擁抱第二次“綠色革命”

“雜交育種技術和轉基因技術不僅對保證我國糧食安全有戰略意義，對健康、醫藥、能源、環保等技術和產業的融合發展同樣具有深遠的影響。

第一次綠色革命是指在上世紀50年代初，利用“矮化基因”，培育和推廣矮稈、耐肥、抗倒伏的高產水稻、小麥、玉米等品種為主要內容的生產技術活動，使全球的糧食產量提高了約20%。第二次綠色革命則是指由世界糧食理事會在1990年提出，通過運用以基因工程為核心的現代生物技術，培育既高產又富含營養的動植物新品種以及功能菌種，促使農業生產方式發生革命性變化。第二次綠色革命從醞釀到發力，已經成為人類可持續發展的重要組成部分，利用科學技術解決人類糧食安全已成為其中的核心問題。雜交育種、轉基因育種等現代育種技術不斷取得突破，良種不再是一粒米、一顆豆，而是當代科學技術的重要組成部分，也是國計民生安全的壓艙石。

雜交育種技術發展已有60多年的歷史，已經成為比較成熟的技術，也是目前為止對糧食生產貢獻最大的育種技術。袁隆平院士主持研究的雜交水稻，從最初的“三系法”到20世紀90年代以光溫敏不育系為基本材料的“兩系”法，現在又進一步發展到了以遺傳工程技術創制不育系的第三代雜交育種技術新階段。雜交水稻技術的不斷發展，為解決我國溫飽問題做出了重大貢獻。

揭開轉基因的秘密

轉基因技術始于20世紀70年代，科恩（Cohen）將金黃色葡萄球菌質粒上的抗青霉素基因轉到大腸桿菌體內，揭開了轉基因技術應用的序幕。科學家發現，基因是控制生物性狀的基本遺傳單位，由四種核苷酸組成，不同遺傳信息差異包含在這四種核苷酸的排列順序中，基因通過遺傳信息控制生物性狀。轉基因是指一種生物原來沒有某種基因，而外來的某種基因轉到這種生物里面去。可以說，天然轉基因是30億年來生命進程最普遍的現象，是生物進化的動力源泉，沒有轉基因就沒有今天多姿多彩的大千世界。

轉基因有兩類，一是自然過程轉基因，二是人工干預過程轉基因，兩種方式本質相同。天然轉基因又叫基因轉移或漂移，人類約有8%的基因就是來自病毒基因的轉移，也正是有了自然轉基因，才有了生物多樣性，生物才能不斷地適應自然環境變化。科學新發現的所有陸地生物最近緣的共同祖先——雙星藻綱單細胞綠藻(Spirogloea muscicola），有兩個關鍵基因就是從土壤細菌中“轉”來的，這次6億年前發生的自然轉基因，使陸地植物祖先在功能和適應性上獲得質的飛躍。

人工干預轉基因，稱為“轉基因技術”或“基因工程”，是近50年發展起來的新興生物技術。轉基因技術的原理是將人工分離和修飾過的目標基因，導入到生物體基因組，導入基因的表達引起生物體性狀的可遺傳修飾改變，使重組生物具備人們所期望的新性狀，培育出新品種。

雜交育種技術和轉基因育種技術的實質都是通過獲得優良基因進行遺傳改良，理論上一脈相承，技術路徑上有所不同。目前農作物育種中應用最廣泛、最有效的技術是雜交育種技術。雜交育種的一個突出特點是形成和利用所特有的雜種優勢。雜種優勢指兩個遺傳組成不同的親本雜交產生的雜種在某些表現型或者在生長勢的平均值上超越其雙親的現象。在農作中培育的一批小麥、水稻、大豆等優秀品種，在農作物增產過程中發揮了重大作用。以雜交水稻為例，它的研究與利用，不僅豐富了作物遺傳育種的理論和實踐，更為糧食生產的發展做出了巨大貢獻，成為人類農業發展史上的一座里程碑。

