去年7月,尼日利亚自给自足的农民首次种植了一种新的转基因豇豆品种,这有望加强2亿多尼日利亚人的粮食安全。
这是在2019年12月当时,尼日利亚成为世界上第一个批准转基因豇豆商业化的国家。
富含蛋白质的豇豆,通常被称为“穷人的肉”,是该国的主食豆类。这个新品种花了一个由非洲和国际爱好者组成的团队40年的时间来开发:20年通过传统育种来改善它的性状,另外20年利用基因工程来培养对破坏性Maruca荚虫的抗性。
尼日利亚北部Ahmadu Bello大学的遗传学家和豇豆育种家Mohammad Ishiyaku说,这个新品种对农民来说是一个游戏规则改变者。
“供不应求,”他说。
农民家庭组成约70%尼日利亚人口,大多数生活在半英亩(约2000平方米),他们长高粱,小米,木薯,山药,植物和最重要的是 - 豇豆。大多数家庭每天消耗牛皮,要么用米饭煮沸,或用油炸并用油煮熟并烹制,以提供一种鲜美当地菜,称为Akara。秸秆还也是牲畜的营养饲料,任何额外的收获都可以在当地市场带来现金。
但是农民种植的是摆在餐桌上的,当他们的作物歉收时,他们的家庭就会挨饿。一些9100万人被认为是风险;大多数人不能负担肥料和化学品,没有灌溉或力量,近年来近年来的生活变化并发生了冲突。
研究人员预计,GM豇豆不仅会增加粮食安全,而且还将农业家庭带出贫困。Ishiyaku估计,通过降低杀虫剂的支出并提高产量,作物可以将农民收入提高到30%。
新品种也应该帮助国家的银行余额。虽然尼日利亚是世界上最大的豇豆生产国,但它仍然需要进口500,000吨每年。
转基因豇豆的漫漫长路
豇豆是一个耐寒的豆科植物,适应干燥的条件和热带大草原的差。但是在从农民传递给农民的几代人时,它被繁殖计划留下了大大提高了米饭,玉米或小麦的钉的产量。
改进豇豆长期以来一直是尼日利亚植物育种家的圣杯。
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他们的旅程始于1979年,当时植物育种家B B Singh加入了尼日利亚的国际热带农业研究所。辛格被称为“大豆先生”,因为他在美国培育了高产大豆品种,并将其引入印度。在尼日利亚,他很快就成了“豇豆先生”。
就像一个赛马饲养员一样,辛格评价了来自世界各地的15000种豇豆的性状,运用他的艺术来混合和匹配所需的性状。当他开始种植各种各样的豇豆时,它们沿着地面蔓生,占用了宝贵的空间,花了5个月的时间使豆荚成熟。16年后,他的“赛马”品种直立生长,这样更多的马就可以挤进农民的田里了。它们的成熟时间被缩短到两个月,以确保在季节性降雨不足的情况下收获,这种情况越来越常见。最重要的是,他培育了对蓟马、蚜虫、鹿蹄草和striga(一种漂亮的粉红色寄生杂草)有抵抗力的植物。
16年后,辛格的努力增加了温室生长的豇豆产量从每公顷0.2吨到每公顷两吨。
但在田野里,这些收获可能会被一种棕色和白色的小飞蛾——Maruca,它的毛虫通常会吃掉20%到80%的作物。
对于顽固的豇豆种植者来说,这是战斗的号令。
唯一的武器是在生长期喷洒多达8次农药。但是,除了对每天仅1.5美元的农民来说过于昂贵之外,喷洒农药对那些不熟悉农药使用和缺乏防护装备的人来说也是危险的。
辛格知道土壤中的细菌苏云金杆菌为Maruca问题提供有机溶液。当细菌感染毛虫时,它会杀死它们,因为它的一个基因将一个孔钻入毛虫的胃。有机农民将细菌汤直接喷涂到作物上。它的生态友好,因为蜜蜂和其他昆虫不受影响。但喷雾没有达到豌豆荚里的毛毛虫。最有效的方法是通过基因工程为植物提供一种内置的细菌蛀肠基因。
通常被称为BT的细菌基因已成功地引入大豆,玉米和棉花,但豇豆的成功却难以捉摸。辛格在Maruca Wars的昆虫学家Larry Murdock在印第安纳州的昆虫学家拉里Murdock曾多年来过。但Murdock从澳大利亚的国家研究机构,CSIRO中欣赏到澳大利亚的科学家,他们可能会成功。“希金斯是我的秘密武器,”他说。Murdock于2001年安排了塞内加尔的会议,并邀请了T J Higgins作为主题演讲者。
希金斯因利用基因工程改良豆科作物以造福绵羊而闻名。希金斯不知道被授予主旨演讲者的荣誉的原因,他以改进牲畜饲料的壮举取悦了他的听众。他的听众特别不为所动。当他们要求希金斯努力改善“穷人的肉”时,希金斯这个爱尔兰贫农的儿子无法拒绝。
他承担了将细菌基因导入豇豆的艰巨任务。它依赖于劫持另一种土壤细菌的操作,根癌土壤杆菌,它会在植物根部周围形成粗糙的肿瘤。它通过将自己的DNA偷偷地植入植物细胞,将它们变成生产它喜欢的营养物质的工厂。
