希望之春的田垄

【引子】【出字】“这是信仰的时期，亦是怀疑的时期”

2016年7月，这个被拉尼娜肆虐的炎夏，南方防汛工作迫在眉睫，北方旱情告急。如此极端的气候异象对于正在进行大田试验的科研工作者们来说却是千载难逢的机遇。

【左下角上字  新疆库尔勒棉田 7月】为什么要转

这里是我们九百六十万平方公里的一隅，烈日下，这一批棉花正在接受耐旱性实验的测试。

新疆远离海洋，深居内陆，降水量少，气候干燥。南疆的年平均降水更是少于100毫米。干旱、盐碱，沙尘等恶劣的自然条件使得南疆的大片土地成为无人开垦的蛮荒之地。

棉花喜干喜热的特性使得它成为填补这片空缺的最理想的作物，在层层绿叶的掩映下，丰满的棉桃挂在枝头摇摇欲坠，少许早熟的桃子已经绽开了雪白的花朵。它是长在这片荒芜土地上唯一的希望之花。是获得收入，交换日常物品的“白色货币”。

苛刻的自然条件，使得棉花的生长条件越来越艰苦，用仅有的水资源孕育品质如一产量更高的棉花，这不是一个能让我们选择需不需要耐旱棉的选择题，而是必须解决的必答题。

戈壁荒凉无垠，风尘中簌簌作响的怪柳是沙漠中唯一的颜色，红褐色蜷曲地细枝上盛开的紫色小花是黄尘中难得的彩色，更是沙漠中的长寿花，一年可以绽放三季。

这种植物非凡的耐旱性引起了科研人员的注意。在这片试验田中，除了自然界本身的雨水以外不允许人为补充额外的水分，试图在极度缺水的临界情况下用耐旱棉跟普通棉花做对照，实验在产量、品质和种植要素上有没有明显差别。

遗憾的是，受气候影响今年全疆大部分地区降水量偏高，整个南疆秋季降水达到21毫米，在南方地区着可能只是一个城市一天的降水量，但是在南疆却是恩赐。

耐旱棉的实验在今年的降水中进行的并不十分顺利，此时土地的中的湿度是13，尽管土壤中的含水量超出往年，但仍可以从一块块龟裂的缝隙中窥见一斑。乍一看，耐旱棉的个头比普通棉要矮小一半多，墨绿色的叶子与另一边的葱郁相比显得格外黯淡。虽然耐旱棉长得丑但是从它的外形可以看出它对环境的适应性会更好，矮小的植株在大风以及沙尘暴的天气里面不容易被吹倒而且植株从地下吸收的水分可以更快的传递到植株顶部而且因为株型小所以需要的水分就相应的会更少；而墨绿色的叶片则说明耐旱棉的叶片中的叶绿素更多，能与直射的阳光进行更多的光合作用。耐旱棉在真正的大自然中的表现与实验室中完全一致，极度干旱后恢复供水，相比普通棉花更快恢复活力。

  在逆境中忍耐在顺境中勃发，这是耐旱棉的成长哲学。自然界的植物要学会在逆境中求生通常都需要 “灵光乍现”的一刻，这一刻的出现需要巧合，它的概率可能比中头彩还小。这一刻就是基因突变。

在某些时刻“基因突变”常常会被误解为卡夫卡“神来之笔”，某个人一觉醒来变成了大甲虫；或者将“基因突变”归类为“害群之马”，比如易感基因的突变与癌症发生的关系。事实上每一种生物都受变化的支配，自然界的变化就像一道多选题，生物多样性不会受变化影响；但是我们作为自然界生物的一员，我们需要的变化就像是一道精准的单选题，基因突变万万千，我们只要拥有符合我们理想性状的突变基因，与自然选择相比人工选择更具有目的性。

基因插入技术就是高效进行人工选择的一种方式，简单的来说，就是科研人员把怪柳中已知的耐旱基因拿出来插入到棉花中去，就变成了耐旱基因修饰过的具有耐旱属性的棉花 ，省去了棉花在自然环境中等待耐旱基因出现的漫长时间。

