繆翼

李國(guó)龍

國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉20年領(lǐng)航之路

繆翼

曾經(jīng)，美國(guó)科學(xué)家研究了60余年，我國(guó)科學(xué)家研究了30余年，一直未能攻克棉花三系應(yīng)用研究這一技術(shù)難關(guān)。如今，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉在我國(guó)河北、河南、湖南等省大規(guī)模推廣應(yīng)用。

曾經(jīng)，抗蟲(chóng)棉在特定的歷史背景下，無(wú)可奈何地被“千呼萬(wàn)喚始出來(lái)”。如今，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉在棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的持續(xù)較量中，大大方方地被推向產(chǎn)業(yè)化最前沿。

2014年是國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉研制成功20周年。20年間，抗蟲(chóng)棉從無(wú)到有，從美國(guó)品種壟斷到獨(dú)立構(gòu)建擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)抗蟲(chóng)基因，從單價(jià)基因抗蟲(chóng)棉到雙價(jià)基因抗蟲(chóng)棉再到轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉，國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉用20年的科研成果轉(zhuǎn)化為先進(jìn)生產(chǎn)力，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展。

國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉逆襲而上

經(jīng)過(guò)多年努力，我國(guó)育種家利用抗蟲(chóng)棉種質(zhì)培育國(guó)審、省審品種240多個(gè)，至今累計(jì)推廣3 733.3萬(wàn)hm2，減少農(nóng)藥用量9 000多萬(wàn)kg，為國(guó)家和棉農(nóng)累計(jì)增收900多億元，國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的種植面積已占全國(guó)抗蟲(chóng)棉種植面積的95%以上。

1992年，我國(guó)北方棉區(qū)棉鈴蟲(chóng)連年大暴發(fā)，皮棉減產(chǎn)造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，棉農(nóng)“談蟲(chóng)色變”。原本種植期噴灑兩三次的農(nóng)藥，由于一遍遍打農(nóng)藥產(chǎn)生了抗藥性，接連噴灑20余次也不見(jiàn)效果；很多棉農(nóng)在給棉花噴施農(nóng)藥時(shí)中毒身亡；因施藥過(guò)量土壤受到極大污染，稻田無(wú)法正常耕種……

與此同時(shí)，本可以“救火”的美國(guó)孟山都公司企圖占領(lǐng)我國(guó)植棉市場(chǎng)，提出苛刻條件，以談判破裂告終。

內(nèi)憂外患之下，我國(guó)“863”計(jì)劃將“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉研制”列為重大關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)。

“抗蟲(chóng)棉純屬是被逼出來(lái)的”，中國(guó)抗蟲(chóng)棉之父、中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所研究員郭三堆提到此仍心有余悸，“依靠民族自主創(chuàng)新的成果和抗蟲(chóng)棉產(chǎn)業(yè)化體系的建立，才是制勝的法寶?！?/p>

自此，抗蟲(chóng)棉在郭三堆的心里開(kāi)始萌芽。他帶著他的科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)20年的國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉分子育種革命。

為了讓棉花種植強(qiáng)國(guó)東山再起，讓棉農(nóng)盡快擺脫噩運(yùn)，郭三堆24 h不離實(shí)驗(yàn)室，潛心研究。1994年，單價(jià)抗蟲(chóng)棉（具備Bt殺蟲(chóng)蛋白）誕生；1996年，雙價(jià)抗蟲(chóng)棉（具備Bt和CpTI兩種殺蟲(chóng)蛋白）研制成功；1999年，通過(guò)安全評(píng)價(jià)并在河北、河南、山西、山東等9省區(qū)得到推廣，廣大棉農(nóng)增收節(jié)支200元/667 m2以上；2002年，融合抗蟲(chóng)棉研育成功，并于次年進(jìn)入安全評(píng)價(jià)且獲得生產(chǎn)試驗(yàn)；2005年，高產(chǎn)、高效、高純度、低成本的轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉分子育種體系研制成功。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)解決了恢復(fù)系恢復(fù)力不強(qiáng)的問(wèn)題后，轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉問(wèn)世。

國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉的研制成功，不僅打破了抗蟲(chóng)棉主要依賴美國(guó)進(jìn)口的局面，保護(hù)了棉農(nóng)的生命財(cái)產(chǎn)安全，更提升了我國(guó)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)+三系法 實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)又抗蟲(chóng)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)與三系雜交法的結(jié)合，讓“既增產(chǎn)又抗蟲(chóng)”成為可能。轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉制種程序簡(jiǎn)便，制種產(chǎn)量比人工去雄雜交提高20%，效率提高40%，成本降低60%以上，而且純度可達(dá)100%，適合大面積制種。

