轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展分析

朱安俊

（全國(guó)農(nóng)業(yè)展覽館，北京 100026）

進(jìn)入21世紀(jì)，農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)由生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)工程和農(nóng)業(yè)管理技術(shù)所構(gòu)成。這些技術(shù)的配合，將使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展到一個(gè)新水平。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是一項(xiàng)生物技術(shù)，其打破了物種隔離，可以使不同物種的基因按人們的設(shè)計(jì)精準(zhǔn)地重新組合，這就避免了雜交育種過程中的隨機(jī)性、盲目性和不確定性，更加安全可靠和高效。轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品是現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的偉大成果，可以獲得抵抗病蟲害的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品。

1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法和顯微注射法等方法將基因從一個(gè)生物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生物體，進(jìn)行很多次的人工選育，從而獲得穩(wěn)定性狀的轉(zhuǎn)基因生物體新品種的過程。生物體是動(dòng)物、植物、真菌、細(xì)菌及病毒等的統(tǒng)稱。

1.1 農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法

農(nóng)桿菌的主要生活環(huán)境為土壤，并且其屬于一種微生物，在自然狀態(tài)下，能夠?qū)﹄p子葉植物、裸子植物產(chǎn)生感染。農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法的過程包括：科研人員要將農(nóng)桿菌插入植物的基因進(jìn)行滅活處理，然后將目的基因插入到經(jīng)過滅活處理的T-DNA區(qū)，再通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及組織培養(yǎng)技術(shù)，共同培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因植株。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，培育出人類所需要的優(yōu)良品種。比如轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻，轉(zhuǎn)移的目的基因就是抗蟲基因，國(guó)際水稻所采用根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻技術(shù)將抗蟲基因?qū)胨?，育成抗二化螟、縱卷葉螟的轉(zhuǎn)基因水稻。

1.2 基因槍法

基因槍法，這一方法是1987年，美國(guó)康奈爾大學(xué)的生物化學(xué)系科學(xué)家約翰·桑福德（John.C.Sanford）研究成功的。這一技術(shù)是將直徑4 μm的鎢粉或金粉在含有目的基因的DNA中浸泡，用基因槍將這些含有目的基因的鎢?；蚪鹆４蛉胫参锛?xì)胞、組織或器官中，依靠基因槍來幫助導(dǎo)入目的基因。其優(yōu)點(diǎn)包括：應(yīng)用面廣、操作方法簡(jiǎn)便、高效及安全等?；驑尫ㄟm用于動(dòng)植物、細(xì)胞培養(yǎng)物、胚胎和細(xì)菌的轉(zhuǎn)基因。

基因槍最早是出現(xiàn)在1987年，最早的基因槍叫作臺(tái)式基因槍，最原始的類型就是火藥型基因槍。直到1990年，美國(guó)一公司首次推出了基因槍系統(tǒng)。這種新型基因槍系統(tǒng)是一種臺(tái)式基因槍。1992年，另一公司又推出了另一種基因槍。1989年，我國(guó)中國(guó)科學(xué)院生物物理所也研究出了新型槍種，1991年，清華大學(xué)也推出了一種新型基因槍，并且為此申請(qǐng)了專利。

1996年，伯樂公司正式推出了第二代基因槍，這種基因槍是手持槍，也是全世界第一把手持基因槍。第二代基因槍的出現(xiàn)，能夠?qū)饷}沖進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)小塑料管內(nèi)壁預(yù)包的DNA、RNA或者其他生物學(xué)材料的金粉顆粒起到帶動(dòng)作用，并且能夠直接將其打入細(xì)胞內(nèi)。因?yàn)榈诙驑尩捏w積較小，便于隨身攜帶，進(jìn)而基因槍的應(yīng)用范圍明顯拓寬。

