基因工程正在进入森林。
虽然将外源DNA拼接到农作物中的做法在玉米和大豆中已经很普遍，但很少有公司或研究人员敢于将基因工程应用于美国经济的重要支柱——树木。
但这种情况很快就会改变。两大行业巨头国际纸业公司和米德韦斯特瓦科公司计划通过用转基因桉树取代本地松树，来改造美国东南部的种植园森林。桉树是一种生长迅速的澳大利亚树木，其传统品种目前在热带木材工业中占主导地位。
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这些公司在转基因树木方面的努力，由他们的合资生物技术公司ArborGen LLC主导，旨在首次克服几个障碍。最突出的是，他们押注于一种有争议的基因拼接技术，该技术限制了树木的繁殖能力，旨在消除人们对转基因桉树具有入侵性并取代本地森林的担忧。
如果这种生育控制技术（在农业中因担心种子企业会利用它而受到批评）被证明有效，那么它可能会为许多野生植物（包括杂草）打开大门，将其进行基因工程改造，用于生物质等能源应用以及下一代生物燃料，而无需担心入侵性。
这种多年生植物（之所以这样命名，是因为它们与一年生的农作物不同，可以存活和生长多年）的使用长期以来引起了企业和政府（包括能源部，该部已与ArborGen合作）的兴趣。这些植物（包括许多以纤维素乙醇为目标的草类）可以在需要时收获，并且由于其耐寒性，可以在贫瘠的土地上生长。
然而，关于ArborGen使用的生育系统的有效性，仍然存在许多问题。据主要科学家称，该系统从未在多年的试验中进行过严格的研究，以证明其可以有效地控制植物的传播。他们说，在依赖此类系统来限制花粉和种子传播之前，必须进行更多的研究。
尽管如此，自2008年以来，ArborGen一直在寻求政府对其桉树的放松管制，这种桉树主要经过基因改造以抵抗冰冻温度。观察人士说，如果成功，ArborGen可能会通过成为第一家大规模推出生物工程树木的公司，彻底改变木材工业和南方景观。
在最乐观的情况下，使用ArborGen据称价格昂贵的种子的种植者将在生产力方面看到巨大的收益，并成为新一代生物能源炼油厂的首选树种。南方将成为新的阿巴拉契亚；木材将成为其煤炭。这种进步的迹象已经出现，包括最近有消息称，德国公用事业公司RWE AG将在佐治亚州建造世界上最大的木屑颗粒工厂，以补充其煤炭消耗。
通过采用桉树作为树种，美国将只是赶上巴西等国家，这些国家在最近几十年利用了广阔的树木种植园，从木材净进口国转变为出口国。虽然在此期间南方松树种植园有所增加，但该公司表示，松树的生长速度无法与桉树竞争。
ArborGen的监管事务主管莱斯·皮尔森说：“美国在这方面落后了。世界各地的许多国家已经种植桉树几十年了。”
的确，主要由于来自南美洲的竞争，对传统美国木浆的需求已经放缓。据公司估计，这个萎靡不振的行业可能允许东南地区多达1000万英亩的土地被重新用于快速生长的桉树。
但研究过ArborGen并称其树木为“游戏规则改变者”的木材顾问柯蒂斯·塞尔策表示，新兴的生物能源产业是否足以弥补巴西种植园失去的需求仍然不清楚。
塞尔策说：“我不清楚生物质是否会弥补传统市场[在它们]衰落时的缺口。但这是有可能的。”
即使考虑到政府的激励措施和碳定价，ArborGen也必须消除监管机构和环保组织的担忧，他们担心其工程树木，尤其是在具备了抗寒能力后，将会在森林中肆无忌惮地蔓延。
花粉问题
俄勒冈州立大学的树木遗传学家史蒂夫·施特劳斯也曾为ArborGen提供咨询，他认为，从最基本的角度来看，生命在于繁殖。物种为了适应和生存而进行的斗争，会使控制植物生育能力的尝试变得困难。
