轉基因大豆研究及應用進展

崔寧波，張正巖

(東北農業大學 經濟管理學院，哈爾濱　150030)

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轉基因大豆研究及應用進展

崔寧波，張正巖

(東北農業大學 經濟管理學院，哈爾濱150030)

轉基因技術是一種以分子生物學技術為核心，對基因進行修飾、改造，從而定向改變生物體遺傳性狀的技術。基于轉基因技術在大豆中的應用，從技術研發手段、外源基因挖掘、轉基因大豆品種、大豆除草劑、種植面積、研發體系等方面對國內外轉基因大豆研究及應用進展進行概述，以期為發展中國大豆轉基因技術提供借鑒和參考。分析指出，國外轉基因大豆研發能力較為成熟，大豆外源基因轉化技術主要采用農桿菌介導轉化法和微彈轟擊法，通過cp4、dmo、Pat、cry1Ac、fatb1-A等目的基因的表達，得到抗蟲、抗除草劑、高油酸以及具復合性狀的大豆品種，同時轉基因產權保護體系比較健全，促進轉基因大豆的產業化；而中國轉基因大豆研究多為基礎性研究，側重于基因檢測和再生體系培育，外源基因轉化技術缺乏創新性，存在轉基因安全性結論未定、輿論環境尷尬、研發體系不完善、審批過程復雜、具有完全自主知識產權的基因開發數量少，高油、抗生素抗性等功能性基因挖掘不足等問題，制約中國轉基因大豆產業化進程。今后應改革高校和科研機構考核制度、強化產學研模式、完善轉基因產權保護機制、加強轉基因科普與監管，為轉基因技術及其產業化營造更加健康的發展環境。

轉基因大豆；技術；產業化

轉基因技術，即人工分離與修飾基因后，導入受體植株基因組中，通過基因表達過程，改變生物體可遺傳性狀，得到諸如在抗除草劑、抗病蟲害、抗旱等方面符合人們意愿的理想作物植株[1]。轉基因技術培育新品種，在保護生態系統、緩解資源壓力、改善產品品質、保障糧食安全等方面具有重要作用。自1996年首例轉基因農作物商業化應用以來，發達國家將轉基因技術作為搶占科技制高點和增強農業國際競爭力的戰略重點，全球轉基因技術研究與應用快速發展。截止到2014 年，全球共有28個國家種植轉基因作物，包含20個發展中國家和8個發達國家，其人口占全球人口60%以上。轉基因作物種植面積1.815億hm2，與1996 年的1 700萬hm2相比，增加100 多倍，年增長率為3%～4%[2]。中國是農業生產大國，更是消費大國。自1996年開始，中國已成為大豆和大豆產品凈進口國。隨著國內需求量不斷擴大，轉基因大豆進口量屢創新高。2015年，中國大豆進口量達8169萬t，比2014年增長14.4%[3]。無論現貨市場還是期貨市場，數量龐大的國外轉基因大豆對中國大豆市場產生明顯沖擊，削弱了中國作為大豆最大需求國的國際市場定價權[4]。加之大豆價格低迷、種植成本高、與其他農作物相比種植收益優勢不顯著，挫傷了豆農的生產積極性。國外在提升轉基因大豆蛋白質含量方面一旦取得技術突破，國產大豆的高蛋白質含量優勢將喪失，可能導致國產大豆被國外轉基因大豆徹底取代[5]。綜上，中國應重視轉基因大豆研發，適時推進轉基因大豆應用。

1　轉基因大豆研究進展

1.1國外轉基因大豆技術研發概況

國際農業生物技術應用服務組織有關(ISAAA)數據顯示，目前全球共有32個轉基因大豆轉化事件，獨立轉化事件 24個，通過傳統雜交育種選擇轉化事件8個。其中，美國孟山都公司占12個，占有率為37.5%。根據2005-2014年全球轉基因作物申請數據，美國孟山都公司、杜邦先鋒公司和德國拜耳作物科學公司專利數量穩居前3位，在種子研發方面有著較大影響力[6]。

1.1.1大豆轉基因技術目前，大豆外源基因轉化技術主要為農桿菌介導轉化法和微彈轟擊法。從已報道的獨立轉基因事件來看，美國孟山都公司主要采用農桿菌介導轉化法，杜邦先鋒公司和德國拜耳作物科學公司主要采用微彈轟擊法。外源基因一旦導入大豆，就可利用常規雜交育種和標記輔助選擇技術實現導入基因在不同材料間的轉移。

1.1.2大豆商業化使用的外源基因大豆商業化使用的外源基因、產物及作用機制、獨立轉化材料見表1。

表1　大豆外源基因獨立遺傳轉化情況

(續表1Continued table 1)

