自從人類社會進入農耕文明時代以來,就從未停止過對農作物的遺傳改良。轉基因技術是人類改良農作物的一種最為有效的技術途徑。轉基因技術與傳統(tǒng)育種技術一脈相承,本質上都是通過基因轉移獲得優(yōu)良品種,但轉基因技術可以打破物種界限,實現(xiàn)更為精準、快速、可控的基因重組和轉移,提高育種效率,引領現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的新方向。因而,轉基因技術在抗病蟲、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質等性狀改良方面具有不可替代的作用,同時在緩解資源約束、保障糧食安全、保護生態(tài)環(huán)境、拓展農業(yè)功能等方面應用前景廣闊。
自1996年首例轉基因農作物產(chǎn)業(yè)化應用以來,全球轉基因技術研發(fā)日新月異,轉基因作物產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭強勁。1996年轉基因作物的種植面積為170萬公頃,2011年已達到1.6億公頃,增長94倍,因此轉基因技術被譽為現(xiàn)代農業(yè)史上應用最為迅速的作物技術。美國蘭德公司在“2020年全球技術革命”研究報告中,列舉了16個重大革命性技術,轉基因技術排名第4位。在我國發(fā)改委編制的《國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,生物育種產(chǎn)業(yè)被列為七大國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。轉基因技術是關系到國家核心競爭力的戰(zhàn)略高技術、轉基因生物育種產(chǎn)業(yè)是關系到國家長遠發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
轉基因技術促進全球可持續(xù)性發(fā)展
轉基因技術及其產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了“技術成熟時期”和“產(chǎn)業(yè)發(fā)展時期”兩個階段之后,目前已進入至關重要的搶占技術制高點與經(jīng)濟增長點的“戰(zhàn)略機遇時期”。隨著新基因、新性狀、新方法和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),轉基因技術得到不斷創(chuàng)新和發(fā)展,主要表現(xiàn)在:首先,功能基因種類不斷增加。1996年全球僅有100多個功能基因,到2005年,僅美國農業(yè)部受理安全性評價的功能基因就達到380個。我國轉基因重大專項啟動實施以來,鑒定具有自主知識產(chǎn)權的功能基因300多個,完成了80個以上營養(yǎng)品質、抗旱、耐鹽堿、耐熱、養(yǎng)分高效利用和產(chǎn)量等經(jīng)濟性狀基因的功能驗證,打破了國外基因專利壟斷。其次,轉基因性狀日益豐富。轉基因作物從抗病蟲和除草劑等第一代特性向抗逆、改良營養(yǎng)品質、改變代謝途徑、工業(yè)或醫(yī)藥用生物反應器等第二、三代特性發(fā)展,將在更廣闊的領域改變傳統(tǒng)農業(yè)的面貌。再次,轉基因方法更加多樣,新的基因操作技術和遺傳轉化方法不斷出現(xiàn)。近年來興起的鋅指核酸酶(ZFN)和寡聚核苷酸定向誘變(ODM)等新技術,使植物基因定點突變成為可能。另一個技術發(fā)展趨勢是把轉基因作為育種過程的一個環(huán)節(jié),利用轉基因技術培育非轉基因品種。
轉基因技術目前已進入一個規(guī)?;蓱玫男码A段。2011年,全球29個國家種植轉基因作物 1.6億公頃,占全球作物種植總面積(15億公頃)的10.7%。美國仍保持領先地位,占全球種植面積的43%,但發(fā)展中國家勢頭強勁,種植面積以相當于發(fā)達國家兩倍的速度迅速增長。從1996年至2011年的16年期間,來自全球29個國家的農民中約有1億人次種植了轉基因作物,且累積種植面積超過1.25億公頃。2011年僅轉基因種子的全球市場價值就達到132億美元(高于2010年的117億美元),是2011年全球商業(yè)種子市場370億美元的36%。2010年全球利用轉基因技術獲得的糧食及其他產(chǎn)品價值大約為1600億美元,年增長率高達10% 以上。
