“空前”“绝后”的终结者作物育种技术控制

“空前”“绝后”的终结者作物育种技术控制

    文明发展到今天，让人类习惯于*伸展想象的翅膀，随心所欲地改变周围的一切。只要我们愿意，人类能上天入地，也能在十亿分之一的计量水平上搞发明创造；能将不孕的物种克隆出后代，更能让繁殖能力正常的种子绝后??这一令人难以置信的成果，即所谓的“终结者”作物(terminator　crops)。终结者作物早在1990年初就开始在法国和比利时进行田间实验，并迅速波及瑞典、加拿大、英国。而在美国，这一记录更提早到1987年，其目的是保护那些经过基因修饰的高科技作物种子的专利权。

    绝　后　的　种　子

    终结者作物的核心技术是“终结者”技术，在美国由现已被孟山都(Monsanto)公司购买的“三角洲和松兰”种子公司(Delta　and　Pine　Land，DPL)和美国农业部联合申请，美国专利局1998年3月批准，专利名称为“植物基因表达的控制”。DPL公司称这项专利为“技术保护系统”，而国际农业促进基金会称其为“终结者”技术，目前仅在烟草、棉花上应用。终结者作物实质上是一种转基因作物，其技术内容可表述为：在转基因作物中加入3个“终结者基因”，得到的转基因作物种子经诱导剂(可能是四环素)诱导，通过“终结者基因”间的相互作用，在种子胚胎发育的后期产生一种毒素，杀死发育后期的胚胎，最后得到成熟但不育的种子。

    现今世界上广泛种植的转基因作物，通过修饰基因的方式，可以达到提高产量、改良品质、抗病虫害、抗除草剂的目的。农民可以一劳永逸地得到这种高科技含量的种子，则被专利拥有者认为是对专利权的侵害，于是产生了终结者作物。农民如果从种子公司购买了这种“终结者”油菜种，种植收获的油菜籽只能用来榨油，却不能作为种子保存至来年再播种，而必须再次花钱购买种子。这使得农民无法延续那业已存在了几千年之久的生产方式，不能再像过去那样从收获的作物果实中贮存一部分作为种子，以保证生产过程的连续与循环，因而理所当然地遭到世界各地农民的坚决反对。

    生物学家们对于这一技术本身的分析以及对其操作过程中涉及的诸多因素的研究表明，由于终结者技术生产的种子与普通种子外观上无法分辨，通过出售或交换，播种后可能会对生产造成不可弥补的损失；不育基因通过花粉可能会在种植地大肆传播，导致当地农业崩溃。倘使这种技术真的得到推广并得以商业化，后果将不堪设想。

    终结者技术获得专利的消息一传出，立即引起很大的反响。在印度，棉农将孟山都公司的Bt转基因棉连根拔起并烧掉；在智利，该技术被认为是种子业的灾难、农业上的“中子弹”。在1998年10月举行的国际农业研究磋商小组会上，乌干达、印度、英国、荷兰、德国代表明确表示反对终结者技术的使用，认为这一技术的初衷虽是保护转基因作物的知识产权，以及解决转基因逃逸所带来的生态风险，但后果却十分严重：严重威胁全球粮食的安全保障；对遗传多样化有负面影响，同时又会引起新的生物安全问题；影响农民的育种和留种权利，损害农民的经济利益。

    根据联合国公布的数字，全世界超过14亿人的食物来源依赖收获的种子，因此终结者技术可能威胁到全球的食物供给。国际农业促进基金会于1998年11月要求美国*禁止使用终结者技术，并向美国农业部表达了三点要求：停止向孟山都公司发放终结者技术的营业执照；放弃这项专利技术到其他87个国家推广应用；其他国家禁止使用时，美国*不要去干预。在此背景下，联合国生物多样性公约的科学顾问们提出了一种既保护知识产权，农民又相对能接受的技术??“特殊性状的遗传利用限制技术(T-Gurt)”。T-Gurt种子是经过遗传修饰后产生的具特殊性状的种子，农民若想活化这种种子的性状，就必须到有关公司购买化学药品去喷洒种子。