“自從推廣抗蟲(chóng)棉以來(lái)，我國(guó)再也沒(méi)有大面積暴發(fā)棉鈴蟲(chóng)災(zāi)害。然而，如何提高土地資源利用率、降低人工投入、增加棉花產(chǎn)量、促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，引發(fā)了我新的思考”，郭三堆說(shuō)。

他介紹，三系法包括不育系、保持系和恢復(fù)系。不育系實(shí)際指的是雄性不育系，也就是說(shuō)可以用不育系作為母親，保持系和恢復(fù)系分別作為父親，但保持系和恢復(fù)系各司其職，保持系用來(lái)“保家族”，恢復(fù)系則用來(lái)“衛(wèi)國(guó)家”。不育系和保持系結(jié)合還會(huì)生出不育系和保持系，不育系可以繼續(xù)作為母親，保持系可以繼續(xù)保持家族的優(yōu)良性狀，繼續(xù)傳宗接代。不育系和恢復(fù)系結(jié)合則會(huì)生出雜種一代和恢復(fù)系，雜種一代用作地里的種子，形象地說(shuō)就是“保生產(chǎn)”、“衛(wèi)國(guó)家”?！芭c人工去雄雜交、兩系雜交方法相比，三系法可以更好地克服前兩種技術(shù)耗工多、成本高、規(guī)模受限、純度難保證、生產(chǎn)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較大等不足”，郭三堆指出。

但三系雜交法之前一直存在恢復(fù)系恢復(fù)能力不強(qiáng)的問(wèn)題。基于此，郭三堆想到了將轉(zhuǎn)基因技術(shù)與三系雜交法相結(jié)合，讓“既增產(chǎn)又抗蟲(chóng)”成為可能。中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所與邯鄲農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，采取基因工程、遺傳轉(zhuǎn)育、基因聚合、免疫試紙和分子標(biāo)記相結(jié)合的技術(shù)集成及優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)策略，創(chuàng)造出了陸地棉細(xì)胞質(zhì)雄性不育轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因的保持系、不育系和強(qiáng)恢復(fù)系；首次在國(guó)際上創(chuàng)建了“三系抗蟲(chóng)棉分子育種技術(shù)新體系”，有效地克服了國(guó)內(nèi)外其他三系雜交棉無(wú)抗蟲(chóng)性、不育性不穩(wěn)、恢復(fù)力不強(qiáng)、雜種產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)缺乏而不能應(yīng)用于規(guī)模生產(chǎn)的世界性難題。

2005年3月，銀棉2號(hào)通過(guò)國(guó)家審定，成為我國(guó)第一個(gè)通過(guò)國(guó)家審定并應(yīng)用于生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉品種，標(biāo)志著我國(guó)抗蟲(chóng)三系雜交棉育種技術(shù)體系已經(jīng)成熟，意味著中國(guó)將成為世界上第一個(gè)大規(guī)模應(yīng)用抗蟲(chóng)三系雜交棉的國(guó)家。

找準(zhǔn)突破口快速大面積推廣

轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉生物育種研究項(xiàng)目推廣后，每年新增皮棉80萬(wàn)～100萬(wàn)t，增收100億～120億元，相當(dāng)于再造一個(gè)長(zhǎng)江流域棉區(qū)。以種子產(chǎn)業(yè)化為突破口，進(jìn)一步擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉品種的推廣面積是當(dāng)務(wù)之急。

抗蟲(chóng)棉系著種業(yè)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)，種業(yè)盼著抗蟲(chóng)棉產(chǎn)業(yè)化迅速崛起。

“三系抗蟲(chóng)棉能夠比常規(guī)棉增產(chǎn)25%以上，在制種成本上比人工去雄雜交減少約50%，制種產(chǎn)量增加約20%”，郭三堆說(shuō)，“在如此明顯的優(yōu)勢(shì)下，以種子產(chǎn)業(yè)化為突破口，進(jìn)一步擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉品種的推廣面積是當(dāng)務(wù)之急?！?/p>

