轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義

楊向東

（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130124）

轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指利用分子生物學(xué)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(yíng)養(yǎng)和消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變的一門(mén)技術(shù)。作為傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)的延伸與發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)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(jì)70年代轉(zhuǎn)基因技術(shù)首次出現(xiàn)以來(lái)，時(shí)至今日，轉(zhuǎn)基因技術(shù)已在農(nóng)作物遺傳改良方面取得了重大進(jìn)展，一大批新型抗除草劑、抗蟲(chóng)、優(yōu)質(zhì)、功能型轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種問(wèn)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(kuò)大，截至2009年底，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達(dá)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(shù)不僅為人類帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；同時(shí)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(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用正在深刻影響著全球農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展。

1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)

自1996年首例轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用以來(lái)，全球轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用快速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)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(chóng)和抗除草劑等第一代產(chǎn)品，向改善營(yíng)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(yíng)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(chǎng)開(kāi)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(chóng)、草害造成產(chǎn)量損失，提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本（減少殺蟲(chóng)劑、除草劑等使用），增加了農(nóng)民收入。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于轉(zhuǎn)基因作物的推廣應(yīng)用，從1996年到2008間對(duì)農(nóng)藥活性成分的節(jié)約累計(jì)達(dá)到約3.56億kg，相當(dāng)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(wàn)kg（相當(dāng)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(dá)519億美元，其中僅2008年的凈收益就達(dá)92億美元。除了應(yīng)用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓展了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步向醫(yī)藥、加工、能源、環(huán)保領(lǐng)域等方向滲透和發(fā)展。利用植物作為生物反應(yīng)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(gè)重要領(lǐng)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(yīng)用規(guī)模也在進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織（ISAAA）發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)資料，1996年至2009年間，轉(zhuǎn)基因作物種植面積增長(zhǎng)了80倍，2009年1400萬(wàn)農(nóng)戶種植了1.34億hm2的轉(zhuǎn)基因作物，全球市場(chǎng)價(jià)值達(dá)105億美元。2009年全球大豆種植面積9000萬(wàn)hm2的3/4（77%）為轉(zhuǎn)基因品種；3300萬(wàn)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(wàn)hm2的21%。2009年，種植轉(zhuǎn)基因植物的國(guó)家數(shù)量也已達(dá)到25個(gè)，另有32個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)口或進(jìn)行大田試驗(yàn)。主要轉(zhuǎn)基因作物種植國(guó)的種植比率已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)總種植面積的80%。在種植轉(zhuǎn)基因植物的國(guó)家中，美國(guó)是最大的種植國(guó)，2009年種植面積6400萬(wàn)hm2，其次分別是巴西2140萬(wàn)hm2，阿根廷2130萬(wàn)hm2，印度840萬(wàn)hm2，加拿大820萬(wàn)hm2，中國(guó)370萬(wàn)hm2，巴拉圭220萬(wàn)hm2，南非210萬(wàn)hm2。據(jù)估計(jì)，按照現(xiàn)階段轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭來(lái)看，在今后十年的商業(yè)化過(guò)程中，轉(zhuǎn)基因作物的種植范圍將繼續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2025年轉(zhuǎn)基因植物種植面積將達(dá)到2億hm2，其發(fā)展趨勢(shì)不可阻擋。

2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義

我國(guó)作為擁有13億人口的農(nóng)業(yè)大國(guó)，如何保障國(guó)家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品長(zhǎng)期有效供給始終是我國(guó)政府面臨的頭等大事。近十多年以來(lái)，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(guó)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(gè)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(chóng)、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(wú)能為力。綜合來(lái)看，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的主要問(wèn)題包括:（1）主要作物的病蟲(chóng)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(shí)大量施用農(nóng)藥不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，同時(shí)又嚴(yán)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(zāi)發(fā)生區(qū)域和頻率逐步擴(kuò)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(yíng)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力較低，亟待改良。由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)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(shù)的基礎(chǔ)—種質(zhì)資源的限制，極大地拓寬了農(nóng)作物育種的基因來(lái)源，從而為解決我國(guó)農(nóng)業(yè)中面臨的主要問(wèn)題（病蟲(chóng)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(guó)內(nèi)已利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育了一大批抗蟲(chóng)、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(shù)、番茄、番木瓜和甜椒等。2009年我國(guó)轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達(dá)370萬(wàn)hm2，其中絕大部分為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。從1998年至2009年，我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉累計(jì)推廣應(yīng)用面積已達(dá)2100萬(wàn)hm2，新增產(chǎn)值超過(guò)440億元，平均每667 m2減支增收130元，累計(jì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收250億元。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的種植不僅有效控制了棉花、玉米、大豆等作物棉鈴蟲(chóng)的危害，還由于降低了70%～80%的殺蟲(chóng)劑用量，有效保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，減少了農(nóng)藥中毒事故?？梢?jiàn)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)緩解我國(guó)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(hù)環(huán)境方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿??？瓜x(chóng)轉(zhuǎn)基因棉花在我國(guó)的成功應(yīng)用也為進(jìn)一步改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提升我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平具有重要的借鑒意義。

目前國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)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(gè)基因，抗地上害蟲(chóng)、地下害蟲(chóng)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(chǎng)。這些轉(zhuǎn)基因作物新品種的商業(yè)化種植將進(jìn)一步鞏固發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域的壟斷地位。在這一國(guó)際背景下，我國(guó)應(yīng)該牢牢抓住機(jī)遇，進(jìn)一步加大轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)力度，提升我國(guó)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(guó)家糧食安全，避免類似國(guó)產(chǎn)大豆被外資控制等問(wèn)題的再次出現(xiàn)。（農(nóng)業(yè)部網(wǎng)站）