耐旱棉仍在大田中继续着自然对其考验，而技术本身早已通过了人类及其所属于的大自然的考验。

这项技术曾经拯救了岌岌可危的中国棉业，拯救了数万棉农使他们免于流离失所。

【左下角上字 河北河间棉田 7月】

这里是华北平原，黄淮流域，中国三大产棉区之一，一眼望不到头的棉田，葳蕤接天。

二十五年前，这里一片凋敝，叶子上扭曲着肥硕的棉铃虫，它们贪婪地蚕食着棉农汗水浇灌出的棉花树嫩叶，叶子一旦被啃光棉花就会停止发育，最终导致颗粒无收。

成群结队的棉铃虫就像是压在棉农心头的乌云，如何杀死棉铃虫成为了摆在棉农和专家面前的难题。

【采访农民扑杀棉铃虫】

水淹不死，药毒不死，脚踩不死，棉田一块块被啃食殆尽，棉花收成一年比一年差，价格却在不断攀高，市场供求平衡被打破，眼看一场由虫害引发的农业危机严重影响了居民生活，这时候中棉所带来了“基因棉”。在与棉铃虫屡战屡败的斗争中已然绝望的棉农对“基因棉”这个新事物起初是拒绝的。而农民卢国欣抱着死马当活马医的心态率先尝试种植了“基因棉”。

【卢国欣的采访】

“基因棉”成功了，成功治住了棉铃虫，成功保住了危在旦夕的棉花产业，成功挽救了即将失业的棉农们。至今这一代“基因棉”仍然在田间效力，那一张张光洁的叶片，一朵朵美丽的棉花花朵，一颗颗丰硕的棉铃都在诉说着“基因棉”的辉煌成绩。

被棉农们视作神奇的“基因棉”事实上就是经过基因修饰的抗虫棉。这种棉花被插入了苏云金杆菌的基因。苏云金芽孢杆菌，人们最早是在病死的蚕身上发现的这种细菌，后来发现它杀虫效果非常好但是用这种细菌做的农药价格高昂，无法推广，但是人们并没有放弃对它的研究，发现这种细菌中对杀虫起效的是里面的伴孢晶体蛋白，俗称Bt蛋白。抗虫棉恰恰是利用了Bt蛋白对鳞翅目昆虫杀伤性，Bt蛋白会破坏棉铃虫的胃肠道，让它“腹泻”，最后达到杀虫的效果。被转入了Bt蛋白基因的棉花就拥有这种抗虫属性，棉铃虫在啃咬抗虫棉的过程中就会被剿灭，相比大规模密集喷洒高浓度农药这种“宁可错杀一千也不放过一百”的做法来说，“基因棉”更好的保持了生物多样性，同时也达到了精准治理害虫的目的。

 直到2015年，全国“基因棉”的种植面积达到了370万公顷，占到了全国棉花总种植面积的97%以上，因此直接受益的棉农高达660万人，间接受益的棉农更是超过1700多万人。从BT抗虫棉推广至今的20年间，棉农们从中获得的经济效益远远超过了1190亿元。丰产的棉花让我们把大自然的暖意披挂在身，浸润入心。

如果说基因修饰技术在棉花上的应用是人类利用科学战胜了天灾，实现了人人有衣穿的基本需求。那么人人有饭吃的需求就像是一颗定时炸弹时时在威胁着我们，目前全球人口约有73亿，大约27%的人长期营养不良，其中8.7亿人还处于长期饥饿中。科学家预测到 2050年世界人口将增长到97亿，专家估计在未来四十年里将产量提高一倍，才能满足需求。然而最近十年世界粮食总产量的增长70%来自于耕地面积的增加，只有30%来自于新技术的使用。但是随着城市化的发展，在发达国家和发展中国家的耕地面积是在不断萎缩的，我们要在有限的耕地中种植出更多的粮食来满足不断增长的人口，实现消灭饥饿的宏愿，无疑是一道世界级难题。玉米是世界上最重要的饲料作物，水稻是世界上最重要的粮食作物，同时也是我国最主要的两大主粮，它们的产量和品质直接关系着我们能不能吃饱吃好。

【左下角上字 福建福州农科院试验田 7月】 怎么转

7月是南方地区的水稻播种季，农民们在地里忙着插秧，这些嫩绿的禾苗在他们熟练轻巧的扦插下与土地融为一体，仿佛是人与自然缔结的盟约，阳光雨露浇灌出生命的希望。

但这种人与自然间的和谐也会引来其他生物的加入。（稻田动物的景象）其中有一类生物正是来自于棉铃虫的表亲，同属鳞翅目的稻螟虫。稻螟虫对水稻的影响贯穿整个生长周期，它们往往在苗期便把卵产在水稻上，随着水稻的生长它们也跟着一起生长，就有了二化螟、三化螟、大螟以及稻纵卷叶螟，最后水稻植株就会出现枯鞘死亡，稻螟虫就变成螟蛾伺机下一次侵略。这些螟虫可以在整个水稻生长周期繁衍出7～11代，所以这是一类对水稻危害最大的害虫。出现在7月的二化螟是数量最大危害最广的稻螟虫，它们躲在水稻的内部贪婪地蚕食着水稻的茎部。