直至2009年，第三代基因槍被研制成功，即GDS-80手持基因槍，第三代基因槍將流體動(dòng)力學(xué)結(jié)合航空動(dòng)力學(xué)，氦氣或者氮?dú)庠诘盅籂顟B(tài)下，將生物分子的速度升高至極高狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)傳送基因過程。第三代基因槍在低壓下進(jìn)行傳導(dǎo)，能夠大大降低對(duì)細(xì)胞的損傷程度，減少槍體轟擊的噪音，其子彈的制備也從干式轉(zhuǎn)化為濕式，省去了烘干這一步驟，將整個(gè)流程明顯簡(jiǎn)化。

1.3 花粉管通道法

花粉管通道法，該方法于80年代初期由我國(guó)著名生物化學(xué)家周光宇教授與江蘇農(nóng)科院的科研人員首先在棉花上合作建立的。其領(lǐng)導(dǎo)的研究組證明DNA經(jīng)花粉管通道確實(shí)能直接到達(dá)胚囊；將M13（mp7）DNA導(dǎo)入棉花，證明了棉胚中有M13（mp7）DNA的整合；花粉管通道法首先應(yīng)用于棉花獲得成功。目前，我國(guó)仍然有上百家科研單位，通過花粉管通道法對(duì)稻、麥、棉、菜和豆等植物進(jìn)行培養(yǎng)。就是使用花粉管通道法培育出國(guó)內(nèi)推廣面積最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉?；ǚ酃芡ǖ婪ㄗ蠲黠@的優(yōu)勢(shì)就在于其無須依靠培養(yǎng)人工再生植物，從技術(shù)角度來看，相對(duì)簡(jiǎn)單，更加容易由工作人員掌握。

1.4 顯微注射法

顯微注射法，顧名思義，就是在顯微鏡的幫助下，使用極細(xì)的玻璃微量注射針，通過該注射針將外源基因片段注射進(jìn)受體細(xì)胞中，然后通過不斷培養(yǎng)及篩選，從而得到轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。此法已成功運(yùn)用于包括魚、鼠、兔子及許多大型家畜，如牛、羊和豬等轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。

2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)政策法規(guī)

20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開始進(jìn)行轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的研究，是國(guó)際上農(nóng)業(yè)生物工程應(yīng)用最早的國(guó)家之一，轉(zhuǎn)基因作物育種在轉(zhuǎn)基因水稻等研究領(lǐng)域已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以使轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品具有很多優(yōu)良性狀如抗蟲、改良營(yíng)養(yǎng)成分、耐除草劑、耐儲(chǔ)藏和增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等。正如中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員黃大昉所說，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然，在未來將成為一種常規(guī)的技術(shù)。黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展。轉(zhuǎn)基因是一項(xiàng)新技術(shù)，也是一個(gè)新產(chǎn)業(yè)，具有廣闊發(fā)展前景，要大膽研究創(chuàng)新，占領(lǐng)制高點(diǎn)，同時(shí)涉及安全的因素都要考慮到。

我國(guó)非常重視對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的監(jiān)管，先后制定了一系列的法規(guī)和制度。如《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法》《中華人民共和國(guó)食品安全法》將轉(zhuǎn)基因食品同其他商品一道列入該法適用范圍。

目前，已有40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)制定了相關(guān)的法律和法規(guī)，要求對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)管理，以保護(hù)消費(fèi)者的知情權(quán)和選擇權(quán)。歐盟在1990年頒布的轉(zhuǎn)基因生物管理法規(guī)（220/90號(hào)指令）中確定了轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)管理框架。2002年，歐盟對(duì)轉(zhuǎn)基因標(biāo)識(shí)管理政策進(jìn)行了修改，要求對(duì)所有轉(zhuǎn)基因植物衍生的食品及飼料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并將標(biāo)識(shí)的最低限量降低到0.9%。

3 國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)狀

中國(guó)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，2008年，我國(guó)國(guó)務(wù)院設(shè)置了轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)，其目的就是支持我國(guó)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究，目前，國(guó)內(nèi)科研人員共克隆了137個(gè)基因，共獲取了6項(xiàng)專利，專利數(shù)量在全球中占第二位，僅少于美國(guó)。在國(guó)際上，是第一個(gè)將基因編輯技術(shù)應(yīng)用在水稻、小麥上的國(guó)家，將基因刪除、定點(diǎn)重組進(jìn)行創(chuàng)新，明顯提升了國(guó)內(nèi)自主基因、自主技術(shù)以及自主品種的研發(fā)。郭三堆育種專家和研究小組1994年培育出中國(guó)轉(zhuǎn)基因棉花植株，使中國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的國(guó)家。1997年，又成功研制出雙價(jià)抗蟲棉品種。截至2019年底，轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)共育成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種176個(gè)。

