全球轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢概述及啟示

焦悅 韓宇 楊橋 黃耀輝 安吉翠 楊亞洲 葉紀(jì)明

（1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心，北京 100176；2. 中國種子集團(tuán)有限公司生命科學(xué)技術(shù)中心，武漢 430206）

自1996年世界上第一例轉(zhuǎn)基因玉米Bt176商業(yè)化以來，轉(zhuǎn)基因玉米在全球得到廣泛應(yīng)用，商業(yè)化23年來累計(jì)種植 7.5×108hm2（ISAAA，2019）。以2018年為例，在種植轉(zhuǎn)基因作物的35個國家和地區(qū)里，有14個國家種植轉(zhuǎn)基因玉米。

早期轉(zhuǎn)基因玉米的研發(fā)，主要是通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)和基因槍法等獲取單基因、單性狀的玉米轉(zhuǎn)化體。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展、育種需求的不斷豐富及轉(zhuǎn)基因玉米的更新迭代，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因玉米的應(yīng)用逐年攀升，現(xiàn)階段多采用常規(guī)雜交手段聚合優(yōu)勢基因/優(yōu)勢性狀獲取符合商業(yè)化育種目標(biāo)的轉(zhuǎn)基因玉米［1-2］。

目前，轉(zhuǎn)基因玉米目標(biāo)性狀仍然主要集中在抗蟲、耐除草劑、耐干旱和品質(zhì)改良等方面。轉(zhuǎn)基因玉米的種植減少了殺蟲劑的應(yīng)用、降低了雜草管理的成本、緩解了干旱引起的玉米減產(chǎn)、提升了玉米的營養(yǎng)品質(zhì)，同時免耕等生產(chǎn)方式的應(yīng)用對生態(tài)環(huán)境更加友好，減少了溫室氣體的排放；為多個國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益［3-4］。

本文以ISAAA近23年發(fā)布的《全球轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢報(bào)告》為基礎(chǔ)［5-28］，分別從種植和審批兩個方面闡述了全球轉(zhuǎn)基因玉米的應(yīng)用情況，并對全球轉(zhuǎn)基因玉米的商業(yè)化性狀及研發(fā)公司進(jìn)行了深入分析，同時介紹了我國轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化的進(jìn)展，以期為我國轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化發(fā)展提供借鑒。

1 全球轉(zhuǎn)基因玉米的應(yīng)用概況

1.1 種植概況

轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化23年以來，種植面積除個別年份稍有下降外，總體處于逐年上升的趨勢，以年均8.49倍的增長率從1996年的0.3×106hm2上升到2018年的58.9×106hm2，2016年更是達(dá)到了60.6×106hm2的高位。應(yīng)用率從1997年的10%上升到2018年的29.9%，其中應(yīng)用率最高的年份為2012年，達(dá)34.7%。轉(zhuǎn)基因玉米的種植國家由最初1996年的美國、加拿大增加到2018年的14個國家，包括美國、巴西、阿根廷、南非、加拿大、巴拉圭、烏拉圭、菲律賓、西班牙、哥倫比亞、越南、洪都拉斯、智利和葡萄牙，期間2008年種植國家最多時達(dá)到18個（圖1）。

1.2 審批概況

圖1 全球商業(yè)化轉(zhuǎn)基因玉米種植面積及應(yīng)用率Fig.1 Global area and application rate of commercialized GM maize

截至2019年8月，全球共有238個玉米轉(zhuǎn)化體通過審批，共計(jì)審批通過1895個轉(zhuǎn)基因玉米安全證書，其中食用安全證書928個，飼用安全證書630個，種植安全證書337個。

對轉(zhuǎn)基因玉米而言，審批通過安全證書最多的5個國家/地區(qū)依次是日本、加拿大、韓國、阿根廷和巴西；其中，審批通過食用安全證書最多的5個國家/地區(qū)依次是日本、墨西哥、中國臺灣、韓國和菲律賓；審批通過飼用安全證書最多的5個國家/地區(qū)依次是日本、韓國、菲律賓、歐盟和阿根廷；審批通過種植安全證書最多的5個國家/地區(qū)依次是日本、加拿大、阿根廷、巴西和美國（圖2）。

