基因工程:干旱的解决方案

基因工程:干旱的解决方案
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联合国称干旱是 “世界上代价最高的自然灾害”, 无论是在经济上每年造成60亿至80亿美元的损失,还是在人员方面,自1900年以来,它已影响20亿人,导致超过1100万人死亡。这是因为世界上很大一部分地区都很脆弱;目前受影响的地区包括澳大利亚、撒哈拉以南非洲、南亚、南北美洲和中东。

鉴于农业平均占全球 70%的用水量,从全球范围看,这一行业理应成为节水措施的重点,这似乎合乎逻辑。事实上,现有一项成熟技术可在很大程度上减轻干旱的影响:基因工程(GE)。

基因工程有时也被称为“基因改造”,它使植物育种者能够让现有作物做出新的表现,例如节约用水。尽管研发工作受到活动人士的抵制和政府过度监管的阻碍,抗旱的基因工程作物品种仍在全球许多地区从研发流程中陆续涌现。

在过去二十年间, 此类作物品种已被种植 ,面积超过15亿公顷,由约30个国家的1700多万农民种植,且没有破坏任何一个生态系统,也没有引起哪怕一点不适。从全球范围看,这些新品种在农场层面带来了“非常显著的净经济效益,2012年达188亿美元,1996年至2012年间达1166亿美元”,据 一份最新报告 ,该报告由Landes Bioscience发布。

这些新作物品种大多旨在抗除草剂,使农民能够采用更环保的免耕耕作方式,许多品种还经过改造,可抵抗破坏作物的害虫和病害。另一些品种营养价值更高,非常适合发展中国家那些难以获取维持健康、高效生活所需营养的人口。

但从长远来看,对粮食安全和环境而言,最大的福音很可能是新作物品种耐受干旱及其他与水有关的胁迫期的能力。即使灌溉用水量只有小幅减少,也可能带来巨大效益,尤其是在干旱条件下。

为培育此类品种,植物生物学家找到了调控用水的基因,并将其导入重要作物中,使这些作物能够用更少或质量较差的水生长,例如经过回收的水或天然矿物盐含量较高的水。 埃及研究人员已证明 ,通过将一个来自大麦的基因导入小麦,这些植物能够在更长时间内耐受减少的浇水。这一新型抗旱品种所需灌溉量仅为传统小麦的八分之一;在某些沙漠地区,它仅靠降雨即可种植。

其他类型的基因工程作物品种,例如抗病虫害品种,可间接提高用水效率。由于病虫害造成的损失大多发生在植株完全长成之后,也就是说,在其生长所需的大部分水分已经供应之后,因此对病虫害的抗性意味着每单位投入的水可产出更多农业产量。简言之,农民能够以一滴水换取更多收成。

分子基因工程技术还可以通过其他方式节约用水。全球三分之一的灌溉土地因盐分的存在而不适合种植作物,而盐分正是反复施肥的结果。为挽回每年因耕种而丧失的逾20万公顷灌溉土地,科学家提高了番茄和油菜等多种作物的耐盐性。经改造的植物可以在盐碱土壤中生长,并用微咸水灌溉,从而将淡水留作其他用途。

鉴于这些益处,人们可能会预期此类研发会获得普遍赞扬和鼓励。然而,它们面临着重大的监管障碍。例如,欧洲在很大程度上禁止基因工程作物;印度批准了抗虫棉的种植,但未能批准任何粮食作物。即便在已种植基因工程作物的地区,不科学且过于繁琐的监管也大幅提高了培育新作物品种的成本,使许多潜在的重要品种无法进入市场。

这些措施并不合理,因为它们 与风险呈反比 。它们允许在很大程度上不受监管地使用通过精度较低、可预测性较差的技术培育出的新型植物和微生物品种,并以其在某种程度上更“天然”为借口,而对那些基于最先进知识和方法开发的品种则严格监管,甚至予以禁止。

随着水资源短缺加剧、受干旱影响的作物枯萎以及粮食价格上涨,对具有韧性的农业的需求将变得更加明显,也更加迫切。借助更为合理的公共政策,我们现在即可满足这一需求。在我们的政策制定者看清道理之前,还将有多少本可避免的苦难和死亡发生?

本文与 Project Syndicate合作发表

作者:Henry I. Miller是一名医师兼分子生物学家,现任斯坦福大学胡佛研究所科学哲学与公共政策Robert Wesson研究员。

图片:2014年1月31日,摄于距圣保罗100公里的Braganca Paulista,当时圣保罗州正遭受长期干旱,Jaguary水坝干裂的地面上可见一只手的影子。REUTERS/Nacho Doce

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