轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研究,主要是改善農(nóng)作物抵抗害蟲和惡劣天氣以及提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分的含量。現(xiàn)在科學(xué)家們開始了轉(zhuǎn)變農(nóng)作物基因的另一研究,開始對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行特殊的基因改變,使這些轉(zhuǎn)基因作物能夠?qū)iT用于生產(chǎn)燃料乙醇和其他生物燃料,以緩解油價(jià)飆升和環(huán)境污染等問題。目前,美國(guó)的各大種子公司和生物技術(shù)公司也相繼加大了該領(lǐng)域的研究投入。
美國(guó)杜邦公司的種子專家比爾·涅波爾多年來一直在為如何解決轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物用于生物能源的問題頭疼。石油價(jià)格居高不下,美國(guó)等國(guó)家對(duì)生物能源的需求量不斷增加,農(nóng)作物產(chǎn)量以前所未有的速度增長(zhǎng)。
“近41年來,北美的農(nóng)作物產(chǎn)量已經(jīng)翻了一番,但我們不會(huì)再有那么多時(shí)間實(shí)現(xiàn)下一個(gè)翻番。” 比爾·涅波爾說。所以,他認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)增產(chǎn),除了擴(kuò)大種植面積以外,轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植將是唯一的選擇。
2007年,杜邦公司和世界上最大的油籽加工企業(yè)邦吉公司宣布,他們將在現(xiàn)有的合作改善食用大豆的各種生物性能基礎(chǔ)上,重新設(shè)計(jì)大豆的基因,以用于生物柴油和其他工業(yè)生產(chǎn)。
杜邦公司的種子部門也為了配合轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研究,投入了大量的資金并配置專門人員。他們將9%至11%的收入專門用于研發(fā)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物,而且還將聘用的科學(xué)家數(shù)量增加25%。這一切都是為了通過提高農(nóng)作物抵御病蟲害和抗雜草的能力來提高產(chǎn)量,同時(shí)找到最適合提煉乙醇等生物能源的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。
產(chǎn)量危機(jī)的破解
從事生物能源研究的科學(xué)家們一直將自己局限在固有的視野里,他們對(duì)生物能源的關(guān)注主要集中在工業(yè)生產(chǎn)方面,比如改進(jìn)利用農(nóng)作物生產(chǎn)乙醇的化學(xué)工藝,提高乙醇的產(chǎn)量等方面??墒?,事情并非想象中的順利,原因就是來自農(nóng)作物本身即要滿足食用需求,又要滿足工業(yè)用途中導(dǎo)致的產(chǎn)量不足問題。
以乙醇為例,其主要原料是玉米,即使將全球的玉米都用來生產(chǎn)乙醇,這些乙醇只能取代石油市場(chǎng)15%的份額。 但是,現(xiàn)實(shí)比預(yù)想的數(shù)字更可憐。2006年中國(guó)的乙醇產(chǎn)量為130萬噸,主要原料是小麥和薯干,而不是最適合生產(chǎn)乙醇的玉米。而2006年中國(guó)玉米產(chǎn)量1.385億噸,燃料乙醇所用的玉米量只占工業(yè)用量的1/10,總玉米產(chǎn)量的2%。
這一數(shù)據(jù),讓業(yè)內(nèi)有些震驚??茖W(xué)家們必須尋找其他農(nóng)作物原料,以生產(chǎn)更多的生物燃料。美國(guó)能源部的一位官員曾表示,未來10到15年,如果生物能源在市場(chǎng)上的份額提升50%,則需要依賴科學(xué)家們對(duì)農(nóng)作物原料進(jìn)行改進(jìn),保證進(jìn)入乙醇生產(chǎn)工廠的原料含有更高的生物能量。
他們開始將眼光轉(zhuǎn)向大受爭(zhēng)議的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物上。比爾·涅波爾認(rèn)為,想提高生物燃料在石油消耗中的比例,使生物能源在整個(gè)能源消耗中占有重要的地位,必須對(duì)農(nóng)作物本身進(jìn)行改進(jìn),讓這些農(nóng)作物每畝能源產(chǎn)量不斷提高。而轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物是最適合的,首先是其改性后的產(chǎn)量高于普通農(nóng)作物;其次,一旦大面積種植,價(jià)格將低于普通農(nóng)作物。
在轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植方面,全球市場(chǎng)的走勢(shì)也是蒸蒸日上。國(guó)際農(nóng)業(yè)生物應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)(ISAAA)預(yù)計(jì)2010年轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物全球銷售額可達(dá)250億美元,而在2005年,世界轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物銷售額只有80億美元,5年的時(shí)間將增加到3倍以上。這一預(yù)測(cè)讓業(yè)內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物被廣大農(nóng)民接受的速度感到有些詫異,也對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的力量不敢小視。
