破解種業(yè)“卡脖子”難題，我國(guó)生物育種產(chǎn)業(yè)化走到哪一步了？

近日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部官網(wǎng)發(fā)布公示，37個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米品種、14個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆品種通過初審。這意味著，繼獲批轉(zhuǎn)基因生物安全證書后，生物育種產(chǎn)業(yè)化邁出了更堅(jiān)實(shí)一步。

玉米是我國(guó)第一大糧食作物，約占糧食種植總面積的35%，年產(chǎn)量占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的40%。我國(guó)大豆長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，供需矛盾突出，2022年進(jìn)口量超9000萬(wàn)噸，對(duì)外依存度高達(dá)82%，這兩者在保障我國(guó)糧食安全中都扮演著舉足輕重的角色，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化將進(jìn)一步增強(qiáng)我國(guó)糧食安全的可持續(xù)性。

（圖片來(lái)源：視覺中國(guó)）

良種對(duì)我國(guó)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率超過45%

我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，保障糧食安全是頭等大事。種子作為農(nóng)業(yè)的“芯片”，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。加快轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用是著眼于未來(lái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)業(yè)分工的必然選擇，也是解決我國(guó)糧食安全、農(nóng)業(yè)科技可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要途徑。

據(jù)了解，2021年我國(guó)啟動(dòng)轉(zhuǎn)基因玉米、大豆產(chǎn)業(yè)化科研試驗(yàn)田試點(diǎn)，2022年試點(diǎn)擴(kuò)展至農(nóng)戶大田，2023年試點(diǎn)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到河北、內(nèi)蒙古、吉林、四川、云南5省20縣，并在甘肅省安排制種。本次通過初審的轉(zhuǎn)基因玉米、大豆品種，抗蟲和耐除草劑的性狀突出，試點(diǎn)顯示對(duì)草地貪夜蛾等鱗翅目害蟲的防治效果在90%以上，除草效果在95%以上，增產(chǎn)在10%左右，充分證明了國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)良特性和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

當(dāng)前轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化已處在一個(gè)非常重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。今年的中央一號(hào)文件已明確提出，要加快玉米、大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐，有序擴(kuò)大試點(diǎn)范圍，規(guī)范種植管理。各項(xiàng)政策頻頻出臺(tái)，轉(zhuǎn)基因安全評(píng)價(jià)、主要農(nóng)作物品種審定、種子生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)許可、農(nóng)業(yè)植物品種命名等規(guī)章制度以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等不斷修改完善，轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的制度體系已經(jīng)基本形成。

數(shù)據(jù)顯示，良種對(duì)我國(guó)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率超過45%?？萍紕?chuàng)新賦能的一粒粒良種，將助力提升我國(guó)農(nóng)業(yè)科技水平和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，縮小與國(guó)外的產(chǎn)能差距，防止“受制于人”。站在當(dāng)前生物育種產(chǎn)業(yè)化加速的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，科學(xué)家們都怎么看？

我國(guó)育種產(chǎn)品已具有相當(dāng)?shù)膰?guó)際競(jìng)爭(zhēng)力

“滿足對(duì)糧食的剛性需求任重道遠(yuǎn)，包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)的現(xiàn)代生物育種已是農(nóng)業(yè)育種技術(shù)發(fā)展的方向。我國(guó)的生物育種技術(shù)曾走在國(guó)際前列，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展明顯滯后。在確保安全的基礎(chǔ)上，占領(lǐng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)制高點(diǎn)至關(guān)重要?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院講席教授、中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員許智宏說。

目前我國(guó)已初步建成獨(dú)立完整的生物育種研發(fā)體系，已擁有抗病蟲、抗除草劑、抗旱耐鹽、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)改良等重要基因的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)，棉花、水稻、玉米等轉(zhuǎn)基因作物的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究已形成了自己的優(yōu)勢(shì)與特色。同時(shí)，隨著近年來(lái)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進(jìn)，我國(guó)育種隊(duì)伍和產(chǎn)品都已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)膰?guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

“下一步，應(yīng)在尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推進(jìn)生物育種的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，加快玉米、大豆生物技術(shù)育成品種的審定及推廣應(yīng)用，為現(xiàn)代生物育種技術(shù)創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)?！?/p>

轉(zhuǎn)基因大豆節(jié)本增效顯著

大豆是我國(guó)供需矛盾最突出的一個(gè)農(nóng)作物。我國(guó)每年對(duì)大豆的需求在1.1億噸左右，而就2022年來(lái)看，我國(guó)大豆種植面積是1.5億畝，總產(chǎn)量超過2000萬(wàn)噸，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)需求。我國(guó)每年要花費(fèi)數(shù)千億元，從美國(guó)、巴西和阿根廷進(jìn)口大豆。

同時(shí)，我國(guó)大豆的產(chǎn)能目前和國(guó)外還存在很大差距。2022年我國(guó)大豆平均畝產(chǎn)僅132公斤，而美國(guó)已經(jīng)達(dá)到了225公斤，國(guó)內(nèi)平均單產(chǎn)不到美國(guó)的60%，且從1996-2022年，幾乎未有明顯的改變。我國(guó)大豆單產(chǎn)和美國(guó)大豆單產(chǎn)差距也在逐漸拉大，1996年平均畝產(chǎn)差距還在55公斤，到2022年差距已擴(kuò)大到了93公斤。

“經(jīng)過多年研發(fā)，我國(guó)已自主培育出耐除草劑抗蟲轉(zhuǎn)基因大豆。大田試種顯示，種植轉(zhuǎn)基因大豆可實(shí)現(xiàn)雜草防除高效化和輕簡(jiǎn)化，節(jié)本增效優(yōu)勢(shì)明顯?！敝袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員、國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家郭勇介紹說。