為把科研成果的潛在生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所、棉花所等，與國(guó)內(nèi)有關(guān)棉花科研單位和企業(yè)聯(lián)合組建的科技貿(mào)易公司等主導(dǎo)型企業(yè)，以買斷品種權(quán)或給予技術(shù)股的形式，進(jìn)行轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心聯(lián)合本省優(yōu)質(zhì)棉基地縣棉花原種場(chǎng)、良棉廠共同組建的江蘇科騰棉業(yè)有限責(zé)任公司，河南省農(nóng)業(yè)廳經(jīng)作站聯(lián)合本省優(yōu)質(zhì)棉基地縣良種棉加工廠組建的豫棉公司等基地主導(dǎo)型企業(yè)，以優(yōu)質(zhì)棉基地為依托，進(jìn)行轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉良種產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)；湖北省優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、河北省河間市欣農(nóng)研會(huì)等協(xié)會(huì)，聯(lián)合相關(guān)棉種企業(yè)，走“公司+農(nóng)戶”的產(chǎn)業(yè)化之路，通過(guò)股份合作、聯(lián)產(chǎn)聯(lián)銷、特許經(jīng)營(yíng)、品種權(quán)轉(zhuǎn)讓等多種形式，形成了多種轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種子產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)模式。

1994—2014年，我國(guó)抗蟲(chóng)棉從依靠國(guó)外進(jìn)口到完全自主研發(fā)，從起步研究到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，20年磨一劍，完成了一次次蛻變。國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉20年領(lǐng)航路，深刻地闡釋了“冰凍三尺非一日之寒”的道理。

20世紀(jì)90年代初，生長(zhǎng)在農(nóng)村的筆者經(jīng)常聽(tīng)到老人們談到“洋車子”、“洋柿子”等，當(dāng)時(shí)就很好奇為什么它們都姓“洋”？老人們告訴我，因?yàn)檫@些東西都是外國(guó)來(lái)的，所以就這么稱呼了。如今，這些姓“洋”的東西都陸續(xù)貼上了“中國(guó)制造”的標(biāo)簽。讓人更加興奮的是，抗蟲(chóng)棉式的“中國(guó)創(chuàng)造”也越來(lái)越多。

為了在種業(yè)界出現(xiàn)更多的“中國(guó)創(chuàng)造”，我國(guó)幾代育種家薪火相傳。就在2014年5月舉辦的改革開(kāi)放以來(lái)中國(guó)種業(yè)功勛人物推介會(huì)上，年近90歲的李振聲院士大聲疾呼：“老一代育種家要做好傳幫帶，中青年育種工作者要接過(guò)接力棒更上一層樓?！薄皬?qiáng)種夢(mèng)”不可一日實(shí)現(xiàn)，我國(guó)種業(yè)還有很多方面的研究“技不如人”，請(qǐng)多一點(diǎn)耐心，給科研多一點(diǎn)時(shí)間，種業(yè)人代代不懈攻堅(jiān)克難，假以時(shí)日必將實(shí)現(xiàn)“中國(guó)種，中國(guó)創(chuàng)造”的種業(yè)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)！

短評(píng)

“領(lǐng)航”非一日之功

鏈接

銀棉2號(hào)

銀棉2號(hào)是中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所、邯鄲農(nóng)業(yè)科學(xué)院和北京銀土地生物技術(shù)有限公司合作選育的高產(chǎn)、抗蟲(chóng)、抗病三系雜交棉品種。2003年參加國(guó)家棉花品種區(qū)試，2005年獲得國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物安全證書(shū)，同年3月通過(guò)國(guó)家審定。該品種為我國(guó)第一個(gè)雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)三系雜交棉，解決了棉花常規(guī)雜交制種中存在的成本高、純度難保證等問(wèn)題，克服了三系雜交棉中胞質(zhì)不育與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)的難題。適宜河北東部和南部，山東、河南東部、北部和中部，江蘇、安徽淮河以北，天津、山西南部以及陜西關(guān)中地區(qū)等黃河流域棉區(qū)作春棉品種種植。

銀棉8號(hào)

銀棉8號(hào)是中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所和北京銀土地生物技術(shù)有限公司合作選育的轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因中熟三系雜交一代品種。已取得農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書(shū)，符合國(guó)家棉花品種審定標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)審定。適宜在河北中南部、山東西北部、河南東部、安徽淮河以北、山西南部以及陜西關(guān)中地區(qū)春播種植。

主推轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因三系雜交棉品種

李國(guó)龍