王琳權(quán)，王 寬，李如男，李遠(yuǎn)播，董豐收，鄭永權(quán)

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室，北京 100193）

據(jù)海關(guān)總署信息，2021年我國糧食進(jìn)口總量已達(dá)到16 454萬t，其中大豆9 652萬t，玉米2 835萬t，而新冠疫情的全球蔓延疊加愈演愈烈的貿(mào)易保護(hù)主義，增加了全球產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈斷裂的可能性，種業(yè)“卡脖子”問題亟待解決。2021年中央經(jīng)濟(jì)工作會議和2022年中央一號文件都明確指出，我國要在尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管的前提下，有序推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動我國種業(yè)科技自立自強。轉(zhuǎn)基因生物育種技術(shù)是保障糧食安全的有效途徑，可有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人工成本，減少農(nóng)藥使用量和災(zāi)害損失，改善并提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和營養(yǎng)價值[1]。我國轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物大豆和玉米的產(chǎn)業(yè)化試點工作成效顯著，有效推進(jìn)了轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物產(chǎn)業(yè)化的步伐，構(gòu)建了規(guī)范的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價和監(jiān)管制度[2]。截至2022年4月，已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆品種有‘中黃6106’‘DBN9004’和‘SHZD3201’，轉(zhuǎn)基因耐除草劑玉米品種有‘DBN3601T’‘瑞豐125’‘DBN9936’‘DBN98 58’和‘DBN9501’[3]。2022年中央一號文件明確大力實施大豆和油料產(chǎn)能提升工程，在黃淮海、西北、西南地區(qū)推廣玉米、大豆帶狀復(fù)合種植。隨著轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物的產(chǎn)業(yè)化和種植面積逐步擴大，亟需規(guī)范的農(nóng)藥應(yīng)用配套技術(shù)及產(chǎn)品[4]。

近期，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告第542號》，規(guī)范了轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑登記管理[5]。根據(jù)我國農(nóng)藥登記政策及轉(zhuǎn)基因生物的安全管理辦法，轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用農(nóng)藥登記需要依照法定程序，遵循科學(xué)原則，開展登記試驗并提交規(guī)范資料，確保農(nóng)藥使用風(fēng)險可控。本文聚焦轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用農(nóng)藥登記，從耐除草劑作物的發(fā)展歷程和種植概況、耐除草劑作物種類和作用機制、我國耐除草劑作物的農(nóng)藥登記要求等幾個方面進(jìn)行簡述，以期為轉(zhuǎn)基因作物用除草劑登記管理提供參考。

1 轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物的發(fā)展歷程和種植概況

自1996年轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植以來，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積不斷擴大，批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物種植的國家不斷增多。1996—2019年，轉(zhuǎn)基因作物種植面積從170萬hm2增加至1.904億hm2。耐除草劑性狀是轉(zhuǎn)基因作物的主要性狀之一，大面積商業(yè)化種植的耐除草劑作物主要是大豆、玉米、油菜等[6]，主要種植國家有美國、巴西、阿根廷和加拿大等。

我國于1986年啟動實施國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃），開展轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物新品種研究，獲得了耐除草劑玉米和大豆產(chǎn)品轉(zhuǎn)化體，且‘DBN3601T’等5個耐除草劑玉米和‘中黃6106’等3個耐除草劑大豆產(chǎn)品已獲得農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書。2021年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織開展了轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆和玉米的產(chǎn)業(yè)化試點種植。試點結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因大豆、玉米抗蟲、耐除草劑特性優(yōu)良，增產(chǎn)、增效和生態(tài)效果顯著，配套的高產(chǎn)高效、綠色輕簡化生產(chǎn)模式也逐步形成。轉(zhuǎn)基因大豆可降低除草成本50%，增產(chǎn)12%；轉(zhuǎn)基因玉米可大幅減少防蟲成本，增產(chǎn)6.7%～10.7%。種植轉(zhuǎn)基因大豆和玉米對昆蟲及土壤動物群落均無不良影響，促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境安全[7]。轉(zhuǎn)基因耐除草劑玉米和大豆使用同一種除草劑，能夠解決種植大豆及玉米的大田因使用不同除草劑而互相影響的問題，有利于進(jìn)行大豆、玉米的間作和輪作，實現(xiàn)高效生產(chǎn)。未來我國轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物的種植面積將會逐步增大。

