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十一届全国人大常委会专题讲座第十六讲讲稿
农业转基因技术和安全管理
黄大昉
2010年06月25日17:13 来源:人民网-中国人大新闻网
尊敬的委员长、各位副委员长、秘书长、各位委员:
2010年中央一号文件中指出,为了提高农业科技创新和推广能力,要“切实把农业科技的重点放在良种培育上,加快农业生物育种创新和推广应用体系建设。继续实施转基因生物新品种培育科技重大专项,抓紧开发具有重要应用价值和自主知识产权的功能基因和生物新品种,在科学评估、依法管理基础上,推进转基因新品种产业化”。在学习领会中央精神的基础上,结合研究工作与思考,现就转基因育种和安全管理这一话题做一个汇报。主要讲三个方面的内容:一是发展转基因技术的必要性;二是我国转基因育种发展现状与挑战;三是转基因生物安全管理。
一、发展转基因技术的必要性
(一)以转基因技术为代表的生物技术引领现代农业科学技术的发展
世界农业发展的历程表明,农业科技的重大突破是引领农业发展和产业升级的决定性因素,是传统农业向现代农业转变的重要推动力。二十世纪中后期,堪称现代三大科技革命(信息技术、生物技术和材料技术)之一的、以转基因技术为核心的生物技术迅速兴起,成为引领农业发展的新引擎,掀起了包括转基因育种在内的一场新的农业科技革命。
基因是含有特定遗传信息的DNA(脱氧核糖核酸)序列,是决定生物特性的最小功能单位。转基因育种就是利用现代生物技术手段,从一个生物体中提取结构、功能清楚的基因再转移到另一个生物体,以获得新性状,培育新品种。转基因育种与传统杂交育种相同之处在于都是对基因进行转移。大家都熟悉袁隆平院士培育的杂交水稻和李振声院士培育的高产抗病小麦,他们所以能取得巨大成就,关键技术是分别将亲缘关系较远的野生种或远缘种中的优良基因转到了作物,打破了以往常规杂交育种只在同一种作物个体间进行的局限。若进一步运用转基因技术就能将优良基因选择和转移范围扩大到不同的物种之间,而且真正能在分子水平上准确分离和有效操作这些基因。例如,可将细菌的抗虫基因、抗除草剂基因、其它作物的抗旱、高光效等基因转入水稻,这就使水稻优良品种的定向培育成为可能,并且更为精准、快速和可控。因此,转基因育种技术是传统育种技术的延伸、发展和新的突破。转基因技术不仅为现代农业科学技术的发展奠定了基础,还将为未来进一步缓解资源约束,实现传统农业向医药、化工、能源、环保等领域的拓展创造有利条件。
(二)转基因技术是保障粮食安全与农业可持续发展的重要措施
我国农业和农村发展取得了举世瞩目的成就,但众所周知,我国农业生产也面临人口增加、资源短缺、环境恶化、气候异常、市场竞争等越来越大的压力,粮食中长期供求形势依然非常严峻。多年来我国粮食增产主要依靠单产的提高,但目前主要作物的单产已经达到了相当高的水平(如我国水稻、小麦、玉米的单产分别比世界平均水平高60%、40%和10%),但要想进一步提高则面临越来越大的困难,必须突破现有技术的瓶颈。因此,我国要实现2020年增产粮食1000亿斤的目标,保障14.5亿人口的粮食安全;要增加农民收入,不断提高人民生活水平;要实现农业从传统的资源消耗型向环境友好型转变,使农田生态环境得到根本改善;要促进农业增长方式的根本转变,满足未来我国经济社会进一步发展的需要,这些目标的实现仍然离不开常规技术,但更需发展转基因技术,将转基因技术和常规技术紧密结合,尤其要加快高产、优质、抗逆、抗病虫、多功能、高附加值等作物新品种的培育。
(三)全球转基因作物发展势头强劲