以往农民只能打农药的方式来杀死危害水稻的螟虫，据统计我国水稻田间杀虫剂使用量占水稻生产农药总用量的77.8%，仅这一项的花费每年就超过135亿元。这种方式带来的后患就是土壤污染，并且虫子会逐渐产生耐药性，当虫害严重时农民就不得不加大药量，大米就可能重金属超标；可是不打农药，采取所谓“有机”的方式不加管理，那么可能水稻还没抽穗就已经被虫子蛀空了。

   我国是水稻超级大国，最为人们熟知的就是杂交水稻，也正是因为水稻，杂交这一分子生物学领域的概念众人皆知。杂交水稻相当于把自己的基因用霰弹枪打出去，打中没打中不知道，打中了哪些部分，也不知道，需要做很多次选择，同时又有很大的偶然性。然而最关键的问题是，目前至今还没有在自然界发现能够抵抗稻螟虫啃食的水稻植株，所以导致我们根本无从选择。所以“杂交水稻之父”袁隆平也曾经表示过超级杂交稻最主要的问题之一就是虫害问题。

   稻螟虫在全国的危害面积高达1500万公顷，相当于2100万个足球场的面积，那么既然人工干预外界环境效果不理想，传统育种又面临随机性的问题，有没有既可以对环境比较友好又可以让水稻增强抵抗力的方法了呢？

     bt蛋白对鳞翅目昆虫的杀伤性已经在棉铃虫身上可见一斑，如果将bt蛋白基因转入水稻中来，效果会如何呢？能否用“基因棉”的思路来解决水稻的抗虫问题呢？

     我们在实验室中可以看到，这些是与农杆菌一起培养的水稻愈伤组织，它们在培养基上进行转化体的筛选并诱导抗性愈伤组织的产生。

      农杆菌是一种天然存在于土壤中微生物，它能够诱导受伤植物产生愈伤组织，植物受伤的细胞就会分泌酚类化合物，这种植物本身自带的化合物就像是开启转化的开关。DNA分子复制的时候是一个环状的结构，农杆菌的作用就像是这条环状流水线上的传送带，Bt杀虫蛋白基因从这个DNA分子的起始点切口进入这条流水线，然后水稻中天然的酚类化合物打开开关，激活传送带的动力系统，然后不断复制出的Bt蛋白基因会被传送到彼端的水稻植株中，然后愈伤组织中的水稻细胞在进行分裂增生的时候就会把带有抗性的Bt蛋白基因整合进自身的基因组。

      在基因检测实验室中，我们可以看到在仪器的检测下，有很高的扩增带，说明Bt蛋白基因已经被整合进水稻基因组中了。

      这些淡黄色，结构致密的愈伤组织颗粒会被技术人员挑选出来进行壮根壮苗培养，等这些小胚芽长成10厘米左右的小植株的时候就可以移栽到大田中去了。

这是一种利用植物本身的生理特性进行基因转移的复杂技术手段。在这片棋盘状的稻田中，我们可以观察到十分明显的区别，普通的不含抗性基因的水稻与抗虫水稻的对照，结果一目了然。

众所周知，巧克力中的可可碱和咖啡因对狗是致命毒素，但却是人类为之疯狂的愉悦因子。所以转入Bt杀虫蛋白基因的抗虫水稻对于人类来说也是一样的道理，人类本身没有可以激活杀虫蛋白毒素的蛋白酶，人体对这种蛋白不敏感，所以转入的Bt杀虫蛋白基因从理论上讲也不会造成人体的不适，而且人体本身强酸性的消化道也使得Bt蛋白在人体内最多只能存活15秒。（补拍或包装）

【左下角上字 京郊试验田 7月】 转基因安全性评价

  玉米传入中国已经有四百多年的历史了，在我国主要被用于粮食和动物饲料。玉米产量高，而且耐储存，是当之无愧的饲料之王。从玉米身上我们能够窥见人工育种对作物的影响。我国从20世纪初开始研究玉米育种，至今已成为全世界第二大玉米生产国。尽管如此我国每年还是要从国外进口大量玉米才能满足日益增长的需求，消耗量大大高于产量，传统育种对玉米产量和质量的提升处在尴尬的瓶颈期。

   这里是北京六环外的一块玉米试验田，连日来的暴雨刮倒了不少玉米，夏季毒辣的太阳加剧了水分蒸发，地里的野草也纷纷在一夜之间窜出了头，这些杂草可以使玉米严重减产。  

   对付这些杂草通常情况下就是喷洒除草剂。草甘膦是目前使用最广泛、用量最大的除草剂，并且它能够被土壤中的微生物分解所以不会污染土壤，唯一的缺点就是如果直接用在作物上它会与高等作物中特有的一种酶结合，抑制酶活性从而影响作物生理代谢，造成作物死亡。