圖2 主要國家/地區(qū)審批通過轉(zhuǎn)基因玉米安全證書數(shù)量Fig.2 Number of safety certificates of GM maize approved by major countries/regions

在審批數(shù)量方面，2000年及以前，美國、加拿大和歐盟審批通過安全證書數(shù)量最多；2001-2005年期間，日本、菲律賓和韓國審批通過安全證書數(shù)量最多；2006-2010年期間，日本、菲律賓和巴西審批通過安全證書數(shù)量最多；2011-2015年期間，日本、南非和韓國審批通過安全證書數(shù)量最多；2016-2019年期間，阿根廷、巴西和日本審批通過安全證書數(shù)量最多（圖3）。

圖3 主要國家/地區(qū)各時期審批通過轉(zhuǎn)基因玉米安全證書數(shù)量Fig.3 Number of safety certificates for GM maize approved by major countries/regions in each period

在審批國家方面，美國和加拿大審批通過安全證書數(shù)量呈現(xiàn)先降低后增加趨勢，這是由于北美是轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用的先行地區(qū)，轉(zhuǎn)基因植物的研發(fā)公司最早集中在這一區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)化體的安全試驗(yàn)和證書審批；日本、韓國、阿根廷、巴西、菲律賓、歐盟、南非、哥倫比亞、墨西哥、中國臺灣等國家/地區(qū)審批通過安全證書的數(shù)量呈現(xiàn)加速增加的趨勢，而巴拉圭和俄羅斯在2006-2015年10年間安全證書的審批數(shù)量達(dá)井噴式增長，這是由于阿根廷和巴西是2004年之后，轉(zhuǎn)基因玉米推廣面積增加的主要區(qū)域，而其余各個國家/地區(qū)隨著人民生活水平的提升，活躍了農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易；澳大利亞、新西蘭和中國審批通過安全證書數(shù)量變化趨勢相對平衡（圖3）。

在轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展歷程中，受相似的地理?xiàng)l件、文化基礎(chǔ)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、貿(mào)易需求等方面影響，不同國家/地區(qū)對轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體的審批會有一定的相似性。本文綜合審批數(shù)量、安全證書類型和轉(zhuǎn)化體類型多個維度，分析了審批通過20個及以上轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體、共計(jì)14個國家/地區(qū)審批情況的相似性（圖4）。

圖4 主要國家/地區(qū)審批通過轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體相似性Fig.4 Similarity of GM maize events approved by major countries/regions

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）日本和其它國家/地區(qū)間的相似性最低，審批通過轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體時較為獨(dú)立；（2）美國和加拿大間的相似性高且與其它國家/地區(qū)間的相似性低，這是因?yàn)閮蓚€國家同在北美，環(huán)境和文化相似度較高且高度獨(dú)立于其它國家/地區(qū)；（3）巴西和阿根廷之間、菲律賓和南非之間的相似性均較高，說明這些國家/地區(qū)兩兩之間轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體的審批受相似因素影響或互相之間具有較大影響力；（4）澳大利亞和新西蘭有很高的相似性，兩個國家均審批通過轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體較少（均為27個），并且審批通過的轉(zhuǎn)化體高度一致，因?yàn)檫@兩個國家對轉(zhuǎn)基因玉米進(jìn)口作為食品的審批是由同一個部門負(fù)責(zé)的，即澳洲新西蘭食品局（Australia New Zealand Food Authority，ANZFA）；同時，澳大利亞和新西蘭地理位置相近、氣候相似，對轉(zhuǎn)基因玉米有相似的需求。