2 我國耐除草劑作物的種類和作用機制

目前，我國有5種轉(zhuǎn)基因耐除草劑玉米產(chǎn)品轉(zhuǎn)化體和3種耐除草劑大豆產(chǎn)品轉(zhuǎn)化體（表1），耐除草劑產(chǎn)品轉(zhuǎn)化體主要是耐草甘膦和草銨膦除草劑。其中，‘DBN9936’‘瑞豐125’和‘SHZD3201’通過改變編碼5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）的基因，表現(xiàn)出耐草甘膦性狀；‘中黃6106’通過改變編碼EPSPS的基因和編碼草甘膦N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（GAT）的基因，表現(xiàn)出耐草甘膦性狀；‘DBN9501’通過改變編碼膦絲菌素乙酰轉(zhuǎn)移酶（PAT）的基因，表現(xiàn)出耐草銨膦性狀；‘DBN9858’‘DBN3601T’和‘DBN9004’通過同時改變編碼EPSPS和PAT的基因，表現(xiàn)出耐草甘膦和耐草銨膦復(fù)合性狀。

表1 我國耐除草劑玉米和大豆產(chǎn)品轉(zhuǎn)化體、基因型及其主要代謝產(chǎn)物對照表

草甘膦通過抑制EPSPS的活性，從而抑制莽草酸向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的轉(zhuǎn)化，使蛋白質(zhì)的合成受到干擾導(dǎo)致植物死亡。草銨膦以谷氨酰胺合成酶為靶標(biāo)酶，通過抑制植物體內(nèi)谷氨酰胺合成酶活性，導(dǎo)致谷氨酰胺合成受阻、氮代謝紊亂、銨離子累積，從而破壞植物細(xì)胞膜，阻止植物光合作用而枯死。耐除草劑作物的耐性作用機制主要包括阻斷除草劑對作物生物合成途徑的干擾、使除草劑乙?；Щ畹?。

EPSPS存在于所有的植物、細(xì)菌和真菌中，但不存在于動物中。動物體不能合成芳香氨基酸，而需要從食中攝取?？茖W(xué)家從根癌農(nóng)桿菌（Agrobacterium sp.）菌株CP4中分離出的CP4-EPSPS具有高度的草甘膦抗性，可與底物磷酸烯醇-丙酮酸（PEP）結(jié)合，從而消除了草甘膦對EPSPS的抑制作用，使得莽草酸可以繼續(xù)轉(zhuǎn)化為苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸，植物內(nèi)的蛋白質(zhì)合成不受干擾，植物表現(xiàn)出耐草甘膦性狀而繼續(xù)存活（圖1）。

草甘膦N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（GAT）是從地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）中分離出來，可將草甘膦轉(zhuǎn)化為N-乙酰草甘膦。編碼GAT的基因在作物中表達(dá)，導(dǎo)致草甘膦乙?；Щ?，從而使作物表現(xiàn)出耐草甘膦性狀[10]。

膦絲菌素乙酰轉(zhuǎn)移酶（PAT）是從鏈霉菌中分離出來，可將草銨膦轉(zhuǎn)化為N-乙酰草銨膦。編碼PAT的基因在作物中表達(dá)，導(dǎo)致草銨膦乙?；Щ?，從而使作物表現(xiàn)出耐草銨膦性狀。在作物體內(nèi)同時改變編碼EPSPS和PAT的基因，可使作物同時表現(xiàn)出耐草甘膦和耐草銨膦性狀[11]。

3 我國耐除草劑作物對目標(biāo)農(nóng)藥的代謝

在不同轉(zhuǎn)化體的轉(zhuǎn)基因作物中，除草劑草甘膦和草銨膦的代謝途徑和代謝物組成不同。在轉(zhuǎn)epsps基因作物中，作物對草甘膦具有耐受性，其生物合成途徑不會被草甘膦阻斷，因此不會影響作物中草甘膦的代謝途徑，即與非轉(zhuǎn)基因作物中代謝模式相同。草甘膦在轉(zhuǎn)epsps基因作物體內(nèi)的主要代謝產(chǎn)物是氨甲基膦酸（AMPA）[8]（圖2）。在轉(zhuǎn)gat基因作物中，gat基因的表達(dá)產(chǎn)物草甘膦N-乙酰轉(zhuǎn)移酶可將進(jìn)入植物細(xì)胞的草甘膦轉(zhuǎn)化為主要代謝產(chǎn)物N-乙酰草甘膦、AMPA和N-乙酰AMPA[9]（圖2）。

圖2 轉(zhuǎn)gat 基因作物中草甘膦的代謝途徑

在轉(zhuǎn)pat基因作物中，pat基因表達(dá)產(chǎn)物膦絲菌素乙酰轉(zhuǎn)移酶，可將草銨膦轉(zhuǎn)化為主要代謝產(chǎn)物3-甲基膦基丙酸（MPP）和N-乙酰草銨膦（NAG）（圖3）。

