國產(chǎn)抗蟲棉20年領(lǐng)航之路

繆翼

李國龍

國產(chǎn)抗蟲棉20年領(lǐng)航之路

繆翼

曾經(jīng)，美國科學(xué)家研究了60余年，我國科學(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)抗蟲基因三系雜交棉在我國河北、河南、湖南等省大規(guī)模推廣應(yīng)用。

曾經(jīng)，抗蟲棉在特定的歷史背景下，無可奈何地被“千呼萬喚始出來”。如今，轉(zhuǎn)抗蟲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年是國產(chǎn)抗蟲棉研制成功20周年。20年間，抗蟲棉從無到有，從美國品種壟斷到獨立構(gòu)建擁有自主知識產(chǎn)權(quán)抗蟲基因，從單價基因抗蟲棉到雙價基因抗蟲棉再到轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉，國產(chǎn)抗蟲棉用20年的科研成果轉(zhuǎn)化為先進生產(chǎn)力，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展。

國產(chǎn)抗蟲棉逆襲而上

經(jīng)過多年努力，我國育種家利用抗蟲棉種質(zhì)培育國審、省審品種240多個，至今累計推廣3 733.3萬hm2，減少農(nóng)藥用量9 000多萬kg，為國家和棉農(nóng)累計增收900多億元，國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已占全國抗蟲棉種植面積的95%以上。

1992年，我國北方棉區(qū)棉鈴蟲連年大暴發(fā)，皮棉減產(chǎn)造成嚴重經(jīng)濟損失，棉農(nóng)“談蟲色變”。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余次也不見效果；很多棉農(nóng)在給棉花噴施農(nóng)藥時中毒身亡；因施藥過量土壤受到極大污染，稻田無法正常耕種……

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

內(nèi)憂外患之下，我國“863”計劃將“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研制”列為重大關(guān)鍵技術(shù)項目進行攻關(guān)。

“抗蟲棉純屬是被逼出來的”，中國抗蟲棉之父、中國農(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)新的成果和抗蟲棉產(chǎn)業(yè)化體系的建立，才是制勝的法寶?！?/p>

自此，抗蟲棉在郭三堆的心里開始萌芽。他帶著他的科研團隊開始了一場長達20年的國產(chǎn)抗蟲棉分子育種革命。

為了讓棉花種植強國東山再起，讓棉農(nóng)盡快擺脫噩運，郭三堆24 h不離實驗室，潛心研究。1994年，單價抗蟲棉（具備Bt殺蟲蛋白）誕生；1996年，雙價抗蟲棉（具備Bt和CpTI兩種殺蟲蛋白）研制成功；1999年，通過安全評價并在河北、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，融合抗蟲棉研育成功，并于次年進入安全評價且獲得生產(chǎn)試驗；2005年，高產(chǎn)、高效、高純度、低成本的轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉分子育種體系研制成功。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)解決了恢復(fù)系恢復(fù)力不強的問題后，轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉問世。

國產(chǎn)抗蟲棉的研制成功，不僅打破了抗蟲棉主要依賴美國進口的局面，保護了棉農(nóng)的生命財產(chǎn)安全，更提升了我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的國際競爭力。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)+三系法 實現(xiàn)增產(chǎn)又抗蟲

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”成為可能。轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉制種程序簡便，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100%，適合大面積制種。

“自從推廣抗蟲棉以來，我國再也沒有大面積暴發(fā)棉鈴蟲災(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。