當前，利用雜種優勢培育超高產水稻品種，依然是農業生產技術的熱點、重點和難點。但是，傳統的雜交育種技術無法確保得到設定的性狀，而且隨著逐代傳遞，性狀變化可能衰減。另外，雜交一般只在同一物種的不同品種之間進行，跨物種、跨屬雜交很難實現。第三代雜交育種技術采用了基因工程技術，通過轉入特定基因作為雄性不育株制備，再進行雜交，這與轉基因技術趨于重合。有所不同的是，如果說雜交育種一次“轉”成千上萬個基因，有一些是科學家不掌握的，那么轉基因育種一次只精準“轉”幾個特定基因，科學家對所“轉”基因是完全掌握的。兩大育種技術各有優勢、各有特色。我國在雜交育種技術上已經取得很大的成就，在轉基因技術上還要下大力氣。

發展現代育種技術的重大意義

雜交育種技術和轉基因技術不僅對保證我國糧食安全有戰略意義，對健康、醫藥、能源、環保等技術和產業的融合發展同樣具有深遠的影響。

一是中國糧食安全的戰略保證。我國現有的耕地不能保證糧食的充足供應，現代育種技術能否解決這個問題？結論是肯定的。新培育的品種可以在嚴酷的條件下生長，有很強的自然適應性；轉基因大豆和轉基因玉米在我國已經進口和消費多年，經歷了時間考驗，在品質和安全方面沒有受到任何有科學根據的質疑。我們以這兩種轉基因作物為例，探討轉基因作物在保證國家糧食安全方面所具有的巨大潛力。

根據計算，如果我國將每年進口的8803萬噸轉基因大豆和自產的1600萬噸普通大豆（1.33億畝耕地）全部轉為使用轉基因技術，在大豆供應總量不變的情況下，需要凈增加3.1億畝耕地；同時，如果將每年自產的2.5733億噸玉米（6.19億畝耕地）全部轉為轉基因玉米，將減少2.8億畝耕地。也就是說，在耕地面積少量增加的情況下，只要將大豆和玉米全部調整為轉基因品種，并在提高土地質量、生產集約化程度、田間管理水平等方面下功夫，即使不進口大豆和玉米，也可以保持我國糧食自給，保障我國糧食的戰略安全。

二是保護糧食市場、增加農民收入。轉基因作物在質量、品質和價格上均優于傳統作物。據統計，大多數轉基因食品產量可增加20%，成本只有傳統食品的40%至60%。

以大豆為例，和普通大豆相比，轉基因大豆不僅畝產量平均增加30%，出油率平均增加7%、千粒重、顆粒均勻，油酸含量能從25%增加到85%。再以棉花為例，我國棉花主產區新疆曾受到棉鈴蟲的困擾，幾乎全軍覆沒，使用轉基因抗蟲棉以后，又恢復了勃勃生機。僅抗蟲棉一個作物，其產生的經濟價值就超過了我國在轉基因研發領域的全部投入。當前，轉基因作物已使全球種植農戶增收25%，累計獲得純經濟效益340億美元。

三是保護生態環境有顯著成效。抗病蟲、抗除草劑、抗旱、耐鹽堿等轉基因品種，可顯著減少農藥、化肥和水的使用。如我國轉基因抗蟲水稻比常規水稻，每公頃可減少80%農藥用量，如果全國有50%的稻田種植轉基因抗蟲水稻，將減少農藥用量2.5億千克。美國在1996—2015年間，種植的轉基因抗蟲和耐除草劑作物減少了農藥用量5.84億千克。轉基因作物在減少環境污染方面優勢明顯，“生物農業”未來的優勢遠超“化學農業”。

四是提供生物制品的原料。我們許多人并不了解，諸多疫苗、干擾素和抗生素的原料都是依靠轉基因技術制備的。宮頸癌是目前女性腫瘤的第二大殺手，利用轉基因技術研制成功的宮頸癌疫苗就使世界眾多婦女受益。糖尿病是中國食品高營養化以后面臨的越來越嚴重的疾病，胰島素是治療糖尿病最有效的藥物。傳統胰島素是從牛的胰腺分離出來，一個普通糖尿病人一年所用的胰島素需要宰殺幾十到幾百頭牛，藥物十分昂貴；而通過轉基因技術研制的胰島素，不僅具有注射量少、穩定性高、價格低等特點，而且不發生過敏反應，大大減輕了我國1.16億名糖尿病患者的痛苦和經濟負擔。