Ireland 1800s Irish Lumper
• Potato base food of the poor 土豆是穷人的基本食物 • Mostly a single variety: 大多数种植单一品种
1840s Potato famine 土豆饥荒
Phytophthora infestans 晚疫病菌
Herbicide from chemical company 化学公司的除草剂
/how-roundup-weedkiller-works.aspx
Mechanism for killing weed 除草剂的机制
Roundup ready crops 抗除草剂的庄稼
• None of the Sr genes provide resistance to all races of stem rust 一个Sr基因无法抗拒各类锈杆病
1903 玉米 307 种
1983
玉米 12 种 Role of Government in planning and coordination U政S N府ati的ona规l S划eed和St协ora调ge 作Lab用oratory
Harvest 收割
/news_detail.asp?id=158
World food production 世界粮食生产
Food production is sufficient
/events/archive/2011/paa/david_lam.html
Consume GM food is inevitable 食用转基因食品在所难免
/wiki/Transgenic_crops
Increase nutrition 提升营养
• Golden Rice 金色大米 • Vitamin A 维生素A
Effect on food production 对产量的影响
Indian Farmer
suicide 印度农民自杀
Yield and environment 产量与环境
Yield 产量
Local seed
GM seed
Rain + irrigation 降雨和灌溉
Environmental effect 对环境的影响
• 1. Spread of transgene 转基因的扩散
• Long-term usage? 长期食用的结果难研究
• To eat, or not to eat? 我是否要食用？
2012 GM Crops
Soybean 大豆 Corn 玉米 Cotton 棉花 Canola 油菜
USA
World
93%
77%
86%
26%
93%
49%
77% (2005) 21%
• 1940s – 1980s Government directed 政府主导
• Solve the agriculture problems systemically
系统性地解决农业问题
– Machines
农业机械
– Fertilizers, pesticides 化肥，杀虫剂
– High yield strains
2nd green revolution 第二次绿色革命
• Genetically Modified (GM) crops
基因改造的农作物
– higher yield
更高产量
– Better nutrition 更多营养
The Beginning 第二次绿色革命的开始
Majority GM crops are from Monsantobig DNA region 转移大段DNA
Selection for good traits 筛选优良性状
Transgenic 转基因
随机插入 极少量异种DNA
可以是不同物种 如： 野生植物，细菌
速度快 目的性强
Roundup Ready Soybean 抗除草剂的大豆
• Glyphosate草甘膦 抑制植物合成芳香环氨基酸
• Agrobacterium CP4 EPSPS 细菌抗除草剂的酶 插入农作物
Cross breeding vs Transgenic 传统杂交育种与转基因
Cross breeding 杂交育种
Similar species 类似的物种
Homologous recombination 同源重组
– Superweed 超级杂草
• 2. Emergence of superbug 出现超级害虫
• 3. Fragile ecosystem of monoculture 单一作物形成的脆弱生态环境
Spray of Roundup 喷洒除草剂
/
Superweed 超级杂草
高产品种
Traditional agriculture 传统农业
•
Working the land: a farmer in Malawi. Photograph: Martin Godwin /NewsDetails/1618/india-needs-green-revolution-ii:-govt.htm
非生物专业类本科生文化素质教育课程
生命科学导论系列讲座（6）
生物多样性与环境保护
——转基因作物与生物多样性
Biodiversity 生物多样性
/?q=category/blog-tags/biodiversity
Outline
转基因农作物 生物多样性的重要性
.au/tester/solutions/advertisinbadsci/transgenic.html
/
Transgenic crops 转基因农作物
.au/tester/solutions/advertisinbadsci/transgenic.html
• Controversial 有争议
• 2010 Carpenter JE . Nat. Biotechnol summarize 49 studies – developed countries ↑ 6% – underdeveloped ↑ 29%.
• 2009 D. Gurian-Sherman. – US increased yield: other agricultural methods > genetic engineering.
可感染 85% 现有世界的小麦品种
Resistance genes 抗锈杆病基因
• Key: find the resistant variety 关键是找到有抗性的品种
• bread wheat: Sr5 and Sr6 • Sr21 from T. monococcum • Sr31 from rye • Sr44 from Thinopyrum intermedium).
Potato production decreased by 80%! 土豆减产80%！
1841-1851 爱尔兰人口骤减
Death >30% in many regions 许多地区死亡人口超过 30%
Famine Memorial, Dublin
Loss of Biodiversity 失去生物多样性
目前2%的棉铃虫有抗性
Technical Solution 技术性解决方案
• Develop new types of GM crops 开发新的转基因作物
Effect of reduced biodiversity 减少生物多样性的后果
瓶颈效应
Extinction 绝种
• Nearly all sweet bananas in Americas /Europe before WWII 二战前欧美销售的甜香 蕉几乎都是此单一品种
2010.5
Good protection 很好的保护
• 中国农科院 吴孔明团队 • 2008 Science
Suppression of Cotton Bollworm in Multiple Crops in China in Areas with Bt Toxin–Containing Cotton • 中国广泛种植的BT棉花 10年研究 • 保护周边的农作物免受棉铃虫危害
• 1994 US FDA approved 美国食品药物 监管局审批通过
Spray of Roundup 喷洒除草剂
/05-Chemical.htm
BT cotton 抗虫棉花
• Bt toxin from bacterium Bacillus thuringiensis 细菌中的BT毒素 飞蛾、蝴蝶、甲壳虫和苍蝇幼虫
2012 86% 玉米为 单一转基因品种
Loss of Biodiversity 失去生物多样性
Biodiversity
Biodiversity
Wheat 小麦
• Stem rust: 锈杆病 • 1990s Uganda 乌干达 • Fugus strain Ug99
真菌品系 Ug99
Ug99 spread 从非洲扩散到阿拉伯半岛
•All major cultivars from the world 85% susceptible
• Put gene for Bt toxin into cotton
将BT毒素的基因插入棉花
BT
• Less pesticide 减少杀虫剂的使用
Roundup Ready & BT Corn 抗除草剂及虫害的玉米
• 1996 US FDA approved 美国食品药物 监管局审批通过
A wonderful technology? 绝妙的科技 ?
老布什政府 “基本等同” • FDA did not require thorough test