黃大昉

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，北京 100081）

特約綜述

轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物育種發(fā)展與思考

黃大昉

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，北京 100081）

綜述了國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因作物育種及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，指出轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展已勢不可擋，加快推進(jìn)有利于搶占市場先機(jī)和技術(shù)制高點，延誤時間只會坐失良機(jī)而付出更大代價。當(dāng)前應(yīng)以主要用作飼料、安全性確有保障的轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米和抗蟲玉米為重點，盡快突破轉(zhuǎn)基因認(rèn)識誤區(qū)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境。為此提出了調(diào)整和修訂不適應(yīng)發(fā)展需要的管理規(guī)則和程序、制定轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)規(guī)劃、加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因科普宣傳和輿論引導(dǎo)等三項建議。

轉(zhuǎn)基因；農(nóng)作物育種；轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米；抗蟲玉米

早在1990年，面對蓬勃興起的世界新技術(shù)革命大潮，我國改革開放的總設(shè)計師鄧小平高瞻遠(yuǎn)矚地指出：“將來農(nóng)業(yè)問題的出路，最終要由生物工程來解決，要靠尖端技術(shù)”，并號召：“發(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”［1］，從此開創(chuàng)了我國農(nóng)業(yè)生物育種的全新領(lǐng)域。時至今日，環(huán)顧世界，這一戰(zhàn)略論斷依然閃耀著科學(xué)與智慧的光芒。

1 轉(zhuǎn)基因生物育種的廣泛應(yīng)用是科學(xué)發(fā)展的必然

轉(zhuǎn)基因作物問世已近30年，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用也已達(dá)19年，盡管圍繞“轉(zhuǎn)基因安全”問題存在爭議，全球轉(zhuǎn)基因作物種類、種植面積仍在不斷擴(kuò)大。據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)組織（ISAAA）統(tǒng)計，2014年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達(dá)到1.815億hm2，為我國耕地面積的1.3倍；與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之初的1996年相比，19年間面積增加超過了100倍，堪稱農(nóng)業(yè)科技發(fā)展史上的奇跡。2014年發(fā)展中國家轉(zhuǎn)基因作物種植面積連續(xù)第3年超過了發(fā)達(dá)國家，已占到全球總種植面積的52%。目前除28個國家批準(zhǔn)大規(guī)模種植轉(zhuǎn)基因作物以外，還有近40個國家和地區(qū)批準(zhǔn)進(jìn)口轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品用于食品和飼料加工，總受益人口已占世界總?cè)丝诘?/4以上［2］。

轉(zhuǎn)基因作物的推廣應(yīng)用已產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境生態(tài)效益。據(jù)國際知名的PG Economics咨詢公司的Brookes和Barfoot報告［3］，1996年至2012年轉(zhuǎn)基因作物種植使農(nóng)業(yè)增收約為1 170億美元，其中58%得益于降低成本，42%得益于產(chǎn)量增加；化學(xué)農(nóng)藥節(jié)省了4.97億kg；因種植轉(zhuǎn)基因作物擴(kuò)大了免耕/少耕技術(shù)的擴(kuò)大應(yīng)用，僅 2012年就減少了270億kg的 CO2排放；2012年超過1 650萬資源匱乏的小農(nóng)戶因此而減貧、脫困。Klumper和Qaim［4］于2014年利用過去20年間世界各地農(nóng)業(yè)調(diào)查或田間試驗得到的原始數(shù)據(jù)，對147個轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和棉花項目進(jìn)行了綜合分析，結(jié)論是：采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)使化學(xué)農(nóng)藥使用減少37%、作物產(chǎn)量增加22%、農(nóng)民收益增加68%。此外，目前發(fā)展中國家在產(chǎn)量和增益上已全面超過了發(fā)達(dá)國家。

需要特別指出，由于各國實施了規(guī)范的法制化管理和嚴(yán)格、全面的科學(xué)評價，迄今全球并未發(fā)生確有科學(xué)證據(jù)的食用安全和環(huán)境安全事件。國際衛(wèi)生組織、聯(lián)合國糧農(nóng)組織以及諸多國際權(quán)威學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)均已指出：轉(zhuǎn)基因安全風(fēng)險完全能夠控制，經(jīng)過科學(xué)評估、依法審批的轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物一樣安全。