2 全球轉(zhuǎn)基因玉米的商業(yè)化性狀

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的主要目的是改善生物原有的性狀或賦予其新的優(yōu)良性狀。目前轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化性狀主要是抗蟲、耐除草劑、抗逆、產(chǎn)量性狀改良、品質(zhì)性狀改良、雜種優(yōu)勢改良以及非生物脅迫耐性。

審批通過的238個轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體中，僅有42個是包含單一商業(yè)化性狀的轉(zhuǎn)化體；其他196個均為包含兩個或以上商業(yè)化性狀的轉(zhuǎn)化體，其中184個是包含兩個商業(yè)化性狀的轉(zhuǎn)化體，12個是包含3個商業(yè)化性狀的轉(zhuǎn)化體。

對于商業(yè)化性狀，抗蟲和耐除草劑是應(yīng)用最多的兩個性狀，各有208和209個轉(zhuǎn)化體包含上述商業(yè)化性狀；而抗逆、產(chǎn)量性狀改良、品質(zhì)性狀改良、雜種優(yōu)勢改良以及非生物脅迫耐性性狀獲批的轉(zhuǎn)化體分別有7個、1個、13個、6個和1個，其中絕大部分是和抗蟲、耐除草劑性狀一同使用的復(fù)合性狀（圖5-圖6）。

在不同性狀復(fù)合類型方面，6類包含2種商業(yè)化性狀的轉(zhuǎn)化體，3類包含3種商業(yè)化性狀的轉(zhuǎn)化體（圖6）；其中188個轉(zhuǎn)化體含抗蟲—耐除草劑復(fù)合性狀，占復(fù)合性狀轉(zhuǎn)化體總數(shù)的96%；抗逆、產(chǎn)量性狀改良、品質(zhì)性狀改良、雜種優(yōu)勢改良和非生物脅迫耐性等性狀則與單獨(dú)抗蟲、單獨(dú)耐除草劑或抗蟲—耐除草劑復(fù)合性狀搭配使用，可見抗蟲和耐除草劑性狀是商業(yè)化轉(zhuǎn)基因玉米應(yīng)用最為廣泛的性狀。

圖5 轉(zhuǎn)基因玉米審批通過轉(zhuǎn)化體數(shù)量（按性狀分）Fig.5 Number of GM maize events approved (by traits)

圖6 不同性狀復(fù)合類型轉(zhuǎn)化體數(shù)量Fig.6 Number of events with different traits stacks

性狀的應(yīng)用價值和其能夠商業(yè)化應(yīng)用的難易程度，是轉(zhuǎn)基因植物在開發(fā)及推廣過程中考慮的兩個主要因素。耐除草劑和抗蟲是轉(zhuǎn)基因玉米應(yīng)用最廣泛的兩個商業(yè)化性狀，含有這兩個性狀的轉(zhuǎn)化體在不同時期審批數(shù)量的變化趨勢幾乎一致，表明絕大部分轉(zhuǎn)基因玉米是通過抗蟲—耐除草劑復(fù)合性狀進(jìn)行商業(yè)化推廣的。

到2007年前，含耐除草劑或抗蟲性狀的新商業(yè)化的轉(zhuǎn)化體數(shù)量先減少，后逐漸增加且數(shù)量有限，于2000-2003年間達(dá)到最少。2003年后含耐除草劑或抗蟲性狀的新商業(yè)化的轉(zhuǎn)化體數(shù)量井噴式增加，到2012-2015年間達(dá)到最高點(diǎn)；與此同時，2008-2015年間現(xiàn)代規(guī)?；r(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，含耐除草劑、抗蟲性狀的轉(zhuǎn)基因玉米的開發(fā)和應(yīng)用越來越受到重視，大量通過雜交聚合獲得的抗蟲—耐除草劑復(fù)合性狀的轉(zhuǎn)化體獲得商業(yè)化應(yīng)用。2015年后，含耐除草劑或抗蟲性狀的新商業(yè)化的轉(zhuǎn)化體數(shù)量驟然下滑，復(fù)合性狀新商業(yè)化的轉(zhuǎn)化體數(shù)量呈現(xiàn)相似趨勢，說明這一時期應(yīng)用的轉(zhuǎn)化體仍然主要為之前商業(yè)化的性狀（圖7-8）。