目標性狀Targettrait基因Gene產物及作用機制Productandfunction獨立轉化材料Independentconversionmaterialcry2Ab2產生δ-內毒素,選擇性破壞鱗翅目昆蟲腸襯里而抗蟲delta-endotoxin,confersresistanceinsectsbyselectivelydama-gingtheirmidgutliningMON87751,cry1F產生δ-內毒素,選擇性破壞鱗翅目昆蟲腸襯里而抗蟲delta-endotoxin,confersresistanceinsectsbyselectivelydama-gingtheirmidgutliningDAS81419cry1A.105產生Cry1Ab,Cry1F和Cry1Ac蛋白,選擇性破壞鱗翅目昆蟲腸襯里而抗蟲ProteinwhichcomprisestheCry1Ab,Cry1FandCry1Acpro-teins,resistancetolepidopteraninsectsbyselectivelydamagingtheirmidgutliningMON87751光周期調節Photoperiodadjustedbbx32產生與一種或多種內源性的轉錄因子相互作用的蛋白質,調節植物的白天/夜晚的生理過程,促進生長和生殖發育Proteinthatinteractswithoneormoreendogenoustranscrip-tionfactors,toregulatetheplant’sday/nightphysiologicalprocessestomodulateplant’sdiurnalbiologyandtoenhancegrowthandreproductivedevelopmentMON87712油分與脂肪酸合成Modifiedoil/fattyacidfatb1-A無功能酶產生(FATB酶或酰基-酰基載體蛋白硫酯酶是通過RNA干擾抑制產生的),減少飽和脂肪酸的質體運輸,增加不飽和油酸的可用性,以降低飽和脂肪酸的水平,提高油酸含量Nofunctionalenzymeisproduced(productionofFATBen-zymesoracyl-acylcarrierproteinthioesterasesissuppressedbyRNAinterference),decreasesthetransportofsaturatedfattyacidsoutoftheplastid,therebyincreasingtheiravailabilitytodesaturationto18∶1oleicacid;reducesthelevelsofsaturatedfattyacidsandincreasesthelevelsof18∶1oleicacidfad2-1A無功能酶生產(Δ-12脫氫酶是由RNA干擾抑制產生),減少油酸的不飽和度,使其變為亞油酸,提高種子中的單不飽和油酸含量,降低飽和亞油酸的含量Nofunctionalenzymeisproduced(productionofdelta-12de-saturaseenzymeissuppressedbyRNAinterference),reducesdesaturationof18∶1oleicacidto18∶2linoleicacid;increasesthelevelsofmonounsaturatedoleicacidanddecreasesthelev-elsofsaturatedlinoleicacidintheseedMON87705gm-fad2-1無功能酶產生(內源性fad2-1基因編碼ω-6去飽和酶的酶是由局部gm-fad2-1基因片段抑制的表達),阻斷油酸向亞油酸的轉化(通過沉默fad2-1基因),進而提高種子種油酸含量Nofunctionalenzymeisproduced(expressionoftheendoge-nousfad2-1geneencodingomega-6desaturaseenzymewassuppressedbythepartialgm-fad2-1genefragment)blockstheformationoflinoleicacidfromoleicacid(bysilencingthefad2-1gene)andallowsaccumulationofoleicacidintheseedDP305423Pj.D6D產生Δ6脂肪酸去飽和酶蛋白,將某些內源性脂肪酸去飽和,由此產生一種為ω-3脂肪酸的硬脂酸(SDA)Delta6desaturaseprotein,desaturatescertainendogenousfat-tyacidsresultingintheproductionofstearidonicacid(SDA),anomega-3fattyacidMON87769Nc.Fad3產生Δ15脂肪酸去飽和酶蛋白,將某些內源性脂肪酸去飽和,由此產生一種為ω-3脂肪酸的硬脂酸(SDA)Delta15desaturaseprotein,desaturatescertainendogenousfat-tyacidsresultingintheproductionofstearidonicacid(SDA),anomega-3fattyacidgm-fad2-1無功能酶的產生(內源性Δ-12去飽和酶是由gm-fad2-1基因的額外拷貝通過基因沉默機制抑制產生),阻斷油酸進一步轉化進而提高單不飽和脂肪酸含量Nofunctionalenzymeisproduced(productionofendogenousdelta-12desaturaseenzymewassuppressedbyanadditionalcopyofthegm-fad2-1geneviaagenesilencingmechanism),blockstheconversionofoleicacidtolinoleicacid(bysilencingtheendogenousfad2-1gene)andallowsaccumulationofmo-nounsaturatedoleicacidintheseed260-05(G94-1,G94-19,G168),DP305423抗生素抗性AntibioticresistanceBla*產生β-內酰胺酶,分解β-內酰胺類抗生素,如氨芐青霉素Betalactamaseenzyme,detoxifiesbetalactamantibioticssuchasampicillin260-05(G94-1,G94-19,G168),GU262視覺標記VisualmarkeruidA*產生β-D-氨基葡糖苷酸酶(GUS),對處理后的轉化組織產生藍色染點,以獲得視覺選擇Beta-D-glucuronidase(GUS)enzyme,producesbluestainontreatedtransformedtissue,whichallowsvisualselection260-05(G94-1,G94-19,G168)