通過常規(guī)大豆和耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆除草效果的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)三大特點(diǎn)。一是耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆除草更為徹底，對(duì)惡性雜草也有很好的防治效果。二是除草窗口期比較長(zhǎng)，連續(xù)降雨和田間難操作的時(shí)候，也可以進(jìn)行很好的操作。三是使用的草甘膦除草劑殘留量低，可以有效實(shí)現(xiàn)和其他作物的輪作。

“比較而言，種植耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆，除草成本可降低50%-60%；在增產(chǎn)方面，因?yàn)槌莞訌氐祝瑴p少了雜草造成的產(chǎn)量損失。此外，耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米大豆的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)大豆、玉米輪作，保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使我們的農(nóng)業(yè)更加綠色，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益突出。”郭勇說。

為什么瞄準(zhǔn)耐除草劑和抗蟲這兩個(gè)性狀？

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所科研處處長(zhǎng)、研究員王友華介紹說，科學(xué)家們致力于利用現(xiàn)代科技，尤其是農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)來(lái)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的耕地銳減、水資源災(zāi)害頻發(fā)、環(huán)境惡化等棘手問題。應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)抗病、抗蟲的新品種，旨在確保作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，減少農(nóng)藥施用和環(huán)境污染；培育耐除草劑的新品種可實(shí)現(xiàn)免耕、提高除草效率和降低人力成本；培育養(yǎng)分高效利用的新品種有望提升肥料利用率；研發(fā)抗旱和耐鹽堿的新品種則能夠提高水資源利用效率，拓展鹽堿地的可利用范圍。

目前全球71個(gè)國(guó)家在應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，其中29個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)種植，42個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的利用。國(guó)家是否采納轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要取決于其農(nóng)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)布局的個(gè)性化差異。美國(guó)、巴西、阿根廷等耕地資源豐富的國(guó)家，大力發(fā)展轉(zhuǎn)基因種植，不僅能夠自給自足，還能通過出口獲取外匯。相反，歐洲、日本等耕地有限的國(guó)家更傾向于發(fā)展高附加值農(nóng)業(yè)，通過進(jìn)口大宗農(nóng)產(chǎn)品來(lái)滿足國(guó)內(nèi)需求，所以這些國(guó)家雖然沒有種植轉(zhuǎn)基因作物，但是進(jìn)口轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品。

目前，全球已批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因作物增加至32種，除了玉米、大豆、油菜等重要農(nóng)作物，還包括水果類如木瓜、巴西的抗蟲甘蔗、美國(guó)的防褐化蘋果等。各個(gè)國(guó)家根據(jù)本國(guó)情況，批準(zhǔn)了很多產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，但全球應(yīng)用最廣泛的特性是耐除草劑和抗蟲性狀，這兩個(gè)性狀為保障農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

▲美國(guó)的防褐化蘋果

“我們先看耐除草劑基因。耐除草劑的性狀在全球轉(zhuǎn)基因作物面積中占比80%以上，顯示出全球?qū)τ诔萏匦缘木薮笮枨?。?shù)千年來(lái)，除草一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中迫切需要解決的難題?！?王友華說。

小時(shí)候我們都學(xué)過一首古詩(shī)叫《憫農(nóng)》：“鋤禾日當(dāng)午，汗滴禾下土。誰(shuí)知盤中餐，粒粒皆辛苦”，描繪了農(nóng)民辛勤勞作的除草情景。盡管目前采用的常規(guī)除草劑可以省力、高效、見效快，但其難以有效區(qū)分雜草和農(nóng)作物。它是普殺性的，容易誤傷，而且還存在土壤中農(nóng)藥殘留問題，影響下一茬農(nóng)作物的種植。而轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物能耐受特異的除草劑，其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用能夠有效地解決上述除草難題，降低勞動(dòng)力成本，推動(dòng)種植模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

另一個(gè)特性為什么選了抗蟲？聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)顯示，全球每年因病蟲害導(dǎo)致的作物損失超過2500億美元。傳統(tǒng)的農(nóng)藥防治方式雖然可以防治蟲害，但農(nóng)藥的大量施用不僅增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)對(duì)人類生命健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家成功將抗蟲基因引入大豆、棉花、玉米等農(nóng)作物中，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物的抗蟲特性，大幅減少了對(duì)農(nóng)藥的依賴，不僅經(jīng)濟(jì)效益顯著，還降低了農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

近年來(lái)，我國(guó)生物育種基礎(chǔ)性研究工作處于國(guó)際領(lǐng)先，獲得了耐除草劑、抗病蟲等一批重大育種價(jià)值的基因，目前授權(quán)專利僅次于世界第一的美國(guó)。當(dāng)前我國(guó)從美國(guó)、巴西、阿根廷等國(guó)家大量進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因大豆和玉米雖然有效保障了我國(guó)畜牧業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，但相關(guān)技術(shù)和品種的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)仍然掌握在跨國(guó)公司手中。

“如果未來(lái)想要實(shí)現(xiàn)自給自足，我們必須加快自主創(chuàng)新的轉(zhuǎn)基因大豆、玉米產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，加快培育一批具有廣譜抗蟲性、耐多種除草劑等復(fù)合性狀的優(yōu)異轉(zhuǎn)基因重大品種，為搶占新一輪全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命制高點(diǎn)做好科技支持和產(chǎn)品儲(chǔ)備。”王友華最后說。

撰文/記者 吉菁菁

圖文編輯/陳永杰