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今年夏天,在北达科他州兰登市一家杂货店外,两位生态学家发现一株黄色油菜植物生长在停车场边缘。他们将其拔起、研磨,并使用类似于家用验孕棒的化学试纸,鉴定了由人工导入基因产生的蛋白质。该植物是转基因的——基因改造。
考虑到北达科他州种植着数万公顷的传统油菜和转基因油菜——一种杂草植物,学名为Brassica napus var oleifera,由加拿大人培育,从其数千粒微小种子中榨取植物油——这并不太令人惊讶。更令人惊讶的是,两位生态学家及其同事在该州旅行期间几乎停靠的每个地方都发现了野生转基因油菜。“我们发现转基因植物生长在荒郊野外,远离田地,”阿肯色大学 (U.A.) 费耶特维尔分校的生态学家 Cindy Sagers 说,她于 8 月 6 日在匹兹堡举行的美国生态学会会议上介绍了这些发现。最令人感兴趣的是,在 288 株受测植物中,有两株显示出对多种农药具有抗性的人造基因——即所谓的“性状堆叠”,以及像孟山都这样的生物技术公司长期以来一直寻求开发和销售的一种种子。似乎大自然母亲抢先一步超越了生物技术。“其中一株具有多种性状的植物生长在[荒郊野外],相信我,北达科他州有很多荒郊野外——远离油菜田,”她补充道。
这可能意味着转基因油菜植物正在野外异花授粉——并交换导入的基因。尽管之前的研究已在从加拿大到日本的各地发现了野生转基因油菜,但这是首次表明此类植物正在以这种方式进化。“它们具有新颖的转基因性状组合,”Sagers 说。“最简约的解释是,这些性状在栽培之外是稳定的,并且它们正在进化。”
在加拿大等地,此类转基因植物的逃逸种群通常会很快消亡,而没有来自散落的农场种子的持续补充,但油菜能够与北美至少两种——甚至可能多达八种——野生杂草物种杂交,包括田芥菜 (Brassica rapa),这是一种已知的农业害虫。“它不仅会从栽培中逃逸出来;北美各地都有性兼容的杂草,”Sagers 说。领导这项研究的阿肯色大学受训生态学家 Meredith Schafer 补充说,“它变成了一种[农民]无法控制的杂草。”
迄今为止,尚无证据表明除草剂抗性基因会增加或降低适应性。然而,这一发现为未来可能提高各种植物适应性的基因改造提供了警告;将这些性状留在农场并排除在野外之外将是困难的。“最大的担忧是那些会增加入侵性或杂草性的性状,例如耐旱性、耐盐性、耐热性或耐寒性,”俄勒冈州立大学杂草科学家 Carol Mallory-Smith 说——所有这些性状都是孟山都和其他公司目前正在开发的,以帮助作物适应气候变化。“这些性状有可能扩大物种的分布范围。”就油菜而言,可以认为已经发生了——至少在北达科他州是这样。
这并不是第一种转基因作物在美国逃逸到野外;2006 年,在俄勒冈州测试的抗除草剂草皮草也发生了扩散。俄亥俄州立大学生态学家 Allison Snow 指出,转基因油菜不是一种受监管的植物,“因此监管机构没有要求制定任何协议来减少或防止逃逸。”“下一个问题是:‘那又怎样?’如果野生油菜或任何与之杂交的物种具有两个除草剂抗性转基因,那又有什么区别呢?”
自 1989 年以来,经过改造以抵抗草铵膦(商品名 Liberty)或草甘膦(商品名 Roundup)的油菜已在美国上市——并且自 1998 年和 1999 年起,这两种除草剂分别不受监管。“对于加拿大研究人员来说,这些结果并不新鲜,如果商业种植两种类型的转基因抗除草剂油菜,这是可以预料到的,”加拿大农业及农业食品部(一个政府机构)的 Suzanne Warwick 说。
野生转基因油菜的一个常见来源是在收获期间散落或在运输过程中从卡车上掉落的种子。“由于美国和加拿大约 90% 的油菜作物是生物技术作物,因此有理由预期对路边油菜的调查会显示出类似水平的生物技术植物,”孟山都公司环境政策负责人 Tom Nickson 在一份准备好的声明中说。
据公司发言人 John Combest 称,孟山都公司也不声称拥有逃逸植物的所有权,即使是那些具有多个转基因的植物。“孟山都公司的政策从来都不是,将来也不会是,对其专利性状因非故意方式而少量存在于田地中的情况行使专利权,”尽管研究人员必须获得该公司的许可才能使用转基因植物。
这种转基因植物进行多少性混合还有待观察;阿肯色大学的 Sagers 计划在几周后开始进行温室试验。但这确实提供了一个引人注目的例子,说明基因如何在给定的种群中移动。“这是农业对本地植物进化影响的一个很好的模型,”她说。“我们可以想象基因流向本地物种。如果我们能想象它发生,它可能就会发生。”