耐除草劑品種：矮牽牛植物體內含有特異性的抵制草甘麟EPSPS酶[7]，孟山都公司研究人員首先從矮牽牛中獲得抗性基因(EPSPS)，通過農桿菌介導轉化技術，將35S啟動子控制的EPSPS基因導入大豆基因組，成功獲得抗草甘膦轉基因大豆[8]。隨后，美國孟山都公司相繼推出耐草甘膦的‘MON89788’[9]和‘GTS40-3-2’[10]品種。拜耳作物科學公司研發抗除草劑大豆品種主要針對草銨膦，其中‘A2704-12’‘A2704-21’‘A5547-35’[11]品種在1996年已獲批準進行商業化種植，‘GU262’[12]‘A5547-127’[13]‘W62’‘W98’[14]于1998年獲批種植。巴斯夫歐洲公司推出耐磺酰脲類除草劑CV127[15]大豆品種，該品種于2013年獲得中國可進口用作加工原料的農業轉基因生物安全證書；為增強種子對環境的承受能力，一些公司也陸續推出表現為抗多種除草劑的轉基因大豆品種：美國孟山都公司已推出兩款既抗草甘膦又能對麥草畏產生耐受性的大豆品種，分別為‘MON87708’[16]和‘MON87708’בMON89788’[17]。拜耳作物科學公司已開發出抗草甘膦、草銨膦和異惡唑草酮除草劑的‘FG72 × A5547-127’[18]，與MS技術有限責任公司合作研發出抗草甘膦和異惡唑草酮除草劑的‘FG72’(‘FG?72-2’‘FG?72-3’)[19]，與瑞士先正達公司共同推出耐草銨膦和甲基磺草酮除草劑的‘SYHT?H2 ’[20]品種，目前還未上市。美國陶氏益農公司則推出耐草銨膦和2,4-D除草劑的‘DAS68416-4’[21]品種，耐草甘膦、草銨膦和2,4-D除草劑的‘DAS44406-6’בMON89788’和‘DAS44406-6’[22]品種。美國杜邦(先鋒高科技股份有限公司)也推出耐草甘膦、磺酰脲類除草劑品種‘DP356043’[23]。

抗蟲品種：美國孟山都公司研發人員從蘇云金芽孢桿菌菌株HD73中提取cry1Ac等目的基因，通過遺傳轉化技術導入大豆基因組，獲得2種能有效預防鱗翅目昆蟲的抗蟲大豆品種‘MON87701’[24]和‘MON87751’[25]。其中，‘MON87751’品種已于2014年獲批在美國和加拿大直接作為食品加工原料并進行商業化種植，2016年批獲在澳大利亞、新西蘭和中國臺灣作為食品或加工原料；‘MON87701’品種已獲批在加拿大、美國地區用于食品加工及商業化種植，在歐盟、日本等國家批準用作食品加工或商業化種植，中國于2013年也批準發放該大豆作加工原料的農業轉基因生物安全證書。

高營養品種：美國杜邦(先鋒高科技股份有限公司)開發出‘G94-1’‘G94-19’‘G168’[26]高油酸大豆品種，于1997年開始商業化種植。2007年研發出‘DP305423’[27]高油品種，并于2009年獲批商業化。無反式脂肪且油酸含量高達75%的‘Planish’[28]大豆也于2012年在美國正式批準上市銷售，2014年12月該品種獲得中國進口許可。

復合性狀轉基因大豆品種：孟山都公司以蘇云金芽孢桿菌菌株HD73和根癌農桿菌菌株cp4作供體植株，分別獲得cry1Ac及cp4epsps(aroA)(該基因能減少對草甘膦的結合親和力，賦予草甘膦除草劑更強耐受性)導入基因，培養出既能抗蟲又能耐除草劑的大豆品種‘MON87701’בMON89788’[29]，并在南馬托格羅索州驗證該品種能有效降低目標害蟲和天敵種群青睞。該品種已于2013年得到中國政府進口批準[30]。fatb1-A基因可以減少飽和脂肪酸的質體運輸及其含量，提高油酸含量水平，fad2-1A能增加單不飽和油酸含量和降低種子中飽和亞油酸的含量，孟山都公司研究人員從大豆中攝取這2種基因，并借助耐除草劑cp4epsps基因，通過培養基得到具備耐草甘膦性狀，且油酸含量高、亞麻油酸等飽和脂肪酸含量低的轉基因大豆品種‘MON87705’[31]。其他既抗除草劑又包含高油酸的復合性狀品種還有‘MON87769’[32]、‘MON87769’בMON89788’[33]、‘MON87705’בMON89788’[34]、‘MON87705’בMON87708’בMON89788’[35]。耐除草劑且能提高作物產量的‘MON87712’[36]品種已于2013年獲美國當局批準用于商業戶種植，目前此品種尚未在其他國家得到應用；陶氏益農公司研發耐草甘膦、抗鱗翅目昆蟲的‘DAS81419’[37]，并在加拿大、日本、美國展開商業化種植；美國杜邦(先鋒高科技股份有限公司)推出高油酸且抗磺酰脲類除草劑的‘DP305423’בGTS 40-3-2’、‘DP305423’[38]以及具有抗生素抗性和視覺標記的高油酸大豆品種‘260-05’(G94-1， G94-19，G168)[39]；拜耳作物科學公司開發出既抗草銨膦又具抗生素抗性的‘GU262’[40]，于1998年在美國開始商業化種植。