圖7 不同時期主要商業(yè)化性狀類型轉(zhuǎn)基因玉米新商業(yè)化轉(zhuǎn)化體數(shù)量變化趨勢Fig.7 Trends in the number of the new commercialized events of GM maize with main types of traits in different periods

圖8 不同時期單商業(yè)化性狀和復(fù)合商業(yè)化性狀新商業(yè)化轉(zhuǎn)化體數(shù)量變化趨勢Fig.8 Trends in the number of the new commercialized events with single commercial traits and the stacks in different periods

參照新商業(yè)化的含耐除草劑或抗蟲性狀的轉(zhuǎn)基因玉米在不同時期的審批國家數(shù)量表明，截止到2015年左右，含耐除草劑或抗蟲性狀的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體的審批國家數(shù)量持續(xù)增長，且趨勢一致，表明含耐除草劑、抗蟲性狀的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體的推廣利用呈加速增長趨勢；2015年后由于新獲批轉(zhuǎn)化體的減少而呈下降趨勢（圖9）。

圖9 不同時期主要商業(yè)化性狀類型轉(zhuǎn)化體審批通過國家數(shù)量變化趨勢Fig.9 Trends in the number of countries that have approved the events with major commercial traits in different periods

單性狀的新商業(yè)化轉(zhuǎn)化體數(shù)量長期處于較低的水平，隨時間變化波動平穩(wěn)；復(fù)合性狀的新商業(yè)化轉(zhuǎn)化體數(shù)量隨時間變化呈現(xiàn)先緩慢降低后持續(xù)增高，而后又降低的趨勢，2007-2015年間快速增長，到達(dá)頂點(diǎn)（圖8）。比較單性狀或復(fù)合性狀玉米轉(zhuǎn)化體在不同時期審批國家數(shù)量，2015年前單性狀玉米轉(zhuǎn)化體審批國家數(shù)量波動增長，后逐漸降低；復(fù)合性狀轉(zhuǎn)化體審批國家數(shù)量于2011年前持續(xù)快速增長，到達(dá)頂點(diǎn)，隨后快速下降，特別是在2011-2015年間下降明顯（圖10）。上述結(jié)果說明隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，為了應(yīng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的問題，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)化體的開發(fā)、推廣和利用呈加速增長趨勢，但近年來應(yīng)用的轉(zhuǎn)化體仍然主要為之前商業(yè)化的性狀，新轉(zhuǎn)化體的審批、推廣和利用呈下降趨勢。

圖10 不同時期單商業(yè)化性狀和復(fù)合商業(yè)化性狀轉(zhuǎn)化體審批通過國家數(shù)量變化趨勢Fig.10 Changes in the number of countries that have approved the events with single commercial traits and the stacks in different periods

通過比較分析耐除草劑和抗蟲兩種主要商業(yè)化性狀轉(zhuǎn)化體的審批國家數(shù)量，發(fā)現(xiàn)耐除草劑或抗蟲性狀轉(zhuǎn)化體的審批國家數(shù)量無顯著差異，表明兩種類型商業(yè)化性狀對審批影響較小。通過比較單性狀、兩性狀和三性狀3類轉(zhuǎn)化體的審批國家數(shù)量，發(fā)現(xiàn)單性狀轉(zhuǎn)化體與兩性狀轉(zhuǎn)化體及三性狀轉(zhuǎn)化體之間均存在極顯著差異，表明商業(yè)化性狀數(shù)量會顯著影響轉(zhuǎn)化體審批通過國家數(shù)量，一個轉(zhuǎn)化體復(fù)合的商業(yè)化性狀越多越能夠解決更多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，也就應(yīng)用范圍更廣（表1）。