但是农杆菌属易于感染玫瑰和果树,它表现出谷物和豆类的倾向。感染他们需要组织培养。这意味着将植物组织剁碎成细胞团块,将它们孵育在鸡尾酒中农杆菌属选择那些已经吸收了细菌基因的植物细胞,然后试图从这些细胞中生成一个完整的植物。
这个过程的每一步都是“命中注定”的,成功往往很难复制。
像美国农业和化工公司孟山都(2018年被德国拜耳公司收购)这样的大公司最终在大豆、棉花、油菜和玉米上取得了成功——利润证明了巨额投资是合理的。
但希金斯是一名公共部门的科学家——他的日常工作是CSIRO植物工业的副主任——他的预算很有限。
起初,这是一个夜间事件。虽然CSIRO空间和基础设施被分配为非洲原因,但HIGGINS必须从洛克菲勒基金会获得补助,然后才能获得资助人力和材料。
到2006年,团队有他们的第一个成功在哄骗不情愿的豇豆接受新基因农杆菌肿瘤术.这是一个缓慢的探索——只有一千分之一的幼苗接受了新基因。
到2009年,尼日利亚科学家在Ahmadu Bello大学实地测试转基因植物。与非转基因植物相比,它们对Maruca的保护程度很高。
工厂已经准备好了,但公众还没有
希金的实验室花了十年时间开发转基因豇豆。开展必要的安全研究——以及通过尼日利亚的生物安全监管——是另一项任务。
在大多数非洲和亚洲国家,由抗转基金组领导的竞选群体遭到批准的转基因作物。尽管世界食品安全监管机构拥有30多年的检测,但始终发现玉米,大豆,稻田或木瓜等遗传修饰作物的消费尽可能安全地消耗常规作物。
可以说,由于需要严格的测试,转基因作物更安全。转基因产品必须测试潜在的过敏或炎症效应。但是,尽管传统养殖或有机养殖可以生产出对健康有害的食品,但它们都没有受到同样高的安全测试标准的限制。
在密苏里州圣路易斯唐纳德丹佛斯植物科学中心唐纳德丹佛斯植物科学中心的非营利资金研究所负责人负责人,检测到转基因食品是基于致命的方法,导致GM豇豆的测试有助于测试GM豇豆的测试。
Mackenzie说明了一个简单的问题的食品安全测试的基本逻辑:“有一项研究是看着米饭的安全吗?”
(没有)。
“不可能证明绝对安全,”麦肯齐说。“你所能做的就是证明转基因食品和我们长期以来熟悉的食品一样安全。
“我们的使命是尽我们所能缩短将安全技术交付小农手中所需的时间。世界上饥饿人口的数量正在上升。”
测试的重点是传统品种和转基因版本之间的已知差异。这些差异是引入基因的蛋白质产物。测试转基因植物对人类或动物健康的影响,以及它们在田间的表现,以观察植入的基因是否会影响植物的生长。也有生态测试,以评估一种转基因植物是否可能与另一个品种杂交产生超级杂草,或取代野生品种减少生物多样性的风险。
希金斯小组生产的转基因豇豆品种通过了所有这些测试。他们表明,在豇豆中插入外源基因不会导致有毒或过敏效应。这些基因也没有改变植物的生长或营养成分。对其他作物(包括那些有机种植的)进行的数百项研究证实了人类和动物食用Bt蛋白的安全性。最后,试验表明转基因植物不太可能杂交。作为一种自花传粉者,豇豆将自己的基因保留在自己身上。
最后,经过10年的测试,尼日利亚于2019年12月成为第一个批准转基因豇豆商业化的国家。
未来的豇豆
去年,这种种子(商品名SAMPEA 20-T)已经由三名经过认证的当地种植者成倍增加,并销售给全国各地的农民。
“成本与传统品种相提并论,”Ishiyaku说。
农民可以像对待传统品种一样自由地重新缝制种子。
Ishiyaku说,今年7月底,几乎所有转基因豇豆的库存都已经耗尽,农民们都在叫嚷着要更多。
他说:“他们对在北部和西南部看到的有计划的示威活动感到兴奋。”
正在制定增加下一季种子供应的计划。
改良的种子可以真正改变自给自足的农民,正如亚洲在20世纪70年代的绿色革命期间所做的那样,高产的小麦和水稻品种使数百万人摆脱了贫困。
根据最近的一项调查估计如果15-45%的农民占GM豇豆,尼日利亚的生产者和消费者可能会超过3.5亿美元(AUD4.80百万美元)。如果在尼日利亚,尼日利亚和贝宁获得100%,则在这三个国家/地区的收益将每年至少为每年8.4亿美元(AUD1.15亿澳元)。
对于豇豆科学家来说,这是他们的梦想。但它尚未完成。
B B B Singh继续提高豇豆的特质,在德克萨斯A&M大学和印度北部的G B Pant大学之间分裂了他的时间。
与此同时,希金斯正在进行升级,以加强豇豆与Maruca的战斗。
植物和害虫之间的“军备竞赛”永无止尽,Maruca可能迟早会在豇豆中培育出对Bt基因的抗性。
希金斯的接班人,CSIRO豇豆项目的Jose Barrero,现在正在领导一项努力,为豇豆装备两种不同类型的Bt抗性基因——这将是Maruca更难克服的障碍。
“我们正在疯狂地工作,”希金斯说。他预计它将在另外五年内准备好。
然后,这位77岁的老人说,“我就可以退休了。”