轉基因常識知多少

問 什么是轉基因技術？

答：通常所說的轉基因技術是指人為將一種生物的一個或幾個已知功能基因轉移到另一種生物體內“安家落戶”，使該生物獲得新功能的一種技術。1973 年基因克隆技術誕生，1982 年科學家利用轉基因技術構建了世界上第一個重組大腸桿菌，用于生產胰島素，同年誕生了全球首例轉基因煙草。自1996 年起，轉基因作物開始大規模商業化種植。

問 什么是轉基因生物？

答：轉基因生物是指利用基因工程技術改變基因組構成，用于生產或者產品加工的動植物、微生物及其產品。主要包括三類：第一類是轉基因動植物（種子、畜禽、水產苗種）、微生物及其產品，第二類是轉基因產品的直接加工品，第三類是含有轉基因的動植物、微生物或者其產品成分的種子、種畜禽、水產苗種、農藥、獸藥、肥料和添加劑等產品。

轉基因生物又稱為“基因修飾生物”，英文是Genetically Modified Organism，通常用英文縮寫GMO 來表示。在國外，轉基因生物還被稱為基因工程生物（Bioengineering，BE）、現代生物技術生物、遺傳改良生物體、遺傳工程生物體、具有新性狀的生物體、改性活生物體（Living Modified Organism，LMO）等，但在我國用的都是“轉基因生物”，以上國外術語和我國的轉基因生物是同一概念。

問 基因是怎么轉入生物體的？

答：基因轉入生物體是一個復雜的過程。以轉基因植物為例，人們通過分子生物學技術手段克隆得到我們認為有價值的基因，并將其構建到一種稱之為轉化載體的工具上，然后通過植物轉基因方法（包括農桿菌介導轉化法、基因槍法等）轉入到我們想改變的作物的染色體上。然后通過篩選和遺傳穩定性測試，來鑒定這個基因是否成功轉入并可以穩定遺傳。再通過對該作物性狀的考察和安全性測試，決定這個轉基因作物是否具有商業生產價值。每個環節都需要在各種嚴格的實驗條件下操作才能成功實現。

問 自然界中存在基因轉移現象嗎？

答：基因轉移現象在自然界中廣泛存在，例如玉米的異花授粉屬于種內基因轉移，農桿菌侵染植物產生根瘤屬于種間基因轉移。農桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細菌，它在自然條件下就能感染大多數雙子葉植物的受傷部位，并誘導植物產生冠癭瘤或發狀根。這是由于農桿菌的細胞中有一段T-DNA，通過侵染植物傷口進入細胞后，可將T-DNA插入到植物基因中。自然界中農桿菌對植物侵染作用的發現，是植物轉基因技術快速發展的基礎。

問 轉基因技術目前主要 應用于哪些領域？

答：目前，轉基因技術廣泛應用于醫藥、農業、工業、環保、能源等領域。

轉基因技術首先在醫藥領域得到廣泛應用。1982 年，美國食品藥品管理局（FDA）批準全球首例利用轉基因微生物生產的人胰島素商業化生產。此后，利用轉基因技術生產的藥物層出不窮，如乙肝疫苗、丙肝疫苗、干擾素、人生長激素、新冠疫苗等。

其次轉基因技術廣泛應用的領域是農業，包括轉基因動物、植物及微生物的培育，其中轉基因農作物發展最快，具有抗蟲、抗病、耐除草劑等性狀的轉基因作物得到大面積推廣，全球轉基因作物種植面積從1996 年的170 萬公頃增至2019 年的1.9 億公頃。隨著品質改良、養分高效利用、抗旱耐鹽堿的轉基因作物紛紛面世，轉基因技術在促進農業可持續發展方面發揮了重要作用。

轉基因技術在工業中也應用廣泛，如利用轉基因工程菌生產食品用酶制劑、添加劑和洗滌酶制劑，將轉基因技術及轉基因產品用于乳制品發酵、釀酒工業生產等。此外，轉基因技術還廣泛應用于環境保護和能源領域，如污染物的生物降解以及利用轉基因生物生產燃料酒精等。

問 轉基因育種技術與傳統育種技術有什么區別和聯系？

答：轉基因育種技術與傳統育種技術在本質上一脈相承，兩者的本質都是通過改變基因及其組成獲得優良性狀。伴隨著千百年來自然物種的進化與人類科技的進步，世界農業育種經歷了原始馴化選育（育種1.0 版）、雜交育種（育種2.0 版）、分子育種（育種3.0 版）、智能設計育種（育種4.0版）四個階段。原始馴化育種大約始于1 萬年前的新石器時代，由于缺乏育種理論與方法，人類根據經驗積累和肉眼觀察，選擇基因自然變異的農業生物，經長期人工馴化獲得性狀改良的品種。20 世紀以來，遺傳理論的突破實現了基因資源的種內轉移，以矮稈、雜種優勢利用為代表的雜交育種技術掀起了一場“綠色革命”，糧食產量大幅度提高，美國的雜交玉米、墨西哥的矮稈小麥、我國的雜交稻和遠緣雜交小麥都取得了劃時代的成就。從20 世紀中后期到21世紀，生命科學與生物技術興起，極大地推動了育種技術的飛躍發展。以轉基因育種為代表的分子育種，以分子生物學理論為基礎，以重組DNA 技術為核心，將高產、抗逆、抗病蟲、提高營養品質等功能基因轉入受體生物中，從而獲得穩定的新性狀，并培育新品種。目前，隨著基因組學、合成生物學以及計算生物學等前沿科學交叉融合發展，現代生物育種技術正從分子育種3.0 版跨入智能設計育種4.0 版的時代。

