新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉發(fā)展回顧、現(xiàn)狀及建議

李雪源，王俊鐸，梁亞軍，鄭巨云，龔照龍，艾先濤，郭江平，莫明

（新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，烏魯木齊830091）

1 新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉發(fā)展歷程

截至2019年，新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉經(jīng)歷了20年發(fā)展歷程。

“九五”期間（1996—2000年）新疆棉花育種攻關第一次將生物技術與常規(guī)育種結合選育棉花品種列為專項，并將轉(zhuǎn)基因抗蟲性狀列為育種目標，其間依據(jù)國家“863”計劃，新疆科技廳、新疆維吾爾自治區(qū)和新疆兵團種子管理站、新疆農(nóng)業(yè)科學院組織實施了國家“863”轉(zhuǎn)基因抗蟲棉聯(lián)試，對11 個轉(zhuǎn)基因棉參試品系進行了2年8 個試點的比較鑒定，初步篩選出綜合性狀較優(yōu)的GK19。

1998年，為保障我國棉花生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，原農(nóng)業(yè)部提出短期內(nèi)新疆暫不發(fā)展抗蟲棉的管理要求。在特定時期內(nèi)，該管理要求有力促進了我國抗蟲棉的發(fā)展，促進了新疆棉花生產(chǎn)向科學化、規(guī)范化方向發(fā)展，提升了我國抗蟲棉的競爭力。

2007年由新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所與中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所合作選育的新疆第一個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種新陸棉1 號通過國家審定，2011年合作選育的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種新桑塔6號通過國家審定。

根據(jù)調(diào)研，2012年新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積過半。

2015—2016年新華社記者對新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植情況的報道得到國家領導人和原農(nóng)業(yè)部重視，組織專家調(diào)研。2015—2018年中國農(nóng)學會棉花分會及有關專家向有關部門提出放開新疆種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的建議。2019年新疆開展了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉區(qū)試，南北疆分別有11、13 個品系參試。

2 新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植現(xiàn)狀

1992年，我國棉鈴蟲大暴發(fā)，在各種作物上累計發(fā)生面積達2 192 萬hm2，造成直接經(jīng)濟損失逾百億元[1-4]。為了防治棉鈴蟲，我國從1997年開始商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉面積由1997年的 3 .4 萬 h m2，到 2 008年已達近 2 00 萬hm2，目前已占全國棉花面積的70%。全國已有15個省份準許轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的應用對促進我國棉花生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植不推自廣。2012年李雪源等對新疆棉區(qū)抗蟲棉種植情況進行了調(diào)研，采用了實地問卷調(diào)查、電話訪問、種子檢測3 種方法，調(diào)查棉花種植面積、抗蟲棉種植面積、抗蟲棉種植比例、 棉鈴蟲發(fā)生情況以及抗蟲棉需求等內(nèi)容，結果表明新疆抗蟲棉種植比例平均已達52.5%，在南疆、北疆、東疆不同程度種植抗蟲棉[5]。其中：南疆抗蟲棉種植比例最高，占57.8%；其次為東疆，抗蟲棉種植比例占53.6%； 北疆抗蟲棉種植比例最小，占33.2%。新疆兵團抗蟲棉種植比例也較大，占57.0%。南疆、北疆抗蟲棉種植面積呈明顯的上升趨勢[5]。調(diào)研表明：棉農(nóng)種植抗蟲棉的積極性高，100%種植者愿意選用抗蟲棉，這是實際訴求。

3 新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植效果

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉對遏制棉鈴蟲危害起到了重要作用。自轉(zhuǎn)基因抗蟲棉不推自廣以來，新疆棉鈴蟲沒有發(fā)生嚴重危害，充分顯示了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的技術效果。南疆地區(qū)2001年以前棉鈴蟲發(fā)生情況較重，2001年至2006年隨著抗蟲棉品種的種植，棉鈴蟲危害逐年減輕，2006年至2012年棉鈴蟲發(fā)生情況較輕。特別是2012年以后棉鈴蟲危害明顯減輕，新疆棉鈴蟲發(fā)生總體處于較輕且可控的態(tài)勢。

有關研究分析表明：農(nóng)民可從轉(zhuǎn)基因抗蟲棉技術獲得直接收入。對1999年到2001年種植轉(zhuǎn)基因棉花的研究表明，每公頃轉(zhuǎn)基因棉花可以提高收入1 800 多元[6]。

據(jù)中國科學院農(nóng)業(yè)政策研究中心對我國黃河、長江棉區(qū)多年、多點、多樣本研究分析表明，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉具有增加產(chǎn)量，節(jié)約勞動力，節(jié)約農(nóng)藥，改善環(huán)境，減少農(nóng)民打藥中毒的作用?？瓜x棉產(chǎn)量顯著高于非抗蟲棉產(chǎn)量，可高出13.5%～62.3%。從轉(zhuǎn)基因抗蟲棉代替農(nóng)藥的產(chǎn)出效率看，可提高棉花產(chǎn)量8.8%。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉對農(nóng)藥使用有顯著影響，轉(zhuǎn)Bt基因棉較非Bt基因棉可節(jié)約農(nóng)藥56%，種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉比非抗蟲棉農(nóng)民因打藥中毒概率減少11%。種植抗蟲棉每公頃用工較非抗蟲棉減少24.4個。但隨著時間推移，抗蟲棉的農(nóng)藥使用量與非抗蟲棉相比差距在逐步縮小。

