蘆寶琳

(黑龍江北方種業(yè)有限公司，哈爾濱 150040)

0 前言

隨著科技的發(fā)展，特別是近幾十年來生物技術的發(fā)展，為人類生產更多更豐富的糧食，減少糧食生產成本、提高糧食產量和品質，提高作物抗病性、抗蟲性、抗逆性等，轉基因技術在美國等部分國家種業(yè)公司已經被廣泛用。目前已成為現代農業(yè)生產的重要組成部分，已經成為現代種業(yè)公司發(fā)展的核心技術之一。轉基因作物是指基因重組和組織培養(yǎng)技術，將其他生物或物種(植物、動物、微生物)的基因轉入作物后培育出來，且具有特定性狀的農作物品種。由于轉基因作物與常規(guī)作物相比通常具有眾多的優(yōu)良性狀，因此優(yōu)勢明顯，目前，轉基因作物的品種主要包括大豆、玉米、棉花、油菜、煙草、馬鈴薯、番茄、南瓜和甜椒等，其性狀主要是抗除草劑、抗蟲、抗病、抗逆等幾類。1983年國際首例轉基因作物(煙草、馬鈴薯)問世，在隨后的三十多年轉基因作物商業(yè)化生產得到了迅猛發(fā)展。隨著轉基因作物的發(fā)展，我國對轉基因作物(GMOS)及其衍生產品制定了相應的法律、法規(guī)進行標識。

1 轉基因作物發(fā)展現狀

自轉基因作物商業(yè)化種植以來推廣面積不斷擴大。據國際農業(yè)生物技術應用服務組織(International service for the acquisition of Agri-biotech applications, 簡稱ISAAA)報道，全球已經有二十多個國家種植了轉基因作物。種植面積約1.92億公頃。累計達 25 億公頃以上。轉基因作物在美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度等 5 大種植國的應用率達到90%以上其中阿根廷幾乎達到 100%。全球有 26 個國家和地區(qū)種植轉基因作物，只有5個是發(fā)達國家，其余全為發(fā)展中國家。轉基因作物的種植和推廣在歐洲和日本遇到的阻力最大，反轉聲音最強烈。目前，從種植面積看，全球種植最大的四大轉基因作物分別是大豆 > 玉米 > 棉花 > 油菜。而轉基因作物種植面積最大的 5個國家分別是美國>巴西>阿根廷>加拿大>印度，占全球轉基因作物種植面積 91%。美國的轉基因作物種植面積最大的是大豆，為 3 408 萬公頃轉基因大豆，其次是轉基因玉米，達到3 317 萬公頃。轉基因棉花506 萬公頃，轉基因油菜90 萬公頃，轉基因甜菜49.1 萬公頃，轉基因牧草(紫花苜蓿 126萬公頃。巴西和阿根廷種植的轉基因作物主要為大豆，其次是轉基因玉米和轉基因棉花。加拿大種植的轉基因作物主要是油菜、大豆、玉米和甜菜。而印度則主要種植轉基因抗蟲棉，2018 年的種植轉基因抗蟲棉面積達1 160 余萬公頃。

我國開展轉基因技術研發(fā)比較早，但對于轉基因作物的推廣一直持比較科學審慎的態(tài)度。世界上第一個商業(yè)化種植轉基因作物(煙草)是我國，早在1992年便實現商業(yè)化種植。目前，我國轉基因專利數量達到 個，位列全球第二。在水稻基因克隆及功能基因組學研究領域處于世界領先水平，棉花、大豆、玉米、小麥功能基因的研究也步入了國際前列。截至2019 年年底，轉基因專項共育成176 個轉基因抗蟲棉新品種，累計推廣種植面積達3 133.33 hm2,減少70%以上的農藥使用，國產轉基因抗蟲棉占據市場份額的99%以上。目前，我國已批準可以進口的轉基因作物有木瓜、棉花、甜菜、大豆、油菜、玉米等；已獲得安全證書的轉基因作物有玉米和水稻；僅僅批準了棉花和木瓜轉基因作物可進行商業(yè)化種植。我國批準進口的轉基因大豆品種18 個。這些品種都是用作加工原料、提煉大豆油、腐竹、豆腐等豆制品等。這些轉基因品種在我國是禁止禁止種植。目前我國批準進口的轉基因玉米品種約 20 多個，這些轉基因玉米也全都禁止在國內種植，只能用于飼料加工、榨油和工業(yè)原料。

