在開始這篇博文前,讓我們先來解釋一個名詞——實質等同原則。如果對轉基因食品各種主要營養成分、主要抗營養物質、毒性物質及過敏性成分等物質的種類與含量進行分析測定,與同類傳統食品無差異,則認為兩者具有實質等同性,不存在安全性問題;如果無實質等同性,需逐條進行安全性評價。支持轉基因食品上市者,一直宣稱轉基因食品與非轉基因食品是實質等同的。
由于轉基因食品存在潛在的安全風險,“實質等同”原則其實一直受到人們的質疑。有位朋友推薦我閱讀了2014年6月15日發表在Food Chemistry中的一篇文章:Compositional differences in soybeans on the market: Glyphosate accumulates in Roundup Ready GM soybeans(市場上大豆的組成是有差異的:草甘膦在抗農達大豆中的積累)。這里的抗農達大豆就是具有耐草甘膦特性的轉基因大豆。這篇文章對美國愛荷華州31個批次大豆中除草劑和殺蟲劑的殘留進行了測定,并描述了大豆的營養和元素組成。大豆樣品被分成三個不同的類別:(1)耐草甘膦的轉基因大豆(GM-soy);(2)采用傳統化肥種植方式的非轉基因大豆;(3)采用有機耕作方式種植的非轉基因大豆。文章得出了一些非常明確的結論:耐草甘膦轉基因大豆含高殘留的草甘膦和氨甲基磷酸(AMPA,草甘膦在植物體內最常見的代謝產物)(分別為3.3和5.7mg/kg),不同農業耕作方式生產的大豆其營養品質是不同的,有機大豆顯示最健康的營養成分,有更多的糖類,如葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖,更多的總蛋白質,而含較小的鋅和纖維。有機大豆還含有更少的總飽和脂肪和總ω -6脂肪酸。本研究否定了轉基因大豆與非轉基因大豆是“實質等同”(substantially equivalent)的。而且,作者還充滿信心地說:如果采用35個不同營養和元素變量來描述各大豆樣品的話,我們完全能夠毫無例外地區分出這三種不同類別的大豆,說明那些準備上市(ready-to-market)的轉基因大豆其成分特征與傳統種植和有機種植的大豆“實質不等同”(substantial non-equivalence)。
論文很長,在這篇博文中無法全文翻譯。但我抽提這篇論文的前言、討論和結論部分,按照我的理解對文章進行了重新整理,組成了一篇博文。如果對具體的實驗設計和數據報道有興趣,可直接閱讀原文。
在全球范圍內,耐草甘膦的轉基因大豆是轉基因作物無疑是最多的。除草劑草甘膦是全球使用最廣泛的除草劑,2008年生產62萬噸。2011年世界大豆產量為2.5億噸,其中主要生產國美國占33%、巴西占29%、阿根廷占19%、中國占5%、印度占4%。在2011–2012年,種植大豆約3千萬公頃的美國,轉基因抗農達大豆占93 -94%。其他主要生產國,巴西和阿根廷轉基因大豆分別占83%和100%。在全球范圍內,抗農達大豆轉基因大豆在2011年占總產量的75%。
第一代耐草甘膦轉基因大豆由孟山都公司開發的專利,在整個生長季節都暴露在草甘膦農藥中。在1999年早期對研究中,研究人員當時對轉基因大豆的成分分析并不是針對噴灑除草劑的植物進行的。不知道這個錯誤是無心之過,還是有意為之?不久針對噴灑除草劑的轉基因大豆進行再次測試,當時的結果宣稱與非轉基因大豆實質等同。可是令人驚訝的是,在這些研究中卻沒有測量除草劑的殘留量。按照實質等同的概念,既然宣稱轉基因作物與非轉基因傳統作物的營養和元素是相似的,有同樣的營養成分,因此與傳統植物食品一樣安全。然而,在鑒定這種安全性的成分研究中忽略(不測量)農藥殘留則是一個嚴重的問題。