被不公平地妖魔化的转基因农作物,可以帮助对抗营养不良

子曦 2021-01-1321:12:37 评论 144 views

作者:Daniel Norero (康奈尔科学联盟)

译者: 子曦

被不公平地妖魔化的转基因农作物,可以帮助对抗营养不良

目前全世界约有8亿人正在挨饿,近20亿人患有某种程度的关键营养素缺乏症。到2050年人口预计会增加到96亿,解决全球粮食安全问题已变得至关重要。这将需要增加70%的全球粮食供应量,以及更有营养的食品,后者对于存在营养不良问题的国家尤为重要。

解决这一问题的战略包括许多国际粮食援助计划,以提供营养补充片剂,或在加工阶段对本地食品实施营养强化。然而,由于外部资助的不可持续性、贫困人口的购买力限制以及接触市场和医院的渠道不畅等因素,这些努力的成功有限。

另一个大有希望的战略,一个能够应对这些挑战并且长期可持续的方案,是利用植物育种计划来开发高营养水平的主粮。这些生物强化农作物使人们能够通过日常膳食获取特定营养素,如亚洲的水稻、非洲的高粱和香蕉、或拉丁美洲的玉米。以这种方式,生物强化农作物可以成为缓解世界营养不良问题的重要替代选择

通过传统育种或基因工程都可以实现农作物的生物强化。尽管传统育种已有成功的例子,但它仅限于亲缘关系近(无生殖隔离)的植物,因此直接依赖于所关注营养素的自然变异能力。它还需要很长时间来稳定所需的特性。虽然应用一些现代生物技术的手段可以加速传统育种,但对于无性繁殖的农作物—例如马铃薯、甘薯、香蕉和木薯—育种所需的最小世代数估计为7代。对于自花授粉农作物,如水稻、小麦和高粱,需要9代,而对于玉米等异花授粉农作物,则增加到17代。

此外,运用基因工程的育种策略可以将原来不存在的目标营养素积累到所需组织中(例如谷类胚乳),以避免在研磨过程中损失微量营养素。

被不公平地妖魔化的转基因农作物,可以帮助对抗营养不良


拥有较高含量β-胡萝卜素的大米和金香蕉以及多营养素玉米与普通类型的颜色对比清晰可见。在右下方,一位科学家正在肯尼亚生物强化高粱的实验田间查看。

到目前为止,通过这种方法增加主粮的维生素含量已经取得了很大进展。一个例子是β-胡萝卜素的生物强化,β-胡萝卜素是维生素A的前体,而维生素A对于视力和免疫系统的正常功能至关重要。在全球范围内,这种维生素的严重缺乏每年导致50万例不可逆转的失明、数百万例干眼症、和多达200万例死亡,其中大多数是5岁以下儿童。

第一种产生β-胡萝卜素的转基因农作物是水稻,这是一种重要但本身不含这种营养素的谷物。它被称为“黄金大米”,目前的版本最初是由插入一种源于细菌的基因和另一种来自玉米的基因后获得的。大约150克这种大米就能为儿童提供每日所需的维生素A推荐量。

该技术是由一个公私联合财团为人道目的而开发的,该财团放弃了发展中国家使用的专利权。它还通过了不同的生物安全和人体消化测试,并被四个发达国家的监管机构批准供人食用。可惜的是,它尚未被授权在需要它的任何国家种植。部分原因是对转基因农作物的过度监管和环保组织的强烈反对。

另一个例子是“金香蕉”,由澳大利亚研究人员开发,他们将巴布亚新几内亚的一种香蕉的基因和一种细菌的基因,插入到世界最广泛种植的卡文迪什香蕉中。澳大利亚开发的技术已转让给乌干达的一组公共研究人员,他们正在修改在非洲食用最多的EAHB和SukaliNdizi这两个品种的香蕉。目前,β-胡萝卜素和铁含量都在继续增加,美国正在进行人体消化测试。这种“超级香蕉”被评为时代杂志2014年度25项最佳发明之一,与金大米一样,该技术将在没有技术使用费的情况下公布,以便非洲农民可以自由种植。

基因工程还显著增加了马铃薯、木薯、小麦、橙子、大豆、花椰菜、甜瓜、苹果等农作物中的β-胡萝卜素——所有这些都是由公共实体和大学研发的。

另一些重要的营养素是叶酸和铁。针对叶酸,比利时研究人员成功地将大米中含量增加了150倍。这种大米可以极大地降低由于这种营养素缺乏引起的新生儿缺陷的风险,典型的如脊柱裂和神经管缺损。一家巴西国营公司EMBRAPA也设法将生菜中的叶酸增加了15倍——两片转基因生菜的叶子就可以为成年人提供100%的日常需求量。此外,EMBRAPA与一所墨西哥大学合作开发了一种转基因豆类,含有84倍以上的叶酸。对于铁,也已经实现了在水稻、小麦和玉米里含量重要的增长。

还有一些转基因农作物增加了几种营养成分,例如西班牙大学的研究人员改良的一种非洲玉米,其β-胡萝卜素的含量增加了169倍,维生素C增加了6倍,叶酸含量增加了一倍。 2014年这种玉米完成了动物食用测试,在2015年进行了人体消化测试以及实验性田间试种。第二个例子是由“非洲生物强化高粱项目”生产的转基因高粱。这一公私伙伴合作项目已经成功提高了β-胡萝卜素、铁、锌和人体必需氨基酸的含量,并且已经在美国和非洲进行了田间和温室试验。开发这些农作物的目标是缓解非洲欠发达国家的营养缺乏状况。

利用基因工程对农作物进行生物强化不是万灵药,但它确实提供了一种重要的替代方案。它不应该被拒绝,因为它已被证明是补充和/或改进传统育种计划的有用工具。

另一方面,应重新审视在若干发展中国家缺乏允许转基因农作物应用的生物安全法监管框架、或者已经具有明确框架但过度监管的状况。黄金大米是一个以人道救援为目的的技术应用被延误十多年的一个例子,部分原因就是过度监管。仅在印度,黄金大米未商业化的代价每年超过1.99亿美元,及过去十年中140万人丧命。不要让这些令人沮丧的统计数字再增加了。相反,发展中国家的监管机构和政治领导人需要推动这些营养而又安全的农作物的应用批示,以改善大众健康并拯救生命。​​​​

06/20/2018

原文链接:

https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2018/06/unfairly-demonized-gmo-crops-can-help-fight-malnutrition/

子曦

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