轉基因技術是一種節(jié)約耕地的技術,可在目前15億公頃耕地上獲得更高的生產(chǎn)率,因此有助于防止砍伐森林和保護生物多樣性。如果2010年轉基因作物沒有產(chǎn)出2.76億噸額外的糧食、飼料和纖維,那么需要增加9100萬公頃土地種植傳統(tǒng)作物以獲得相同產(chǎn)量,這額外的9100萬公頃中的一部分將極有可能需要耕作生態(tài)脆弱的貧瘠土地和砍伐富有生物多樣性的熱帶雨林。
轉基因技術有利于減輕貧困和饑餓,減少農業(yè)的環(huán)境影響。到目前為止,轉基因棉花已經(jīng)在中國、印度、巴基斯坦、布基納法索及南非等發(fā)展中國家為1500萬資源貧乏的小農戶的收入做出了重要貢獻,并且這一貢獻在今后還將繼續(xù)增強。傳統(tǒng)農業(yè)需要施用大量農藥,對環(huán)境有嚴重影響,轉基因技術能夠減少這種不利影響。1996年至2010年,殺蟲劑活性成分累計減少了4.43億公斤,節(jié)省了9.1%的殺蟲劑。目前全球70%的淡水被用于農業(yè)??购敌誀钭魑锏膽脤κ澜绶秶鷥龋绕涫歉珊祰乐氐陌l(fā)展中國家的農業(yè)體系可持續(xù)性產(chǎn)生重大影響。預計2013年具有抗旱性狀的轉基因玉米雜交種將在美國開始商業(yè)化,2017年之前熱帶抗旱轉基因玉米在撒哈拉以南非洲地區(qū)開始商業(yè)化。轉基因技術有助于減緩氣候變化及減少溫室氣體。通過減少使用礦物燃料、殺蟲劑和除草劑,2010年預計減少了17億公斤二氧化碳排放(相當于路上行駛汽車的數(shù)量減少了80萬輛)。隨著全球氣候變暖,人類面臨的干旱、洪澇等災害將更為頻繁且更為嚴重。同時,2011年全球人口達到70億,2100年將達到101億。全球糧食安全問題日益突出。與傳統(tǒng)育種技術相比,轉基因技術能加快育種進程,培育更多的抗逆優(yōu)良品種,以滿足日益增長的世界人口對糧食的巨大需求。
中國大力發(fā)展轉基因技術是出于現(xiàn)實需求
我國是一個農業(yè)大國,基本特點是人多地少,資源短缺。此外,我國也是一個自然條件并不優(yōu)越的國家,南咸、北堿、東西部寒冷,半壁江山干旱。改革開放30年來,我國農業(yè)和農村發(fā)展取得了舉世矚目的成就,但同時面臨人口增加、資源短缺、環(huán)境惡化、氣候異常、市場競爭等越來越大的壓力,糧食中長期供求形勢依然十分嚴峻。多年來我國糧食增產(chǎn)主要依靠單產(chǎn)的提高,目前主要作物的單產(chǎn)已經(jīng)達到了相當高的水平。但要想進一步提高,確保我國糧食基本自給率95%以上,必須突破現(xiàn)有技術的瓶頸。因此,加快轉基因生物技術的發(fā)展與常規(guī)技術的緊密結合,大幅度提高農產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質,才能滿足我國社會經(jīng)濟發(fā)展對農產(chǎn)品持續(xù)增長的需求。
推動轉基因生物品種產(chǎn)業(yè)化已成為我國既定的戰(zhàn)略決策。2004年以來連續(xù)8個中央一號文件中都強調加快農業(yè)生物技術的發(fā)展。長期以來,國家863、973等科技計劃都將轉基因技術研究作為重大項目予以支持。2008年,我國啟動實施了基因生物新品種培育重大專項,是建國以來農業(yè)科技領域投入最大的高技術項目。轉基因生物新品種培育科技重大專項是《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》16個國家科技重大專項之一,未來15年將投入資金總計約200億元,將抓緊開發(fā)具有重要應用價值和自主知識產(chǎn)權的功能基因和生物新品種,在科學評估、依法管理基礎上,推進轉基因新品種產(chǎn)業(yè)化。
歷經(jīng)二十多年的發(fā)展和積累,我國已經(jīng)初步建成了世界上為數(shù)不多的,包括功能基因克隆、遺傳轉化、品種選育、安全評價、產(chǎn)品開發(fā)、應用推廣等各環(huán)節(jié)在內的轉基因育種科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系,轉基因作物研究開發(fā)的整體水平已領先于發(fā)展中國家。我國已擁有一批抗病蟲、抗除草劑、抗旱、營養(yǎng)改良等重要基因的自主知識產(chǎn)權和核心技術,水稻、棉花、玉米等轉基因作物的基礎研究和應用研究已取得了一批高水平的科技成果,初步形成了自己的特色與優(yōu)勢。