3 全球轉(zhuǎn)基因玉米的研發(fā)公司

轉(zhuǎn)基因玉米的開發(fā)主要由跨國種子公司推動，截至2019年8月，共有9家單位獨(dú)立或合作推出商業(yè)化轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體，包括先正達(dá)、孟山都、杜邦先鋒、陶氏益農(nóng)、拜耳作物科學(xué)、巴斯夫、瑞耐森、史坦恩和Genective，其中先正達(dá)、孟山都、杜邦先鋒、陶氏益農(nóng)、拜耳作物科學(xué)是開發(fā)轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體最多的5家單位，其總量占審批通過玉米轉(zhuǎn)化體總量的98%（圖11）。

從轉(zhuǎn)基因玉米主要商業(yè)化性狀角度看，耐除草劑、抗蟲、品質(zhì)性狀改良等性狀的優(yōu)勢研發(fā)公司為先正達(dá)，而抗逆和雜種優(yōu)勢改良等性狀的優(yōu)勢研發(fā)公司分別為孟山都和杜邦先鋒（表2）。

拜耳作物科學(xué)主要開發(fā)耐除草劑玉米，開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米多數(shù)為單個商業(yè)化性狀；杜邦先鋒主要開發(fā)耐除草劑或抗蟲玉米，開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米多數(shù)涉及這兩個商業(yè)化性狀，商業(yè)化性狀數(shù)量離散指數(shù)最低；孟山都主要開發(fā)耐除草劑或抗蟲玉米，開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米主要涉及單性狀和兩性狀，少量轉(zhuǎn)基因玉米涉及三性狀，因其涉及較多其它的商業(yè)化性狀、且性狀數(shù)量變化較大，所以在優(yōu)勢性狀和優(yōu)勢公司兩項(xiàng)指標(biāo)上離散指數(shù)均較高；陶氏益農(nóng)主要開發(fā)耐除草劑或抗蟲玉米，開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米多數(shù)涉及這兩個商業(yè)化性狀；先正達(dá)主要開發(fā)耐除草劑或抗蟲玉米，開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米絕大多數(shù)涉及這兩個商業(yè)化性狀（表2）。

表1 不同商業(yè)化性狀類型轉(zhuǎn)化體審批通過國家數(shù)量比較Table 1 Comparison of the number of countries that have approved events with different commercial traits

圖11 主要研發(fā)公司轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體開發(fā)概況Fig.11 Overview of the development of GM maize events by major R&D companies

對不同的主要商業(yè)化性狀，耐除草劑或抗蟲是公司間競爭最為激烈的性狀，而品質(zhì)改良性狀主要由先正達(dá)主導(dǎo)；各大公司主要在兩性狀轉(zhuǎn)基因玉米間展開競爭，而三性狀轉(zhuǎn)基因玉米競爭最?。ū?）。

全球轉(zhuǎn)基因玉米主要研發(fā)公司間多存在合作，孟山都與其它公司合作最為頻繁，與其它4家公司均存在合作，具體為：孟山都與杜邦先鋒合作開發(fā)1個抗蟲玉米，與拜耳作物科學(xué)合作開發(fā)1個抗蟲-耐除草劑玉米，與陶氏益農(nóng)合作開發(fā)7個抗蟲-耐除草劑玉米，與先正達(dá)合作開發(fā)1個抗蟲-耐除草劑玉米；陶氏益農(nóng)與杜邦先鋒合作開發(fā)9個抗蟲-耐除草劑玉米（表3）。

對主要研發(fā)公司新商業(yè)化的玉米轉(zhuǎn)化體的開發(fā)情況，拜耳作物科學(xué)僅在2003年之前有新開發(fā)玉米轉(zhuǎn)化體；杜邦先鋒、孟山都和先正達(dá)開發(fā)轉(zhuǎn)化體數(shù)量呈現(xiàn)先緩慢降低隨后加速增加，在2012-2015年間達(dá)到最頂點(diǎn)，2015年后再降低的趨勢，特別是先正達(dá)于2007年后迅速增長并超過其余4家研發(fā)公司；陶氏益農(nóng)呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢，于2012-2015年間達(dá)到最頂點(diǎn)后又降低。杜邦先鋒和陶氏益農(nóng)趨勢較為一致，是由于兩者合作開發(fā)轉(zhuǎn)化體較多（圖12）。