如果存在化學殘留,顯然是很重要的問題,首先這些化學殘留明顯是植物組成的一部分,其次它們對最終的植物產品增加了毒性,要么自身添加,要么影響植物的新陳代謝。一般來說,OECD所建議的主要食品和飼料的營養是需要對大豆新品種進行安全評估的,轉基因作物的風險評估集中于轉基因作物本身的致敏性和毒性,或者可能帶來的意想不到的轉化過程所帶來的影響。然而,很少關注除草劑殘留及其代謝物可能積聚在最終的產品中,以及是否接觸這些除草劑或其他與基因改造所導致的本身功能改變(改變了轉基因植物的中間代謝過程)可能會影響其營養和元素組成。
美國農業部的數據顯示了草甘膦除草劑的大量使用,其中轉基因大豆為主。因此美國轉基因大豆暴露在草甘膦下的農業實踐,可用于測試噴灑草甘膦是否可導致化學殘留物的累積,以及最后大豆產品的成分差異。這里進行殘留分析是非常有必要的,因為目前歐洲、美國和加拿大等國并沒有檢測轉基因作物中主要農藥的殘留。與來自市場的真實樣品相比,用于科學研究的轉基因作物往往控制在小實驗區的范圍內。在大多數研究中,省略了施用除草劑的環節,或者施用的劑量低于農民常用的劑量,因此這些測試材料并不能代表實際情況中的典型農業作業。有關草甘膦施用率與大豆營養成分之間關系的知識是很缺乏的。一項研究發現草甘膦施用的轉基因大豆與α-亞麻酸(ALA)和鐵離子含量減少、油酸增加之間的聯系。與具有相同基因的常規大豆品系相比,轉基因大豆的植物雌激素水平下降12 -14%。也有人發現,轉基因大豆可能比傳統大豆有更高或更低的異黃酮含量。
植物內源EPSPS(5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶)對某些必須的芳香族氨基酸生產是至關重要的,即苯丙氨酸、色氨酸及酪氨酸通過莽草酸途徑的合成。除草劑的活性成分草甘膦可以綁定到所有已知植物、雜草和作物中。這種綁定會導致EPSPS酶的失活而引起雜草死亡。市場上使用的轉基因大豆,其耐除草劑性狀是通過轉基因插入,讓植物表達農桿菌屬菌株的類似物EPSPS,而草甘膦綁定到轉基因大豆中的EPSPS是一種濃縮的非抑制構象。因此轉基因植物表達出EPSPS酶產生耐受草甘膦的性狀。農民可能為根除各種雜草而噴灑草甘膦,轉基因作物并不會受到傷害。然而,在大片大片的土地上大量使用草甘膦,可能導致雜草種群的變化并選擇出抗草甘膦的雜草。反過來這觸發了更多、更高劑量草甘膦的施用,進一步促進草甘膦抗性雜草的進化。這種螺旋式的競賽對農民來說肯定是不可持續的,但也可能通過植物組織積累草甘膦殘留而影響消費者。抗草甘膦的進化是非常糟糕的,尤其對美國來說更是如此。缺乏多種雜草管理實踐,僅僅依靠除草劑進行單作會導致整個系統的脆弱性產生。
文章對草甘膦施用的生態學效應和環境影響也進行了分析。
(1)草甘膦可以被整個植物吸收并移位,葉片和豆子中都發現了草甘膦。然而,聯合國糧農組織沒有根據草甘膦殘留來區分轉基因與非轉基因植物。而孟山都公司則聲稱,轉基因大豆的草甘膦殘留低于傳統大豆(草甘膦殘留為16–17 mg/kg,可能是收獲前剛剛噴灑的緣故)。1999年,孟山都公司測定轉基因大豆所記錄的最大殘留水平為5.6mg/kg,這代表了“極高的水平,遠高于那些通常的水平”。而本研究中,10個轉基因大豆樣品中有7個樣品超過了這種“極端水平”,說明目前正在向更高殘留水平發展。美國日益增加的草甘膦施用量和抗草甘膦大豆普遍種植,導致抗草甘膦的雜草被選擇出來。