目前，我國(guó)已有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因耐儲(chǔ)藏番茄、轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻及轉(zhuǎn)植酸酶玉米等轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品，每年種植的農(nóng)產(chǎn)品只有轉(zhuǎn)基因棉花和抗病毒轉(zhuǎn)基因番木瓜。1997年我國(guó)開始種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品，當(dāng)年種植面積僅為670 hm2。1998年中國(guó)開始種植轉(zhuǎn)基因棉花，只種植了6.3萬hm2，此后轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在中國(guó)的種植面積增長(zhǎng)迅猛，2001年達(dá)到150萬hm2，2002年突破200萬hm2，2004年至2011年一直維持在300萬hm2以上。2014年，中國(guó)710萬小農(nóng)戶（耕地面積為0.5～0.6 hm2的農(nóng)戶）成功種植390萬hm2轉(zhuǎn)基因棉花，約占棉花種植總面積（420萬hm2）的93%；2015年中國(guó)成功種植了370萬hm2的轉(zhuǎn)基因棉花，約占棉花種植總面積（380萬hm2）的97%。

2012年，抗病毒轉(zhuǎn)基因番木瓜首次在海南島種植2 000 hm2，2013年，在中國(guó)最主要的木瓜種植大省廣東省，轉(zhuǎn)基因番木瓜采用達(dá)到95%，即4 500 hm2木瓜中有4 275 hm2是轉(zhuǎn)基因抗環(huán)斑病毒番木瓜；2014年廣東、海南和廣西3省共種植了約8 500 hm2抗病毒番木瓜，2015年種植了7 000 hm2。轉(zhuǎn)基因番木瓜自身有著其得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)：抗病能力強(qiáng)，產(chǎn)量有保證；節(jié)約資源，促進(jìn)了番木瓜生產(chǎn)用地的減少；轉(zhuǎn)基因番木瓜與非轉(zhuǎn)基因番木瓜相比，在微生物毒素、農(nóng)藥殘留等方面更安全。

我國(guó)批準(zhǔn)進(jìn)口用作加工原料的轉(zhuǎn)基因作物有大豆、玉米、油菜、棉花和甜菜。根據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部海外農(nóng)業(yè)局2015年1月5日發(fā)布的《中國(guó)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)年報(bào)》，截至2014年12月31日統(tǒng)計(jì)，中國(guó)批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品共涉及41個(gè)轉(zhuǎn)基因事件或事件組合。

全世界自1996年實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因作物大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化到2022年已有20多年，轉(zhuǎn)基因作物種植面積增長(zhǎng)超100倍，由1996年170萬hm2增加到2019年1.904億hm2。ISAAA數(shù)據(jù)顯示，2019年5大轉(zhuǎn)基因種植國(guó)家的種植面積占比近90%，其中，美國(guó)種植面積為7150萬hm2；巴西種植面積為5 280萬hm2；阿根廷種植面積為2 400萬hm2；加拿大種植面積為1 250萬hm2；印度種植面積為1190萬hm2。中國(guó)的轉(zhuǎn)基因種植面積為320萬hm2，位列第七位。

