转基因：转变农业发展方式之选

黄大昉

农业发展方式的转变和突破离不开转基因等现代科技的引导和推动，这不仅是战略的选择，也是务实的考量

转基因，从字面上不难理解，指的就是基因的转移。转基因有广义和特定两种含义。广义的转基因就是泛指生物间的基因转移。自然界物种间的天然杂交和自然选择，农业生产中常用的杂交育种，都发生了基因的重新组合，都经过了转基因。例如，我们现在种植的绝大部分作物、吃的几乎所有食品，并不是自然进化而生的野生品种，而是经过千百年的人工选育，也就是转移基因所创造的新物种或新品种。从这种意义上讲，转基因与生物进化和遗传改良相随，古已有之，并不新奇。

人们现在常说的转基因却有特定含义，它专指利用现代基因工程技术，将人们期望的目标基因，经人工分离和遗传修饰，重新导入生物体的基因组中，从而能够改善生物体原有性状或赋予其新的优良性状。利用上述手段获得的生物就是转基因生物。中国现已习用“转基因”一词，其实后一种表述比前者更为贴切，更有针对性。

农作物转基因育种是以转基因技术为核心，融合了分子标记、杂交选育等常规手段的一种先进育种技术。它突破了传统育种方法难以解决的遗传障碍，从而能更有效地改造作物性状，培育出更加高产、优质、多抗的新品种；能降低农药、化肥投入，更好地保护生态环境；能缓解资源约束、提高农业生产效率，进一步拓展农业功能。

生物育种是科学发展的必然

据统计，从1996年至2011年的16年间，全球种植以抗病虫、抗除草剂性状为主的转基因作物增产价值达982亿美元，相当于节约了1.087亿公顷的耕地；改善了1500万农户、近5000万贫困农民的生计；减少了4.73亿公斤化学农药的使用。此外，种植转基因作物还加快了少耕、免耕栽培技术的推广，因而增加了土壤中碳的储量、节约了农业机械的燃料消耗、显著降低了温室气体的排放，仅2011年就减少了231亿公斤二氧化碳排放（相当于1020万辆小汽车的排放量）。

根据国际农业生物技术服务组织（ISAAA）发布的全球生物技术作物（又称“转基因作物”）种植的最新统计数据，2014年是转基因作物商业化的第19年，全球转基因作物总种植面积继续保持增长势头，转基因作物种植面积持续增加。28个国家的1800万农民种植了1.81亿公顷（4.48亿英亩）的转基因作物（图1）。转基因作物种植面积前五位的国家分别为美国（7310万公顷）、巴西（4220万公顷）、阿根廷（2430万公顷）、印度和加拿大（各1160万公顷）。从1996年到2014年，全球转基因作物的累计种植面积大约比中国国土总面积还多80%。现在全世界生产的81%的大豆、81%的棉花、35%的玉米、30%的油菜都已是转基因品种。目前除28个国家批准种植转基因作物以外，还有30个国家批准进口转基因产品用于食品和饲料加工，相关区域的人口已占世界总人口的四分之三以上。

经过多年发展，农作物生物育种巨大的经济、社会和生态效益已进一步显现，其推广速度之快、应用范围之广更令世人瞩目。值得注意的是，这种增长并没有因为对其安全性有争议而放慢脚步，更显示出转基因技术强大的生命力。生物技术已成为引领农业科技创新的重要方向，其扩大应用已成为科学发展的必然。以节水耐旱玉米和富含维生素A大米为代表、兼有多种优良性状的新一代转基因作物在国外投放市场。可以预见，随着研究的继续深入和技术的不断创新，生物育种还会向食品、医药、化工、能源、环保、材料等领域进一步拓展，其发展前景将更加广阔。

玉米不能步大豆的后尘

近年因中国食物消费结构的改变，饲料蛋白和食用油需求急速增长，而国内大豆种植面积有限且品质产量均不及国外优质高产转基因品种，难以满足养殖业的发展和人民生活水平提高的强劲需求，导致进口大豆数量剧增。2012年数量已达5838万吨，占世界大豆出口总量的60%，不仅国内自给率降到18%，以致国内市场基本为国外所控制，且大豆加工业也几乎被国外资本所控制。这一教训极为深刻，发人深思。“前事不忘，后事之师”。当前，一个更须高度关注的问题是：作为三大谷物之首的玉米能不能基本自给？会不会成为“大豆第二”？