1.1.3除草劑使用及研發情況隨著抗除草劑(尤其是草甘膦)轉基因作物種植面積持續擴大，草甘膦除草劑使用量不斷增加。在美國，草甘膦使用量從1974年的400 t到2014年的11.3萬t，增長250倍[41]，僅2005年除草劑使用量已達1.88萬t。通過技術推算，轉基因大豆種植13 a以來，增加使用15.9萬t除草劑[42]。根據巴西馬托格羅索州農業經濟研究院(IMEA)發布的數據，馬托格羅索州大豆種植戶在除草劑上支出比例占到總成本的12%，高于2010年的8%。高溫和干旱導致其除草劑抗性降低[43]，Benbrook指出，通過大學田間試驗，使用草甘膦的轉基因大豆田產量比傳統大豆田產量降低5%～10%[44]。

1972年，美國孟山都公司研發出第1個進入市場的氨基酸類除草劑草甘膦，對多年生根雜草非常有效。 1985年，美國杜邦公司推出兩款磺酰脲類大豆除草劑氯嘧磺隆和噻吩磺隆，該類除草劑具有高效、低毒、高選擇性等優點[45]。1986年，拜耳作物科學公司研發出草銨膦，屬于廣譜觸殺型氨基酸類除草劑。1998年，美國陶氏化學公司開發出雙氯磺草胺除草劑，用于播后早期大豆田雜草防除，隨后又開發出氯酯磺草胺，對春大豆田闊葉雜草有較好的防治效果，這兩款除草劑都屬于磺酰胺類除草劑。巴斯夫歐洲公司開發出一款尿嘧啶類除草劑苯嘧磺草胺，能夠有效防除多種闊葉雜草，于2010年在加拿大上市。長期使用單一的除草劑，會使部分雜草產生抗性，國外一些公司已研究出能有效防控抗草甘膦雜草的新型除草劑。如，2011年，Valent公司與Kumiai等公司聯合推出新型除草劑Fierce Herbicide，于大豆種植3 d前使用，作用時間持久，能有效清除耐草甘膦的殘留雜草[46]；2013年，富美實大豆除草劑Authority Maxx獲美國批準登記。Authority Maxx的活性成分為氯嘧磺隆和甲磺草胺，能有效防治闊葉雜草，克服噴灑草甘膦后遺留的雜草問題[47]； 2014年，杜邦在美國首次推出新大豆除草劑混合物Trivence，在大豆播種前作為大豆種植地一次性或殘效防控除草劑，具有多重作用功效[48]；美國杜邦先鋒公司的除草劑Canopy Blend[49]在2015年獲得美國環保署(EPA)批準登記，將于2016年種植季正式上市。Canopy Blend結合Afforia和Trivence除草劑的2種作用模式，能夠在大豆種植前或種植時有效防除抗草甘膦的雜草。一些除草劑專用于苗前(或芽前)雜草的防除，如：Valent公司已相繼研發出Valor、Valor XLT、Gangster等苗前大豆除草劑。2014年，美國Valent公司又研發Fierce XLT大豆除草劑品種，并于2015年上市。Valent和美國大豆協會(ASA)于2015年在種植者間合作開展的一項普查結果顯示，Fierce XLT擁有最為廣泛雜草防控效力，殘效期持久，簡化種植者雜草管理工作；陶氏新型大豆除草劑Surveil[50]，作為一種新型芽前殘效除草劑，計劃在2016年種植季上市，種植戶在施用除草劑Surveil 9個月后可輪作多種主要作物；2015年，美國陶氏益農公司在印度推出新型大豆除草劑Strongarm(活性成分為雙氯磺草胺)，供芽前施用，能使作物免受主要雜草侵害，有效改進大豆質量。

1.2國內技術研發概況

國內轉基因大豆研發多圍繞構建高效、穩定規模化遺傳轉化體系、大豆再生體系、改良大豆性狀(抗除草劑、抗蟲、抗病、抗逆、品質性狀等)轉基因育種、轉基因檢測、安全性評價等方面展開。

