全球轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植概況（1996-2018 年）

于 滔 曹士亮 張建國 曾 興 任洪雷 王成波 李文躍 李 昕 曹靖生

（1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士后科研工作站，哈爾濱 150086；2 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，哈爾濱 150086；3 農(nóng)業(yè)部東北北部玉米生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150086；4 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030）

1983 年，全球第一例轉(zhuǎn)基因作物在美國誕生；1986 年，美國環(huán)保署批準(zhǔn)全球第一例轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)入田間試驗(yàn)；1994 年，美國食品藥品管理局通過全球第一例轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)；1996 年，轉(zhuǎn)基因作物在美國、加拿大、澳大利亞、阿根廷、墨西哥等國第一年商業(yè)化種植。2018 年，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積為1.917 億hm2，是1996 年種植面積（170萬hm2）的113 倍[1]。本文參考了國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織（ISAAA）1996-2018 年間全球轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植數(shù)據(jù)[1-22]，概述了全球轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植情況，分析了轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展趨勢，展望了轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展前景，以期為相關(guān)研究人員提供參考。

1 全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積概況

1996-2018 年全球、發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家轉(zhuǎn)基因作物種植面積變化趨勢如圖1 所示，自1996 年批準(zhǔn)商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因作物以來，除2015 年（1.797億hm2）因國際轉(zhuǎn)基因作物價格下降導(dǎo)致種植面積較2014 年（1.815 億hm2）出現(xiàn)約1%下降[19-20]外，23 年來全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積總體呈現(xiàn)快速增長趨勢，并在2018 年創(chuàng)歷史新高（1.917 億hm2），比2017 年（1.898 億hm2）增 幅1%[1，22]，是1996 年種植面積的113 倍，1996-2018 年全球轉(zhuǎn)基因作物累計(jì)種植面積總計(jì)25 億hm2。自1983 年轉(zhuǎn)基因作物誕生于美國，其商業(yè)化種植程度一直在發(fā)達(dá)國家處于領(lǐng)先地位；同時，發(fā)展中國家商業(yè)化種植面積在逐年遞增，2012 年發(fā)展中國家轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植面積達(dá)到0.885 億hm2，是全球商業(yè)化種植面積的52%，首次超過發(fā)達(dá)國家（0.818 億hm2）[17]。2018 年發(fā)展中國家轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植面積為1.035 億hm2，是全球商業(yè)化種植面積的54%[1]。目前，發(fā)展中國家已成為轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植的主體。

1996-2018 年，每年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的90%集中在美國、巴西、阿根廷、加拿大、印度這5 大轉(zhuǎn)基因種植國，具體種植面積變化趨勢見圖2。其中，美國是第一批批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物種植的國家，其轉(zhuǎn)基因作物種植面積一直穩(wěn)居全球第一。巴西、印度轉(zhuǎn)基因種植雖然較晚，但發(fā)展迅速，巴西轉(zhuǎn)基因種植面積于2009 年超過阿根廷[14]，成為全球第二大轉(zhuǎn)基因種植國，印度轉(zhuǎn)基因種植面積現(xiàn)位居全球第五。阿根廷、加拿大同是第一批轉(zhuǎn)基因種植國，發(fā)展也較快，轉(zhuǎn)基因種植面積現(xiàn)分別位居全球第三、第四。

2 全球商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物

1996-2018 年全球主要轉(zhuǎn)基因作物種植面積變化趨勢如圖3 所示。1996 年全球種植了包括煙草、棉花、大豆、玉米、油菜、番茄和馬鈴薯在內(nèi)的7 種轉(zhuǎn)基因作物，其中轉(zhuǎn)基因煙草種植面積最大（10 萬hm2），占當(dāng)年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的35%[2]。1997 年全球轉(zhuǎn)基因作物種植結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，大豆成為普及率最高的轉(zhuǎn)基因作物，其種植面積較1996 年增長了10.2 倍（510 萬hm2），占全球轉(zhuǎn)基因作物總種植面積的40%[3]。1998 年至今全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積前4 位的作物依次為大豆、玉米、棉花和油菜，這4 種轉(zhuǎn)基因作物年種植面積約占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的99%[4]。2018 年全球轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、棉花和油菜的種植面積分別為9590萬hm2、5890 萬hm2、2490 萬hm2、1010 萬hm2，分別占全球轉(zhuǎn)基因作物總種植面積的50%、31%、13%和5%，單一作物應(yīng)用率分別為78%、30%、76%和29%[1]。除以上4 大主要轉(zhuǎn)基因作物外，其他上市銷售的轉(zhuǎn)基因作物，如紫花苜蓿、甜菜、木瓜、南瓜、茄子、馬鈴薯和蘋果，以及應(yīng)用于科學(xué)研究的轉(zhuǎn)基因作物，如水稻、香蕉、小麥、鷹嘴豆、木豆和芥菜，使得轉(zhuǎn)基因作物的種類更趨于多樣化。