對于審批通過國家數(shù)量，拜耳作物科學(xué)由于開發(fā)轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體數(shù)量較少，因此長期處于較低的水平；孟山都和先正達(dá)均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，于2007年后加速增加，表明孟山都和先正達(dá)的轉(zhuǎn)基因玉米新產(chǎn)品受到越來越多國家的接受；杜邦先鋒和陶氏益農(nóng)趨勢一致，呈現(xiàn)先穩(wěn)步增加，隨后急速下降（圖13）。

比較分析不同研發(fā)公司開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體審批通過的國家數(shù)目，發(fā)現(xiàn)僅孟山都與先正達(dá)存在顯著差異，說明研發(fā)公司對于轉(zhuǎn)化體審批通過國家數(shù)目的影響較?。ū?）。比較分析單個公司和公司間合作開發(fā)的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體審批通過國家數(shù)目，發(fā)現(xiàn)單個公司開發(fā)的轉(zhuǎn)化體與公司間合作開發(fā)的轉(zhuǎn)化體不存在顯著差異，說明公司間是否合作不會影響轉(zhuǎn)化體審批通過的國家數(shù)目（表4），而轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體的性狀才是影響審批通過的重要因素（表 1）。

4 中國轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化發(fā)展概況

玉米是中國種植面積最廣的農(nóng)作物，長期以來處于自給自足的狀態(tài)；但自2010年以來，我國已從玉米凈出口國轉(zhuǎn)變?yōu)閮暨M(jìn)口國［29］。2019年我國玉米播種面積為0.413億hm2，比2018年下降2.0%［30］；2019年10月我國玉米進(jìn)口量為9萬t，同比增長12.8%，進(jìn)口金額為16 050萬元，同比增長2.3%；1-10月進(jìn)口量為396萬t，累計(jì)增長32.5%，進(jìn)口金額為592 243萬元，累計(jì)增長39.2%［31］。

在進(jìn)口的玉米中，多數(shù)來源為美國、巴西和阿根廷種植的轉(zhuǎn)基因玉米。截至2019年8月，我國批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體共計(jì)20個，其中，2004年我國政府首次批準(zhǔn)發(fā)放轉(zhuǎn)基因玉米進(jìn)口用作加工原料安全證書，包括先正達(dá)公司開發(fā)的Bt11和Bt176、杜邦公司和陶氏益農(nóng)公司合作開發(fā)的TC1507以及拜耳作物科學(xué)公司開發(fā)的T25（表5）。

在中國，為保證國家糧食安全，占領(lǐng)生物技術(shù)農(nóng)業(yè)的行業(yè)高地勢在必行；轉(zhuǎn)基因玉米的研發(fā)也在如火如荼的進(jìn)行。2019年12月20日，我國通過了192項(xiàng)轉(zhuǎn)基因植物安全證書申請［1］，其中2個玉米轉(zhuǎn)化體獲得安全證書，標(biāo)志著我國轉(zhuǎn)基因玉米研發(fā)進(jìn)入新紀(jì)元。

5 結(jié)論與展望

5.1 轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化將對我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響

轉(zhuǎn)基因技術(shù)自問世以來，發(fā)展速度迅猛，在全球多個國家的多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其中轉(zhuǎn)基因植物是轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物育種領(lǐng)域的最大成果。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)打破物種之間遠(yuǎn)源雜交不親和的天然屏障，實(shí)現(xiàn)了物種間的基因轉(zhuǎn)移，獲得了新的性狀組合，極大地豐富了遺傳資源，加快了育種進(jìn)程。目前，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲取的大豆、玉米、棉花等29種植物在全球35個國家和地區(qū)推廣種植，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會價值，同時提升了轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，并做到了節(jié)能增效，為全球環(huán)境可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

