转基因：天使还是魔鬼? 《环球科学》刊发专题
编者按转基因是今年以来讨论的焦点，有人说好，有人说坏，几乎全民都在争论转基因的好处和坏处，各持己见，互不相让。有说吃转基因要得癌症，影响生育的，也有说那是用科学的技术手段提高作物产量，减少病虫害，是有益的。
2013年7月号《环球科学》独家刊发了《自然》转基因专题，以详实数据呈现转基因作物的全球图景，剖析事实与谣传，描绘转基因未来发展之路。信息全面，有助于我们思考和辨别新事物，此文不代表本报立场，仅作参考。
转基因作物
产量更高，利益更大如今
新一代转基因作物走出实验室、走向市场之际，情况将会改观。从延缓变色的苹果，到营养增强、可以改善贫穷国家人民饮食的“黄金大米”和亮橙色香蕉，一些新作物将解决新的问题。
新一代作物中，还有一些会用到更先进的基因技术，可以更精确地“编辑”植物本身的基因组。用这样的方法，就不太需要向经济作物中转入其他物种的基因。这样一来，将会减少公众对转基因食品的不安。
当然，无论这些作物在实验室里表现出的前景是多么美好，它们还必须通过辛苦、昂贵、精细的田间实验来证明其优势，通过层层关卡，并且消除公众通常会有的疑惑。
尽管如此，绝大多数研究转基因生物的人都信心十足地认为，最严重的技术问题业已克服，未来是光明的。
第一波转基因作物主要面向的市场是农民，目标是让他们工作更轻松，产量更高，利益更大。举例来说，1996年，生物技术公司孟山都推出了他们第一个畅销品种：“抗农达”。这是一个大豆品种，转入了细菌基因，可以耐受孟山都公司生产的除草剂草甘膦(商品名“农达”)。这意味着农民们可以只需一种除草剂就能除掉大多数杂草，同时还不损伤庄稼。接着，很快出现了其他转基因作物，包括孟山都公司的Bt棉花：这种棉花经过了改造，可以产生一种能杀灭棉铃虫的毒素，从而减少杀虫剂的用量。
农民依然会是新一代转基因作物的主力市场。譬如，位于英国哈普敦的洛桑研究所，科学家正在开发一种新作物，种植这类作物所需杀虫剂比Bt棉花还少，甚至根本不用杀虫剂。在这些作物中，起关键作用的是一种有警示性的外激素。某些野生植物品种在演化过程中会产生这种外激素，模拟蚜虫受到攻击时释放的化学警告信号。把这种化学防卫物质的基因转入小麦后，会让小虫子们误以为身陷危境，从而达到驱虫的目的。这种作物在防虫的时候完全不需要用到杀虫剂。
黄金大米是一种经过改造的大米
在苏黎世的瑞士联邦理工学院，由赫尔夫·范德休伦领头的植物生物技术课题组正在研究木薯，这是一种热带灌木，其块茎在发展中国家作为主食。
利用基因工程手段，将抗木薯褐条病毒的基因，插入天然就能抵抗木薯花叶病毒的自然突变体，从而得到对这两种病毒都有抗病能力的木薯。范德休伦等人已成功培育出这种转基因植物，目前正与非洲的大学合作安排田间实验，以确认它们能够在田间生长。
发展中国家的农作物研究有大部分是关注营养增强的问题，最著名的例子就是黄金大米。黄金大米正是一种经过改造的大米。它的独特黄色来自添加的β-胡萝卜素，也就是维生素A的前体，借以弥补很多东亚国家饮食中所缺乏的维生素A。自2000年第一代黄金大米问世，经过多年的不懈努力，黄金大米目前已在菲律宾开展田间实验，2014年可以通过最终的监管审批并到达农民手中。
其他作物紧随其后。澳大利亚昆士兰科技大学热带作物与生物用品中心负责人詹姆斯·戴尔就在研究可抗黄叶病(真菌引起的香蕉枯萎)，同时增加β-胡萝卜素、铁等营养元素的香蕉。他解释说，在乌干达等非洲国家，“微量元素真的非常缺乏”，而香蕉是他们的主食。目前他们已在澳大利亚展开田间实验。