最近,国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)发布了全球转基因作物育种产业发展的最新统计资料。虽然金融危机给许多国家的经济发展带来严重影响,但2009年全球转基因作物种植面积年增长率仍然高达7%,总面积达到了1.34亿公顷,是1996年转基因作物进入商业化之初的79倍;四大转基因作物种植面积也创新高:全球大豆面积的四分之三(77%)、棉花面积的一半(49%)、玉米面积的四分之一(26%)、油菜面积的五分之一(21%)种植的都是转基因品种。转基因粮食作物的发展尤其引人注目。美国早在10年前就批准商业化种植转基因抗虫玉米和除草剂大豆,作为饲料和食品应用,现在种植面积已分别超过玉米、大豆总面积的80%。还值得一提的是,近年拜耳等公司的6个转基因水稻品种已分别在美、加两国获准商业化。含有复合功能基因、提高作物抗逆性状、以及改善营养、增进健康的新一代转基因作物的研究开发近年明显提速,成为技术竞争的新热点。例如,含有8个基因,能防治多种害虫,并具有抗两种除草剂特性的玉米已获准在美国生产应用;富含ω-3不饱和脂肪酸的大豆即将上市;以瑞士科学家为主研究培育的、可减少贫困儿童失明的富含维生素A的转基因“金色大米”(含茄红素合成酶psy等3个基因)已进入审批最后程序;具有保健、防病或抗癌功能的蔬菜、油料、糖料等多种转基因作物因能显著提高产品附加值,市场开发前景更为广阔。
1996年全球种植转基因作物的国家仅有6个,以后稳步增长,2009年已达到25个。欧盟成员国中除了西班牙等6个国家商业化种植转基因抗虫玉米以外,欧盟生物安全委员会前不久又首次批准种植改良淀粉品质的转基因马铃薯。此外,全球另有32个国家虽未正式批准转基因作物商业化种植,但允许进口转基因作物原料用于饲料食品加工,值得重视的是,1996-2008年,全球发展中国家种植转基因作物的贫困农户因品种增产、优质优价、节约工本等因素增加收益261亿美元。这使不少发展中国家纷纷增加投入,大力推动转基因产品的开发和应用,2009年转基因作物种植面积增长速度与效益已超过发达国家。
综上所述,经过近15年的发展,转基因作物育种巨大的经济社会效益和显著的生态效益已充分显现,其推广应用速度之快更创造了近代农业科技发展的奇迹。值得注意的是,这种持续增长一直伴随着时起时伏的转基因安全问题的争议,由此更显示出转基因技术的强大生命力。转基因技术已是大势所趋,成为农业科学技术发展的必然。可以预见,随着科学实践的不断积累,社会对转基因技术的认识也会逐步走向科学和理性,转基因产品不仅为广大农民所欢迎,也将为更多的消费者所接受,转基因育种未来发展前景将更加广阔。 二、我国转基因育种发展现状与挑战
早在22年前,全球生物技术革命兴起不久,邓小平同志就高瞻远瞩地指出:“将来农业问题的出路,最终要由生物工程来解决,要靠尖端技术”,并号召:“发展高科技,实现产业化”。多年来,中央一贯并高度重视转基因技术的研究和应用,2004年以来连续7个中央一号文件中都强调加快农业生物技术的发展;863、973等国家科技计划都将转基因技术研究作为重大项目予以支持;2008年国家启动实施“转基因生物新品种培育重大专项”;2009年生物育种又被列入“战略性新兴产业规划”。推动转基因生物品种产业化已成为我国既定的战略决策。
(一)我国转基因育种的战略部署
目前,我国转基因技术研究与应用是以“转基因生物新品种培育重大专项”为主导,重大专项按照“强化自主创新,突出战略重点,创新管理机制,培植生物产业”的总体思路进行部署。在转基因作物育种方面,针对我国农业生产发展技术瓶颈和重大需求,以水稻、小麦、玉米、大豆、棉花五大作物为重点,分别以抗病虫、抗除草剂、抗逆、优质、高产、养分高效利用、高附加值、功能型等转基因作物新品种培育为目标,在保持我国转基因棉花、水稻国际竞争力的同时,使玉米、小麦等转基因作物的研究开发达到国际先进水平,并整体提升转基因自主创新能力。在此基础上积极、分步推动转基因作物新品种产业化,力争使转基因生物产业逐步成为我国农业综合生产能力的重要支柱,整体研究水平进入世界前列。
(二)我国初步建成独立的转基因研发体系并取得显著成效