ArborGen依赖于最流行的限制植物花粉的系统，该系统使用细菌基因产生一种名为barnase的有毒酶，该酶会切割细胞中的遗传物质，导致细胞死亡。通过基因上的技巧，该酶仅在树木传播花粉的部分产生，从而破坏其繁殖能力——至少在大多数情况下是这样。
施特劳斯说，鉴于将要生产的树木数量，可能会有足够的遗传不稳定因素，从而使极少数耐冻桉树能够繁殖。他补充说，barnase不应被视为绝对的遏制系统，而应被视为一种缓解策略。
施特劳斯说：“这并不意味着不会产生花粉粒。生物学中几乎没有任何东西是100%的。”
施特劳斯说，几乎可以肯定的是，极少数幼苗会从桉树种植园中逃脱。但他认为这些树木不太可能被证明具有入侵性，因此不必过分担忧。
他说：“当您谈论树木时，会发生风暴，会刮风。遏制不是绝对的。存在一些传播的可能性。它是否可能成为一种入侵性杂草？在我看来不太可能。”
到目前为止，只有ArborGen的两个实验性桉树站被允许开花，该公司报告说树木产生的花粉很少。它现在正寻求大大扩大允许开花的树木的数量和地点，达到在七个州散布的28个地点，总面积为330英亩。美国农业部本月早些时候发布了该扩建的批准草案，但需征求公众意见。
ArborGen的公共事务主管南希·胡德说，经过改造的桉树已经种植在这些地点中的大部分地方，并且随着它们接近性成熟，ArborGen不得不摘下树木的花朵或将其完全砍倒，从而造成数百万美元的研究损失。
一些环保组织指责说，这个试验面积相当小，几乎不相当于大规模的商业种植。（相比之下，南方有超过3200万英亩的松树种植园。）然而，ArborGen承认，它希望美国农业部能在这些树木达到收获年龄（大约七年左右）时对其进行放松管制，从而允许出售由此产生的纸浆。
许多生物技术研究人员支持扩大实验许可，这将允许对生育遏制系统进行更完整的研究。ArborGen的首席技术官莫德·欣奇说，虽然ArborGen到目前为止几乎没有发布任何经过同行评审的研究，但它将在今年发布barnase的结果。
这样的数据将是一个可喜的变化。施特劳斯在2007年撰写的一份分析报告中指出，虽然barnase的机制已得到充分证明（并获准用于油菜籽等驯养作物），但对其有效性的研究却很少。
施特劳斯写道：“在任何作物中，似乎都没有进行任何足以评估遏制基因的实际有效性的认真田间研究。在发表许多此类研究之前，认为基因在不久的将来可以被完全安全地遏制是不明智的。”
克莱姆森大学的分子生物学家洪罗开发了另一种野生植物——草皮草的基因遏制系统，他说，在对任何像桉树这样的野生转基因植物进行放松管制的决定时，必须考虑到这种缺乏研究的情况。他说，他的团队最近完成了一项为期一年的关于该系统有效性的研究，但还需要进行更多的研究。
他说：“对于多年生植物的转基因逃逸会产生什么影响，还没有进行太多的研究。在这方面，我们将保持谨慎。”
公众将如何看待转基因森林树木的概念还有待观察。但正如研究人员指出的那样，人们已经接受了一些没有花粉控制的工程树木。几乎所有夏威夷的木瓜树都经过基因改造以抵抗破坏性的环斑病毒，并且正在进行类似的努力以拯救美国板栗树，这种树木几乎已被真菌疾病根除。
然而，无法保证100%的遏制可能会延迟具有轻微入侵风险的生物工程植物的开发。但施特劳斯预测，这种万无一失的系统将会出现。
他说：“我确实相信我们可以实现绝对遏制。我相信，我们将在10年内做到这一点。但这尚未得到证实。”
澳大利亚入侵者
环保组织说，ArborGen的生育控制未经证实，这令人担忧，主要是因为它们将被用来引入一种健壮的外来树木。木材工业长期以来一直梦想将桉树进口到南方，模仿巴西的成功，在那里，种植园在几十年内将该国从木材进口国转变为出口国——但也付出了一些环境代价。