2009年,我國科學家擁有自主知識產(chǎn)權的轉基因雜交水稻品系“華恢1號”和“Bt汕優(yōu)63”獲得安全證書,進入處于產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵階段。這是我國轉基因作物技術研發(fā)歷史上極具現(xiàn)實意義的一個事件。
轉基因水稻在生產(chǎn)試驗中已顯示出巨大的應用潛力。據(jù)中國科學院農業(yè)政策研究中心研究,轉基因抗蟲水稻殺蟲效果顯著,可以減少稻田防治害蟲農藥用量的80%,顯著減輕環(huán)境污染和農藥殘留。若我國50%的稻田種植轉基因抗蟲水稻,每年可減少農藥用量28.8萬噸。
我國批準轉基因水稻生產(chǎn)應用的安全證書具有重要的現(xiàn)實意義。一是搶得了轉基因生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先機和技術制高點,是一項事關我國糧食安全的戰(zhàn)略部署,為開創(chuàng)我國農業(yè)生物產(chǎn)業(yè)的新局面奠定了重要基礎。二是有利于我國在水稻轉基因技術領域繼續(xù)保持領先地位,進一步帶動和增強我國農業(yè)轉基因生物新品種培育的整體技術水平和核心創(chuàng)新能力,提高我國農業(yè)的國際競爭能力。三是標志著我國生物育種技術和產(chǎn)業(yè)進入一個技術不斷突破和產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步推進的新階段。自上世紀90年代初期,各大跨國公司巨頭連續(xù)進入我國種子市場,試圖從創(chuàng)新源頭掌握優(yōu)質種子市場主導權和控制種業(yè)發(fā)展的主動權。面對國際種業(yè)公司的激烈競爭,發(fā)展民族種業(yè),提高良種覆蓋率,保障供種安全已迫在眉睫。我國批準自主研發(fā)的轉基因水稻生產(chǎn)應用的安全證書,有利于推動我國轉基因研究相關領域的技術集成和資源整合,打造與國際接軌、具備參與國際競爭能力的現(xiàn)代高技術種業(yè)龍頭集團,促進我國轉基因生物產(chǎn)業(yè)的跨越發(fā)展
我國轉基因產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展需要規(guī)范管理和良好氛圍
我國政府十分重視農業(yè)轉基因生物安全管理工作,堅持立法先行、有法可依、執(zhí)法保障,已經(jīng)形成了一整套適合我國國情并與國際慣例相銜接的法律法規(guī)、技術規(guī)程和管理體系,依法實施安全管理取得顯著成效。
我國轉基因生物安全管理有三大特點:第一,制度設計嚴格規(guī)范。根據(jù)《農業(yè)轉基因生物安全管理條例》,建立了研究、試驗、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營、進口的許可審批和標識管理制度,實現(xiàn)了轉基因技術研發(fā)與應用的全過程管理。國務院批準建立了部際聯(lián)席會議制度,由農業(yè)部牽頭,科技、衛(wèi)生、環(huán)保、商務、質檢等10個部門參加,負責研究、協(xié)調農業(yè)轉基因生物安全管理工作中的重大政策和法規(guī)問題。第二,評價體系科學健全。安全評審工作由不同領域專家組成的農業(yè)轉基因生物安全委員會負責。安委會委員由有關部委推薦,農業(yè)部聘任。安委會現(xiàn)有委員60名,涵蓋生物技術、食用安全、環(huán)境安全、微生物等領域專家,分別來自教育、中科院、衛(wèi)生、食品藥品監(jiān)督管理、環(huán)保、質檢和農業(yè)等7個部門,具有廣泛的代表性。評價中遵循科學、個案、熟悉、逐步的原則,對農業(yè)轉基因生物實行分級、分階段安全評價。第三,技術支撐保障有力。在積極發(fā)展轉基因技術的同時注重安全評價和檢測技術研究。經(jīng)多年建設,已有35個轉基因生物安全評價和檢測機構經(jīng)過國家計量認證和農業(yè)部審查認可,研究制定了62項轉基因生物安全技術標準,開展了轉基因生物長期生態(tài)檢測,部分成果獲得國際科學界的高度評價,為我國轉基因生物安全監(jiān)管提供了強有力的技術支撐。