历经二十多年的发展和积累,我国已经初步建成了世界上为数不多的,包括功能基因克隆、遗传转化、品种选育、安全评价、产品开发、应用推广等各环节在内的转基因育种科技创新和产业发展体系,转基因作物研究开发的整体水平已领先于发展中国家。我国已拥有一批抗病虫、抗除草剂、抗旱、营养改良等重要基因的自主知识产权和核心技术,水稻、棉花、玉米等转基因作物的基础研究和应用研究已取得了一批高水平的科技成果,初步形成了自己的特色与优势。
第一,抗虫棉的研究开发是我国独立发展转基因育种,抢占国际生物技术制高点的范例。上世纪90年代,我国棉花生产因遭受棉铃虫危害每年造成近百亿元的经济损失;数十万吨剧毒农药投入棉田不仅效果甚微,反而加重害虫抗性并导致严重的环境污染和人畜中毒事故。在我国政府的全力支持下,科学家奋发图强,经过长达10年的激烈竞争,研究出了拥有自主知识产权的国产转基因抗虫棉,取得了显著的社会经济效益,改变了外国抗虫棉品种一统天下的局面。截至2009年底,我国已获审定的抗虫棉品种超过200个,河北、山东、河南、安徽等棉花主产省抗虫棉种植率接近100%,累计增加产值超过330亿元。抗虫棉的应用不仅有效控制了棉铃虫对棉花的危害,还大大减少了玉米、大豆、花生、蔬菜等作物上棉铃虫的数量,总受益面积达到3.3亿亩。由于杀虫剂用量减少,农药中毒事故大大减少,水体、土壤中农药残留量显著降低,种植抗虫棉10年后棉田污染指数下降21%,农业生态环境得到了显著改善。抗虫棉开发的意义还不仅于此,它还有力带动了我国转基因技术的自主创新和研究领域的拓展,并创造了产学研结合的棉种产业发展的新模式。
第二,转基因抗虫水稻研发的重大突破是我国独立发展转基因技术的又一成功事例。近年水稻螟虫危害呈逐年加重之势,已成为水稻增产的主要威胁。据全国农业技术推广中心统计,2000-2009年三种螟虫年均发生面积高达6.1亿亩次,过去10年虫害造成稻谷损失累计达1600万吨。为了治理螟虫危害,我国科学家将拥有自主知识产权的Bt杀虫基因转入杂交水稻,获得了优良品系“华恢1号”和“Bt汕优63”。经国家专利权威检索机构检索认为该水稻在我国商业化不会造成侵权。转基因水稻在生产试验中已显示出巨大的应用潜力。据中国科学院农业政策研究中心研究,转基因抗虫水稻杀虫效果显著,可以减少稻田防治害虫农药用量的80%,显著减轻环境污染和农药残留。
第三,转基因植酸酶玉米也是我国近年自主创新、达到国际领先水平的又一项标志性成果。我国现已拥有世界上最大的养殖业规模,每年饲用玉米用量已接近1亿吨。饲料玉米中含有一种富含磷营养的“植酸”,因无法被动物消化吸收而白白浪费,目前每年随动物粪便排放到水域的总磷量已超过56万吨,直接导致水体的富营养化,加剧了蓝藻、赤潮等环境污染;与此同时,每年又不得不大量进口我国稀缺的磷酸氢钙以补充饲料中的磷营养,目前年进口数量已超过110万吨。为了破解我国畜牧业发展和环境保护中的这一难题,我国科学家创造性地从真菌中分离了高效植酸酶基因,并将此基因直接转入玉米,动物食用后就能将植酸磷转化为可以直接吸收的磷营养,还能增强饲料中多种养分的利用效率,肉蛋品质产量均有显著提高。此外,由于大大简化了生产程序,这项技术还能显著发挥节能减排的功效。
(三)我国转基因育种的发展正面临严峻挑战
从全球范围来看,转基因作物育种技术及其产业在经历了技术成熟期和产业发展期之后,目前已进入至关重要的、以抢占技术制高点与经济增长点为目标的战略机遇期。必须看到,以转基因为核心的生物技术已成为美国等发达国家科技核心竞争力和新兴产业发展的经济增长点,也成为发展中国家农业振兴的希望所在。目前,全球已有涉及抗病虫、抗除草剂、品质改良等13类目标性状、24种转基因作物进入市场销售。跨国公司以基因专利为重要资产和主要竞争手段,已从原来单一生产化工产品转向生产转基因农产品,并通过兼并种子公司进行产业结构重组,促进了农业发展方式的转变,农业科技进步贡献率达到了81%(我国农业科技进步贡献率约为50%)。其中95%来自生物技术产品。