實踐已充分證明，轉(zhuǎn)基因生物育種是新的農(nóng)業(yè)科技革命的重要方向和科學(xué)發(fā)展的必然，其擴(kuò)大應(yīng)用已是大勢所趨，不可逆轉(zhuǎn)。

2 重大專項給轉(zhuǎn)基因育種創(chuàng)新注入新的活力

進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界糧食安全形勢日趨嚴(yán)峻，進(jìn)一步推動了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，全球形成了轉(zhuǎn)基因“三F”作物，即纖維作物（Fiber）、飼料作物（Feed）和糧食作物（Food）的基本格局。在我國，除了高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863”計劃）、國家重大基礎(chǔ)研究計劃（“973”計劃）、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)計劃支持轉(zhuǎn)基因育種以外，列為我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃［5］16個國家科技重大專項之一的“轉(zhuǎn)基因生物新品種培育”自2008年實施后，實現(xiàn)了棉花、水稻、玉米、小麥、大豆等5大作物轉(zhuǎn)基因育種與常規(guī)育種技術(shù)的深度結(jié)合，自主創(chuàng)新研究取得了顯著進(jìn)展。其中，轉(zhuǎn)Cry1Ab/1Ac融合基因的抗蟲水稻“華恢1號”及雜交種“Bt汕優(yōu)63”、轉(zhuǎn)植酸酶Phy A2基因的BVLA430101玉米自交系于2009年獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的安全證書［6］，成為繼抗蟲棉之后我國轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)水平全面提升的新的里程碑。隨后，在加快抗蟲水稻和植酸酶玉米品種選育的同時，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的三系雜交和優(yōu)質(zhì)抗蟲棉、抗蟲和抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)人血清白蛋白基因水稻［7］、轉(zhuǎn)WYMV-Nib8基因抗黃花葉病毒病小麥、轉(zhuǎn)DREB基因節(jié)水耐旱小麥等一批功能多樣、應(yīng)用潛力巨大的轉(zhuǎn)基因作物研究成果紛紛展現(xiàn)。此外，水稻、玉米、小麥、大豆規(guī)模化遺傳轉(zhuǎn)化［8］、轉(zhuǎn)基因生物安全評價［9］、小麥、水稻基因組編輯［10］等關(guān)鍵技術(shù)或新技術(shù)取得新的突破，研究應(yīng)用達(dá)到了國際先進(jìn)水平。在基因組學(xué)研究的有力推動下，重要功能基因發(fā)掘研究也取得了顯著成效。例如，我國近5年鑒定克隆了165個Bt-cry基因和37個Bt-vip基因，占全世界新登錄Bt殺蟲蛋白基因總數(shù)的一半以上。水稻抗褐飛虱基因Bph14、抗稻瘟病基因PigM、抗草甘膦基因EPSPS-2mg2、水稻理想株型基因IPA1、棉花優(yōu)質(zhì)纖維基因iaaM和RRM2等均顯示出良好的應(yīng)用前景，耐旱耐鹽、氮磷鉀養(yǎng)分高效利用等基因的研究不斷深入，為轉(zhuǎn)基因育種下一步發(fā)展提供了必要的技術(shù)儲備［11］。

經(jīng)過20多年的努力，盡管我國生物育種的整體實力與發(fā)達(dá)國家某些跨國公司還有相當(dāng)差距，但應(yīng)當(dāng)看到，我國已擁有一支上萬名科技人員組成的研發(fā)隊伍；初步建成了世界上為數(shù)不多的、包括基因發(fā)掘、遺傳轉(zhuǎn)化、良種培育、產(chǎn)業(yè)開發(fā)、應(yīng)用推廣，以及安全評價等關(guān)鍵環(huán)節(jié)在內(nèi)的轉(zhuǎn)基因育種創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)開發(fā)體系；已擁有抗病蟲、抗除草劑、優(yōu)質(zhì)抗逆等一批功能基因及相關(guān)核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)；棉花、水稻、玉米等作物基因研究創(chuàng)新能力進(jìn)一步提升，初步形成了自己的特色和比較優(yōu)勢，具備了較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿?。此外，?chuàng)世紀(jì)、奧瑞金、大北農(nóng)、中國種子集團(tuán)等一批創(chuàng)新型生物育種企業(yè)先后誕生并迅速成長，成為我國現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展進(jìn)步的重要標(biāo)志。