2 轉基因作物及品種

目前，種植最為廣泛的轉基因作物包括大豆、棉花、玉米和油菜四大類，其他較為常見的有轉基因木瓜、番茄、甘蔗、蘋果、甜菜、苜蓿和 蘋果等。

2.1 棉花

棉花所轉的基因主要為轉 Bt殺蟲基因和耐除草劑基因。我國的棉花轉基因作物種植較為廣泛。而且國內轉基因品種選育工作起步早，取得的成績也很突出。早在上世紀90年代初我國就開展了轉 Bt 基因棉花研究的研究工作，并成功培育了我國第一個具有商業(yè)化種植前景的轉 Bt 基因抗蟲棉，該品種于 1997 年開始在我國廣泛種植。由于其對棉鈴蟲的抗性效果非常顯著，深受棉農喜愛，因此，大田和市面上的棉花絕大多數為轉基因棉花。目前，轉基因抗蟲棉是全球第三大廣泛種植的轉基因作物，已達到2 500萬公頃以上。轉基因棉花品種的推廣應用，對整個棉花產業(yè)發(fā)展起到了巨大的推動作用。目前商業(yè)化的轉基因棉花主要為抗蟲、耐除草劑、抗病、抗旱的品種。

2.2 轉基因大豆

大豆的轉基因以耐除草劑基因為主，其次還有抗蟲、高油酸含量及品質改良等幾類。轉入的目標基因包括 cp4 epsps、gm-hra、pat、bar、aad-12、cry1Ac、cry1F、fatb1-A、fad2-1A 等。據國際農業(yè)生物技術應用服務組織(International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications,ISAAA)統(tǒng)計，轉基因大豆品種是目前全球種植最為廣泛的轉基因作物。轉基因大豆主要為耐除草劑品種和轉基因抗蟲品種。轉基因大豆 2018 年的種植面積高達9 590萬公頃，占全球轉基因作物種植總面積的一半。目前，商業(yè)化的轉基因大豆很多，而以美國等大型外國公司為主。XtendFlex大豆(拜耳)：耐草甘膦、麥草畏和草銨膦。拜耳發(fā)布的數據顯示，2016年初由孟山都推出的Roundup Ready Xtend大豆現在美國種植面積位列第一，預計在2020年應用面積達到5 000萬英畝。XtendFlex大豆正是基于Roundup Ready Xtend技術(耐草甘膦和麥草畏)開發(fā)而成的產品，擁有耐草甘膦、麥草畏和草銨膦除草劑的三重性抗性基因，且草甘膦耐性更強。麥草畏重新獲登、草銨膦需求空間廣闊將與該轉基因作物的推廣形成合力，有效推動XtendFlex大豆和草銨膦市場的進一步發(fā)展。Intact 2Xtend大豆(拜耳)抗蟲、耐麥草畏和草甘膦。2020年11月，拜耳公司在巴西推出首個采用Intact 2Xtend技術的第三代轉基因大豆品種。該品種能夠耐麥草畏和草甘膦除草劑，并擁有三種抗蟲蛋白，Cry1A.105，Cry2Ab2 以及Cry1Ac。多個抗蟲蛋白的聚合將顯著增加作物對鱗翅目害蟲的防護能力。目前，中國政府對該品種進行了較長時期的審查和批準程序后決定為Intact 2Xtend大豆的進口頒發(fā)安全證書，允許其作為食品/飼料的加工原料在國內使用。歐盟是全球大豆第二大進口地區(qū)，正等待歐盟委員會的最終批準。MS Technologies-XitavoTM大豆：耐草甘膦、草銨膦和2,4-滴膽堿。Xitavo品系是MS Technologies采用Enlist E3?技術開發(fā)的轉基因大豆，堆疊三種耐除草劑性狀，巴斯夫公司將于2021年上市Xitavo大豆。大北農-耐除草劑大豆DBN-09004-6品種：耐草甘膦和草銨膦。與常規(guī)品種相比，DBN-09004-6能耐受標簽推薦中4倍劑量的草甘膦和2倍的草銨膦。DBN-09004-6于2019年2月27日獲得阿根廷政府的種植許可，這是中國公司研發(fā)的轉基因種子首次在國際上獲批。2020年6月，該品種進一步獲得我國轉基因生物安全證書(進口)批準，這也是中國首次批準進口國內公司研發(fā)的轉基因大豆。