圖3 轉(zhuǎn)pat 基因作物中草銨膦的代謝途徑

4 我國轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物的食品安全評估和殘留監(jiān)測

基于食品安全最大風(fēng)險評估原則，農(nóng)藥殘留專家聯(lián)席會議（JMPR）規(guī)定了草甘膦和草銨膦的風(fēng)險評估定義，即草甘膦植物源產(chǎn)品的風(fēng)險評估殘留物為草甘膦、AMPA、N-乙酰草甘膦、N-乙酰AMPA的總和，以草甘膦表示。草甘膦植物源產(chǎn)品的監(jiān)測殘留物：大豆、玉米為草甘膦、N-乙酰草甘膦的總和，以草甘膦表示；其他作物為草甘膦（JMPR，2011）[8]。草銨膦植物源產(chǎn)品的風(fēng)險評估和監(jiān)測殘留物均為草銨膦、NAG和MPP的總和，以草銨膦表示（JMPR，2012）[9]。

5 我國轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用除草劑登記管理要求

我國實行農(nóng)藥登記制度[12]，農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)、向我國出口農(nóng)藥的企業(yè)和新農(nóng)藥研制者應(yīng)按照《農(nóng)藥管理條例》中的規(guī)定申請農(nóng)藥登記，按要求完成登記試驗備案并提交登記資料。農(nóng)藥登記主體應(yīng)按規(guī)定程序和要求完成除草劑登記試驗備案，科學(xué)選擇農(nóng)藥登記田間試驗點，并向上級主管部門完成報備。農(nóng)藥登記主體在完成符合規(guī)定的各項登記試驗之后，還需按照相關(guān)要求提交登記資料。

5.1 轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物農(nóng)藥登記試驗材料及備案要求

根據(jù)《農(nóng)藥管理條例》《農(nóng)藥登記試驗管理辦法》《農(nóng)藥登記資料要求》等有關(guān)規(guī)定以及于2022年4月1日舉行的轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑登記工作視頻會的最新要求，轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用除草劑登記試驗主要有以下幾點要求。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物種子的獲取。在轉(zhuǎn)基因耐除草劑玉米、大豆品種審定前，農(nóng)藥企業(yè)可與現(xiàn)已獲得農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書的研發(fā)單位開展合作，由轉(zhuǎn)化體研發(fā)單位和供種單位提供試驗用種；在轉(zhuǎn)基因耐除草劑玉米、大豆品種審定后，則按農(nóng)藥登記有關(guān)規(guī)定實施。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物田間試驗地點的選擇。田間試驗點的選擇分為2種情況，如果現(xiàn)有作物品種的試驗場所能夠滿足農(nóng)藥登記試驗要求，農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)可向農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所報備，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部藥檢所統(tǒng)一向農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科教司開展生物安全試驗備案；如果現(xiàn)有作物品種的試驗場所不能滿足農(nóng)藥登記試驗要求，農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)可向農(nóng)業(yè)農(nóng)村部藥檢所提出試驗需求，由部藥檢所匯總后向部科教司協(xié)調(diào)新增試驗地點并備案。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑登記備案。開展登記試驗前，農(nóng)藥企業(yè)需通過“中國農(nóng)藥數(shù)字監(jiān)督管理平臺”（http://www.icama.cn）向試驗所在地的省級農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門備案，內(nèi)容增加相關(guān)轉(zhuǎn)化體信息及轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物信息（獲得“農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書（生產(chǎn)應(yīng)用）”的轉(zhuǎn)基因作物）。目前，轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用除草劑試驗備案僅允許草甘膦、草銨膦等除草劑單劑，暫不允許混配制劑備案。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑試驗地點備案。農(nóng)藥企業(yè)和農(nóng)藥登記試驗單位在分別填寫《轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑農(nóng)藥登記試驗備案表》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物材料轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)讓轉(zhuǎn)育報告表》后，加蓋公章郵寄至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所進(jìn)行試驗地點的備案。

5.2 轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑登記資料要求

為規(guī)范轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑登記試驗和登記管理，保障農(nóng)藥的安全性和有效性，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布了《中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告第542號》[5]，明確了轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑的登記范圍、資料要求和一般要求。該公告僅適用于已登記單制劑農(nóng)藥產(chǎn)品申請轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物擴大使用范圍登記，暫不考慮新增產(chǎn)品登記。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用目標(biāo)除草劑登記資料除了應(yīng)符合《農(nóng)藥登記資料要求》中相應(yīng)登記類型的資料要求外，還應(yīng)補充以下5個方面的資料：（1）在產(chǎn)品化學(xué)方面，按照《農(nóng)藥登記資料要求》提供產(chǎn)品化學(xué)試驗資料和制劑產(chǎn)品組成；（2）在殘留方面，考慮到代謝途徑與已登記的常規(guī)作物代謝存在差異，增加了除草劑在轉(zhuǎn)基因作物中的代謝試驗資料，若產(chǎn)生新的主要代謝物，還應(yīng)提交動物代謝試驗資料；（3）在毒理學(xué)方面，根據(jù)代謝試驗結(jié)果，提交主要代謝物毒性試驗資料；（4）在藥效方面，提交效益分析和室內(nèi)作物安全性試驗報告；（5）在環(huán)境影響方面，按《農(nóng)藥登記資料要求》補充環(huán)境影響資料。

