楊向東

（吉林省農(nóng)業(yè)科學院，吉林 長春 130124）

轉(zhuǎn)基因技術是指利用分子生物學方法，將某些生物基因轉(zhuǎn)移到其他物種中，改造生物的遺傳物質(zhì)，使新物種在性狀、營養(yǎng)和消費品質(zhì)等方面向人類需要的目標轉(zhuǎn)變的一門技術。作為傳統(tǒng)雜交育種技術的延伸與發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術實現(xiàn)了有利功能基因在不同物種之間的交換和轉(zhuǎn)移，大大提高了作物育種效率，加快了農(nóng)作物新品種培育和更新?lián)Q代的速度。自20世紀70年代轉(zhuǎn)基因技術首次出現(xiàn)以來，時至今日，轉(zhuǎn)基因技術已在農(nóng)作物遺傳改良方面取得了重大進展，一大批新型抗除草劑、抗蟲、優(yōu)質(zhì)、功能型轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種問世并在生產(chǎn)上大面積推廣，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積逐年擴大，截至2009年底，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達1.34億hm2，約占全球作物種植面積的9%。迅猛發(fā)展的轉(zhuǎn)基因技術不僅為人類帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益；同時也在解決人類面臨的環(huán)境惡化、資源匱乏等方面發(fā)揮了巨大的作用。轉(zhuǎn)基因技術的快速發(fā)展與應用正在深刻影響著全球農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟與社會的發(fā)展。

1 轉(zhuǎn)基因技術應用現(xiàn)狀及趨勢

自1996年首例轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)化應用以來，全球轉(zhuǎn)基因技術研究與產(chǎn)業(yè)應用快速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術研究日新月異，研發(fā)速度逐步加快。轉(zhuǎn)基因植物新品種的培育已從抗蟲和抗除草劑等第一代產(chǎn)品，向改善營養(yǎng)品質(zhì)和提高產(chǎn)量的第二代產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。一批富含維生素、不飽和脂肪酸、氨基酸等營養(yǎng)成分的優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因水稻、大豆、玉米等陸續(xù)研發(fā)成功，并顯示出良好的市場開發(fā)前景。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種的培育及商業(yè)化種植不僅大幅度減少了農(nóng)田病、蟲、草害造成產(chǎn)量損失，提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)，同時降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本（減少殺蟲劑、除草劑等使用），增加了農(nóng)民收入。據(jù)統(tǒng)計，由于轉(zhuǎn)基因作物的推廣應用，從1996年到2008間對農(nóng)藥活性成分的節(jié)約累計達到約3.56億kg，相當于節(jié)約了8.4%的農(nóng)藥。其中僅2008年一年，農(nóng)藥活性成分就減少了3460萬kg（相當于節(jié)約了9.6%的農(nóng)藥）。1996-2008年間，種植轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)民獲得的凈收益達519億美元，其中僅2008年的凈收益就達92億美元。除了應用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領域外，轉(zhuǎn)基因技術的發(fā)展進一步拓展了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)，其應用范圍進一步向醫(yī)藥、加工、能源、環(huán)保領域等方向滲透和發(fā)展。利用植物作為生物反應器生產(chǎn)功能蛋白包括藥用蛋白、飼料用酶制劑、生物材料、工業(yè)原料等也已成為轉(zhuǎn)基因研發(fā)的一個重要領域。

伴隨著轉(zhuǎn)基因植物研發(fā)速度的加快，轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)業(yè)化應用規(guī)模也在進一步擴大。根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術應用服務組織（ISAAA）發(fā)布的最新統(tǒng)計資料，1996年至2009年間，轉(zhuǎn)基因作物種植面積增長了80倍，2009年1400萬農(nóng)戶種植了1.34億hm2的轉(zhuǎn)基因作物，全球市場價值達105億美元。2009年全球大豆種植面積9000萬hm2的3/4（77%）為轉(zhuǎn)基因品種；3300萬hm2棉花的近一半面積（49%）為轉(zhuǎn)基因品種；轉(zhuǎn)基因玉米占總面積1.58億hm2的1/4以上（26%）；轉(zhuǎn)基因油菜為油菜總面積3100萬hm2的21%。2009年，種植轉(zhuǎn)基因植物的國家數(shù)量也已達到25個，另有32個國家批準轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進口或進行大田試驗。主要轉(zhuǎn)基因作物種植國的種植比率已經(jīng)達到甚至超過總種植面積的80%。在種植轉(zhuǎn)基因植物的國家中，美國是最大的種植國，2009年種植面積6400萬hm2，其次分別是巴西2140萬hm2，阿根廷2130萬hm2，印度840萬hm2，加拿大820萬hm2，中國370萬hm2，巴拉圭220萬hm2，南非210萬hm2。據(jù)估計，按照現(xiàn)階段轉(zhuǎn)基因技術發(fā)展勢頭來看，在今后十年的商業(yè)化過程中，轉(zhuǎn)基因作物的種植范圍將繼續(xù)擴大，預計到2025年轉(zhuǎn)基因植物種植面積將達到2億hm2，其發(fā)展趨勢不可阻擋。