表2 主要研發(fā)公司不同性狀類型轉(zhuǎn)化體開發(fā)情況Table 2 Development status of events with different traits by major R&D companies

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在推廣應(yīng)用的同時，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性也受到廣泛關(guān)注。轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的上市需要通過監(jiān)管部門的嚴(yán)格審批，在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的監(jiān)管方面，世界各國都有相對完備的法律、法規(guī)條文，以保證轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品自實(shí)驗(yàn)室研發(fā)、田間釋放、大區(qū)種植、產(chǎn)品上市、推廣標(biāo)識等各流程合規(guī)，避免出現(xiàn)不必要的風(fēng)險(xiǎn)［32］。

表3 主要公司合作情況Table 3 Cooperation status of major companies

圖12 不同時期主要研發(fā)公司新商業(yè)化轉(zhuǎn)化體數(shù)量變化趨勢Fig.12 Trends in the number of newly commercialized events of major R&D companies in different periods

在中國，轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)品的監(jiān)管流程已經(jīng)較為完善，從轉(zhuǎn)基因植物實(shí)驗(yàn)研究、中間試驗(yàn)、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗(yàn)到安全證書申請，每一個階段必須按照法律法規(guī)的要求完成相應(yīng)的分子特征、遺傳穩(wěn)定性、環(huán)境安全和食用安全相關(guān)的評價，經(jīng)評審合格后才能開展下一個階段的試驗(yàn)，當(dāng)安全性評價試驗(yàn)全部完成，在科學(xué)層面不存在分子特征不清晰，環(huán)境安全和食用安全風(fēng)險(xiǎn)可控時才有可能獲得轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)應(yīng)用的安全證書［1］。但對于轉(zhuǎn)基因玉米來說，這些只是商業(yè)化的基礎(chǔ)準(zhǔn)備階段。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，轉(zhuǎn)基因玉米品種要上市推廣種植，需要通過安全評價獲得安全證書，通過品種審定獲得品種證書，通過生產(chǎn)許可審定獲得種子生產(chǎn)證書，通過經(jīng)營許可審定獲得種子經(jīng)營證書，通過加工許可審定獲得生產(chǎn)加工證書。至此，一粒轉(zhuǎn)基因玉米的種子才獲得了進(jìn)入農(nóng)田的資格。

2019年12月20日、2020年6月12日，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)頒發(fā)轉(zhuǎn)基因玉米生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，其中包括3種轉(zhuǎn)基因玉米：北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司研發(fā)的DBN9936、DBN9858和杭州瑞豐生物科技有限公司與浙江大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的瑞豐125［1］。未來，在通過品種審定、生產(chǎn)許可審定、經(jīng)營許可審定和加工許可審定后，這些轉(zhuǎn)基因玉米有望進(jìn)入我國農(nóng)田，豐富玉米種質(zhì)資源、減少農(nóng)田殺蟲劑的應(yīng)用、提高玉米的飼用品質(zhì)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會價值。同時，國內(nèi)許多研發(fā)機(jī)構(gòu)也在不遺余力的開發(fā)轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)品，以期改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、殺蟲劑等的濫用、玉米產(chǎn)量和品質(zhì)不高的現(xiàn)狀，為我國的糧食安全助力；此外，2019年外來入侵生物草地貪夜蛾的出現(xiàn)，這一問題有望通過轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的商業(yè)化而得到防控和解決。