1.2.1轉基因大豆性狀改良 陸玲鴻等[51]在優化遺傳轉化體系基礎上，利用G6-EPSPS和G10-EPSPS 2個具有自主知識產權草甘膦抗性基因，成功建立以草甘膦為篩選劑的大豆轉基因體系，并獲得對草甘膦有更高抵抗力大豆新種質。藍嵐等[52]通過根癌農桿菌介導法，以大豆東農50子葉節作外植體，導入cryIA抗蟲基因，并采用 PCR、Southern 雜交法進行分子檢測分析，結果證明，cryIA基因被成功整合至受體大豆基因組，提高東農 50 對大豆食心蟲抗性。黑龍江省農業科學院以外源DNA直接導入(DIED)法，育成高產優質高蛋白大豆黑生101品種，于1997年正式推廣[53]；中國在抗病毒(花葉病毒病、灰斑病、疫霉根腐病等)轉基因大豆種質材料篩選、基因分子標記及載體構建方面也取得一定突破[54-55]。

1.2.2轉基因大豆遺傳轉化技術轉基因大豆遺傳轉化技術對功能基因鑒定、大豆品種選育起著重要作用。目前，國內多采用超聲波輔助農桿菌轉化法、花粉管通道法以及基因槍轉化法等方法[56]。錢雪艷等[57]以吉林省大豆主栽品種吉育67、吉育89未成熟子葉為外植體，優化超聲輔助農桿菌介導大豆遺傳轉化過程中處理液濃度、超聲強度和時間等參數，提高栽培大豆遺傳轉化效率。劉德璞等[58]采用花粉管通道技術，用雪花蓮凝集素基因(GNA)轉化吉林省主推品種‘吉林20 號’‘吉林30 號’‘吉林45號’品種大豆，證明GNA基因在改良大豆抗蚜性上的可取性。王曉春等[59]采用基因槍法將CpTI基因導入到大豆品種‘合豐25’中，有效提高大豆產量與品質。

1.2.3轉基因大豆再生體系研究1988年，中國科學院上海植物生理研究所首次培養成功原生質體再生植株[60]；張東旭等[61]以8個優質大豆品種為材料，分別構建胚尖再生體系與子葉節再生體系，結果表明以胚尖作外植體的再生率高。雷海英等[62]以子葉節、下胚軸、上胚軸、子葉、真葉為外植體，誘導體細胞胚胎發生，獲得再生植株，并發現下胚軸、上胚軸、子葉節、子葉、真葉誘導頻率依次降低。南相日等[63]通過PEG介導法將Bt毒蛋白基因導入到大豆主栽品種‘黑農35’等原生質體，獲得3株抗蟲植株。

1.2.4轉基因大豆檢測技術目前，轉基因安全性問題尚存爭議，中國轉基因檢測技術研發逐漸加快。當前國內檢測技術主要分為兩大類：一是核酸檢測技術(包括PCR技術、環介導等溫擴增技術、基因芯片法等)，二是蛋白質檢測技術(包括ELISA、SDS- PAGE、試條紙法)[64-65]。

張秀豐等[66]利用五重PCR檢測技術檢測5種外源基因，檢出限度為0.2%～0.5%，證實該方法可靠、快速且節約成本。陳穎等[67]采用實時熒光定量PCR 技術，定量檢測大豆中內源基因Lectin和轉基因大豆中外源基因EPSPS，結果顯示該方法可將檢測靈敏度控制在0.01%之內。王永等[68]利用環介導等溫擴增技術檢測含有CaMV35S啟動子的轉基因作物，靈敏度可達常規PCR技術的10倍。楊蘇聲等[69]利用ELASA技術完成對慢生型和快生型大豆根瘤菌的檢測。金紅等[70]利用SDS-PAGE電泳方法分別檢測轉基因和非轉基因大豆，根據蛋白帶表達量區分出轉基因樣品。闞貴珍等[71]利用試紙條法和PCR 2種方法檢測抗草甘膦轉基因大豆，均能檢測出抗草甘膦基因cp4EPSPS。

2　轉基因大豆應用進展

2.1國外轉基因大豆應用發展狀況

2.1.1轉基因大豆種植面積繼續擴大自1996年轉基因大豆商業化種植以來，種植面積持續增加。2014年全球轉基因作物種植面積為1.815億hm2，與1996年1 700萬hm2相比，增加100多倍[72]。而轉基因大豆種植面積也從1996年50萬hm2增至2014年9 070萬hm2，在轉基因作物中所占比例最大，年均增長率為33.5%[73]。截止2014年，全球共有11個國家種植轉基因大豆，以美國、巴西、阿根廷種植面積最大，其中，2014年美國轉基因大豆種植面積為3 184萬hm2，比上年增加10%，轉基因普及率為94%，比上年增加1% 。Céleres咨詢公司的一項調查顯示，在2013-2014種植季，巴西有2 749萬hm2土地用于種植轉基因大豆，占總大豆種植面積2 986萬hm2的91.8%，與上一個種植季相比上升11%[74]。目前，阿根廷所種大豆全部為轉基因大豆。

