟲的侵襲，水肥環境的差異，都可造成產量的差異。由於抗蟲轉基因作物能夠抵禦害蟲，抗除草劑作物能夠方便的去除雜草，這都減少了由於蟲害和雜草造成的產量損失，因此從最終產量看形成了轉基因作物增產的現象。

　　要產量還是要成本？

　　產量的確是衡量作物農藝特性最重要的指標之一，但產量並不是農藝性狀的全部。事實上，在商品化的作物市場，作物的生產成本也是十分重要的。

　　在改革開放之前，由於我國糧食單產低，糧食供給不足，吃飽飯都是問題，因此產量成為了作物育種的硬指標。經過數十年的努力，糧食作物的供給基本達到了滿足（水稻、小麥、玉米等自給率達到95%以上），但隨著民眾生活水平的提高，對於油脂以及肉禽蛋奶等動物製品的需求量增加，使得一些作為油脂和飼料來源的作物，如大豆、玉米和油菜的需求量激增。

　　例如2013我國大豆產量為1200萬噸左右，需求量則超過7500萬噸[4]。一方面，如此巨大的缺口只能通過進口彌補，而進口大豆絕大多數為轉基因大豆。另一方面，供不應求的市場推高了市場價格。因此，糧食價格作為糧食安全的重要表現方面，需要進行有效的控制，而價格的直接影響因素之一就是生產成本。

　　在農業生產過程中，物料成本和人力成本佔到了總成本的80%左右。因此降低這部分成本可以有效的降低生產成本，從而提升農民收入，並降低產品市場價格。對於目前廣泛種植的轉基因作物來說，在農民收益方面，雖然轉基因種子價格比傳統種子高25%左右，但由於減少了農藥施用、農機使用以及人員勞動費用，彌補了轉基因作物種子的價格劣勢，這對於大型農場種植者來說尤為如此。

　　美國農業部的報告指出，在2005年每多種10%的轉Bt玉米，可以增長1.7%的凈回報，而到了2010年，該數字則增長為2.3%（第20頁）。對於轉基因大豆來說，儘管報告顯示種植者的收益增加並不顯著，但轉基因大豆的種植則可以顯著下降大豆及其相關產品（包括豆油、動物製品等）的價格。舉例來說，轉基因大豆價格可以比常規大豆低近20%[5]，使用轉基因大豆可以讓油脂企業獲得更多利潤，同時油脂價格更低。這是造成國內油脂和飼料生產企業偏好選擇進口大豆的主要原因。這一點同時也體現在轉基因大豆油與非轉基因大豆油的價格差異上。

轉基因作物推廣降低了農藥的使用量。圖片編譯自美國農業部。

　　對於目前廣泛種植的轉基因作物來說，其最主要的目的是降低生產成本，從而降低其價格，同時提高其在國際市場上的競爭力。產量雖然重要，但其生產成本對於商業化來說更為重要。一味追求產量而不顧及成本的作物，在市場經濟環境下是缺乏競爭力的。

　　向著「多快好省」而努力

　　事實上，產量的提升和收益的增加並非轉基因作物種植面積迅速增加的全部原因。在USDA的報告中我們能清楚的看到，吸引農戶種植轉基因作物的，除了增加的產量外，另一個重要的因素就是能夠節約農田管理時間，從更容易而參加其他活動（第12頁）。而參加其他活動則可以帶來其他額外的收益。這一點對於正在進行城鎮化改革的中國來說尤為重要：轉基因作物的種植更加節省勞動力，使得少數人口就可管理極大面積的農田。這可以讓更多的農民從土地的束縛中解脫出來，從而進入城鎮進行製造業和服務業等工作。而大面積的農田則更有利於集約型的現代農業生產。可以說，轉基因作物已經達到了「省」的要求。

美國農民選擇種植轉基因作物的原因。 圖片來源：編譯自美國農業部。

　　「轉基因不能增產」的無端指責，這也是轉基因作物研發進一步的動力。目前種植的轉基因作物，「省」帶來的好處，更多的是被生產者和流通者感知到。普通消費者對於價格下降帶來的好處感知並不強烈。因此對於新一代轉基因作物來說，在「省」的基礎上，還要達到「多、快、好」，從而同時也讓消費者切實感到轉基因技術對生活帶來的好處。

　　對於「多」來說，可以通過合併目前已發現的大粒、多分櫱、小葉傾角、高結實率、抗鹽、抗旱等基因，從而從根本上提高轉基因作物的產量。

　　「快」包含兩個含義，即研發快和生長快。轉基因技術由於其轉入的是特定形狀的基因，經少數幾代篩選即可固定形狀，相比傳統的雜交育種等手段來說可節省數年的時間。同時，對於新一代轉基因作物，加快其生長速率，增加土地利用率，這也是重要的研發方向。

　　最後，不僅要「多快省」，還需要提升轉基因作物的品質。目前，已經有多種具有更好品質的轉基因作物被研發出來，例如，大米由於其天然的對鎘的偏好性，容易使得大米中鎘含量偏高。而我國科研人員通過轉基因技術，改變已發現的水稻鎘吸收機制。依此研發出低鎘水稻，對減輕鎘對我國民眾健康的威脅有著重要的實際意義。我們相信，隨著現代農業技術的進一步發展，更多「多快好省」的新型轉基因作物將會造福人類。

　　結  論

　　「轉基因作物不能增產」「USDA都不承認」等言論，是嚴重違背客觀事實的。雖然現階段廣泛商業化種植的轉基因作物並不以增產為直接目的，但因為其減少了蟲害和雜草造成的損失，因此在客觀上使得轉基因作物相比傳統作物產量增加。而轉基因作物帶來的成本下降，提高了農民的收益並降低了農產品價格。有著更高產量和其他更優良特性的轉基因作物，是下一代轉基因作物研發的方向。

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