轉基因技術及其對我國農業發展的意義

楊向東

（吉林省農業科學院，吉林 長春 130124）

轉基因技術是指利用分子生物學方法，將某些生物基因轉移到其他物種中，改造生物的遺傳物質，使新物種在性狀、營養和消費品質等方面向人類需要的目標轉變的一門技術。作為傳統雜交育種技術的延伸與發展，轉基因技術實現了有利功能基因在不同物種之間的交換和轉移，大大提高了作物育種效率，加快了農作物新品種培育和更新換代的速度。自20世紀70年代轉基因技術首次出現以來，時至今日，轉基因技術已在農作物遺傳改良方面取得了重大進展，一大批新型抗除草劑、抗蟲、優質、功能型轉基因農作物新品種問世并在生產上大面積推廣，轉基因農作物種植面積逐年擴大，截至2009年底，全球轉基因作物種植面積已達1.34億hm2，約占全球作物種植面積的9%。迅猛發展的轉基因技術不僅為人類帶來了巨大的經濟效益和社會效益；同時也在解決人類面臨的環境惡化、資源匱乏等方面發揮了巨大的作用。轉基因技術的快速發展與應用正在深刻影響著全球農業、經濟與社會的發展。

1 轉基因技術應用現狀及趨勢

自1996年首例轉基因農作物產業化應用以來，全球轉基因技術研究與產業應用快速發展，轉基因技術研究日新月異，研發速度逐步加快。轉基因植物新品種的培育已從抗蟲和抗除草劑等第一代產品，向改善營養品質和提高產量的第二代產品轉變。一批富含維生素、不飽和脂肪酸、氨基酸等營養成分的優質轉基因水稻、大豆、玉米等陸續研發成功，并顯示出良好的市場開發前景。轉基因農作物新品種的培育及商業化種植不僅大幅度減少了農田病、蟲、草害造成產量損失，提高糧食產量和品質，同時降低了農業生產成本（減少殺蟲劑、除草劑等使用），增加了農民收入。據統計，由于轉基因作物的推廣應用，從1996年到2008間對農藥活性成分的節約累計達到約3.56億kg，相當于節約了8.4%的農藥。其中僅2008年一年，農藥活性成分就減少了3460萬kg（相當于節約了9.6%的農藥）。1996-2008年間，種植轉基因作物的農民獲得的凈收益達519億美元，其中僅2008年的凈收益就達92億美元。除了應用于傳統農業領域外，轉基因技術的發展進一步拓展了農業產業形態，其應用范圍進一步向醫藥、加工、能源、環保領域等方向滲透和發展。利用植物作為生物反應器生產功能蛋白包括藥用蛋白、飼料用酶制劑、生物材料、工業原料等也已成為轉基因研發的一個重要領域。

伴隨著轉基因植物研發速度的加快，轉基因植物產業化應用規模也在進一步擴大。根據國際農業生物技術應用服務組織（ISAAA）發布的最新統計資料，1996年至2009年間，轉基因作物種植面積增長了80倍，2009年1400萬農戶種植了1.34億hm2的轉基因作物，全球市場價值達105億美元。2009年全球大豆種植面積9000萬hm2的3/4（77%）為轉基因品種；3300萬hm2棉花的近一半面積（49%）為轉基因品種；轉基因玉米占總面積1.58億hm2的1/4以上（26%）；轉基因油菜為油菜總面積3100萬hm2的21%。2009年，種植轉基因植物的國家數量也已達到25個，另有32個國家批準轉基因產品進口或進行大田試驗。主要轉基因作物種植國的種植比率已經達到甚至超過總種植面積的80%。在種植轉基因植物的國家中，美國是最大的種植國，2009年種植面積6400萬hm2，其次分別是巴西2140萬hm2，阿根廷2130萬hm2，印度840萬hm2，加拿大820萬hm2，中國370萬hm2，巴拉圭220萬hm2，南非210萬hm2。據估計，按照現階段轉基因技術發展勢頭來看，在今后十年的商業化過程中，轉基因作物的種植范圍將繼續擴大，預計到2025年轉基因植物種植面積將達到2億hm2，其發展趨勢不可阻擋。

2 轉基因技術對我國農業發展的意義

我國作為擁有13億人口的農業大國，如何保障國家糧食安全和農產品長期有效供給始終是我國政府面臨的頭等大事。近十多年以來，由于氣候變化、部分地區水資源短缺以及可耕種土地面積逐年萎縮等因素的影響，我國各主要農作物的產量均出現徘徊局面，每年生產的糧食都保持在5億t左右，但這幾乎已經是一個極限。更為重要的是，由于缺乏較好的抗性或品質資源，部分農作物在抗病、抗蟲、抗除草劑、耐鹽、耐旱、品質改良等方面的改良效果一直不明顯，甚至是無能為力。綜合來看，目前我國農業生產中面臨的主要問題包括:（1）主要作物的病蟲危害逐年加重，影響了農作物產量和品質的提高。同時大量施用農藥不僅增加了農業生產成本，同時又嚴重破壞了生態環境，造成了食物中的大量農藥殘留，危害人類健康；（2）部分地區水資源日趨短缺，旱災發生區域和頻率逐步擴大，降低了農作物的產量；（3）鹽堿地、酸性土壤等不良環境限制了作物的種植和產量潛力的發揮；（4）化肥的大量施用增加了農業生產成本，并造成土壤退化、江河湖海的富營養化，阻礙了農業和環境可持續發展；（5）主要作物的品質較差，國際競爭力較低，亟待改良。由于轉基因技術實現了有利基因在不同物種之間的交換和轉移，突破了常規育種技術的基礎—種質資源的限制，極大地拓寬了農作物育種的基因來源，從而為解決我國農業中面臨的主要問題（病蟲害、干旱、鹽堿、品質差等）提供了一條有效的解決途徑。目前，國內已利用轉基因技術培育了一大批抗蟲、抗除草劑、抗病轉基因農作物新品種，主要包括棉花、楊樹、番茄、番木瓜和甜椒等。2009年我國轉基因作物種植面積已達370萬hm2，其中絕大部分為轉基因抗蟲棉。從1998年至2009年，我國轉基因抗蟲棉累計推廣應用面積已達2100萬hm2，新增產值超過440億元，平均每667 m2減支增收130元，累計實現農民增收250億元。轉基因抗蟲棉的種植不僅有效控制了棉花、玉米、大豆等作物棉鈴蟲的危害，還由于降低了70%～80%的殺蟲劑用量，有效保護了農業生態環境，減少了農藥中毒事故。可見，轉基因技術對緩解我國農業資源約束、提高糧食產量和品質、提高農民收入、保護環境方面具有巨大的發展潛力。抗蟲轉基因棉花在我國的成功應用也為進一步改變農業生產方式，提升我國農業發展水平具有重要的借鑒意義。

目前國際上發達國家轉基因農作物研發速度逐步加快，一大批新型轉基因農作物新品種包括SmartstaTM玉米(攜帶8個基因，抗地上害蟲、地下害蟲且耐除草劑)、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。這些轉基因作物新品種的商業化種植將進一步鞏固發達國家在這一領域的壟斷地位。在這一國際背景下，我國應該牢牢抓住機遇，進一步加大轉基因技術研發力度，提升我國轉基因農作物新品種研發水平，突破資源環境約束，提高糧食產量和品質、保障國家糧食安全，避免類似國產大豆被外資控制等問題的再次出現。（農業部網站）