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非洲引进转基因玉米 抵御干旱带来的粮食问题
  在肯尼亚基博科(  Kiboko,  Kenya),一片杂交玉米田被铁丝网围了起来。铁丝网内,食品安全管理人员正在研究如何用在缺水的情况下进行作物种植。近年来,每年的6月至9月期间,该地区都会遭到干旱的侵袭,粮食产量降低。两个新品种的玉米将被引进撒哈拉以南非洲地区,预计会缓解干旱带来的不利影响。其中之一采用了传统育种技术,而另外一种更高产的品种采用了转基因技术。两者都具有耐旱特性并且免除种子的转基因专利税。配合其他农业政策,它们有望解决3亿人口的吃饭问题。



在  2017年转基因玉米进入商业市场之前,非洲大陆许多地区必须尽快制定相关的生物安全法规。



肯尼亚的西尔维斯特·欧伊克(Sylvester  Oikeh),是一名农业科学家和非洲农业技术基金会的耐旱玉米计划(非洲节水玉米计划,简称WEMA)的项目负责人  。他在接受一次电话采访时传达了肯尼亚在这个问题上的承诺。



“玉米作为非洲一半以上人口的主要粮食作物,其产量受到干旱的严重影响,”他说。  “随着气候变化,这种情况将愈加恶化。”该计划得到了强有力的支持。盖茨基金会和沃伦巴菲特(Warren  Buffett)为其提供经费。美国孟山都公司(Monsanto)向该计划捐赠了其耐旱转基因技术,该技术已经应用在北美粮食作物上,使用了枯草芽孢杆菌的一个基因,该菌种广泛分布在土壤及腐败的有机物中。



像乌干达东北部这样的地区,遭遇干旱的频率由原来的五年一次发展到了现在的两年一次,作物产量也受到了很大的影响。适宜在丰雨区种植的玉米已经面临了气候变化对其产量的不利影响,欧伊克说。



对未来的干旱和高温的恐惧



“2008  年的粮食危机是一个预兆,”美国国务卿希拉里·克林顿的科学和技术顾问尼娜·费德罗夫(Nina  Fedoroff)说:“气候变化的影响已经开始显现。”



随着人口的增加,水资源的匮乏,发展中国家对肉类需求的增长,以及对土地资源争夺的加剧,农业生产率需要大幅度的提升。这是比20世纪70年代的第一次绿色革命更严峻的挑战,费多罗夫说。(注:第一次绿色革命发生在上世纪50年代初,其主要特征是把水稻的高秆变矮秆,另外辅助于农药和农业机械,从而解决了19  个发展中国家粮食自给问题。)



气候变化将对世界各地的农业造成三重影响,作物面临的考验包括气温的上升,干旱和水的含盐量的上升。统计数字也说明了这一点。到本世纪末,全球平均气温比正常情况下升高了3.5摄氏度。光合作用的最适温度为20至25摄氏度。根据英国国际发展部和LTSI公司的报告,到2080年,乌干达的平均气温将上升到29摄氏度(比目前的平均气温增加了4.3摄氏度)。温度上升将伴随着不稳定的降雨,更多的旱灾,类似情况已经在该国发生。



“目前,世界上三分之一的人口生活在干旱的土地上,”费多罗夫说,“未来的情形是非常艰难的。”



热带地区的形势最为严峻



其他领域的专家也同意以上说法。牛津大学动物学系的教授查尔斯·戈弗雷,最近在《科学》杂志(Science)上联合发表了一篇论文,文中讨论了如何应对90亿人口(预计2050年,全球人口将达90亿)吃饭问题的挑战,论文认为气候变化对农业的影响将是负面的。尽管气候变暖将使寒冷地区的土地变得适合耕种,但这并不能抵消它对热带地区水和土地造成的损失。



“现行的农业生产方式是不可持续的,”他说。“  水是生命之源。总有一天我们会在世界各地面临水资源的短缺。“有很多方法可以提高农业生产效率。精耕农业的兴起,生物技术辅助的传统育种技术,灌溉技术的改良和转基因作物对帮助世界应对食物危机都是很重要的,戈弗雷说。



2008年,食品供应链的不畅打乱了全球价格和导致了世界各地的混乱。这种情况会变得更糟。农业的重大改善是必要的,以应对日益复杂的世界对粮食需求的增加。一旦面临危机,南亚和撒哈拉以南非洲受到的打击将是最严重的。