随着经济全球化、贸易一体化的不断加快,农业科技与产业竞争日趋激烈,世界农业经济与贸易格局正在发生深刻转变,围绕基因、人才和市场的国际竞争已日趋白热化。
国内外实践证明:“一个基因成就一个产业”。尽管我国转基因育种的整体实力与发达国家仍有较大差距,自主创新能力有待进一步提高,但目前我国转基因抗虫水稻和植酸酶玉米的研发已居国际前列并具有自己的特色。若我们能充分利用在制度、资源以及人才与技术上一定的优势,抓住有利时机并大力推进转基因研究和新品种产业化,一定能够增强我国转基因技术的国际竞争力,带动转基因育种整体水平提升,并实现转基因粮食、饲料等新兴农业产业的跨越式发展;反之,如果放慢脚步或者止步不前,就将失去这一难得机遇,不仅农业发展会受制于人,还将会给我国经济社会发展带来严重的不利影响。
三、转基因生物安全管理
(一)转基因生物安全管理概况
如同许多新兴技术一样,转基因技术发展过程中的潜在风险问题,特别是生物物种间基因转移是否具有风险问题也为各方面所高度关注,因此对转基因生物实施安全管理是世界各国普遍的做法。联合国粮农组织、世界卫生组织、国际食品法典委员会、国际经合组织等国际组织均制定了转基因生物安全风险评价指南。但因国情不同,农业、环境与生物多样性亦有差异,不同国家也制定了符合本国利益需求的相关法规。实际上,过去国际上对转基因生物安全的争议,并非简单的科学问题和对生物安全问题认识上的分歧,也是经济、政治、社会甚至宗教、文化等诸多复杂因素的综合反映。我国作为人口大国和农业大国,必须抓住新兴生物技术的发展机遇,但我国又是发展中国家,转基因技术与生物安全研究起步稍晚,同发达国家仍有一定差距。因此,在转基因生物安全管理上我国过去一直持积极而稳妥的态度。在管理模式上综合借鉴了美国和欧盟的做法,既针对产品又针对过程,力求在科学评价、依法管理,确保转基因生物安全的前提下加快研究、推进应用;在制度设计上则强调符合国际惯例、适合我国国情、维护国家利益。2001年,国务院颁布实施了《农业转基因生物安全管理条例》。目前,我国已基本建成了转基因生物安全法规、技术规程和管理体系,积累了丰富经验,为转基因育种的持续发展提供了切实保障。
我国转基因生物安全管理有三大特点:
第一,制度设计严格规范。根据《农业转基因生物安全管理条例》,建立了研究、试验、生产、加工、经营、进口的许可审批和标识管理制度,实现了转基因技术研发与应用的全过程管理。国务院批准建立了部际联席会议制度,由农业部牵头,科技、卫生、环保、商务、质检等10个部门参加,负责研究、协调农业转基因生物安全管理工作中的重大政策和法规问题。
第二,评价体系科学健全。安全评审工作由不同领域专家组成的农业转基因生物安全委员会负责。安委会委员由有关部委推荐,农业部聘任。安委会现有委员60名,涵盖生物技术、食用安全、环境安全、微生物等领域专家,分别来自教育、中科院、卫生、食品药品监督管理、环保、质检和农业等7个部门,具有广泛的代表性。评价中遵循科学、个案、熟悉、逐步的原则,对农业转基因生物实行分级、分阶段安全评价。
第三,技术支撑保障有力。在积极发展转基因技术的同时注重安全评价和检测技术研究。经多年建设,已有35个转基因生物安全评价和检测机构经过国家计量认证和农业部审查认可,研究制定了62项转基因生物安全技术标准,开展了转基因生物长期生态检测,部分成果获得国际科学界的高度评价,为我国转基因生物安全监管提供了有力的技术支撑。
(二)转基因产品的安全性评价
我国在转基因生物安全评价中充分参考了国际食品法典委员会、世界卫生组织、国际粮农组织和经济合作组织等制定并被各成员广泛认可的安全评价规范性文件。其中,国际食品法典委员会,是由国际粮农组织和世界卫生组织共同建立,以保障消费者的健康和确保食品贸易公平为宗旨的一个制定国际食品标准的政府间组织。自1960年创建以来,已有包括中国在内的173个成员国加入该组织(我国还担任其中两个分支委员会的主席)。近年国际社会对食品安全的认知已提升到了一个前所未有的高度,在相关食品包括转基因食品安全标准制定方面,食品法典已成为最重要的国际参考标准。下面以转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”为例,介绍一下我国安全评价的过程和结论。