他介紹，三系法包括不育系、保持系和恢復(fù)系。不育系實際指的是雄性不育系，也就是說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“保家族”，恢復(fù)系則用來“衛(wèi)國家”。不育系和保持系結(jié)合還會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，形象地說就是“保生產(chǎn)”、“衛(wèi)國家”?！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)能力不強的問題?；诖?，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”成為可能。中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所與邯鄲農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研團隊聯(lián)合攻關(guān)，采取基因工程、遺傳轉(zhuǎn)育、基因聚合、免疫試紙和分子標記相結(jié)合的技術(shù)集成及優(yōu)勢互補策略，創(chuàng)造出了陸地棉細胞質(zhì)雄性不育轉(zhuǎn)抗蟲基因的保持系、不育系和強恢復(fù)系；首次在國際上創(chuàng)建了“三系抗蟲棉分子育種技術(shù)新體系”，有效地克服了國內(nèi)外其他三系雜交棉無抗蟲性、不育性不穩(wěn)、恢復(fù)力不強、雜種產(chǎn)量優(yōu)勢缺乏而不能應(yīng)用于規(guī)模生產(chǎn)的世界性難題。

2005年3月，銀棉2號通過國家審定，成為我國第一個通過國家審定并應(yīng)用于生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉品種，標志著我國抗蟲三系雜交棉育種技術(shù)體系已經(jīng)成熟，意味著中國將成為世界上第一個大規(guī)模應(yīng)用抗蟲三系雜交棉的國家。

找準突破口快速大面積推廣

轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉生物育種研究項目推廣后，每年新增皮棉80萬～100萬t，增收100億～120億元，相當(dāng)于再造一個長江流域棉區(qū)。以種子產(chǎn)業(yè)化為突破口，進一步擴大優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉品種的推廣面積是當(dāng)務(wù)之急。

抗蟲棉系著種業(yè)強國夢，種業(yè)盼著抗蟲棉產(chǎn)業(yè)化迅速崛起。

“三系抗蟲棉能夠比常規(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，“在如此明顯的優(yōu)勢下，以種子產(chǎn)業(yè)化為突破口，進一步擴大優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種的推廣面積是當(dāng)務(wù)之急。”

為把科研成果的潛在生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所、棉花所等，與國內(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，進行轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化開發(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、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，進行轉(zhuǎn)基因抗蟲棉良種產(chǎn)業(yè)化開發(fā)；湖北省優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)業(yè)協(xié)會、河北省河間市欣農(nóng)研會等協(xié)會，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，通過股份合作、聯(lián)產(chǎn)聯(lián)銷、特許經(jīng)營、品種權(quán)轉(zhuǎn)讓等多種形式，形成了多種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種子產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營模式。

1994—2014年，我國抗蟲棉從依靠國外進口到完全自主研發(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。國產(chǎn)抗蟲棉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90年代初，生長在農(nóng)村的筆者經(jīng)常聽到老人們談到“洋車子”、“洋柿子”等，當(dāng)時就很好奇為什么它們都姓“洋”？老人們告訴我，因為這些東西都是外國來的，所以就這么稱呼了。如今，這些姓“洋”的東西都陸續(xù)貼上了“中國制造”的標簽。讓人更加興奮的是，抗蟲棉式的“中國創(chuàng)造”也越來越多。

為了在種業(yè)界出現(xiàn)更多的“中國創(chuàng)造”，我國幾代育種家薪火相傳。就在2014年5月舉辦的改革開放以來中國種業(yè)功勛人物推介會上，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接力棒更上一層樓?！薄皬姺N夢”不可一日實現(xiàn)，我國種業(yè)還有很多方面的研究“技不如人”，請多一點耐心，給科研多一點時間，種業(yè)人代代不懈攻堅克難，假以時日必將實現(xiàn)“中國種，中國創(chuàng)造”的種業(yè)強國夢！

短評

“領(lǐng)航”非一日之功

鏈接

銀棉2號

銀棉2號是中國農(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、抗病三系雜交棉品種。2003年參加國家棉花品種區(qū)試，2005年獲得國家轉(zhuǎn)基因生物安全證書，同年3月通過國家審定。該品種為我國第一個雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲三系雜交棉，解決了棉花常規(guī)雜交制種中存在的成本高、純度難保證等問題，克服了三系雜交棉中胞質(zhì)不育與產(chǎn)量呈負相關(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

銀棉8號是中國農(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，符合國家棉花品種審定標準，通過審定。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)抗蟲基因三系雜交棉品種

李國龍