3 當(dāng)務(wù)之急是推進(jìn)重大專項研究成果的產(chǎn)業(yè)化

我國轉(zhuǎn)基因作物育種研究始于20世紀(jì)80年代，幾乎與國際同步，經(jīng)過20多年的努力，已獲得一批研究達(dá)到國際先進(jìn)水平、安全性完全有保障、產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?、可以沖擊國際技術(shù)前沿并與國外公司抗衡的研究成果。但令人遺憾的是，近年由于受到“轉(zhuǎn)基因安全”爭議的負(fù)面影響，沒有及時決斷將這些成果推向應(yīng)用，除抗蟲棉外國內(nèi)沒有批準(zhǔn)任何大宗轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)應(yīng)用，我國轉(zhuǎn)基因生物育種的產(chǎn)業(yè)化至少被推遲了10年！然而，不進(jìn)則退，產(chǎn)業(yè)化的滯緩必然導(dǎo)致科技競爭力的下降，我國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究曾一度進(jìn)入國際前列，但近年整體研發(fā)水平與美國的差距重新拉大，發(fā)展速度與應(yīng)用面積竟落到巴西、阿根廷、印度等發(fā)展中國家之后?？萍几偁幍匚坏南魅踝罱K也導(dǎo)致農(nóng)業(yè)對國際市場整體依賴程度不斷增加，難以阻擋國外轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品大舉進(jìn)入，以致部分農(nóng)產(chǎn)品市場陷入了受制于人的被動局面。更加令人堪憂的是，在國內(nèi)科學(xué)啟蒙缺乏的社會環(huán)境下，原本屬于科學(xué)技術(shù)范疇的“轉(zhuǎn)基因安全”問題近年竟被少數(shù)人利用、扭曲和妖魔化，以致社會輿論一度為非理性思維方式所左右，不少公眾因?qū)D(zhuǎn)基因知識缺乏了解而感到困惑甚至產(chǎn)生虛幻的恐懼，轉(zhuǎn)基因育種產(chǎn)業(yè)化因此陷入了難以突破的困境。

習(xí)近平總書記在2013年中央農(nóng)村工作會議上就我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全問題發(fā)表了重要講話，其中明確指出：“要大膽創(chuàng)新研究，占領(lǐng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)制高點，不能把轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品市場都讓外國大公司占領(lǐng)了”［12］。這一講話重申了我國政府支持轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策，指明了轉(zhuǎn)基因育種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的大方向，對于統(tǒng)一各級領(lǐng)導(dǎo)思想、增進(jìn)公眾科學(xué)認(rèn)知、進(jìn)一步調(diào)動科技人員研發(fā)積極性具有重要的指導(dǎo)作用。

國內(nèi)外實踐已充分證明，轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展已勢不可擋，全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化只是時間問題；加快推進(jìn)有利于搶占市場先機(jī)和技術(shù)制高點，延誤時間只會坐失良機(jī)而付出更大代價。當(dāng)前唯有盡快突破轉(zhuǎn)基因認(rèn)識誤區(qū)和發(fā)展困境，推進(jìn)國家重大專項轉(zhuǎn)基因育種研究成果的產(chǎn)業(yè)化才能加快農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。

4 加快推進(jìn)轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化的思考與建議

根據(jù)國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的緊迫需求和轉(zhuǎn)基因技術(shù)與市場競爭現(xiàn)狀，近期可選擇主要用作飼料、轉(zhuǎn)基因安全確有保障的植酸酶玉米和抗蟲玉米作為產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的突破口。建議采取以下措施：

