一项新研究表明,在美国东部玉米带各州过量种植用于抵御顽固害虫——玉米根虫——的转基因玉米,可能弊大于利。
Bt玉米通过导入苏云金芽孢杆菌(简称Bt)的基因,被设计用于生产天然杀虫剂。某些Bt玉米品种通过使根部对玉米根虫产生毒性来杀灭害虫,同时对人体和动物安全。但经过在美国玉米带10个州开展的多年研究,科学家发现这种玉米种植面积越大,其防治效果反而越差。
研究主要作者、密歇根州立大学John A. Hannah杰出教授吴菲莉娅(其博士生叶紫薇为论文第一作者)指出,美国是全球最大的大田玉米生产国,供应全球近40%的玉米出口。
"美国大田玉米用于人类食品、动物饲料和乙醇生产。我们通过玉米粉、粗玉米粉、玉米片、玉米麦片和玉米饼食用大田玉米——而非鲜食玉米穗。"吴教授解释道,"但大田玉米长期遭受玉米根虫侵害,这是现存最顽固且最具适应性的害虫之一。我常将玉米根虫比作'洛基'——这个诡计多端的神灵不断进化出抗性,不仅针对杀虫剂和Bt玉米,甚至能抵御轮作措施。它每年给农民造成数十亿美元损失。"
为何"洛基"对Bt玉米的内置保护产生越来越强的抗性?吴教授团队发现农民过量种植Bt玉米,尤其在东部玉米带(俄亥俄、密歇根、宾夕法尼亚等州),既无额外效益又增加种子成本。这些东部州份的根虫危害远低于西部主产区(艾奥瓦、伊利诺伊和内布拉斯加)。
"问题在于东部玉米带农民过度种植Bt玉米,尽管当地并不存在严重根虫问题。"吴教授指出,"这导致大量含根虫毒素的Bt玉米进入环境。对于'洛基'般的根虫而言,这意味着它们会更快进化出抗性。"
"农业领域普遍认知是:环境中投放的特定农药或抗生素越多,害虫或细菌在生存选择压力下就会越快产生抗性——这是适者生存法则。微生物总会找到存活方式。"
这已造成经济损失:针对根虫的Bt种子价格更高,而在东部地区实属多余。每增加一种作物保护性状,单粒种子成本就相应提高。研究估算,若将东部各州Bt玉米种植比例从50%降至18%,单年可为农民节省9900万美元,长期效益达19.8亿美元。
研究呼吁更理性平衡地使用Bt玉米,包括提供更多种子选择(如非抗根虫品种),并加强与农民的沟通。吴教授强调,要保持这种生物技术作物的效力,必须避免过度使用并寻找兼顾农民利益与生态保护的新方案。
"我们需要更审慎地规划Bt玉米种植策略。"吴教授建议,"东部农民可选用成本较低的非抗根虫品种来防治其他害虫。若继续在东部使用抗根虫Bt品种,只会加速整个行业遭受负面影响的时间进程。"
该研究发表于《科学》期刊,部分资金由美国农业部自然资源保护局资助。