转基因作物和农艺性状

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简介

转基因作物是基因改造生物（GMO），它们在实验室环境中被改造以拥有特定的农艺性状。农艺性状是指作物表现出的各种特征，例如抗虫害和疾病、产量增加以及对非生物胁迫（如干旱和盐碱化）的耐受性。

转基因作物通过引入来自其他生物体的基因来设计这些性状，这些基因可以将这些性状赋予作物。转基因作物一直是许多争论和争议的主题，支持者认为它们可以帮助解决世界粮食安全挑战，而反对者则认为它们对人类健康和环境构成风险。

以下内容阐明了转基因作物及其农艺性状背后的科学原理。

什么是转基因作物？

转基因作物是指通过将外源基因导入其基因组而进行基因改造的植物。这些外源基因通常来源于其他生物体，例如细菌或其他植物，它们可以赋予作物特定的性状。

例如，将来自苏云金芽孢杆菌（Bt）的基因导入棉花植物中，可以赋予其对某些以棉花为食的昆虫的抗性。这意味着经过基因改造包含 Bt 基因的棉花植物不易受到虫害侵袭，这可以导致更高的产量和更少使用农药。

转基因作物可以通过多种方法创建，但最常见的方法是使用基因枪。这涉及到将外源基因涂覆在微小的金属颗粒上，然后使用高压空气将它们射入植物细胞。

转基因作物的益处

转基因作物已被开发出来，为农民和消费者提供各种好处。其中一些好处包括：

产量增加

转基因作物可以被设计成比非转基因作物产生更高的产量。例如，经过基因改造以表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的玉米植物，在水分胁迫条件下可以比非转基因植物产生更高的产量。

抗虫害和疾病

转基因作物可以被设计成对某些害虫和疾病具有抗性，从而减少对杀虫剂和其他化学处理的需求。例如，前面提到的 Bt 基因可以赋予棉花和其他作物对某些昆虫的抗性。

耐受非生物胁迫

转基因作物可以被设计成耐受非生物胁迫，如干旱、盐碱化和极端温度。这可以帮助作物在非转基因作物可能无法生存的恶劣环境中生存并产出。

改善营养成分

转基因作物可以被设计成含有更高水平的某些营养物质，这有助于解决严重依赖主粮作物的群体中的营养不良问题。例如，“金色大米”已被开发出来，含有高水平的β-胡萝卜素，β-胡萝卜素在体内会转化为维生素 A。

转基因作物的风险

尽管转基因作物具有潜在的益处，但人们也对其安全性及其对环境的影响表示担忧。其中一些担忧包括：

对人类健康的潜在危害

有人担心食用转基因作物可能会对人类健康造成有害影响，尽管这一点尚未得到明确证明。一些反对转基因作物的人认为，将外源基因引入食物供应可能会引发过敏或其他健康问题。

环境影响

有人担心转基因作物可能会产生意想不到的环境后果，例如产生抗除草剂的“超级杂草”。人们还担心转基因作物对非目标生物（如传粉媒介和有益昆虫）的影响。

转基因作物的农艺性状

一些最常被设计到转基因作物中的农艺性状包括：

抗虫害和疾病

这可能是转基因作物中应用最广泛的农艺性状。来自其他生物体（如细菌、病毒和其他植物）的基因已被导入作物中，以赋予其抗虫害和疾病的能力。例如：棉花、玉米、大豆和油菜。

耐受非生物胁迫

转基因作物也可以被设计成耐受非生物胁迫，如干旱、盐碱化和极端温度。这可以帮助作物在非转基因作物可能无法生存的恶劣环境中生存并产出。例如：水稻、小麦和大豆。

改善营养成分

转基因作物可以被设计成含有更高水平的某些营养物质，这有助于解决严重依赖主粮作物的群体中的营养不良问题。例如：金色大米。

产量提高

转基因作物可以被设计成比非转基因作物产生更高的产量。例如，被设计成产生更多油的大豆，其产量比非转基因大豆高出 10%。

除草剂抗性

转基因作物也可以被设计成耐受除草剂，这使得农民可以使用这些化学物质来控制杂草，而不会损害他们的作物。这可以减少人工除草的需求，人工除草既费时又费钱。

转基因作物的例子

转基因作物已针对各种作物（包括粮食作物和非粮食作物）开发出来。一些转基因作物的例子包括：

• Bt 棉花：经过基因改造包含 Bt 基因的棉花植物对某些以棉花为食的昆虫具有抗性。这可以减少对杀虫剂的使用并提高产量。

• 抗草甘膦大豆：经过基因改造以耐受草甘膦（以“草甘膦”品牌销售）的除草剂的大豆，可以用这种化学物质喷洒来控制杂草，而不会损害大豆。

• 金色大米：这是一种经过基因改造以含有高水平β-胡萝卜素的大米品种，β-胡萝卜素在体内会转化为维生素 A。

• 抗旱玉米：经过基因改造以耐受干旱的玉米，在水分胁迫条件下可以比非转基因玉米产生更高的产量。

结论

转基因作物是基因改造生物，它们被设计成拥有特定的农艺性状，例如抗虫害和疾病、产量增加以及对非生物胁迫的耐受性。

虽然这些作物有可能使农民和消费者受益，但也有人对其安全性及其对环境的影响表示担忧。在开发和使用转基因作物时应谨慎行事。