申請登記的轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物應(yīng)取得“農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書（生產(chǎn)應(yīng)用）”；標(biāo)簽明確標(biāo)注“可用于含××轉(zhuǎn)化體（××（基因名稱））耐××（目標(biāo)除草劑）的××（作物）田雜草”；明確標(biāo)注隔離措施和對含轉(zhuǎn)化體作物農(nóng)藥產(chǎn)品的使用技術(shù)，避免誤用或其他潛在的風(fēng)險。

5.3 農(nóng)藥登記資料特點

基于擴大使用范圍登記類型，轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用除草劑登記與常規(guī)作物用除草劑登記所需提交的登記資料和田間藥效試驗之間存在異同點，為了使農(nóng)藥登記工作更加科學(xué)規(guī)范，使農(nóng)藥登記主體更加高效地完成農(nóng)藥登記試驗和提交資料，現(xiàn)將二者差異加以區(qū)分整理。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用除草劑登記資料要求與一般資料要求的主要差異。一是增加了除草劑在轉(zhuǎn)基因作物中的植物代謝試驗資料，與非轉(zhuǎn)基因作物相比，如果轉(zhuǎn)基因飼料作物或作物的飼用部位中產(chǎn)生新的主要代謝物，還應(yīng)提交動物代謝試驗資料；二是根據(jù)代謝試驗結(jié)果，需提交主要代謝物毒性資料；三是考慮到植物代謝試驗、動物代謝試驗和主要代謝物毒性試驗所需資金投入較大，允許企業(yè)開展聯(lián)合試驗；四是為調(diào)動企業(yè)登記積極性，鼓勵農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)積極申請轉(zhuǎn)基因作物登記，對于首次在含有新轉(zhuǎn)化體的轉(zhuǎn)基因作物上登記的目標(biāo)除草劑產(chǎn)品，其植物代謝試驗、動物代謝試驗和主要代謝物毒性試驗資料具有3年的資料保護(hù)期。

轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物用除草劑防治玉米/大豆田雜草田間藥效試驗準(zhǔn)則與常規(guī)試驗準(zhǔn)則的差異。與常規(guī)試驗準(zhǔn)則相比，前者更加注重控制試驗的安全性。一是在作物和栽培品種的信息采集方面，增加了記錄玉米品種（品系，轉(zhuǎn)化體）名稱、耐受的靶標(biāo)基因、拷貝數(shù)、受體名稱、研發(fā)單位等，以保證登記藥劑-耐除草劑轉(zhuǎn)化體組合的信息透明和結(jié)果可追溯；二是在安全控制方面，隔離措施、安全控制和廢棄物處理，按照《中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第953號》[13]《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》執(zhí)行，保證在限定區(qū)域和限制性隔離條件下進(jìn)行試驗，確保試驗材料不擴散、不流失；三是在小區(qū)排列方面，小區(qū)之間的隔離帶應(yīng)不少于1 m，并采取防飄移措施，以保證草甘膦這種傳導(dǎo)性較強的除草劑不干擾臨近小區(qū)的處理效果，不影響周邊的其他試驗；四是增加目測記錄藥害與環(huán)境的相互作用；五是按照兩者的產(chǎn)品特性，規(guī)定在施藥后1～2周進(jìn)行第1次藥效調(diào)查；六是基于耐除草劑轉(zhuǎn)化體的耐受程度差異，進(jìn)行作物受害率調(diào)查和目標(biāo)除草劑處理區(qū)的增產(chǎn)率調(diào)查。

6 建議和展望

我國糧食的供求關(guān)系長期處于緊平衡狀態(tài)，面對復(fù)雜的國際形勢和國內(nèi)持續(xù)增長的糧食需求，轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化種植勢在必行。農(nóng)藥作為種植過程中重要的投入品，必然會受到轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化的影響?？梢灶A(yù)見的是，在轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物和《“十四五”全國種植業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中多次提到的玉米/大豆帶狀復(fù)合種植技術(shù)大面積推廣后，草甘膦、草銨膦等滅生性除草劑的需求將大幅增加，農(nóng)藥使用后的農(nóng)藥殘留問題和對環(huán)境的風(fēng)險，以及雜草的抗藥性問題應(yīng)受到關(guān)注。目前，我國正在建立適用于轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物監(jiān)管的農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)，建議后續(xù)推進(jìn)轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物的產(chǎn)業(yè)化種植并同步更新相關(guān)農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，做好配套監(jiān)測和再評價工作，以保障糧食安全和人畜健康安全。