4.1 對不適應(yīng)發(fā)展需要的管理規(guī)則和程序進(jìn)行必要調(diào)整和修訂

目前國內(nèi)轉(zhuǎn)基因管理依照的是2001年國務(wù)院頒布實施的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》。當(dāng)時制定這一法規(guī)的背景之一是我國轉(zhuǎn)基因獨立研發(fā)能力還不強(qiáng)，為限制國外產(chǎn)品進(jìn)入和壟斷國內(nèi)市場。審批管理程序十分繁瑣，某些方面甚至比國外還要嚴(yán)格。例如，條例中有關(guān)安全性評價田間試驗包括至少需時4年的中間試驗、環(huán)境釋放、生產(chǎn)試驗和安全證書等4個審批環(huán)節(jié)，而美國等發(fā)達(dá)國家僅有環(huán)境釋放一個步驟。又如，除長達(dá)數(shù)年的安全性審批外，我國還要求產(chǎn)品應(yīng)用前必須依照《種子法》規(guī)定，像常規(guī)品種一樣完成至少3年的品種審定程序。而國際通行做法是安全評價與生產(chǎn)許可同步進(jìn)行，一步到位。即便如此，國內(nèi)種子管理部門迄今并沒有出臺與安全管理銜接的轉(zhuǎn)基因作物品種審批辦法，致使國內(nèi)近年研發(fā)的許多成果走上“斷頭路”，根本無法轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品推廣應(yīng)用，這個問題已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。建議盡快修訂現(xiàn)行管理辦法，簡化和加快安全審批進(jìn)程，切實做好轉(zhuǎn)基因安全評價與品種管理的協(xié)調(diào)和銜接。對已獲得安全證書、以國家或省市審定品種為基礎(chǔ)回交轉(zhuǎn)育、具有準(zhǔn)確分子標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因品種，可不必重新進(jìn)行品種審定，而以“品種認(rèn)定”方式準(zhǔn)予種植推廣。這樣做既能加強(qiáng)監(jiān)管、確保安全，又能加快成果轉(zhuǎn)化。

4.2 制定轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)規(guī)劃

目前玉米產(chǎn)量和種植面積均已超過水稻成為我國第一大作物。近年玉米生產(chǎn)保持波動性增長態(tài)勢，2014年總產(chǎn)已達(dá)到2.15億t。然而，由于養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)發(fā)展迅速，飼料用糧和工業(yè)加工用糧剛性增長，玉米供不應(yīng)求的矛盾日趨突出，進(jìn)口已呈逐年遞增，難以遏制之勢。國內(nèi)近年玉米總產(chǎn)雖然逐步增加，但主要靠的是擠占其它作物種植面積而非本身單產(chǎn)水平的提高。若要填補(bǔ)或縮小玉米供求的缺口，實現(xiàn)玉米基本自給，唯有通過提高單產(chǎn)來增加總產(chǎn)，這將是今后一個時期我國保障糧食安全，避免重蹈大豆進(jìn)口覆轍所面對的最大挑戰(zhàn)。

建議重點針對飼料用植酸酶玉米和抗蟲玉米兩大成果，進(jìn)一步圍繞技術(shù)成熟度、技術(shù)風(fēng)險預(yù)測、安全評價進(jìn)程、品種審定程序、知識產(chǎn)權(quán)地位、國內(nèi)外競爭力、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)社會生態(tài)效益等要素逐一進(jìn)行考察分析，制定切實可行、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“路線圖”和“時間表”，下決心在3-4年內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)努力，2020年后有望達(dá)到較大種植規(guī)模。據(jù)保守估計，玉米單產(chǎn)若能提高20%，總產(chǎn)年增可達(dá)4 000萬t以上，可望有效緩解國內(nèi)玉米供求矛盾。

4.3 加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因科普宣傳和輿論引導(dǎo)

近年來相關(guān)單位組織科技人員做過不少轉(zhuǎn)基因科普宣傳工作并取得了一定成效，但由于工作多處于自發(fā)和分散狀態(tài)、覆蓋面小、缺乏力度和長遠(yuǎn)規(guī)劃，沒有經(jīng)費保障，總體上仍沒有擺脫被動局面。當(dāng)前，加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因科普宣傳已直接關(guān)系到我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略能否貫徹落實，具有特殊的重要性和緊迫性。建議政府管理部門和中國科協(xié)加大對于轉(zhuǎn)基因科普宣傳的指導(dǎo)和必要的支持；宣傳部門應(yīng)堅持不懈地、旗幟鮮明地進(jìn)行社會輿論的正面引導(dǎo)，清理整頓網(wǎng)絡(luò)媒體上有關(guān)轉(zhuǎn)基因的各類謠言和不實信息；科學(xué)界應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)與公眾和媒體進(jìn)行溝通交流，更多擔(dān)當(dāng)起傳遞科學(xué)正能量的歷史責(zé)任。