中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所蔣和平教授說,這一高增長(zhǎng)率反映了發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的農(nóng)民對(duì)于轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的接受程度都在迅速增加。美國(guó)是世界上第一個(gè)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商業(yè)化種植的國(guó)家,其轉(zhuǎn)基因作物種植面積一直居世界首位,種植面積達(dá)3030萬公頃,占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的68%。
目前,最主要的轉(zhuǎn)基因作物是大豆和玉米,這兩種作物的種植面積大約占全球轉(zhuǎn)基因作物總面積的80%。其中轉(zhuǎn)基因大豆占全球轉(zhuǎn)基因作物面積約60%,轉(zhuǎn)基因棉花和油菜的種植面積位居第三和第四。
以玉米為例,據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì),美國(guó)2006年種植的玉米中有61%是轉(zhuǎn)基因玉米,而2005年這一數(shù)字僅為52%。比爾·涅波爾認(rèn)為,隨著市場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米的需求不斷增長(zhǎng),這一比例最終將增至95%左右。
有科學(xué)家大膽的設(shè)想,如果在全球種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物專供生物能源使用,不斷地?cái)U(kuò)大產(chǎn)能,并用于生物能源等替代能源,將很快解決能源危機(jī)。
安全問題的博弈
實(shí)際上,全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在生物能源方面的應(yīng)用并不理想,目前并沒有任何數(shù)據(jù)表明主要原因就是安全問題。中國(guó)農(nóng)業(yè)部雖然對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物開放了一定的領(lǐng)域,但是記者了解到,從政策方面還是以限制的態(tài)度為主。
農(nóng)業(yè)部方面表示,目前看來轉(zhuǎn)基因還是一個(gè)比較敏感的話題,雖然全球都在討論轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物用作生物能源。但是,其中涉及到糧食安全問題,中國(guó)還是以保守的態(tài)度來面對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的開放問題。
一些中國(guó)的科學(xué)家也對(duì)美國(guó)看好轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)生了質(zhì)疑,他們認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的大面積種植是危險(xiǎn)的。因?yàn)楸桓淖兞嘶虻霓r(nóng)作物將會(huì)交叉感染其它野生植物,導(dǎo)致森林中其它野生植物因木質(zhì)素含量降低從而缺乏硬度而逐漸枯萎。
雖然轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物有著誘人的前景和改變?nèi)祟惸茉次C(jī)的重任,還是應(yīng)該謹(jǐn)慎前行,僅為滿足現(xiàn)代人對(duì)汽車的嗜好而改變農(nóng)作物的基因完全沒有必要。
面對(duì)這些質(zhì)疑,設(shè)計(jì)這些轉(zhuǎn)基因能源農(nóng)作物的科學(xué)家們解釋說,與美國(guó)嚴(yán)重依賴從國(guó)外進(jìn)口石油的危機(jī)相比,這些質(zhì)疑所提出的風(fēng)險(xiǎn)顯然是微不足道的,況且這些能幫助生產(chǎn)乙醇的農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中能吸收大量的二氧化碳,從而可以幫助人類應(yīng)對(duì)全球變暖,實(shí)際上是對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利的行為。
先正達(dá)(Syngenta)是瑞士的農(nóng)業(yè)科技公司,一直致力于通過創(chuàng)新的科研技術(shù)為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。其轉(zhuǎn)基因玉米的優(yōu)勢(shì)也遭到了一些人的質(zhì)疑,他們認(rèn)為這些玉米不僅僅用做工業(yè)目的,由于交叉感染或種子混雜的影響,人們和動(dòng)物會(huì)不可避免地食用這些玉米。
在2000年美國(guó),一種轉(zhuǎn)基因玉米只被批準(zhǔn)供動(dòng)物食用,但最后居然進(jìn)入人類的餐桌,公司不得不召回所有的玉米并嚴(yán)重破壞了美國(guó)向國(guó)外出口玉米的市場(chǎng)。這件風(fēng)波導(dǎo)致人們對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的不信任一直延續(xù)至今。
有些國(guó)家對(duì)于轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植也顯得有些疲憊。例如日本,被農(nóng)林省批準(zhǔn)從事轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研究的6家企業(yè)有日本煙草、三菱化學(xué)、三井化學(xué)、麒麟啤酒、卡古梅和塔基伊。其中三井化學(xué)公司從5年前就著手開發(fā)抗過敏性水稻,由于抗過敏性需要對(duì)多種蛋白質(zhì)的產(chǎn)生進(jìn)行控制,所需開發(fā)費(fèi)用巨大,且目前尚沒有商業(yè)化前景,因此該公司已決定終止這項(xiàng)研究。