2.1.2反轉基因作物的國家增多盡管轉基因大豆種植面積呈現穩定增長，但也有一些國家開始明確反對種植轉基因作物。目前，2/3的歐盟國家要求禁種轉基因作物，歐盟成員國可以依據土地和環境政策禁止在他們國家的土地上培育轉基因種子。如意大利對轉基因技術基本否定，對傳統土地上轉基因種子持“零容忍”態度[75]；匈牙利大力落實歐盟法律，為實現農業零轉基因，強化“非轉基因”標識；秘魯為保護生物和氣候多樣性，于2012年通過禁種轉基因作物法規；2015年9月17日，法國宣稱將通過歐盟“選擇退出”計劃，以確保法國對種植轉基因作物禁令繼續有效；德國也采取措施，依據歐盟新規終止種植轉基因作物的行為。

2.2中國轉基因大豆應用進展

截至目前，中國尚未批準轉基因大豆商業化種植。國內有關學者對轉基因大豆產業化展開討論：鐘金傳等[76]認為，中國種植轉基因大豆可能存在提高單產不確定性、缺乏競爭優勢等問題，建議禁止轉基因大豆商業化種植；韓天富等[77]認為，發展轉基因大豆可以降低種植成本、改革耕作制度，是振興中國大豆產業的必由之路；余永亮等[78]也提出，應完善中國轉基因大豆產業化體系，提升大豆產業的競爭力；朱滿德等[79]基于中國大豆生產、消費、貿易格局的預測研究，認為中國發展轉基因大豆缺乏競爭優勢，應將非轉基因、高蛋白、食品大豆作為大豆產業發展的基本方向和總體定位。

農民種植農作物，最關注比較效益。種植比較效益低也是中國當前大豆產業萎縮的根本原因[80]。薛艷等[81]以轉基因水稻和玉米為例，通過對中國5省723 戶農戶實地調查，發現約80%農戶選擇種植轉基因作物。據報道，國內某地區連續2 a糧食銷售中都檢測出轉基因大豆成分，雖經農業主管部門調查否認，但不能排除個別地區農民偷種轉基因大豆的可能性。

近10 a來，中國大豆種植面積整體下滑。2014年，國產大豆種植面積僅608.7萬hm2，比上年減少11.6% 。目前，中國糧食生產能力相當部分建立在犧牲生態環境基礎上，從1991年到2013年中國每公頃大豆種植化肥投入增長近1.7%。轉基因大豆的產業化種植或許有助于解決以上問題。

盡管國內對轉基因大豆產業化尚存在爭議，然而在促進農業可持續發展、實現農業現代化的大環境之下，轉基因大豆產業化應用存在較大發展空間，轉基因大豆產業化應該交由市場主導。

3　中國轉基因大豆研發存在的問題

3.1轉基因安全問題

轉基因問題并非單純技術性問題，實質包含社會、宗教、政治等各方面，當前轉基因作物及其衍生轉基因食品的安全性問題是中國轉基因大豆產業化發展最為突出的障礙。轉基因安全問題主要涉及人類健康和環境生態兩個方面，引發轉基因安全性問題主要涉及：①中國對轉基因的科普宣傳力度不夠，大眾缺乏對轉基因技術的充分認知，加之網絡上對轉基因作物的不實負面宣傳，使大眾對轉基因作物愈發抵制[82]；②國內轉基因決策體系比較封閉，相關信息缺乏透明化，對轉基因試驗及其他程序監管不足，當個別轉基因作物研究或應用出現問題時，往往全部叫停轉基因作物研究，過度行政化干預延緩中國轉基因技術研發和應用進程，如“黃金大米”事件、轉基因低調標識都使得轉基因安全問題朦朧化，不利于轉基因作物的產業化進程；③轉基因在專利持有者、推銷者、種植者與消費者之間產生的利益不均衡性、模糊性客觀存在，在一定程度上使轉基因安全性認識偏離理性，造成對轉基因的曲解。總之，轉基因安全問題應用科學研究數據分析，用科學態度來看待。

3.2轉基因技術研發體系不完善

截至2014年6月30日，中國種子企業申請植物品種權數為4 633件，占國內申請總量37.2%，實際授權數量為1 450件，占總授權數量的32.3%；而高校和科研機構申請品種權數量和最終授權數量各為6 322件和2 713件，分別占總授權數量的50.8%和60.4%。由此可見，高校與科研機構是農業生物技術研發的主導力量，他們擁有豐富的種源和研發人才，掌握著嚴謹育種理論與技術，承擔著基因開發、篩選、轉化與品種選育的責任。而轉基因作物品種的推廣工作，大多交給種子企業完成。從1985-2009年的25 a間，中國共受理農業轉基因專利事件1 763件，其中，國外在中國申請的農業轉基因專利數為1 223件，國內申請專利數僅為540件，種子企業申請數量占50件。在轉基因技術領域，中國種子企業研發能力較弱，與跨國種子公司難以抗衡。