加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因科普宣傳、推進(jìn)轉(zhuǎn)基因創(chuàng)新研究和產(chǎn)業(yè)化三者間緊密相關(guān)，相輔相成。從某種意義上講，積極推進(jìn)轉(zhuǎn)基因成果轉(zhuǎn)化當(dāng)前尤為重要和迫切。不推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化無法真正激發(fā)自主創(chuàng)新活力和引導(dǎo)研究工作的不斷深入；不推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化也不能讓社會和老百姓真切了解和感受新技術(shù)帶來的好處，科普宣傳也難收到實效。因此，應(yīng)結(jié)合轉(zhuǎn)基因育種研究和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，開創(chuàng)科普宣傳工作的新局面。

［1］ 鄧小平. 鄧小平文選［M］. 北京： 人民出版社, 1996, 3： 275.

［2］ James C. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops：2014, 2014, International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications（ISAAA）Brief No. 47, Ithaca, NY.

［3］Brookes G, Barfoot P. Global income and production effects of GM crops 1996-2012［J］. GM Crops Food, 2014, 5（1）： 65-75.

［4］ Klümper W, Qaim M. A meta-analysis of the impacts of genetically modified crops［J］. PLoS One, 2014, 9（11）： e111629.

［5］ 國務(wù)院. 國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）［R］. 2006.

［6］ Chen RM, Zhang C, Yao B, et al. Corn seed as bioreactors for the production of phytase in the feed industry［J］J Biotechnology, 2013, 165（2）：120-126.

［7］He Y, Ning TT, Yang DC, et al. Large-scale production of functional human serum albumin from transgenic rice seeds［J］. PNAS, 2011, 108（7）：19078-19083.

［8］ 萬建民, 黎浴. 高效、安全、規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù)：機(jī)會和挑戰(zhàn)［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 47（21）：4139-4140.

［9］ Li YH, Peng YF, Hallerman EM, et al. Biosafety management and commercial use of genetically modified crops in China［J］. Plant Cell Rep, 2014, 33： 565-573.

［10］ Wang YP, Gao CX, Qiu JL, et al. Simultaneous editing of three homoeoalleles in hexaploid wheat confers heritable resistance to powdery mildew［J］. Nature Biotechnology, 2014, 32： 947-951.

［11］ Chong K, Xu ZH. Investment in plant research and development bears fruit in China［J］. Plant Cell Rep, 2015, DOI： 10. 1007/s 00299-014-1587-6.

［12］ 習(xí)近平. 2013年12月23日在中央農(nóng)村工作會議上的講話［G］.十八大以來重要文獻(xiàn)選編, 北京： 中央文獻(xiàn)出版社, 2014.

GM Crop Breeding ： Current Status and Prospects

Huang Dafang
（Biotechnology Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081）

The current statusof GM crop（genetically modified crop）breeding and commercialization at home and abroad were reviewed. It was illustrated that the trend of GM crops development can not be halted. Speeding up will help to seize market opportunities and technical commanding heights while delaying will only miss the boat and pay a greater cost. The problems and challenges of GM crop development were discussed，in addition，three suggestions of promoting commercialization of GM phytase corn and Bt corn were made，i.e. adjusting and revising GMO regulation，drawing up a plan to speed up commercialization of GM corn as well as enhancing science communication and public opinion guidance.

GM crop（genetically modified crop）；crop breeding；GM phytase corn；Bt corn

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.03.008

2015-02-10

黃大昉，研究員，研究方向： 植物病蟲害生物學(xué)與農(nóng)業(yè)生物技術(shù)；E-mail： dfhuang@ippcaas.cn