为什么要转基因[转基因就是指将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中，从而达到改造生物的目的。]?
农作物[指农业上栽培的各种植物。]转基因是给杂交品种或者杂种优势品种转基因，为什么要转基因呢?因为可以增加优良性状。
杂交育种[杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。]始于美国，始于1910年前后。此前200多年，欧洲的植物学家就开始让植物杂交了，但不是为了育种，而是为了观察植物整体性状的变化。1856年到1864年，奥地利修道士孟德尔[孟德尔（1822.7.20-1884.1.6），奥地利帝国生物学家。]进行豌豆杂交试验，他不是为了观察后代的整体性状，而是为了观察后代的细微性状，比如植株的高矮，花朵的颜色，种子的光滑和皱褶，从中发现了遗传规律，并认为“遗传因子[遗传因子，即基因。]”控制这些性状。他的论文《植物的杂交试验》在当时没有引起什么反响，因为当时整个欧洲都在讨论达尔文的进化论，没有人去关注“遗传因子”。到1900年，欧洲三位生物学家重新发现孟德尔的论文，并重复了孟德尔的试验，遗传学从此诞生。1909年丹麦遗传学家约翰森用“基因”这个单词取代“遗传因子”。与此同时，美国几个遗传学家在做玉米的自交试验，其中一位让两个自交系杂交，获得的种子种下去显著增产，由此发现了杂种优势，从此开始杂交育种。
100年来，杂交育种显著增加了农作物产量，但是越来越难以培育出更好的品种，这是因为：杂交育种是同一物种的杂交，玉米给玉米杂交，小麦给小麦杂交，水稻给水稻杂交;同一物种的杂交是DNA的重新组合，DNA上有多个基因，有的基因好，有的基因不好，好的取不出来，不好的去不掉，所以杂交品种都不能尽善尽美，都有缺陷;以抗虫性状为例，农业害虫主要是鳞翅目[鳞翅目包括蛾、蝶两类昆虫，属有翅亚纲、全变态类。]昆虫，所有农作物都不能真正抗鳞翅目昆虫，因为农作物就没有抗鳞翅目昆虫的基因;农作物也是昆虫的食物，如果有抗虫基因，昆虫就不会繁衍3亿年而不衰。
随着遗传学的发展，科学家在细菌中发现了抗虫基因，这种细菌叫苏云金芽孢杆菌。“苏云金”是德国的一个地名，100多年前在那里发现了这种细菌，就用地名做为细菌的名。苏云金芽孢杆菌的英语缩写为Bt，它的基因就叫Bt基因，Bt基因产生的蛋白就叫Bt蛋白，Bt蛋白被鳞翅目昆虫吃了以后，与昆虫肠道壁上的糖蛋白结合，导致昆虫肠穿孔而死。那么把一个Bt基因转入农作物的细胞，插入农作物DNA，就可产生Bt蛋白，就可抗虫。细菌的基因为什么可以插入植物的DNA呢?因为一切生物的DNA，都是由4种核苷酸按一定的顺序排列组成的，它们基础单位是一样的，那么A物种的一段DNA完全有可能插入B物种的DNA之中。这好比A铁路的一段完全可以接到B铁路之中;又好比大学食堂排队打饭，A队伍的几个同学完全可以加塞到B队伍之中。科学家发现，自然界本来就存在转基因，细菌之间转基因很常见，细菌给植物转基因也会偶尔发生，研究发现，在几千年以前，土壤农杆菌的基因就转给了红薯。这么说来，人工转基因其实是对自然的模仿。人工转基因，方法有多种，最常用的方法是：让土壤农杆菌的一段DNA上的基因失效，然后把目的基因转到土壤农杆菌的这段DNA上，再把这段DNA转入植物细胞，插入植物的DNA之中。
Bt基因产生的Bt蛋白可以让昆虫肠穿孔，但是对人和哺乳动物无害，因为人和哺乳动物的肠道壁上没有那种糖蛋白，而且人和哺乳动物肠道里的核酸酶可以分解Bt基因，蛋白酶可以分解Bt蛋白，所以对人和哺乳动物无害。
目前世界上推广的转基因抗虫作物转的都是Bt基因。Bt基因有多个，如果昆虫对这个Bt基因产生了抗性，还可以再转另一个Bt基因。