3 全球商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因性狀

目前，全球商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因作物的性狀主要包括抗除草劑、抗蟲和復(fù)合性狀（多種性狀的結(jié)合）。1996-2018 年全球不同性狀轉(zhuǎn)基因作物種植面積趨勢見圖4。1996 年抗病毒、抗蟲和抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的種植面積分別為113 萬hm2、105 萬hm2和65 萬hm2，分別占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的40%、37%和23%[2]。1997-2018 年間抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物種植面積始終占據(jù)首位，1997-2014 年抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物種植面積迅速增加，2014 年達(dá)到最大（10260萬hm2）[19]。但隨著綠色農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展和復(fù)合性狀的廣泛應(yīng)用，全球抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物種植面積呈下降趨勢；復(fù)合性狀雖然商業(yè)化較抗除草劑和抗蟲性狀晚，但由于復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物能夠大大降低成本，符合種植者的需求，其種植面積持續(xù)上升，2007 年復(fù)合性狀超過抗蟲性狀成為第二大商業(yè)化轉(zhuǎn)基因性狀[12]；抗蟲轉(zhuǎn)基因商業(yè)化種植較早，其種植面積總體呈增長趨勢，但漲幅明顯不及另外兩種性狀。2018 年抗除草劑、復(fù)合性狀和抗蟲轉(zhuǎn)基因作物種植面 積 分 別 為8818 萬hm2、8051 萬hm2和2300 萬hm2，分別占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的46%、42%和12%[1]。抗病毒轉(zhuǎn)基因作物種植面積僅是在1996年占據(jù)了較大的比例（40%）[2]，1997 年就迅速下降到14%[3]，隨后一直保持在不到1%。

4 主要轉(zhuǎn)基因作物種植國轉(zhuǎn)基因作物種植情況

轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植之初，全球僅有6 個國家參與種植轉(zhuǎn)基因作物。2018 年全球種植轉(zhuǎn)基因作物的國家/地區(qū)增加到70 個，其中26 個轉(zhuǎn)基因種植國，44 個（18 個國家/地區(qū)和歐盟26 國）轉(zhuǎn)基因進(jìn)口國家/地區(qū)。但全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積分配非常不均衡，主要集中在美國、巴西、阿根廷、加拿大、印度5 個國家，2018 年這5 個國家轉(zhuǎn)基因作物種植面積總和約占全球轉(zhuǎn)基因種植面積的91%[1]。

美國是全球最先批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植的國家之一，在轉(zhuǎn)基因作物的發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和應(yīng)用等方面均處于世界絕對領(lǐng)先地位。2018 年美國轉(zhuǎn)基因作物種植面積為7500 萬hm2，是全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的39%，為1996 年種植面積的50 倍（150萬hm2）。2018 年美國種植的轉(zhuǎn)基因作物主要是大 豆（3408 萬hm2）、玉 米（3317 萬hm2）和 棉 花（506 萬hm2），這3 種轉(zhuǎn)基因作物的平均應(yīng)用率為93.3%[1]。此外，美國還種植有少量其他轉(zhuǎn)基因作物，如油菜、甜菜、紫花苜蓿、木瓜、南瓜、馬鈴薯和蘋果。

巴西轉(zhuǎn)基因商業(yè)化種植雖然起步較晚（2003年），但轉(zhuǎn)基因作物種植面積增長非常迅速。2018年巴西轉(zhuǎn)基因作物種植面積為5130 萬hm2，是全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的27%，為2003 年種植面積的17 倍（300 萬hm2）。2018 年巴西種植的轉(zhuǎn)基因作物為大豆（3486 萬hm2）、玉米（1538 萬hm2）、棉花（100 萬hm2）和甘蔗（400hm2），前3 種轉(zhuǎn)基因作物的平均應(yīng)用率為93%[1]。

阿根廷同樣是全球首批轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植的國家之一，自1996 年其轉(zhuǎn)基因作物種植面積一直穩(wěn)居全球第二，直到2009 年被巴西取代。2018年阿根廷轉(zhuǎn)基因作物種植面積為2390 萬hm2，是全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的12%，為全球第三，是1996 年 的239 倍（10 萬hm2）。2018 年 阿 根廷種植的轉(zhuǎn)基因作物有大豆（1800 萬hm2）、玉米（550 萬hm2）和棉花（37 萬hm2），轉(zhuǎn)基因作物的平均應(yīng)用率接近100%[1]。

加拿大也是在1996 年批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物種植。2018 年加拿大轉(zhuǎn)基因作物種植面積為1275 萬hm2，是全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的7%，為全球第四，是1996 年 的127 倍（10 萬hm2）。2018 年 加 拿 大種植的轉(zhuǎn)基因作物有大豆（240 萬hm2）、玉米（160萬hm2）、油菜（870 萬hm2）、甜菜（1.5 萬hm2）、紫花苜蓿（4000hm2）和馬鈴薯（65hm2），轉(zhuǎn)基因作物的平均應(yīng)用率為92.5%[1]。

印度于2002 年開始種植抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花，2006年至今印度一直是全球第一大抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花種植國。2018 年印度種植了1160 萬hm2的抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花，占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的6%，為全球第五，是2002 年種植面積的258 倍（4.5 萬hm2），轉(zhuǎn)基因棉花的應(yīng)用率為95%[1]。

5 展望

ISAAA 2017 年數(shù)據(jù)顯示：1996-2016 年轉(zhuǎn)基因共使作物增產(chǎn)6.576 億t，產(chǎn)值增加1861 億美元，節(jié)約土地1.83 億hm2，節(jié)省農(nóng)藥活性成分6.71 億kg，減少農(nóng)藥使用8.2%[22]。轉(zhuǎn)基因作物因其安全、可持續(xù)和高收益，預(yù)計(jì)未來會被更多的國家批準(zhǔn)種植，種植面積也必將繼續(xù)增大。近年來，單抗轉(zhuǎn)基因作物種植面積不斷下調(diào)，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物種植面積持續(xù)增長且增幅顯著，未來幾年復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物將超過單抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物成為全球種植面積最大的性狀。同時，隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，特別是基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，能夠通過不引入外源基因或同源基因?qū)崿F(xiàn)作物改良，未來基因編輯技術(shù)將成為轉(zhuǎn)基因作物育種的常規(guī)技術(shù)。