種子企業研發能力薄弱客觀存在，高校和科研機構(以下簡稱科教單位)也存在缺乏市場化缺陷，截至2014年6月30日，科教單位授權品種數量為2 713件，向企業轉讓品種權數量僅為139件，科研成果轉化率明顯偏低。這些問題與中國政策環境關系密切：

截止目前，“中央一號”文件有7 a談及轉基因問題，從2008年開始“啟動研究”，2009、2010年提及產業化之后，便注重轉基因基礎研究，直到2016年，商業化問題才再次被提及，但卻“慎重推廣”，這對追求市場利潤最大化的種子企業來說，轉基因種子難以推廣就無利可圖，更淡化其研發興趣。同樣在實際研發環境中，科教單位在技術研發上也出現上、中、下游銜接松散問題，“兼業化”現象嚴重。實驗室培養出的植株不允許大規模田間試驗，因此也很難選育出具有穩定性狀的品種。

針對農業供給側結構性改革中的“增大豆”政策，國家近期任務是發展非轉基因大豆，而能有效解決“增”的問題的轉基因技術卻一時難以發揮其潛在作用。

目前，國家在轉基因技術上的投資多用于科教單位，同樣的科研項目卻能同時申請農業部、科技部等復合性資金。國內種子企業資金缺乏，使得種子企業在技術研發上投入很少，僅為銷售額的1%左右，遠低于跨國公司10%以上的比例。企業難以吸納人才，無法形成規模化科研力量。

現階段，國內科教單位人員工資、職稱等往往與論文、專利數量掛鉤，考核指標欠規范。鑒于轉基因下游的研究難度大，研發單位往往在上、中游重復研究，無法實現從克隆基因到品種選育整個流程一體化。工作效率低，技術上缺乏創新與突破，難以開發有應用價值的基因，投入與產出不成正比[83-84]。

中國科研單位與種子企業缺乏產權保護意識。在轉基因方面，產權保護形式只有新品種權和專利技術2種，而國外則將遺傳資源與“轉化體”捆綁進行產權申請及保護[85]，使中國在基因序列構建問題上陷入被動局面。

3.3審批過程漫長

在美國，種子獲得安全證書就可以大面積種植。在中國，轉基因作物從開始研發到產業化要經過較為復雜的審批程序(圖1)。審批過程涉及農業行政部門、安全委員會、檢測機構、種子局等部門，轉基因作物商業化也涉及到政府與非政府組織、研發機構、公眾等利益主體。群體之間權責不同，監督制約機制不健全，存在利益博弈。審批嚴格遵從《農業轉基因生物安全管理條例》《主要農作物品種審定辦法》等規定，而轉基因作物品種審定過程有關試驗尚無參照標準，而且品種審定時間過長，甚至超過安全證書有效時間。《主要農作物品種審定辦法》指出轉基因農作物(不含轉基因棉花)品種審定辦法另行制定，實際并未給出相關明示[86]。這樣一來，轉基因大豆商業化“道阻且長”。

圖1　轉基因作物產業化審批程序

3.4缺乏具有完全知識產權的轉基因技術和可用基因

目前，國內多數種子企業的技術來源為科教單位專利買斷，涉足轉基因技術領域的種子企業較少，如：奧瑞金、創世紀、豐樂種業、萬向德農等種業公司，而轉基因技術儲備也多針對玉米、棉花、水稻、油菜、馬鈴薯等農作物，大豆專項研究停留在基因克隆和轉化方面，技術研發缺乏創新性；對于轉基因大豆育種技術，中國科教單位掌握的遺傳轉化結合雜交選育技術、多基因聚合共轉化技術較為成熟，而在大規模篩選和高水平表達等核心技術方面明顯缺乏競爭優勢。大豆基因方面，中國也獲得一些具有自主知識產權的cry1Iem、pta、aha、hrf2等抗病蟲基因，但在抗旱耐鹽等功能性基因挖掘方面還缺乏研究，克隆的多數基因都是國外受專利保護的無價值可用基因。

截至2013年，美國申請專利在遺傳工程育種和組織培養再生技術方面所占比例分別為87.68%、92.37%，歐洲國家相關專利比率為53.92%、68.63%，且都呈現向大豆品質改良領域擴展趨勢。而中國則把聚焦點放在大豆種子純度鑒定方面，同時在申請的所有專利中，只有20.93%得到授權保護，不利于轉基因大豆的商業化[87-88]。

4　強化大豆轉基因研發的措施

依據國內大豆消費需求日益增長的客觀條件以及靠擴大種植面積難以補齊大豆產量短板的現實，今后一段時間內，中國對轉基因大豆的進口量仍會居高不下。國外轉基因大豆對國內大豆產業造成嚴重沖擊，為維護國家糧食安全及農業可持續發展，在當前國內并不明朗的政策輿論環境里，轉基因大豆產業化道路曲折但仍充滿希冀。