    终结者技术的两个关键部分，一是“位点特异性重组”(site-specific　recombination)，由一种重组酶完成，这种酶能识别特异性位点，即一段短的DNA序列。夹在两个这种位点之间的任何一段DNA序列，都可被这种重组酶切断。另一关键部分正是所说的终结者技术，包括3个“终结者基因”：芽孢杆菌RNA酶(barnase)基因、重组酶基因和阻抑蛋白基因。

    芽孢杆菌RNA酶能破坏RNA，而RNA是一切基因表达时传递遗传信息的载体，因此这种酶对所有表达了它的细胞都有致命的杀伤力，除非芽孢杆菌RNA酶抑制剂(barstar)同时存在于细胞中。这种酶及其抑制剂都是一种土壤细菌解淀粉芽孢杆菌(Bacillus　amyloliquefaciens)的产物。在该细菌细胞中，两者以一对一的形式粘着在一起，该酶的杀伤性被其抑制剂消除。然而当它在土壤细菌细胞之外被分泌出来时，由于没有抑制剂的作用，便能对其他细胞造成损害。

    为了达到花粉败育的目的，芽孢杆菌RNA酶基因被置于一特异性启动子的控制之下。这个启动子的作用是使该基因仅在花药(花的雄性部分)发育期间被表达。从理论上讲，芽孢杆菌RNA酶基因连同其特异性的花药启动子一起，与可提高作物品质的基因缝合在一起，便可使这种转基因作物不再产生有繁殖能力的花粉。这种雄性不育的作物品系不存在真正意义上的繁殖。即使发生异型杂交的情况，所产生的有繁殖能力的种子，遗传性状也只会来自于非基因修饰品种，而且种子是没有抗除草剂能力的。因此，如果农民想得到抗除草剂的作物，就必须每年购买新种子。

    那种子公司又如何通过繁殖生产种子呢？种子公司使用位点特异性复合技术，在启动子和芽孢杆菌RNA酶基因之间，加上一段可以干扰启动子开启基因的阻断序列，阻断序列的两端则是能够被重组酶识别的位点。一般情况下，由于有阻断序列的作用，芽孢杆菌RNA酶基因不被表达，所以作物产生可以繁育的种子。但在有重组酶的情况下，重组酶会剪掉启动子和芽孢杆菌RNA酶基因之间的阻断序列，芽孢杆菌RNA酶便表达出来并发挥毒杀作用。

    因此，重组酶表达与否，决定了种子能否繁育后代。重组酶基因也被置于一启动子的控制之下，在启动子和重组酶基因之间也有一段短序列，它是阻抑蛋白的结合位点。阻抑蛋白结合到结合位点，启动子便无法启动重组酶基因。但四环素等诱导剂可以干扰阻抑蛋白的结合，所以一旦使用了四环素，重组酶即被表达出来，芽孢杆菌RNA酶便得以表达。

    重组酶与芽孢杆菌RNA酶可以设计在同一个转基因作物品系中，也可通过杂交的方式，使含有芽孢杆菌RNA酶基因的品系与含有重组酶基因的花药生产出杂交种。种子公司将收获的种子进行四环素处理，然后再卖给农民，就能确保长出来的作物都是花粉不育的。如果想达到雌性不育的目的，就将芽孢杆菌RNA酶基因置于另一启动子的控制之下，这种启动子只在胚珠(花的雌性部分)发育时起作用。另外，重组酶还可与芽孢杆菌RNA酶抑制剂基因设计在同一基因修饰作物品系中，这种品系与含芽孢杆菌RNA酶基因的品系杂交，产生的种子经四环素处理，理论上仍然可育，因为芽孢杆菌RNA酶的毒杀作用被其抑制剂抑制，但获得的种子种植后只有约一半的作物具有转入的优良性状，还有约1/3的种子可能完全不育。

    基因控制系统确实有效吗

    在这个知识经济的时代，专利占有者控制科技成果的使用以赚取最大限度的收益，似也无可厚非，更何况有人认为该技术能防止基因修饰技术所造成的基因流失。但这一技术真能有效防止基因流失吗？

    事实上，任何基因控制系统都不是百分之百地有效，终结者技术系统也不例外。特别是这个基因控制系统具有如此庞杂的细节，现在还无法做到对其进行得心应手的控制，难免生产出一些具有繁殖能力的花粉/种子。