此前在国内尝试在南方建立桉树的努力在20世纪80年代初达到顶峰，但由于冬季的冰冻，试验性种植园中出现了大片死亡的区域。只有在佛罗里达州，这些树木才得以存活，尽管它们的应用有限，主要用于覆盖物。到目前为止，所有将树木移到更温和的条件下的努力都失败了。
得益于从孟德尔生物技术公司获得授权的一个植物基因，该公司是孟山都公司的主要研发承包商，ArborGen公司耐寒的桉树已经在更寒冷的环境中生长，一直延伸到卡罗莱纳州。（ArborGen公司与孟山都公司有着许多联系，首先是其首席执行官芭芭拉·威尔斯曾在这家种子巨头工作了 18 年。）孟德尔的调控基因控制着影响抗寒性的其他基因的表达，它的使用代表了植物生物技术的先进水平。
但自然保护协会的高级生态学家多丽娅·戈登表示，在为这种植物的种植打开大门时，更需要仔细审查桉树大规模种植后的表现。
戈登说：“我担心的是入侵性。不是它本身是转基因生物，”戈登说。“我担心的是，它会对佛罗里达州的自然区域和东南地区的自然区域构成什么威胁？”
去年，同时也在佛罗里达大学工作的戈登评估了用于培育ArborGen杂交品种的两个物种之一，即大桉树（Eucalyptus grandis），也称为玫瑰桉。戈登发现，这种树以前在南非已经变成入侵物种，这让她得出结论，这种树也存在在南方变成入侵物种的风险。
戈登在一个评估佛罗里达州植物入侵风险的小组中任职，去年，该小组将玫瑰桉列为可能的入侵者。该小组表示，只能种植该树的少数变种，并且只能在严格的管理措施下进行，包括在开花开始后的六个月内收获——这比林业种植园希望的时间要早得多。
戈登说，虽然玫瑰桉存在入侵风险，但ArborGen公司的树木还是一个未知数。然而，考虑到其中存在的不确定性，自然保护协会已向美国农业部建议，应允许ArborGen公司种植的土地和开花的树木减少，并且在佛罗里达州不允许种植。美国农业部批准的许可草案将允许在该州 10 个地点开花。
她说：“我们不知道随着时间的推移它是否会变得更具入侵性。”在弄清楚之前，“对我来说，不在佛罗里达州进行这些试验是合乎逻辑的。”
科罗拉多州立大学的森林生态学家丹·宾克利说，担心桉树的入侵性并非不合理。然而，玫瑰桉似乎只在像南非这样的干旱地区才呈现出杂草的特性，在那里它可以利用其巨大的水分效率。相比之下，南方要潮湿得多。
ArborGen公司的皮尔逊补充说，即使在佛罗里达州，桉树也被证明有些脆弱。
他说，这种树“在种植环境之外是不存在的”。在封闭的种植园内，“你需要非常小心地管理这些东西，才能让它们生存和茁壮成长。”
“更多木材，更少土地”
他说，虽然他希望看到更多关于桉树种植园的用水量和火灾影响的数据，但宾克利理解这种树的吸引力。
与南方种植园中使用的松树不同（松树在当地经济中悄然取代了烟草），桉树可以在几年内展开完整的树冠。它对碳的需求量很大，并且在 27 个月内可以长到 55 英尺高。
ArborGen公司的欣奇说，桉树种植园的最终好处是能够在更少的土地上种植更多的木材。（这并非巧合，该公司的座右铭是“更多木材，更少土地”。）在南方，森林不断地被开发占用，天然硬木林的采伐变得更加困难。她说，提高生产力将“在整个经济链中”产生好处。
对于整个林业种植园的做法，也提出了类似的说法，尽管这种做法在南方很普遍，但仍然存在争议，而且几乎没有数据可以证实这些说法。
斯特劳斯说，最终，如果美国认真地从植物中寻求生物能源，那么该国将面临一个选择，是更多地从像农作物一样对待的树木中获取能源，还是从草中获取能源，而草的入侵性可能要大得多。
他说，“如果我们想依靠生物燃料作为可再生技术多样化组合的重要组成部分”，那么砍伐树木是最佳选择。 “有很多边际土地可以利用。”
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