目前世界上推广面积最大的转基因作物是抗除草剂[除草剂（herbicide）是指可使杂草彻底地或选择地发生枯死的药剂，又称除莠剂， 用以消灭或抑制植物生长的一类物质。]草甘膦[草甘膦是广泛使用的许多除草剂中的有效活性化学成分，它在欧盟的使用受到了严格的监管。]的。除草剂是现代农业的主要标志。没有除草剂，发达国家就得一遍遍用机械除草，成本很高，也除不干净;没有除草剂，发展中国家就得一遍遍人工除草，那么那么农民就离不开土地，就不能进城打工。有了除草剂，若没有抗除草剂作物，就得小心翼翼喷洒除草剂，这也费工。有了抗除草剂的作物，用除草剂除草最省工。除草剂有几十种，其中草甘膦除草效果最好、毒性最低、残留最低，因而使用量最大。中国是草甘膦生产大国、使用大国、出口大国。草甘膦除草原理是抑制植物氮代谢的酶的活性，氮代谢的终端产物是蛋白质，蛋白质是细胞的主要成分，氮代谢的酶没了活性，氮代谢就停止了，蛋白质就不能产生了，新的细胞也不能产生了，那么植物就死亡了。转基因抗草甘膦作物，转的是土壤农杆菌的一个基因，这个基因可以让氮代谢的酶增加50倍，抵消了草甘膦的作用还绰绰有余，所以草甘膦只除草，不伤作物。
第三种转基因是抗病毒[病毒(virus)是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态的营寄生生活的生命体。]病的。以中国的转基因番木瓜[番木瓜（Carica papaya L.）又称木瓜、乳瓜、万寿果，为热带、亚热带常绿软木质大型多年生草本植物，常绿软木质小乔木，高达8-10米，具乳汁；茎不分枝或有时于损伤处分枝，具螺旋状排列的托叶痕-fanmugua]为例来说明抗病毒原理。中国的木瓜有两种：一种是《诗经》中“投我以木瓜，报之以琼琚”的木瓜，如苹果那么大，长在树枝上，苦涩，不宜生食，是中药材，不常见;另一种叫番木瓜，从东南亚引进，故名，在南方种植，如甜瓜那么大，长在树干上。饭店里的凉拌木瓜丝是未熟的番木瓜，长熟的番木瓜如甜瓜那般甜，可生食，饭店也用来做凉菜、热菜。番木瓜果树常发生病毒病，无药可治，以至绝收，惟有转基因可抗病毒，2006年批准商业化种植。病毒的结构是蛋白质外壳包裹着基因组[基因组是指细胞内所有遗传信息，这种遗传信息以核苷酸序列形式存储。]。病毒只有侵入植物、动物细胞内利用细胞内的资源才能复制，复制之前，基因组与蛋白质外壳分离，然后基因组的一个基因产生复制酶，那么这个基因就叫复制酶基因。复制酶基因产生的复制酶，催化病毒基因组和蛋白质外壳分别不停地复制，复制后又不停地组合，组合成更多新的病毒，再侵入更多的细胞，从而造成病害。转基因番木瓜抗病毒的原理是：把病毒基因组的复制酶基因转入番木瓜细胞的基因组，因为转入的只是复制酶基因而不是病毒的基因组，所以番木瓜并不染病;病毒的复制酶基因转入番木瓜细胞，就成了番木瓜的基因，不再是病毒的基因，犹如“蓝军”战士加入“**”队伍;当病毒侵入番木瓜细胞后，这个复制酶基因就阻止病毒基因组的复制酶基因发挥作用，这叫“基因沉默”，沉默是因为内源、外源两个基因结构相同，沉默的机制很复杂，细说艰深，简单而通俗地说就是“相克”，是“内源外源基因结构相同而相克”，相克，病毒便不能复制，也就不能致病。转基因番木瓜在南方推广以后年年丰收，供应全国。转基因番木瓜和非转基因番木瓜起码同样安全。非转基因番木瓜感染病毒很普遍，但植物病毒并不感染人，并且植物病毒可以被人体的消化酶分解为氨基酸、核苷酸而被吸收。转基因番木瓜只转了病毒的一个基因，而且基本不感染病毒，所以起码和非转基因番木瓜同样安全。
第四种转基因是抗褐变的，以美国抗褐变土豆为例来说明。美国机械化、自动化程度高，运输、仓储、上货架、上流水线，土豆难免挤压、磕碰而破皮，破皮则褐变，褐变则品相不好，品相不好则不好卖，于是就通过转基因防褐变。土豆里的酚与相应的酶互不接触，相安无事，但是破皮或切开以后，酚与酶就结合了，然后产生醌，醌为褐色。那个酶是相应的基因产生的，抑制那个基因也就抑制了那个酶。把那个基因的一个片段复制下来，转入土豆，原来的基因片段与转入的基因片段因为结构相同而相克，结果是“同归于尽”，这也是“基因沉默”。那个基因沉默了，那个酶就不产生了，土豆破皮、切开就不褐变了。顺便说一句，2017年上市的美国转基因防褐变苹果也是类似的原理。
作者简介
杨青平，《河南日报》高级编辑、《大河健康报》总编、中国新闻奖获得者、河南农业大学兼职教授。