在非洲,基础设施的改善,更好的使用化肥,灌溉技术的改良和其他的约束,可以顺利地增加产量。但非洲大陆干旱频繁,数百万农民在自己的一亩三分地上进行小规模的农业生产,而且多依赖降雨灌溉农田。玉米是最广泛种植的作物,在撒哈拉以南非洲的近3亿人口以此作为主要的食物来源。它的种植地区依赖雨水灌溉,很容易出现歉收。



“非洲非常需要转基因作物,”欧伊克说,  “基于我们的农业生产力下降的现状,没有比向科技寻求解觉方案更好的方式了。”



保持农作物产量领先的竞赛



在中期,通过分子生物学技术辅助的常规杂交育种(分子标记辅助育种)就足以满足要求了。但采用这种育种方法需要时间。开发转基因作物需要大约10年,而采用分子标记辅助育种开发类似特性的作物则需要两倍的时间。作物的野生亲缘可以更好地适应严厉的气候条件,但是收集和繁殖这种作物的努力才刚刚开始。而有些情况下,作物的特征太复杂,无法复制,因一个单一的特征常常由多个基因共同组成。而另外的情况下,所需的特征,如能够抵抗某些病虫害的特征  ,不存在于植物基因组中。



分子生物学家和中立的政策者希望转基因(GM)作物能在农业的未来中占据重要角色。目前,世界范围内大约有30个商业化的转基因作物。据欧洲委员会联合研究中心预计,到2015年,这一数字将增加至120。



“你能想象没有外科手术的医学么?”当被问及是否转基因作物的必要性时,国际水稻研究所总干事罗伯特·齐格勒说。国际水稻研究所的总部设在菲律宾,在第一次绿色革命中,它帮助亚洲水稻实现了增产。  “转基因是一个强大的工具,可以提供地球上大多数人口的粮食需求,减少农业占地面积,让生活更舒适。”



再来说说枯草芽孢杆菌  。这种细菌的基因组至少在一个片段上与玉米有共同之处。尽管他们进行几千年独立的演变,但都包含乳腺叶状囊肉瘤蛋白质(CspB  protein)的基因,这个基因有助于机体适应压力  。对于植物,没有比水缺乏更大的压力了。



寻找抗压的植株



玉米植株细胞内,作为RNA的中继消息的小分子帮助细胞保持活性。但在干旱气候下,分子会发生畸形和不稳定。乳腺叶状囊肉瘤蛋白质可以捕捉分子并稳定它们,使RNA整齐地折叠,保持正确的形状。这是,光合作用的效率会更高。一个玉米穗里会有更多饱满的玉米粒。



这个由孟山都公司发现的基因,使北美的玉米产量增加了10个百分点。在墨西哥的国际玉米和小麦改良中心,非洲的科学家们把这种专利基因放进非转基因育种技术开发的抗旱玉米中。科学家希望开发出的新品种能使农作物产量增加百分之三十。



“在发展转基因作物的五个国家中南非,莫桑比克,乌干达,肯尼亚,坦桑尼亚,应该能够增加2吨玉米产量,可以养活14至21万人口,”欧伊克说,  “如果在非洲各地广泛推广,我们将获益更多。”尽管肯尼亚做出了承诺,但目前在非洲允许转基因作物进入市场的少数几个国家是埃及,南非和布基纳法索,国际粮食政策研究所的一名研究员纪尧姆·格汝尔说。其他国家没有专门的政府机构制定转基因作物商业化的法规。



“我觉得最大的不确定因素在于,他们准备开展转基因作物种植时,是否能有完善的监管,”格汝尔说,“在这些非洲国家,我们还有很多工作要做,以建立可操作的法规,但现在还没有。”



本文译自/科学美国人

 

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摘要
在肯尼亚基博科(Kiboko,Kenya),一片杂交玉米田被铁丝网围了起来。铁丝网内,食品安全管理人员正在研究如何用在缺水的情况下进行作物种植。近年来,每年的6月至9月期间,该地区都会遭到干旱的侵袭,粮食产量降低。两个新品种的玉米将被引进撒哈拉以南非洲地区,预计会缓解干旱带来的不利影响。其中之一采用了传统育种技术,而另外一种更高产的品种采用了转基因技术。两者都具有耐旱特性并且免除种子的转基因专利税。配合其他农业...
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非洲 转基因 作物
 
 
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