4.1繼續加強轉基因大豆基礎性研究

加強基礎研究力度，在大規模篩選和高水平表達等核心技術方面實現突破；充分利用國內豐富的種質資源優勢，深度挖掘具有完全知識產權的功能性基因，培育出較成熟轉基因大豆材料，為轉基因大豆商業化做好戰略儲備。

4.2加大轉基因科普力度

政府相關部門應拓寬宣傳渠道，做到轉基因宣傳的多維性。可采取將轉基因常見問題匯總成冊或制成視頻，對公眾進行發放或展示、借助媒體，在技術性欄目中開設轉基因專題、開通網上專家通道，健全公眾參與機制等途徑，提高公眾對轉基因的認知程度。

4.3完善與加強轉基因監管

轉基因標識方面，一是規范轉基因食品的標識，并指導消費者進行識別，既能保障消費者的知情權，又可實現非轉基因食品的優質優價。二是放寬標識標準，考慮到中國過嚴的定性標識制度不僅會造成食品成本上漲，而且一定程度上會誤導消費者，加重消費者對轉基因的抵制情緒，可嘗試改定性標識為定量標識制度，適度放寬標識標準；種子保護方面，所有用于試驗或供展示的轉基因種子要嚴加看管，防止外流；涉及轉基因的試驗也要嚴格遵照有關程序，并告知相關部門。

4.4改革轉基因研發體制

科教單位要改變績效與論文、專利數量掛鉤的局面，實行“負責人審核”制。負責人由學科帶頭人、知名專家及教授等組成，并從創新性、前沿性、市場價值性等方面對研究人員的研發成果進行綜合考量，最終以大會討論的形式公示結果，以此作為研究人員的激勵標準；政府應合理配置資源，加大對本國種子企業的扶持力度，強化產學研模式，使轉基因科研成果向企業傾斜；國家要盡快完善轉基因產權保護的相關法律，構建產權信息服務平臺，為企業與科教單位營造健康有序的研發環境。

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(責任編輯：郭柏壽Responsible editor:GUO Baishou)

Advance of Research and Applicationof Transgenic Soybean

CUI Ningbo and ZHANG Zhengyan

(School of Economics and Management, Northeast Agricultural University, Harbin150030, China)

Transgenic technology is a kind of technology which takes molecular biology as the core, and can modify and transfrom genes, so as to change the genetic character of the organism.The application of transgenic technology in soybean is of typical significance. In this paper, the advance of research and application of transgenic soybean in China and other countries are summarized from the aspects of technology research and development, foreign gene mining, transgenic soybean variety, soybean herbicide, planting area, research and development system, it will provide the reference for the development of soybean transgenic technology in China.The analysis of the research and development of transgenic soybean in foreign countries are mature, soybeans exogenous gene transformation technology were used mainly byAgrobacteriummediated transformation and micro projectile bombardment method, by expressions of target genes such ascp4,dmo,Pat,cry1Ac,fatb1-A, the genes of anti- insects, herbicide resistance, high oleic soybean varieties and complex traits were obtained. Herbicide should be actively developed and make the development of transgenic property protection system perpect, promote the industrialization of GM soy; most of studies on transgenic soybean are basic research which mainly focuses on genes testing and regeneration system of cultivation, but it lacks of exogenous gene transformation technology innovation, the safety of transgeneis in conlcusive, media is difficult to decide, research and development system is imperfect, the approval process is complicated, independent intellectual properties are lack, the petential of functional genes such as high-fat, antibiotics resistance genes are not tapped well, and this limits the process of industralization in transgenetic soybean in China. In the future, so evaluation system of colleges and universities and research institutions should be reformed mode of industry, schoooling and research should be strengthened, GM property protection mechanism should be perfected, the popularity of transgenic science and super vision should be done well, so as to create a more healthy environment for the development of genetically modified technology and its industrialization.

Transgenic soybean; Technology; Industrialization

2016-04-15Returned2016-07-06

The Natural Foundation Youth Fund Project ( No.71303038);the National Natural Science Foundation of International Cooperation and Exchange (No. 7141101042);the Heilongjiang Province Undergraduate Youth Innovative Talents Training Program(UNPYSCT);the Northeast Agricultural University “Academic Backbone” Project.

CUI Ningbo, female, associate professor, master supervisor. Research area: theory and policy of agricultural economics. E-mail: 82890000@163.com

2016-04-15

2016-07-06

國家自然基金青年基金(71303038)；國家自然基金國際合作交流項目(7141101042)；黑龍江省普通本科高校青年創新人才培養計劃(UNPYSCT)；東北農業大學“學術骨干”項目。

崔寧波，女，副教授，碩士生導師，從事農業經濟理論與政策研究。E-mail：82890000@163.com

S565.1

A

1004-1389(2016)08-1111-14

網絡出版日期：2016-07-14

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160714.1103.002.html