   但是从空中俯瞰这片玉米地，仍旧密密匝匝，低头看脚下的泥土也只是偶尔有些杂草还没有到影响玉米生长的程度。这些玉米从外观上看与普通玉米并无二致，可是在与正常施用除草剂的玉米以及不施用除草剂的玉米的对照中，我们能够明显发现玉米植株在数量上的不同。这就是利用分子生物技术进行培育的耐草甘膦玉米。

  耐草甘膦玉米利用了草甘膦能被土壤中微生物降解的特点，把这种微生物的基因导入到玉米胚芽中去，使玉米打破了生物隔离从其它生物中获得了抗性，与水稻一样同样是利用了农杆菌这种源于自然的“基因搬运工”。

   我国每年有30%的农作物是被虫子吃掉的，玉米叶同样如此，被虫子吃掉的玉米数量几乎与我国从国外进口玉米数量一样，每年造成的经济损失就高达数百亿。单纯的抗虫或者单纯的耐草甘膦对玉米产量的提高不够显著，有没有可以“两手抓”的办法呢？

    研究员们从单倍体玉米穗上收集花粉，然后拿到实验室去进行种质培育，从数千个样本中精心挑选能够兼具两个抗性基因的植株，实现性状叠加，于是就出现了既抗虫又耐除草剂的双抗玉米

    1、  相关试验内容：转基因玉米GH5112-117C对 生物多样性的影响

2、方法：直接观察调查法：在玉米生长到心叶中期、心叶末期、抽丝散粉期、乳熟期，每试验小区对角线5点取样，每点固定5株玉米，记录整株玉米（蚜虫、叶螨记录上、中、下3叶）及其地面所有节肢动物的种类。调查时记录主要节肢动物包括各种昆虫和蜘蛛的数量和种类，田间不能识别的种类编号，带回室内鉴定。开始调查时，先快速观查活泼易动的昆虫/蜘蛛的数量。

粘虫板调查法：每小区对角线5点取样，每个取样点放置1张黄色粘虫板。从玉米生长到心叶中期、心叶末期、抽丝散粉期、乳熟期，粘虫板被放置在小区中 1-7天，收集活跃活动的非靶标节肢动物，之后收回并装入袋中带回实验室鉴定。

陷阱调查法：每小区对角线5点取样，每个取样点埋设 3 个陷阱杯，杯中1/3体积放有约含5%的洗涤剂水溶液（占），各杯间隔0.5m。从玉米生长到心叶中期、心叶末期、抽丝散粉期、乳熟期，陷阱在小区中放置1-7天后收集起来，调查杯中捕获的节肢动物种类和数量，不易识别的种类进行编号，放入75%乙醇溶液中保存，供进一步鉴定。

3、结论：与非转基因受体对照玉米相比，转基因玉米对玉米田天敌及其他非靶标节肢动物多样性没有显著影响。

  我国对于转基因食物是按照非食用—间接食用—食用这样一个路线图来推进工作。就是说，首先发展非食用的经济作物，其次是饲料作物、加工原料作物，最后是食用作物。 

正是如此，2016年在科学界爆发了一件惊动了整个学术圈的大事， 120多位获得诺贝尔奖的科学家联名签署公开信，呼吁尊重有关转基因安全性方面的科学结论，支持用转基因技术生产的食物。

采访roger

事实上，自1996年转基因批准商业化种植以来发展迅猛，全球转基因的种植面积约300亿亩，种植的国家有28个，另外还有37个国家和地区进口使用转基因产品，没有发现一例被证实的安全性问题。

 相较于过去为转基因作物的安全性问题而争论，现在的民众更愿意相信自己的选择，我们可以知道食物中的哪些原材料来源于转基因作物哪些不是，老百姓的菜篮子和口袋子都牢牢掌握在自己的手里，yes还是 no的问题终究还是取决于民。 只有赢得公众的支持，像抗虫水稻这样经过基因修饰过的作物才能真正出现在人们的餐桌上。对于国家来说，推广新技术，提高农业发展水平，研发更多具有自主知识产权的种质资源，把饭碗捧在自己手里，不依赖进口粮才是造福社稷民生的大事。

 希望之春的田垄上照拂过的阳光雨露是自然的恩赐，生长出的五谷杂粮也是自然的恩赐，人类利用智慧洞悉自然规则的秘密。未来绿色革命的核心就是这些“秘密”，基于分子育种的转基因技术不过是众多秘密中的一个，它无法独自力挽狂澜，也无法完全取代任何一种现有的育种技术，技术本身是中立的，从科学的角度看待转基因技术，它代表着未来农业的新风向，善用技术为我们争取更多自主选择的权利，为我们的子孙后代争取更多青山绿水。