4 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品安全性分析

自20世紀(jì)80年代以來，人類食用轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品已有40余年。國(guó)際商品法典委員會(huì)制定的轉(zhuǎn)基因食品安全評(píng)價(jià)指南，是各國(guó)開展安全評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。至今，尚未發(fā)生被科學(xué)證實(shí)的轉(zhuǎn)基因安全問題。世界衛(wèi)生組織：目前在國(guó)際市場(chǎng)上可獲得的轉(zhuǎn)基因食品已通過安全性評(píng)估，并且可能不會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生危險(xiǎn)。此外，在此類食品獲得批準(zhǔn)的國(guó)家，民眾對(duì)這些食品的消費(fèi)未顯示對(duì)人類健康的影響。歐盟委員會(huì)：根據(jù)500多個(gè)獨(dú)立科學(xué)團(tuán)體歷時(shí)25年開展的130多個(gè)科研項(xiàng)目，得出結(jié)論，“生物技術(shù)，特別是轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并不比傳統(tǒng)育種技術(shù)更有風(fēng)險(xiǎn)。”毒理學(xué)學(xué)會(huì)：科學(xué)分析表明，轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)過程不大可能導(dǎo)致任何連毒理學(xué)家都不能預(yù)知的其他危害。對(duì)消費(fèi)者而言，現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因食品的安全水平看來與傳統(tǒng)食品的安全水平相當(dāng)。

國(guó)際科學(xué)理事會(huì)：現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因作物及由其制成的食品，已被判定可以安全食用，所使用的檢測(cè)方法被認(rèn)為是合理適當(dāng)?shù)?。巴西科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院、印度國(guó)家科學(xué)院、墨西哥科學(xué)院、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和第三世界科學(xué)院發(fā)表《轉(zhuǎn)基因植物與世界》，認(rèn)為“可以利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)更有營(yíng)養(yǎng)、儲(chǔ)存更穩(wěn)定的食品，給工業(yè)化和發(fā)展中國(guó)家的消費(fèi)者帶來惠益?！?/p>

5 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品對(duì)人類的貢獻(xiàn)

5.1 轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)國(guó)農(nóng)民產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益

從1996—2009年，全世界農(nóng)民種植轉(zhuǎn)基因玉米帶來的總收益為167億美元，種植轉(zhuǎn)基因大豆帶來的收益為250億美元，種植轉(zhuǎn)基因棉花的總收益為254億美元。2013年轉(zhuǎn)基因技術(shù)使全球增產(chǎn)6 400萬t農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)民增收204億美元。截至2012年，我國(guó)自己研制的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種種植面積，達(dá)到全國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植總面積的95%以上，累計(jì)為棉農(nóng)增收節(jié)支900多億元。2014年中國(guó)700多萬小農(nóng)戶繼續(xù)種植轉(zhuǎn)基因作物。2015年種植轉(zhuǎn)基因棉花的農(nóng)民人數(shù)超過660萬。實(shí)際受益于轉(zhuǎn)基因Bt棉花的中國(guó)農(nóng)民就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了1 700萬。

5.2 提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量

2014年5月6日，英國(guó)獨(dú)立調(diào)查咨詢機(jī)構(gòu)PG Economics在其網(wǎng)站上全文發(fā)布《全球轉(zhuǎn)基因作物社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益報(bào)告》，報(bào)告顯示，1996—2012年，轉(zhuǎn)基因技術(shù)使全世界多生產(chǎn)了1.2億t大豆、2.31億t玉米、1 820萬t皮棉和660萬t油菜籽。

5.3 降低農(nóng)藥使用率，保護(hù)環(huán)境

全世界各國(guó)研發(fā)轉(zhuǎn)基因抗蟲大豆、轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、轉(zhuǎn)基因抗蟲馬鈴薯、抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻和轉(zhuǎn)基因抗蟲番茄等轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的目的就是降低殺蟲劑等農(nóng)藥的使用量，減少對(duì)人類賴以生存自然環(huán)境的污染。根據(jù)國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)（ISAAA）的統(tǒng)計(jì)，由于轉(zhuǎn)基因作物在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模推廣，1996—2014年減少5.835億kg殺蟲劑活性成分的使用量；僅2014年一年就減少270億kg二氧化碳排放，相當(dāng)于一年在公路上減少1 200萬輛汽車的行駛。截至2011年，國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在中國(guó)國(guó)內(nèi)累計(jì)推廣超過5.6億畝（1畝約等于0.066 7 hm2），減少農(nóng)藥使用9 000 kg。