根據(jù)《條例》及配套規(guī)章規(guī)定,我國建立農業(yè)轉基因生物安全評價制度,對農業(yè)轉基因生物實行分級、分階段安全評價和管理。國家設立農業(yè)轉基因生物安全委員會,負責安全評價工作。農業(yè)轉基因生物安全委員會按照《條例》、配套規(guī)章和評價指南的要求,遵循科學、個案、熟悉、逐步的原則,參考國際食品法典委員會、聯(lián)合國糧農組織、世界衛(wèi)生組織、經(jīng)濟合作組織等制定的轉基因生物安全評價指南,對農業(yè)轉基因生物對人類、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境可能造成的危險或潛在風險進行全面評價。對于重要轉基因作物,還要經(jīng)過轉基因技術檢測機構的第三方驗證,某些檢測指標比國際上同類要求更嚴格。以我國進行的抗蟲轉基因水稻“華恢1號” 及 “Bt汕優(yōu)63”為例,其安全檢測指標已經(jīng)超出了歐美發(fā)達國家和國際食品法典委員會、世界衛(wèi)生組織等建議的評價內容和要求?,F(xiàn)有的食用安全試驗已充分證實抗蟲轉基因水稻“華恢1號” 與非轉基因對照水稻同樣安全。
世界科學發(fā)展歷史表明,任何新興技術的發(fā)展除了要不斷克服技術上的困難以外,也要面對各種質疑,在爭議中不斷發(fā)展和完善。1996年全球轉基因品種開始進入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段后不久,在國外媒體上就爆出“馬鈴薯試驗大鼠中毒”、“美洲斑蝶死亡”、“墨西哥玉米基因混雜”等一連串所謂的“轉基因事件”,中國也先后出現(xiàn)過“先玉335玉米致老鼠減少、母豬流產(chǎn)”、“廣西大學生精子活力下降”等虛假報道。盡管這些所謂事件或虛假報道由于缺乏科學依據(jù),并最終被科學界和有關國家生物安全管理機構一一否定,但還是引發(fā)了持續(xù)多年的轉基因安全之爭。美國在激烈爭論中逐漸形成了基本共識,抓住技術發(fā)展機遇,搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機,迅速成為轉基因產(chǎn)業(yè)的全球霸主。而歐盟、日韓等國家對發(fā)展轉基因產(chǎn)業(yè)政策一直搖擺不定,研發(fā)水平不僅遠遠落后于美國,與巴西、阿根廷、印度和中國等發(fā)展中國家比較也存在相當差距。但近年,這些國家一方面在研究上趨向積極,一方面放寬轉基因食品進口,如歐盟成員國和日本進口轉基因大豆數(shù)量幾乎占世界大豆貿易總量的40%。
我國轉基因研究經(jīng)過十多年的努力,已經(jīng)建立了比較完善的轉基因作物育種研發(fā)和管理體系,成為世界上為數(shù)不多的具有轉基因作物獨立研發(fā)、安全評價與安全管理能力的國家之一。但另一方面,我國相關科普工作比較薄弱,絕大多數(shù)公眾對轉基因這項新技術知之甚少,很容易受到一些負面言論的誤導。我國轉基因農作物新品種培育在一些領域處于國際領先水平,然而卻遲遲不能產(chǎn)業(yè)化,一個重要因素就是科普工作缺位,產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏良好氛圍。因此,未來我國包括生物育種在內的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不但取決于我們的硬實力,同時也取決于我們是否能形成一個有利于高新技術發(fā)展的軟環(huán)境。在轉基因作物育種產(chǎn)業(yè)推進過程中,必須重視科普宣傳,大力加強科學知識普及,提高公眾的科學認知,引導公眾對發(fā)展生物技術、增強我國自主創(chuàng)新能力的熱情和信心,為生物育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展營造良好的發(fā)展氛圍。
(作者為中國農業(yè)科學院生物技術研究所所長)