2.3 轉基因玉米

轉基因抗蟲、耐除草劑玉米是全球第二大轉基因作物，2018 年種植面積為 5 890 萬公頃。一種常見的土壤細菌——蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis,Bt)，能產生幾種蛋白質，昆蟲攝入后就會死亡，但這些蛋白質對人類無害。將控制這些蛋白合成的基因(Bt)轉入玉米后，就能在玉米植株體內產生 Bt 毒蛋白，可以很好的減輕或避免蟲害。Bt 殺蟲基因已成為轉基因作物中應用最為廣泛的抗蟲基因，目前還在不斷研發(fā)殺蟲活性更高、殺蟲譜更廣的新 Bt 毒蛋白基因。轉 Bt 基因抗蟲玉米因其抗玉米螟、棉鈴蟲、粘蟲等效果顯著，已經使玉米成為商業(yè)化種植速度最快的轉基因作物作物之一。目前，商業(yè)化種植的轉基因玉米主要為抗蟲、耐除草劑、抗旱以及品質改良等品種，轉入的基因包括 cry1Ab、epsps、Cry2Aj、G10evo、maroACC、bar、Cry1Ab-Ma、mCry2Ab、mG2-aroA、cp4epspsZM等。如：科迪華-DP202216玉米是由杜邦先鋒公司(現為科迪華)開發(fā)的一款具有抗草銨膦性狀的轉基因玉米。該玉米包含一個轉入的玉米高產基因zmm28和一個耐草銨膦除草劑基因mo-pat。美國農業(yè)部動植物衛(wèi)生檢驗局(APHIS)已于2019年7月邀請公眾對轉基因玉米DP202216的放松管制申請進行評議。玉米DBN9936：抗蟲、耐草甘膦，抗蟲耐除草劑玉米DBN9936對危害玉米的主要鱗翅目害蟲包括玉米螟、東方粘蟲、桃蛀螟、棉鈴蟲、勞氏粘蟲、粟灰螟、高粱條螟、二點委夜蛾等具有良好的抗性，同時DBN9936能耐受標簽推薦中劑量4倍的草甘膦，其草甘膦抗性滿足我國大田玉米安全生產的實際使用要求。2019年12月份，DBN9936獲得轉基因生物生產應用安全證書。玉米DBN9858：耐草甘膦和草銨膦。DBN9858可安全耐受4倍量的草甘膦和2倍量的草銨膦，該品系將作為抗蟲玉米庇護所材料使用，與抗蟲耐除草劑玉米品系配合，以延緩玉米害蟲抗性的產生。2020年7月，DBN9858獲得我國轉基因生物生產應用安全證書。杭州瑞豐-瑞豐125玉米：耐草甘膦、抗蟲。瑞豐125于2020年1月獲得轉基因生物安全證書。瑞豐125由 Hi-II 為受體，轉 cry1Ab/cry2Aj 和 g10evo-epsps 后獲得的轉基因株系。該轉基因株系在培育過程中沒有使用抗生素基因。轉基因玉米瑞豐125對當前我國玉米田主要鱗翅目類害蟲玉米螟、棉鈴蟲、東方黏蟲等具有良好抗性，也對靶標草甘膦除草劑具有良好抗性，可滿足我國大田玉米生產中的實際雜草防治需求。

2.4 轉基因油菜

油菜是重要的油料作物，也是種植最廣泛的轉基因作物之一。根據ISAAA 統(tǒng)計，截止到2018 年，轉基因油菜作物的的種植面積已經達到1 000 萬公頃以上。這其中，美國和加拿大是最早也是面積最大的商業(yè)化種植轉基因油菜的國家。油菜轉基因品種也比較多。美國已批準的商業(yè)化轉基因油菜品種 40多個，美國種植的油菜品種中都是轉基因油菜品種。目前，我國批準進口的轉基因油菜包括 Ms1Rf1、MON88302、T45、Oxy-235、Ms8Rf3、Ms1Rf2、Topas19/2、GT73 等抗除草劑品種，都是用作加工原料，主要是制成菜籽油進行售賣。