4 新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研發(fā)進展

新疆轉(zhuǎn)基因棉抗蟲棉育種研究起步較晚，始于20 世紀90年代中期。1994年新疆農(nóng)業(yè)科學院核生物技術研究所和原塔里木農(nóng)墾大學分別對海島棉體細胞胚狀體的發(fā)生及胚性細胞懸浮系的建立、外源DNA 導入海島棉引起性狀變異進行了研究，摸清了海島棉胚性愈傷組織誘導條件，獲得了6 個海島棉品種胚性愈傷組織和轉(zhuǎn)導DNA 后的變異后代?！熬盼濉逼陂g（1996—2000年）新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉聯(lián)試中，初步篩選出綜合性狀較優(yōu)的GK19。

21 世紀初，隨著生物技術的推廣應用及轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的不斷選育成功，新疆轉(zhuǎn)基因棉研究得到進一步加強，“十五”計劃中新疆科技廳的棉花育種攻關各專題已將轉(zhuǎn)基因抗棉鈴蟲、蚜蟲列為育種目標。在轉(zhuǎn)化技術上，育種單位主要采取花粉管通道、農(nóng)桿菌介導和雜交回交轉(zhuǎn)育等方法。目前在轉(zhuǎn)基因抗棉鈴蟲品種選育、多種抗性基因轉(zhuǎn)化和鑒定選擇技術上已取得一定進展[7]。其中：新疆農(nóng)業(yè)科學院郝秀英在棉花莖尖多芽發(fā)生方面獲得了完整棉花再生植株，并建立了多芽發(fā)生再生體系；同時，篩選出了誘導芽生根的培養(yǎng)基，解決了海島棉組織培養(yǎng)誘導過程中出現(xiàn)的外植體褐化問題[8]。孫國清和李雪源以中長絨棉新陸早9 號為受體，利用改進的花粉管通道法轉(zhuǎn)導Bt基因取得較高轉(zhuǎn)導頻率，獲得18個分離后代，并對分離后代進行生物學鑒定選擇。祝建波等對轉(zhuǎn)基因棉材料卡那霉素檢測篩選效果進行了應用研究。2002年新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所獲得我國轉(zhuǎn)基因安全環(huán)境釋放許可。2007年由新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所與中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所合作選育的新疆第一個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種新陸棉1 號通過國家審定，2011年合作選育的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種新桑塔6 號通過國家審定。

5 新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉存在問題

在技術層面上，傳統(tǒng)育種技術發(fā)展的瓶頸是遺傳多樣性差，很難選出突破性品種。轉(zhuǎn)基因技術給傳統(tǒng)育種帶來巨大的突破。但新疆轉(zhuǎn)基因棉花研究起步比較晚，基礎薄弱，因此必須加強。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉還存在許多問題需要解決，要有超前意識和技術儲備。在管理上還需要科學發(fā)展、規(guī)范發(fā)展。新疆農(nóng)作物種植結構單一，棉鈴蟲庇護所面積小，抗性風險比較大，要引起重視。特別是在整體布局上，我國棉花生產(chǎn)已形成中國棉花看新疆的格局，新疆棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨許多挑戰(zhàn)，不能無視現(xiàn)代科技發(fā)展的大趨勢，否則將錯失發(fā)展機遇。

6 新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉發(fā)展建議

轉(zhuǎn)基因技術是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)競爭的關鍵，新疆作為我國最大的棉花生產(chǎn)基地，關系到我國棉花產(chǎn)業(yè)安全，必須占據(jù)轉(zhuǎn)基因技術制高點。

棉鈴蟲是一種全球性的農(nóng)業(yè)害蟲，在棉花生長發(fā)育過程中的危害最為顯著，常常造成產(chǎn)量顯著下降。一般該蟲造成的棉花產(chǎn)量損失在15%～20%，嚴重的年份可達30%～40%。1992年，我國南北兩大棉區(qū)同時爆發(fā)棉鈴蟲，造成損失在100 億元以上的教訓，新疆要汲取。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是新疆棉花生產(chǎn)發(fā)展的重要保障。實踐證明，在20 世紀90年代內(nèi)地棉鈴蟲爆發(fā)的控制中，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉發(fā)揮了重要作用，有效抑制了棉鈴蟲危害，極大地穩(wěn)定了內(nèi)地棉花生產(chǎn)。隨著新疆棉花面積猛增，種植結構、栽培品種、栽培模式、植棉生態(tài)環(huán)境的變化，棉鈴蟲爆發(fā)的潛在危害必須引起高度重視。在新疆，不種植抗蟲棉，棉鈴蟲有爆發(fā)的可能。因此，應根據(jù)不同棉區(qū)、棉鈴蟲發(fā)生規(guī)律、生產(chǎn)需求、自然條件及抗蟲棉品種的特點，合理發(fā)展、布局抗蟲棉種植，對通過審定并獲得轉(zhuǎn)基因安全評價的轉(zhuǎn)基因品種在棉鈴蟲發(fā)生偏重區(qū)域進行推廣種植，科學合理規(guī)劃推進新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉產(chǎn)業(yè)化進程。

建議：（1） 加強轉(zhuǎn)基因抗蟲棉綜合配套技術研究。新疆種植結構單一，棉鈴蟲庇護所面積小，抗性風險比較大，要引起重視。加強非轉(zhuǎn)基因棉花的保護，在良種繁育中要注意設置隔離帶，防止轉(zhuǎn)基因棉花的基因漂移。（2）營造轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研發(fā)示范推廣良好環(huán)境。新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉經(jīng)歷20年的發(fā)展，雖然環(huán)境已有改善，但距產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走。加強轉(zhuǎn)基因科普，統(tǒng)籌資源、整合力量、創(chuàng)新機制，形成合力，為新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉健康發(fā)展營造良好環(huán)境。（3）加強新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉監(jiān)管。按照我國轉(zhuǎn)基因棉發(fā)展規(guī)劃，研究上要大膽，堅持自主創(chuàng)新；推廣上要慎重，做到確保安全；管理上要嚴格，堅持依法監(jiān)管。