5.2 對我國轉(zhuǎn)基因玉米發(fā)展的啟示

5.2.1 優(yōu)良性狀是決定是否能獲得廣泛應(yīng)用的最重要因素 通過比較分析各個國家審批通過的已經(jīng)商業(yè)化的玉米轉(zhuǎn)化體性狀，可以得出：一種性狀能否獲得廣泛應(yīng)用主要取決于該性狀能否解決當(dāng)前重大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題。具有復(fù)合性狀的轉(zhuǎn)化體被審批通過、可以商業(yè)化的國家數(shù)量于2011年前持續(xù)快速增長，增長速度遠(yuǎn)超單性狀轉(zhuǎn)化體的審批國家數(shù)量，原因就是具有復(fù)合性狀的轉(zhuǎn)基因玉米，能夠更好地應(yīng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的問題，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，其開發(fā)、推廣和利用呈加速增長趨勢。

5.2.2 企業(yè)和科研單位優(yōu)勢互補(bǔ)、加強(qiáng)合作是提升轉(zhuǎn)基因玉米研發(fā)和商業(yè)化創(chuàng)新能力的重要途徑 全球范圍看，先正達(dá)、孟山都、杜邦先鋒、陶氏益農(nóng)、拜耳作物科學(xué)是開發(fā)轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體最多的5家單位，其總量占審批通過的玉米轉(zhuǎn)化體總量的98%，這表明轉(zhuǎn)基因玉米的研發(fā)和商業(yè)化是以企業(yè)為主體。商業(yè)化育種是專業(yè)化程度要求較高的工作，要求研發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部分工精細(xì)，不同學(xué)科領(lǐng)域的科技人員術(shù)業(yè)有專攻，共同圍繞產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈運(yùn)作，而科研機(jī)構(gòu)相對市場而言較為封閉，不能完全滿足上述要求。長期以來，我國轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)實(shí)力集中在科研院所和高校，而作為市場主體的種子企業(yè)研發(fā)實(shí)力非常有限。因此，要強(qiáng)化企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位，讓其不僅成為市場競爭的主體，也真正成為商業(yè)化育種和應(yīng)用性創(chuàng)新的主體；同時，要引導(dǎo)和積極推進(jìn)科研機(jī)構(gòu)逐步向上游技術(shù)，如基因挖掘等轉(zhuǎn)移，逐步構(gòu)建商業(yè)化育種體系。

5.2.3 新型育種技術(shù)是未來發(fā)展方向 20世紀(jì)以來，全球農(nóng)作物種業(yè)科技先后經(jīng)歷了矮化育種、雜種優(yōu)勢利用、生物技術(shù)育種等三次革命。當(dāng)前，以“生物技術(shù)+信息化”為特征的第四次種業(yè)科技革命正在孕育，不斷向縱深向全球擴(kuò)張，推動種業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營和管理發(fā)生深刻變革。目前，主要轉(zhuǎn)基因玉米的轉(zhuǎn)化體應(yīng)用已趨向飽和，亟需發(fā)展基因編輯技術(shù)、基因組育種、合成生物學(xué)、傳感技術(shù)等前沿性、顛覆性新型育種技術(shù)，研制開發(fā)能大幅度提升效率的智能設(shè)計(jì)育種技術(shù)和快速固定純合技術(shù)［33-34］。以重大突破性理論技術(shù)成果，盡快補(bǔ)足我國種業(yè)發(fā)展短板，夯實(shí)種業(yè)自主創(chuàng)新基礎(chǔ)。

5.2.4 規(guī)范化管理是轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要保障 轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)之一，是我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域參與國際競爭、實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展和彎道超越的重要手段。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展除了需要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、整合科研力量、強(qiáng)化前瞻布局之外，還需要堅(jiān)持科學(xué)評估、依法管理，加強(qiáng)科普宣傳，以促進(jìn)轉(zhuǎn)基因育種科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。一方面，要嚴(yán)格按照國際標(biāo)準(zhǔn)和國家法規(guī)，完善安全評價體系，規(guī)范化管理；另一方面，要加強(qiáng)宣傳教育，營造良好的科學(xué)輿論氛圍，構(gòu)筑生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)和諧健康的發(fā)展環(huán)境。