2.5 轉基因糖料

糖料作物主要指甘蔗、甜菜和玉米。轉基因糖料這里主要介紹轉基因BtRR-巴西農業(yè)研究公司(Embrapa)：耐草甘膦、抗小蔗螟(Diatraea saccharalis)。小蔗螟是甘蔗中的主要害蟲。根據甘蔗研究所(ITC)的數據，甘蔗業(yè)占據巴西國內生產總值(GDP)的2%，該害蟲每年帶來的損失估計可達50億雷亞爾。BtRR甘蔗已于2020年完成田間試驗。該品種結合了兩種不同作用方式的抗性基因，可抵抗小蔗螟和四倍劑量的草甘膦除草劑。BtRR由Embrapa與初創(chuàng)公司PangeiaBiotech合作開發(fā)。預計BtRR于2022/23年進入市場，估計到2030年該轉基因品種將占種植面積的30%。

據報道，甜菜目前國外有 3 個轉基因甜菜品種，我國批準進口的甜菜有 1 個品種(H7-1)，用作加工原料。我國目前沒有批準轉基因甜菜的商業(yè)化種植。據農業(yè)部發(fā)布的《進口用作加工原料的農業(yè)轉基因生物審批情況》，2004年以來我國批準了一種轉基因甜菜用作加工原料。具體如下：抗除草劑H7-1甜菜，由Monsanto Company(孟山都公司)選育。

2.6 轉基因木瓜

番木瓜廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，被譽為四大“嶺南佳果”之一。番木瓜環(huán)斑病毒是為害最嚴重的病害木瓜病害，該病的發(fā)生給木瓜產業(yè)造成毀滅性的打擊。1990 年世界首個轉抗番木瓜環(huán)斑病毒基因的木瓜品系在美國培育成功，1998 年美國批準商業(yè)化種植轉基因番木瓜品種，轉基因木瓜品種的選育成功對木瓜產業(yè)發(fā)展起到了巨大推進作用。2003 年被加拿大、2011 年被日本批準進口，2011 年底被日本批準種植。我國于 2010 年引進轉基因木瓜?！叭A農1號”是華南農業(yè)大學歷時 10 年自主研發(fā)的轉基因番木瓜品種，1990 年代中期華南農業(yè)大學針對番木瓜存在嚴重的環(huán)斑病毒，利用轉基因技術，將PRSV的核苷酸片段轉化入了番木瓜植株，獲得了高抗優(yōu)質的轉基因番木瓜——華農1號系列品系，可抗華南地區(qū)現已發(fā)現的所有5個病毒株系。2006年正式培育成功，隨后在廣東省進行了 5 年的區(qū)域實驗和推廣，2010 年獲農業(yè)農村部頒發(fā)的安全證書“農基安證字(2010)056 號”，隨后在我國華南地區(qū)開始大規(guī)模種植。目前，我國市面上 90% 以上的木瓜均為轉基因木瓜。

2.7 其他

轉基因番茄，1994 年，由美國 Calgene 公司成功培育的世界首例商品化轉基因作物一轉基因延熟耐儲存番茄Flavr-SavrTM 獲準進入市場。近年來，用轉基因方法已培育出抗病蟲害、抗除草劑、抗逆、延遲成熟和品質改良的番茄品種，番茄雄性不育系轉基因育種也取得了一定進展。

轉基因大米。維生素 A 缺乏(簡稱 VAD)是全球性公共衛(wèi)生問題。據報道，全球約1.2-1.3 億的兒童存在維生素 A 缺乏。前幾年媒體報道的黃金大米，是通過轉基因技術將胡蘿卜素轉化酶系統(tǒng)轉入到大米胚乳中，進而可獲得外表為金黃色的轉基因大米，英文為Golden Rice。該大米富含胡蘿卜素，富含維生素A，由先正達公司研發(fā)。其主要功能為幫助人體增加維生素A吸收，而這個功能普通大米恰恰不具備。質疑者認為黃金大米可能會嚴重威脅到環(huán)境和糧食安全，它也并不能解決造成維生素A缺乏癥的根本原因——貧困和缺乏多樣化的飲食。

3 結束語

隨著生物技術的發(fā)展，轉基因作物于人們的生活已經越來越密切。做好食用安全和環(huán)境安全將成為人類共同的面臨的問題。這需要全世界相關科技工作者共同努力。