考虑到水稻的主粮地位,本着对广大人民群众和子孙后代高度负责的态度,农业部和安委会对转基因水稻的安全评价尤为严格和谨慎。研发单位自1999年起就开始申报转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”安全评价,逐步开展了中间试验、环境释放和生产性试验,对其食用安全性和环境安全性进行了系统全面的评价,整个评价过程长达11年之久。
食用安全性评价主要包括营养学、毒理学和致敏性评价等内容。营养学评价包括宏量营养成分(蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分等,包括氨基酸和脂肪酸构成分析)、微量营养成分(矿物质、维生素)以及抗营养因子等检测分析,以判断转基因水稻与非转基因水稻在营养成分和抗营养因子上是否存在生物学意义上的差异。毒理学评价则分别用杀虫基因蛋白和转基因水稻进行不同类别试验,观察其对实验动物是否有不良影响,并根据试验结果进行暴露量的评估(如杀虫基因蛋白摄入量的安全系数)。致敏性评价则通过杀虫蛋白与已知致敏原蛋白氨基酸序列进行同源性比较,并开展体外模拟胃肠道消化稳定性试验以确定杀虫蛋白是否易于被消化酶分解,评价其致敏的可能性。为慎重起见,我们还增加了国际食品法典委员会指南中没有规定的检测指标,如三代繁殖试验用以分析对后代的影响
环境安全性评价主要包括遗传稳定性、生存竞争能力、生态环境和生物多样性。特别是通过花粉扩散、基因飘移等试验判断其对野生稻资源是否有不良作用;通过对稻田其它害虫、天敌、益虫、经济昆虫的评价观察其对生物多样性的影响。例如,考虑到我国是水稻起源中心之一,环境安全性评价中对野生稻保护格外重视。针对水稻花粉扩散和基因飘移问题,复旦大学、中国农科院多家研究单位进行了长达10年的试验,研究范围涵盖华东、华南、西南5个省市,对数百万株水稻样本逐一检测,结果发现转基因水稻“基因飘移”的规律同普通水稻一致;基因飘移概率与不同水稻种植空间的间隔距离相关,会随着距离增加而迅速下降:近距离(小于1米)条件下,相邻的非转基因水稻品种中,只有不到1%的植株出现了转基因水稻的基因片段;如果增加5-10米的间隔距离,转基因飘移的概率就会降至十万分之一至百万分之一,几乎可以忽略不计。最后,作出了“水稻是基因飘移低风险作物”的判断。有关结果已在国际著名生态学和分子生物学杂志发表,获得广泛好评。
为了确保评价结果科学、公正和无误,除对申请单位提供的技术资料进行评价外,2004-2008年,农业部又专门委托中国疾病预防控制中心、中国农业大学食品学院、中国农业科学院植保所、水稻所等作为第三方检测机构对食用安全和环境安全的部分指标进行了检测验证。在长期、大量科学研究和实验检测的基础上,最后证明转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”与对照非转基因水稻同样安全,2009年,农业部依法批准发放了安全证书。
有人感兴趣:“为什么转基因水稻能杀虫而人吃了却没事?”
转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”中的杀虫基因来自苏云金杆菌(Bt),这种细菌用作生物农药安全应用已达60多年,至今没有任何不安全的记录。Bt基因能产生一种专一性的杀虫晶体蛋白,进入鳞翅目害虫肠道碱性环境后即被激活,然后同害虫肠壁细胞上的受体蛋白结合最后导致害虫“肠穿孔”而死亡。人类和其它哺乳消化道中没有这种特异性的受体蛋白,更何况Bt蛋白不耐热,对蛋白酶十分敏感,在食物加工时失去活性或在消化过程中被迅速分解,因此对人的健康没有任何影响。
有人提问:“为什么转基因水稻没有做人体试验?”
