生物工程技術正在促進社會生產的巨大變革
(一)促進農業發展的第一推動力
生物工程技術首先應用在農業方麵,正在成為農業發展的第一推動力。
20世紀以來世界農業已經曆了三次革命:第一次發生在40年代,是以農業機械應用為標誌。第二次發生在50年代,是以化肥、農藥和殺蟲劑為標誌的。這兩次農業革命都是通過依靠科技進步,改善農作物外部條件,來提高農業生產力。由於生物工程的崛起,出現了農業第三次革命。這次革命直接改造生物的遺傳性,創造最佳的物種,大幅度地提高農作物的產量,使世界上缺糧地區擺脫困境。它的影響更廣,意義更深遠,是前兩次農業革命無法比擬的。
今天,農作物的實際產量離作物的最佳生產潛能差距很大。就世界三大主要糧食作物——小麥、水稻和玉米來說,即使在發達國家,田間產量也隻是作物潛能的一部分。據科學測算,小麥的年產量潛能為14噸/公頃;水稻的年產量潛能為14/噸公頃,目前發達國年平均產量隻有5.9噸/公頃;玉米的年產量潛能為22噸/公頃,發達國家年平均產量隻有5.8噸/公頃。發展中國家年平均產量就更低了,它們分別是1.4噸/公頃、2.1噸/公頃和1.3噸/公頃。可見農作物的生產水平大有提高的潛力。
農作物實際產量受到限製,有各種因素,但主要因素是農作物本身的功能不完備。據統計,全世界糧食因蟲害所導致的減產就高達30%~50%。據統計,美國農民每年玉米肥一種穿孔蟲分割就損失約4億美元。然而,生物工程卻能夠培育出具有抗病蟲害物性的農作物品種。80年代以來,科學家已培育出具有抗蟲害的煙草、番茄、玉米等。1988年,美國作物遺傳國際公司利用基因工程培育一種玉米新品種,它體內有殺死穿孔蟲的功能,從而確保不施用農藥而穩定增產。
科學家們正在培育具有抗蟲害能力的向日葵、馬鈴薯、棉花等。如向日葵是歐美許多國家用以生產食用油的主要經濟作物。但由於向日葵受擬莖點黴病侵,損失嚴重,種植麵積逐漸減少。近幾年來,南斯拉夫諾維薩德農業和蔬菜研究所應用基因工程技術;培育出5種能抵抗這種蟲害的向日葵新品種,其產量大增,每公頃高達2500公斤。美國加利福尼亞洲聖卡洛斯國際植物研究所通過基因移植,培育一種抗花葉病毒的食用木薯,其產量從通常的每公頃10至20噸提高到40噸。澳大利亞科學家不久前利用生物技術培育一種甘薯,其產量是普通甘薯的2倍。可見,生物工程應用於農業,人們終於找到了防治蟲害的根本辦法。這不僅確保農作物高產,而且將逐步減少和不必施用汙染作物和環境的化學殺蟲劑。
據預測資料表明,從現在起,世界人口在今後30年內將繼續增加,到那時,全世界也許將有43億人以大米為食。為了供養這些人,從現在起到今後30年這一段時間內,世界的水稻產量必須增加1000萬噸。對此,農業科學家是有信心的。因為,過去的30年取得了一個重大成就是水稻的產量增長速度超過了亞洲人口增長的速度。這是由於有了高產的水稻品種。1966年設在菲律賓洛斯巴尼奧斯的國際水稻研究所首先推出第一個水稻高產良種(IR8),它改變了植株的結構,莖較短較壯,使稻穗長大時不倒伏。1982年該所又推出一些優良品種,其中,一種命名為IR36的水稻最佳,它具有對15種害蟲的遺傳抗性,1年可種3季。這種水稻是目前世界上種植最廣的作物品種。
許多人認為,生物技術是培育水稻新品種的關鍵技術。國際水稻研究所組織了一個水稻生物技術研究網,努力培育一種新的超級稻。據稱,它將不同於現有的水稻品種,有比較茁壯的莖杆,更加發達的根係,並具有對多種病蟲害的遺傳抗性。農民可直接播種這種稻種,而不用移植秧苗。現有的水稻每公頃最高產量隻有8~9噸,它則可高達13~15噸。這樣,這種水稻能使用比較少的土地養活更多的人口。
生物技術還可以提高農作物對光、熱、水、氣和養份五大生長要素的利用率,促進其產量成倍增長。科學家發現,目前落在綠葉上的太陽能大約隻有1%被利用,如果農作物的光合作用效率提高1%,農作物產量將增加1倍。1986年以來,日本等國科學家已從水稻、玉米等作物中,成功地分離出植物進行光合作用時所需要的蛋白質遺傳基因,為通過基因工程技術培育高效利用太陽能的農作物打下了基礎。
新的高產品種的推廣將使世界糧食形勢發生很大的變化。英國《新科學家》雜誌曾於1987年5月報道,非洲在潮濕地帶、半潮濕地帶和山地推廣了相適應的農作物新品種,每一年便可使產量提高40%。目前,這些新品種正在推向非洲各地,因而可望在今後使非洲缺糧形勢緩解。