    在大田种植中，花粉(胚珠)不育的基因修饰作物，仍可以异型杂交的方式，与亲缘关系相近的非基因修饰的花粉(胚珠)受精进行繁殖，基因逃逸并不能完全避免。另一方面，在这一基因控制系统中，经修饰的DNA直接被转至远缘物种的细胞里，并与细胞中的基因组相互结合。基因修饰控制系统的日趋复杂只会增加结构的不稳定性，从而加速无亲缘物种之间的水平基因转移。在各种环境下，目标基因向细菌和病毒的基因组转移都是可能的，植物残骸、灰尘和花粉都可能促成这种基因转移；传播花粉的和以该植物为食的昆虫可以成为进一步水平基因转移的媒介。

    与普通的转基因作物比较，这一技术体系带来的危害可能更为严重。一方面，芽孢杆菌RNA酶不加选择地破坏一切RNA，因此对一切细胞包括动物和人而言，即使不致命也是有害的。实验证明，将芽孢杆菌RNA酶注入老鼠的肾脏会引起肾脏损害。因而，这项技术运用于任何基因修饰作物都决不能允许，更不用说运用于作为动物饲料或人类食物的作物中。另一方面，位点特异性重组酶的剪切位点并非百分之百地准确，已有事实证明，这种重组酶引起了出乎意料的基因组序列重组和删除。换句话说，重组酶具有以无法预测的方式打乱基因组的可能性。

    环境影响评价

    目前人们对普通转基因作物的食品安全性和环境安全性尚且存疑，终结者作物引发愤怒的声讨也就最自然不过。终结者基因不仅能以异型杂交方式在亲缘物种之间传播，还能以水平转移的方式在无亲缘物种中传播。无论是芽孢杆菌RNA酶基因还是重组酶基因，其转移都将对农业和生物多样性造成强烈的、甚至可能是致命的影响。面对如此不容乐观的科学结论，有关国家的决策者和享有专利权的公司又作何反应呢？

    美、英两国*目前同时以防止基因流失的名义，将终结者技术推向了公众评议的舞台。自1992年以来，总共已有近200起有关芽孢杆菌RNA酶基因的大田试验，其中绝大多数试验都未进行风险评价，只因为第一起实验的环境评价结果是“未发现显著影响”。经雄性不育基因修饰的作物，有油菜、稻谷、烟叶、棉花、土豆、白杨、矮牵牛属植物和莴苣等。特异性重组酶基因也被设计到稻谷和番木瓜的基因组中，1994?1998年有关大田试验已有14起，没有一起进行过环境影响评价，因为这样的环境影响评价被认为是不必要的。

    这些试验的实施当然离不开*的支持。英国*环境释放顾问委员会(ACRE)推出题为“基因修饰作物领域的最佳行为指南”，只能看作是为这一被控违背基本*的成果的商业化发展扫清道路的行为。美国农业部同时进行的有关终结者专利权的评议也决不是巧合。美农业部的确在考虑此项技术的商业化，理由同样是防止基因流失。显然，想遏制修饰基因就等于承认了转基因的不安全性。一些专家认为，应该尽快促使这一杀手作物永远从地球上消失。

    在中国，《农业转基因生物标识管理办法》已于2002年3月20日正式实施。这项措施的实施，是一个国际化趋势。现在国际上许多国家，包括亚洲许多国家如日、韩等国，都在进行农业转基因生物标识制度，中国也已经开始实施。目前中国境内的转基因食品大多是从美国进口，转基因农产品还处于试验阶段，只有转基因棉花已经大规模地商业化生产。

    近代科技的突飞猛进让人类长时间沉浸在自我崇拜之中，将地球环境仅仅视为原料的来源地和人类文明的展览馆。在如何认识这个星球、如何认识自己、如何认识自己与地球的关系问题上认识的深化，终于使人类发现，人类永远无法否认自己属于地球生物圈一部分的事实，终将为自己每一个任性的举动付出代价。然而在既得利益的诱惑面前，在环境危险暂时没有发生的情况下，人们是否还能保持清醒和理智？20世纪与环境科学同时兴起的基因工程技术，最能让人类找到上帝的感觉，“21世纪是生物学世纪”的呼声也日渐高涨。让我们铭记“科学技术是双刃剑”，记取20世纪工业技术兴衰沉浮的经验教训，与周围环境和谐相处，为后世保留生存的机会，让他们能以自然人的身份接触自然的本来面目，过自然的生活。.