轉基因育種技術與傳統育種技術也有區別。傳統育種一般只能在個體生物物種內實現基因轉移，操作對象是整個基因組，不能準確地對某個基因進行選擇，選育周期長、工作量大、雜交后代的表型不可預測。轉基因育種的優勢在于可以打破物種界限，拓寬遺傳資源的利用范圍，實現已知功能基因的定向高效轉移，使生物獲得人類需要的特定性狀，為高產、優質、抗逆農業生物新品種培育提供了新的技術途徑。這種基于對基因進行精確定向操作的育種方法，效率更高、針對性更強。例如，轉基因抗蟲棉就是將蘇云金芽孢桿菌（簡稱“Bt”）中的殺蟲蛋白基因轉移到棉花中，使棉花獲得抗棉鈴蟲特性，減少農藥使用，實現穩產增產、提質增效；耐草甘膦大豆就是將自然界中分離的耐草甘膦的基因轉入大豆，從而在使用滅生性除草劑草甘膦除草時，就能做到只除草而不危及大豆生長，既增加了種植密度、有效去除雜草，又能降低勞動強度和除草成本，從而提高大豆種植效益。

問 現在種植的農作物都是天然產生的嗎？

答：現在種植的農作物大多不是天然產生的，主要農作物品種幾乎都是由野生植物經栽培、馴化而來的，大約是從中石器時代晚期或新石器時代早期開始，人類開始馴化植物的歷史距今約有一萬年。在我國南方，水稻是最早被馴化的，在浙江余姚河姆渡遺址發現距今近7 000 年的稻作遺存。漢朝的《氾勝之書》和北魏的《齊民要術》均對利用單株選擇和混合選擇進行留種、選種有過詳細的記載。我國種植大豆已有5 000 年歷史，文字記載最早見于《詩經》“七月烹葵及菽”。人們在長期的生產活動中將野生大豆馴化為栽培大豆，通過自然選擇和人工選擇，野生大豆進化過程表現為豆莢和籽粒變大，由易裂莢變為不裂莢，植株變矮、莖增粗，由蔓生向直立方向發展，產量更高、更適于栽培管理，以滿足農業生產和消費者的需要。

現在種植的水稻、小麥和玉米都是經過長期選育得到的品種，其野生種往往不能滿足農業生產和消費者的需要，因為野生種落粒性強、產量低等，但野生品種所蘊含的許多優異基因，是育種所需的寶貴材料，對保障糧食安全、維護人類生存發展具有重大意義。

問 國際轉基因產業應用現狀如何？

答：轉基因育種是生物育種的重要方面，也是迄今為止全球發展速度最快、應用范圍最廣、產業影響最大的現代生物育種技術。根據國際農業生物技術應用服務組織發布的《2019年全球生物技術/轉基因作物商業化發展態勢》，從作物種類來看，商業化種植的轉基因作物有大豆、玉米、棉花、油菜、苜蓿、甜菜等32 種，其中批準數量較多的依次是玉米（35 個國家/地區）、大豆（31 個國家/地區）、棉花（27 個國家/地區）、油菜（15 個國家/地區）。從種植面積和國家來看，1996-2019 年全球轉基因作物的累計種植面積達27 億公頃，種植轉基因作物的國家發展到29 個，種植面積位列前10 位的國家依次是美國（7150 萬公頃，占比38%）、巴西（5280 萬公頃，占比28%）、阿根廷（2400 萬公頃，占比13%）、加拿大（1250萬公頃，占比7%）、印度（1190萬公頃，占比6%）、巴拉圭（410 萬公頃，占比2%）、中國（320 萬公頃，占比2%）、南非（270 萬公頃，占比1%）、巴基斯坦（250 萬公頃，占比1%）以及玻利維亞（140萬公頃，占比1%）。從種植比例來看，在已批準商業化種植的主要國家中，轉基因作物種植比例已接近飽和。全球范圍內主要轉基因農作物的種植比例為：棉花79%，大豆74%，玉米31%，油菜27%。從性狀種類來看，轉基因性狀以耐除草劑和抗蟲為主，商業化的性狀有單一耐除草劑、單一抗蟲和既耐除草劑又抗蟲（復合性狀）3 種。這表明，轉基因作物正以非常快的速度在越來越多的國家和地區被投入應用，為全球發展和環境保護做出了貢獻。