就在2007年3月,由美國(guó)康涅狄格大學(xué)華裔生物學(xué)教授李義領(lǐng)導(dǎo)的研究小組經(jīng)過近6年的不斷探索,終于在消除轉(zhuǎn)基因植物對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的潛在威脅方面獲得突破。他們利用其開發(fā)出來的“外源基因去除”技術(shù),成功地將轉(zhuǎn)基因植物中的外來基因從植物的花粉和種子中徹底清除掉,從而有可能打消人們對(duì)轉(zhuǎn)基因植物安全性的顧慮。
這一技術(shù)的成功,又讓人們看到了轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的希望。李義教授解釋說,比如抗除草劑玉米的種植,在玉米的生長(zhǎng)階段,因其根、莖、葉中含有抗除草劑的基因,施用除草劑不會(huì)影響其正常生長(zhǎng),保證了其在田中的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。
但當(dāng)玉米趨于成熟時(shí),預(yù)先設(shè)計(jì)好的基因重組系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)將玉米花穗中的全部抗除草劑基因去掉,既很好地解決了抗除草劑基因的飄移擴(kuò)散問題,又可以讓消費(fèi)者放心大膽地食用。他透露,進(jìn)行試驗(yàn)的煙草植物數(shù)量多達(dá)3萬株,外源基因去除效率達(dá)到100%。
中國(guó)市場(chǎng)的困境
中國(guó)科學(xué)院農(nóng)業(yè)政策研究中心主任黃季 稱:“中國(guó)是一個(gè)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物應(yīng)用的大國(guó)!”。政府每年向轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物投入的資金超過人民幣20億人民幣,預(yù)計(jì)該項(xiàng)投資未來幾年將以每年20%-30%的速度遞增。
2006年種植轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)民從政府手中獲得財(cái)政資助近人民幣25億元(合3.216億美元),超過了其他發(fā)展中國(guó)家政府在這方面的支出。
可是,其中用于可生產(chǎn)生物能源農(nóng)作物的并不占主導(dǎo)地位,主要作物是不能用于生物能源的棉花。在2006年,680萬小型農(nóng)戶種植了350萬公頃的抗蟲棉。盡管轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積增長(zhǎng)了20萬公頃,但轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物依然穩(wěn)定在66%的比例。據(jù)ISAAA數(shù)據(jù),中國(guó)2006年種植了350萬公頃的轉(zhuǎn)基因棉花,種植面積較上年增長(zhǎng)6%,位列全球第六位。
據(jù)稱這筆來自政府的資金可能會(huì)用于轉(zhuǎn)基因棉花以外的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研究。黃季焜表示,至于是否用于和生物能源相關(guān)的大豆、玉米等方面的研究,不方便透露。
而獲得農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物批準(zhǔn)的美國(guó)孟山都(Monsanto)公司在中國(guó)的發(fā)展步伐,并沒有像美國(guó)一樣快速。孟山都公司是美國(guó)大豆、玉米等谷物基因改造的大廠商,但是在中國(guó),至今也未能在生物能源方面有所建樹,公司則將主要的精力放在轉(zhuǎn)基因棉花的研發(fā)方面。
美國(guó)孟山都公司稱,雖然已獲批準(zhǔn),他們并沒有打算向中國(guó)出口大豆、玉米等轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。至于原因,還是與中國(guó)的生物能源的發(fā)展方向有關(guān)。他們認(rèn)為,目前中國(guó)的生物能源產(chǎn)業(yè)并未形成規(guī)模,盲目出口并不有利。而中國(guó)政府對(duì)于大面積種植轉(zhuǎn)基因大豆、玉米還是持不支持的態(tài)度。
就在日前中國(guó)政府叫停玉米加工乙醇新項(xiàng)目,國(guó)家發(fā)改委已要求各地方政府,停止批準(zhǔn)用于“工業(yè)用途”的玉米加工新項(xiàng)目。原因很簡(jiǎn)單,近期的糧價(jià)上漲形勢(shì)過猛,發(fā)改委認(rèn)為乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展過快,加劇了中國(guó)政府對(duì)糧價(jià)走高的擔(dān)心。
在中國(guó)政府的發(fā)展觀中,“糧食安全”是比發(fā)展生物能源更重要的問題。政府方面認(rèn)為由于中國(guó)的特殊國(guó)情,吃飯問題依然是個(gè)大問題,中國(guó)的糧食安全問題極為敏感,加上中國(guó)人均可使用的農(nóng)業(yè)用地不多,糧食生產(chǎn)與其他生物能源作物很容易形成爭(zhēng)地爭(zhēng)空間的情況。
中國(guó)政府對(duì)乙醇燃料工業(yè)的限制,對(duì)中國(guó)生物能源的發(fā)展必然會(huì)產(chǎn)生影響。大規(guī)模發(fā)展生物能源的工業(yè)前景需要重新評(píng)估。雖然中國(guó)在政策上也鼓勵(lì)發(fā)展生物能源,但目前來看中國(guó)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的、工業(yè)化的生物能源發(fā)展,在中國(guó)的前景并不樂觀。
政府的這一舉措,業(yè)界有些微詞。一位不愿意透露姓名的農(nóng)業(yè)專家說:“政府的限制并不能解決糧食安全問題,而是有序的引導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。生物能源本來就發(fā)展的很緩慢,加上人為的干預(yù),很容易導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)的萎縮。”