(2)重復多次噴灑農藥和生長季晚期噴灑會導致農藥殘留的增加。有研究表明,在開花的時候噴灑農藥比生長季早期噴灑會增加草甘膦5到10倍,AMPA增加10到25倍。而在生長季晚期噴灑農藥似乎在有些地方已經成了慣例。已經證明,草甘膦可減少轉基因大豆的光合作用和營養吸收,不管是在溫室和田間試驗,還是對第一和第二代抗草甘膦大豆植物都是如此。高草甘膦施用減少了alfa-亞麻酸但增加了油酸,也就是說產生了不健康的脂肪酸。草甘膦也可能改變微量營養物質的狀態,特別是錳和鋅,這取決于土壤類型。一般來說,植物根際的微生物群落健康與否,對于植物健康是一個重要因素。草甘膦是有可能影響植物生長所賴于的土壤微生物群落的,如增加鐮刀菌屬。AMPA是溫和的植物性毒素,會降低大豆的光合作用和蒸騰速率。草甘膦除草劑的其他成分對轉基因大豆也被認為是有害的。
文章還強調,草甘膦相關的毒性和健康問題引起了廣泛討論。其他的研究聲稱,草甘膦不會影響動物和人類的發育與生殖,但其中的表面活性劑可能導致一些毒性效應。這個問題一直在進行深入討論,一些證據表明草甘膦本身是一個致畸原,而其中一些常用佐劑放大了這種效應。
最后,文章還對進一步研究提出了一些建議:(1)從市場中增加采樣和測試作物;(2)測試長期飼養中化學殘留物的劑量反應效應;(3)在風險評估的監管系統中應包括農藥殘留測量和安全檢測;(4)進一步研究除草劑和殺蟲劑的間接生態效應,即對土壤種群的生態學相互作用,以及對營養吸收和植物成分的可能影響。
大豆含有豐富的油脂和蛋白質,是重要的糧食作物和經濟作物。種子大小和粒重是植物適應環境的一個重要特征,也是產量構成的要素之一。然而,人們當前對大豆種子粒重調控機制的認識仍十分有限,因此挖掘粒重調節基因并......
大豆含有豐富的油脂和蛋白質,是重要的糧食作物和經濟作物。種子大小和粒重是植物適應環境的一個重要特征,也是產量構成的要素之一。然而,人們當前對大豆種子粒重調控機制的認識仍十分有限,因此挖掘粒重調節基因并......
據農業農村部網站消息,“谷雨”前后,種瓜點豆。大豆玉米帶狀復合種植從南到北陸續展開,是落實示范推廣面積、提高播種質量的關鍵時期。4月19日,農業農村部在四川省達州市召開全國大豆玉米帶狀復合種植培訓會,......
大豆(Glycinemax(L.)Merr.)是重要的糧油作物之一,其產量提升、品質改進關乎全球人口的需求和利益。高通量測序技術的發展促使大豆組學研究不斷深入。實現大豆多維組學數據的整合分析,將會為大......
據澳新食品標準局(FSANZ)消息,2023年1月25日,澳新食品標準局發布227-23號通知,其中A1266號申請,申請將來自轉基因里氏木霉的木聚糖酶(xylanase)作為加工助劑。據通知,該木聚......
記者1月9日從中國農業科學院獲悉,該院作物科學研究所大豆育種技術創新與新品種選育團隊,通過對大豆生產田進行多年多點網格化取樣和多種成分的系統分析,全面揭示了我國大豆營養成分的地理分布規律,提出了中國大......
近日,中國農業科學院作物科學研究所大豆育種技術創新與新品種選育創新團隊研究發現,雙功能鋅指蛋白類轉錄因子GmZFP7可正向調控大豆異黃酮積累,為大豆異黃酮分子育種提供理論依據。相關研究結果在線發表于《......
岡比亞按蚊可以攜帶瘧疾病原蟲。圖片來源:RealityImages/Shutterstock英國帝國理工學院的研究人員發現,對攜帶瘧疾病原蟲的蚊子進行基因改造,可以減緩其體內瘧疾寄生蟲的發育,也可以縮......
9月5日,中國科學院遺傳與發育生物學研究所和寧夏大學等單位共同主辦高粱大豆新品種及間作模式示范觀摩會。在寧夏農業育種專項“寧夏適生優質飼草新品種選育與良種繁育”項目支持下,經過多年選育,遺傳發育所培育......
近日,中國農業科學院作物科學研究所大豆優異基因資源發掘與創新利用團隊聯合國內外科研機構,通過解析大豆地理擴張與育種的全基因組特征,提出大豆進化路線,發掘了大豆不同進化階段受到選擇的候選基因,并從中克隆......