用与人类有相似生物学基础的实验动物替代人体试验,按足够的安全系数(通常是100倍以上)将评价结果外推到人类,是目前国际上所有监管机构对食品、药品、化妆品、工业化学物质包括转基因食品进行安全性评价的规范和惯例。实验动物不同于一般饲养的动物,是经人工繁育,对其携带微生物实行控制,遗传背景明确或来源清楚,专门用于科学研究、教学、检定以及其他科学实验的动物。采用现代科学方法和科学设计合理的毒理学实验可严格控制试验条件,大剂量给予受试物质,选取各组织或器官进行效果的观察和判定,更容易发现该受试物的毒性特点或危害特征,能够科学评价受试物的食用安全性。遵循国际食品法典和我国相关安全性评价指南,不进行人体试验,可以回答转基因水稻的食用安全性问题。
综上所述,全球转基因作物规模化应用已逾14年,种植面积、作物种类、加工食物种类和食用人群逐年扩大,但由于实施了规范管理和科学评价,全世界每年上亿公顷土地种植转基因作物,每年数亿人群食用转基因食品,迄今尚未发现确有科学实证的转基因食用和环境安全问题。
因此,应当肯定:农业转基因作物总体上是安全的,它的风险是可以预防和控制的。对于经过科学评估、依法审批证明是安全的转基因作物应当积极地推进应用,让它促进农业生产发展,为人类造福。当然,就像对待任何新兴科学技术一样,对转基因技术也要继续深入研究,不断提高安全管理水平,以便及时预测、防范和控制潜在风险,使这一技术不断发展完善。
结束语
世界科学发展历史表明,任何新兴技术的发展除了要不断克服技术上的困难以外,也要面对各种质疑,在争议中不断发展和完善,转基因技术发展也概莫能外。1996年全球转基因品种开始进入产业化发展阶段后不久,1998年起媒体上就爆出“马铃薯试验大鼠中毒”、“美洲斑蝶死亡”、“墨西哥玉米基因混杂”、“中国抗虫棉破坏生态”等一连串“事件”,引发了持续多年的激烈争议。这些传闻由于缺乏足够证据最终被科学界和有关国家生物安全管理机构一一否定。
我国最近也出现了对转基因技术的一些争议,细想一下也属正常情况。现代科学知识更新和生物技术发展日新月异,但相关科学知识普及未能及时跟上,许多公众(包括生产者、销售者、消费者及管理者)对基因、转基因食品、转基因生物安全等知识了解不多,一些人担心疑虑在所难免,也可以理解。为了增进公众对国家生物技术发展战略的了解和对转基因技术的认知,建议相关部门当前要配合转基因生物新品种培育重大专项的实施和生物育种战略性新兴产业的推进,积极扩大政府与公众之间的信息交流,高度重视、大力协同,积极开展科学传播 工作,以创造生物技术与产业发展的良好氛围。对此项工作要全面规划、精心组织、常抓不懈、落到实处。建议由中国科协牵头,联合相关部门,组织相关学会、大专院校、科研院所开展形式多样的科普宣传活动;科技专家有责任、有义务解疑释惑,引导公众科学、理性地对待转基因技术;新闻媒体要致力于转基因技术的客观报道,做科学知识的传播者,积极创造有利转基因技术发展的舆论氛围。
为了适应转基因品种产业化发展的需要,建议今后要继续研究完善法律法规、加强执法能力建设、加大监管力度,以推动转基因生物安全管理水平的进一步提高。
我们坚信,只要遵照中央既定决策,在科学评估和依法管理的基础上,坚定不移推进转基因育种研究和产业化,一定能克服种种困难,促进我国生物育种科技创新与产业化的发展,为抢占国际农业科技制高点,保障我国粮食安全、生态安全和农民增收做出新的贡献。(主讲人为中国农业科学院生物技术所研究员)
本次讲座专家组成员
黄大昉 中国农业科学院生物技术所研究员
吴孔明 中国农业科学院植保所研究员
杨晓光 中国疾病预防控制中心研究员
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