有一部分转基因作物针对的是食品生产链的下一个环节：食品加工商。譬如，美国农业研究局阿巴拉契亚水果研究工作站的分子植物生物学家克里斯·达迪克解释说，传统的李子很难加工，因为给李子去核时，往往会留下坚硬而尖利的碎片。他们目前刚开展的一项研究，是利用一种基本无核的常规育种李子，通过基因工程手段改造成完全无核的水果。
接下来，就是直接面向最终消费者而设计的转基因食品了。先锋之一是“北极苹果”，它的特点是切开或啃咬后不会很快变成褐色。这也是拜转基因所赐，插入的基因来自某些多酚氧化酶(造成变色的生化反应中关键的一种酶)水平较低的苹果品种。
卡特是加拿大奥卡诺根特种水果公司的总经理，这家公司正是北极苹果的开发商。卡特说，超市里的苹果渐渐被胡萝卜等洗净切条，开袋即食的瓜果所取代。如果苹果也能加工成这样的食品同时又不会变色的话，那就给食品工业带来了大福利。
抗旱植物，调整自身多个基因
迄今为止，转基因研究依靠的技术虽已成熟但相对粗放，例如“基因枪”，就是在纳米金颗粒外面包上来源于其他生物的DNA，然后打入目标植株的细胞，使DNA随机插入植株的基因组。新的工具可以提高基因改造的精确度。
举例来说，转录激活因子样效应物核酸酶和锌指核酸酶能够按人所需在DNA的特定位置剪切。美国明尼苏达大学的丹·沃伊塔斯说，“正因为能够明确基因插入的位置，我们可以知道外源基因在染色体的哪一段。”因此，研究人员可以在基因组上，选择一个让新基因表达的最好位点，并尽量减少对植物自身基因组的干扰。沃伊塔斯小组用锌指核酸酶改造烟草植株，转入了抗除草剂基因；还有些研究组利用锌指核酸酶，把抗除草剂的基因转入玉米，把水稻中与白叶枯病有关的基因剪切下来。
但沃伊塔斯表示，这些技术的“真正威力”在于，能够通过修饰植物的原有基因而给植物带来新的性状。譬如，研究人员想要获得抗旱植物时，可以不用给植物转入耐寒细菌的基因，而是调整植物自身的多个基因，从而达到使其在干旱环境存活的目的。“实际上，技术的下一步发展将是同时导入和调节多个基因。”他说。
德雷克·扬茨是位于美国生物技术公司的合伙创始人之一，他对改造植物本身的基因也很感兴趣。孟山都公司在培育抗农达作物时，向作物转入了细菌的EPSPS基因，而实际上，所有植物都含有类似的基因，也就是说，修改植物自带的这个基因而不是转入外源基因，应该也有可能产生抗除草剂的效果。
促使开花的基因可以再被敲除，得到的新品种就不是转基因植物
阿巴拉契亚水果研究工作站的植物科学家拉尔夫·斯科扎所领导的小组正在培育转基因李树，改良李树只能在温室中生长。而在插入了杨树的基因后，它们会比传统李树的开花时间早且长。一旦培育出所需的性状，以前转入的促使开花的基因可以再被敲除，这样得到的新品种就不是转基因植物了。采用这种“快速”育种策略，斯科扎等人正在致力于培育抗李痘病毒的李树，并使果实的含糖量更高。这种做法也被其他地方的研究人员应用于柑橘类植物。
美国监管人员已经提出，利用这些新技术改造的植物不含其他物种的DNA，要与传统转基因作物区别对待。这或许也能减轻公众的忧虑。
除此之外，博德纳尔还提到，转基因实验也很难禁止。她指出，基因工程的门槛相对较低，“生物黑客”在车库、家里就可以用细菌开展转基因实验，而相同的技术，未来也很容易用到植物或动物身上去。
