樹木設計

為了理解轉基因樹木的前景和危險，可以考慮美國板栗樹的案例。

很少有樹木像板栗樹那樣對美國的地貌和生態系統產生如此顯著的影響。成熟的樹木長到100英尺高，樹幹直徑達5英尺。每年秋天，它們光滑、營養豐富、富含蛋白質的板栗果實像天賜甘露一樣傾瀉在森林居民（包括人類採集者）身上。然後，在1904年，一種意外進口的真菌開始侵襲這些樹木。在不到50年的時間裡，曾經定義了從緬因州到佐治亞州森林的樹木幾乎被完全消滅。今天，曾經強大的板栗樹的樹樁可能會長出小的克隆體。但即使這些幼苗躲過了無情的真菌，它們也只能達到之前板栗樹一半的高度。年輕的克隆體很少能達到生殖成熟期。

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將美國板栗樹與它們具有抗真菌特性的亞洲親緣種進行雜交可以提供保護，但這需要很長時間，經過長壽樹木的許多代，並透過人類育種者的數個生命週期才能實現。

或者，透過基因改造技術，可以在短短幾年內將保護基因插入樹木中。

當然，沒有哪個解決方案是如此簡單的：不利之處在於，轉基因樹木，就像任何其他轉基因植物一樣，可能會與野生樹木繁殖並交換實驗室插入的基因，從而產生不可預測的，甚至可能威脅生態系統的結果。

據研究人員和工業集團稱，樹木是下一個重要的農作物，轉基因樹木可以提供優於天然森林和傳統育種木材的各種優勢。例如，可以對轉基因樹木進行設計，使其易於造紙。它們可以生長得更快，需要更少的土地來產生相同數量的木材。它們可以被設計成具有抗蟲害能力——從而節省化學處理——或者不含過敏原（參見“不含過敏原的樹木”）。最後，它們甚至可以用於協助重金屬的生物修復。

研究人員在20世紀80年代末開發了第一批轉基因樹木。到1998年，由文森特·蔣領導的密歇根理工大學的一個團隊設計出了一種更適合造紙的樹木。蔣和他的同事們確定瞭如何將正確的基因插入到白楊樹中，從而使木質素含量減半——木質素必須在造紙過程中透過化學處理分離出來——並將紙張增強纖維素增加多達15%。這些樹木將需要更少的處理化學品，使其比傳統樹木更“環保”且加工成本更低。密歇根理工大學為基因插入過程申請了專利；這些樹木目前正在進行田間試驗。

樹木作為作物

木材是一項大生意，轉基因樹木也可以幫助改善另一個領域。美國農業部報告稱，1999年在國家森林土地上砍伐了29億立方英尺的木材，價值超過3.4億美元。憑藉轉基因樹木的潛在盈利能力，2000年，包括國際紙業和西弗科公司在內的幾家大型木材和造紙公司加入了紐西蘭生物技術公司Genesis，成立了一家名為ArborGen的6000萬美元的合資企業；當時，這是最大的專門從事轉基因木材的國際商業合資企業。轉基因樹木的一個賣點是，它們將減少美國東南部樹木種植園的土地需求，並減輕對西部剩餘森林的壓力。俄勒岡州立大學森林遺傳學和生物技術教授史蒂夫·斯特勞斯說：“從野生轉向種植的環境效益在於，你可以從現在使用的土地的5%、10%或20%中獲得世界所需的所有木材。”

更“環保”的樹木？

抗蟲害的轉基因樹木也將減少對殺菌劑的需求，這對木材行業來說是另一個環境和成本節約的優勢。可以向樹木中插入表達Bt毒素的基因——最初來源於蘇雲金芽孢桿菌，這是一種在全世界用於害蟲防治的殺蟲細菌；Bt基因已被轉入玉米、棉花、馬鈴薯和大豆中。

轉基因樹木也可能因其作為生物修復工具的潛力而更“環保”。除了他在美國板栗樹方面的工作外，佐治亞大學雅典分校的林業教授和生物遺傳學家斯科特·默克爾還將他的同事理查德·梅赫克隆和改造的大腸桿菌中的基因插入到東部楊樹中。他說，最終，新增的基因將使樹木能夠生物合成某些形式的汞，像微生物一樣將其以毒性較低的形式排放到大氣中。“你可以在（樹木中）積累重汞並將其運走，”默克爾說，有效地在汞和轉基因生物擴散到當地生態系統之前將其移除。

默克爾提出的問題——轉基因樹木的潛在擴散——是該技術批評者提出的主要擔憂。如果轉基因樹木開花，它們會將基因傳播到附近的近緣樹木，因為樹木花粉可以傳播數英里。“樹木很容易與其野生近緣物種雜交，”密蘇里植物園主任兼美國科學促進會現任主席彼得·雷文解釋道。“實際上，在天然森林周圍的種植園中，你可以預期後代將具有種植樹木的任何特徵，而且你可以預期無論它們是正常選擇還是基因改造的結果都是如此。”

弗蘭肯樹？

出於這些原因，世界野生動物基金會和塞拉俱樂部等環保活動組織鼓勵暫停種植任何轉基因生物，包括樹木。塞拉俱樂部的資深研究員吉姆·戴蒙德說，由於樹木壽命長且具有複雜的生態系統相互作用，“預防原則應該阻止我們部署這項技術，直到我們比現在更全面地瞭解這些風險。”

斯特勞斯承認其中一些擔憂。他同意“絕對的完全控制是不可能的”。包括樹木在內的農作物是“與自然設想的非常不同的產品”，他補充道。但他表示，如果工程設計得當，轉基因樹木不會構成威脅——如果有什麼不同的話，實驗室培育的樹木會比天然樹木活力更弱。例如，木質素較少的樹木如果沒有殺蟲劑就不太可能在昆蟲襲擊中存活下來，並且無法在野外生存。這意味著所謂的超級雜草綜合徵——關於其他轉基因作物提出的擔憂——不太可能發生在樹木上。斯特勞斯說：“[轉移]到野外的基因影響非常非常小”，因為自然選擇將接管，轉移的基因將融入背景或消失。

密蘇里植物園的雷文表示，我們必須仔細監測引入任何生態系統的轉基因植物。例如，我們可能希望經過基因改造的美國板栗樹與當地的樹木混合。但是，其他含有基因的樹種，例如，表達Bt毒素的基因，可能會對天然森林的蝴蝶和蛾種群產生意想不到的有害影響。雷文說，研究人員可能認為他們可以預測將特定基因新增到植物的結果，“但自然總是有辦法做出完全不同的事情。”