2 轉(zhuǎn)基因技術對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義

我國作為擁有13億人口的農(nóng)業(yè)大國，如何保障國家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品長期有效供給始終是我國政府面臨的頭等大事。近十多年以來，由于氣候變化、部分地區(qū)水資源短缺以及可耕種土地面積逐年萎縮等因素的影響，我國各主要農(nóng)作物的產(chǎn)量均出現(xiàn)徘徊局面，每年生產(chǎn)的糧食都保持在5億t左右，但這幾乎已經(jīng)是一個極限。更為重要的是，由于缺乏較好的抗性或品質(zhì)資源，部分農(nóng)作物在抗病、抗蟲、抗除草劑、耐鹽、耐旱、品質(zhì)改良等方面的改良效果一直不明顯，甚至是無能為力。綜合來看，目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的主要問題包括:（1）主要作物的病蟲危害逐年加重，影響了農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。同時大量施用農(nóng)藥不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，同時又嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，造成了食物中的大量農(nóng)藥殘留，危害人類健康；（2）部分地區(qū)水資源日趨短缺，旱災發(fā)生區(qū)域和頻率逐步擴大，降低了農(nóng)作物的產(chǎn)量；（3）鹽堿地、酸性土壤等不良環(huán)境限制了作物的種植和產(chǎn)量潛力的發(fā)揮；（4）化肥的大量施用增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，并造成土壤退化、江河湖海的富營養(yǎng)化，阻礙了農(nóng)業(yè)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展；（5）主要作物的品質(zhì)較差，國際競爭力較低，亟待改良。由于轉(zhuǎn)基因技術實現(xiàn)了有利基因在不同物種之間的交換和轉(zhuǎn)移，突破了常規(guī)育種技術的基礎—種質(zhì)資源的限制，極大地拓寬了農(nóng)作物育種的基因來源，從而為解決我國農(nóng)業(yè)中面臨的主要問題（病蟲害、干旱、鹽堿、品質(zhì)差等）提供了一條有效的解決途徑。目前，國內(nèi)已利用轉(zhuǎn)基因技術培育了一大批抗蟲、抗除草劑、抗病轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種，主要包括棉花、楊樹、番茄、番木瓜和甜椒等。2009年我國轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達370萬hm2，其中絕大部分為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。從1998年至2009年，我國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉累計推廣應用面積已達2100萬hm2，新增產(chǎn)值超過440億元，平均每667 m2減支增收130元，累計實現(xiàn)農(nóng)民增收250億元。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植不僅有效控制了棉花、玉米、大豆等作物棉鈴蟲的危害，還由于降低了70%～80%的殺蟲劑用量，有效保護了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，減少了農(nóng)藥中毒事故?？梢?，轉(zhuǎn)基因技術對緩解我國農(nóng)業(yè)資源約束、提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)、提高農(nóng)民收入、保護環(huán)境方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿??？瓜x轉(zhuǎn)基因棉花在我國的成功應用也為進一步改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提升我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平具有重要的借鑒意義。

目前國際上發(fā)達國家轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研發(fā)速度逐步加快，一大批新型轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種包括SmartstaTM玉米(攜帶8個基因，抗地上害蟲、地下害蟲且耐除草劑)、高油酸大豆、高Ω3油用大豆、富含維生素A的“金米”等即將或已投放市場。這些轉(zhuǎn)基因作物新品種的商業(yè)化種植將進一步鞏固發(fā)達國家在這一領域的壟斷地位。在這一國際背景下，我國應該牢牢抓住機遇，進一步加大轉(zhuǎn)基因技術研發(fā)力度，提升我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種研發(fā)水平，突破資源環(huán)境約束，提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)、保障國家糧食安全，避免類似國產(chǎn)大豆被外資控制等問題的再次出現(xiàn)。（農(nóng)業(yè)部網(wǎng)站）