转基因植酸酶玉米在低碳经济时代大有可为

    低碳经济是一种以低能耗、低污染、低排放为基础的现代经济模式，是人类社会在继农业文明、工业文明之后的又一次重大科技进步。低碳经济成为今年“两会”热点问题。温家宝总理在政府工作报告中明确提出：今年要加快转变经济发展方式，调整优化经济结构，大力推动经济进入创新驱动、内生增长的发展轨道。低碳经济将成为我国经济发展模式的重要特征。作为新兴战略性产业之一的生物育种在在低碳经济时代将扮演非常重要的角色。哥本哈根会议召开之前，我国政府宣布到2020年实现单位GDP二氧化碳排放比2005年降低40%—45%的目标。要完成这一目标，各行各业需共同努力，而通过发展农业生物育种产业来实现低碳农业也成为其中的必然选择。

    玉米是重要的也是最佳的饲料加工原料。我国玉米总需求量的近80%用于饲料加工，在家禽和家畜饲料中的用量都在50%以上。中国农科院范云六院士领导的课题组在第一代植酸酶产品的基础上，利用自主知识产权的植酸酶基因，通过生物技术和传统育种方法相结合，培育成功生产高活性植酸酶并稳定遗传的转基因玉米。这是全球第一例通过绿色农业生产模式替代工业生产模式来生产植酸酶，堪称低碳农业的典范。

    一、“零耗能”的植酸酶工厂

    磷是动物不可缺少的营养元素，磷缺乏严重影响动物生长，导致动物的生产性能低下。玉米、大豆等饲料原料中总磷含量非常丰富，65%以上以植酸磷形式存在。转基因植酸酶玉米籽粒如同一座座威力无比的生产植酸酶的小工厂，这些植酸酶蛋白分子如同熟练的技术工人那样把植酸这种原料加工成产品-即动物能够利用的磷形式。与别的工厂所不同的是，这些微型工厂不费吹灰之力、不耗费任何能量就可以生产出无数这样的植酸酶蛋白。

    上世纪九十年代我国开发的第一代植酸酶产品是用微生物发酵方式来生产的，但这种生产方式的能源消耗通常是生产成本的20%以上。近几年来我国经济持续增长，但是我国的单位GDP能耗却是发达国家的6-7倍。为此，探索低成本、节能降耗方式生产植酸酶的新技术在我国乃至全球都具有十分重要的意义。相比工业发酵方式植酸酶，以种子为载体、以农业种植方式生产植酸酶具有以下两大低碳经济特征。一是成本低，发酵方式需要厂房、发酵罐、产品后加工设备等专门的生产设备，生产过程需要耗费化工原料;而以农业方式生产，不需要专门的生产设备，玉米能利用阳光、水分等生产植酸酶，原材料的费用极低。二是耗能少，发酵方式不仅生产过程需要消耗大量能量而且产品后加工也要耗费能量，后加工通常是将发酵液与载体按比例混合，利用热空气干燥，或者在压力的作用下将液体雾化，通过热空气将雾滴干燥形成小的颗粒或粉末，这些过程都需要耗能。而以农业方式生产，生产过程无需耗能，不需要进行后加工，生产的是直接饲用的富含植酸酶的玉米种子，不必进行酶的提取和纯化，酶能在种子中长期稳定保存，无需酶类产品特殊的保存条件及考虑产品的剂型，种子易于长距离运输和普及推广，因此非常节能。

    二、保护磷矿的“超级卫士”

    植酸酶玉米籽粒工厂节约能源这种特点还可以从另外一个方面充分体现。饲料工业中，每吨饲料中需要添加13.5公斤磷酸氢钙为动物生长发育提供必需的磷元素。随着经济的快速发展，磷资源短缺的压力已经对农业生产构成严重威胁，给粮食价格带来巨大上涨压力。我国磷矿资源多为中低品位。据国土资源部统计，现有的磷富矿资源仅能维持我国使用10-15年。因此，磷矿资源已被国土资源部列为我国2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一。中国饲料磷酸氢钙产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大。据估计，今年我国饲料用磷酸氢钙的需求量为100万吨，2015年为150吨，至2020年将达到170万吨。若使用植酸酶转基因玉米，则分别可以替代80万吨、120万吨和136万吨磷酸氢钙。转基因玉米籽粒中的植酸酶可以分解其中的植酸为动物提供磷元素，因此大部分磷酸氢钙可以被替代，按每生产一吨饲料磷酸氢钙需要磷矿1.5吨计算，则今年可以减少磷矿石的开采量达120万吨，说明在玉米籽粒中生产植酸酶可以有效降低对磷酸氢钙的依赖（即磷矿的开采），从而大大降低因磷矿开采加工而产生的能耗以及对自然资源和环境的破坏。