玉米是中国第一大作物（中国玉米种植面积和产量均已超过水稻和小麦，居谷物之首），产量的80%以上用作畜禽饲料和深加工原料。尽管近年玉米种植面积、产量有所增加，但因生产方式与技术落后、国内生产成本不断增加、价格高于国外，进口数量仍在节节攀升，从长远来看难以满足饲料和深加工的刚性增长需求，仍会出现较大供求缺口。破解这一难题需要采取综合措施，但从根本上讲仍要依靠创新驱动发展，提高产品竞争力。

中国玉米种植面积（5.45亿亩）与美国（5.5亿亩）接近，总产量却比美国少三分之一，主要原因在于美国玉米单产水平高达600公斤/亩，而中国仅400公斤/亩。美国采用转基因技术，结合其它先进育种手段，仅用了10多年时间就使玉米单产提高了30%，充分显示出生物育种创新推动农业增长方式转变的强大活力（图2）。如果中国大力加强玉米科技创新，积极推动转基因玉米产业化，也完全能够在较短时间内大幅度提高玉米单产而满足消费增长需求。

转基因玉米既是当前农产品市场关注的焦点，也是转基因技术的制高点。经过多年努力，中国转基因玉米研发已获得两项重大突破：

植酸酶玉米可提高饲料磷养分利用率30%，减少环境畜禽粪便磷污染40%，从源头上有效治理蓝绿藻等生态污染；抗虫、抗除草剂玉米可减少化学农药用量80%，显著降低玉米中黄曲霉、镰刀菌等真菌毒素污染，并为玉米间套作、机械化等先进耕作方式的实施创造有利条件。

尤其是因受玉米螟等害虫危害，中国春玉米约减产10%、夏玉米减产20%，灾害严重时产量损失高达30%以上。若推广应用抗虫转基因玉米1亿亩（东北玉米种植面积的一半），按每亩保产10%计算，每年即可挽回500万吨产量损失（可望近期无需进口玉米）；若全国普遍推广，每年增产玉米2000万吨以上，农民增收可达400亿元（可望未来显著减少玉米供应缺口）。

目前国际玉米市场上基本上都是转基因玉米。如果中国不愿大量进口玉米，不让玉米成为“大豆第二”，那只有下决心加快转基因玉米自主研发成果的产业化。以上转基因研发成果均有自主知识产权，研究达到国际先进或领先水平；产品已获得安全证书或进入生产试验，完全能够确保安全，可以作为中国推进转基因作物产业化的突破口，并为推动农业发展方式的转变发挥积极作用。这不仅是战略的选择，也是务实的考量。

中国为什么要发展转基因育种

中国是人口大国，解决超过13亿人口的吃饭问题始终是头等大事。虽然中国农业取得了举世瞩目的伟大成就，但必须看到农业生产依然面对耕地、水、能源等资源短缺、生态环境污染加剧、自然灾害频发、农村劳力数量和素质下降等多重压力，农业发展的基础仍然十分脆弱。农业科技创新能力不足、农业发展方式落后依然是影响农业持续增长的突出矛盾。

长期以来，中国农业对化肥农药的依赖程度一直很高。目前中国是世界上化肥和农药最大的生产国，使用量也居世界之首（各占1/3）。中国耕地面积仅为美国的2/3，化肥和农药用量却分别是美国的2倍和4倍。1978年至2011年，中国粮食总产量增长87.4%，而同期化肥施用量却增长了581%。更严重的问题是化肥和农药的滥用，平均利用率均不足40%。按播种面积计算，中国化肥使用量高达400公斤/公顷，远远超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设置的225公斤/公顷的安全上限。

由于每年千万吨化肥农药流失到土壤和江河湖泊，造成了耕地质量下降、生态环境破坏、农产品污染加剧等严重后果。应当肯定，以杂交水稻为代表的农作物新品种培育和应用对农业增产发挥了重要作用，而且传统育种技术还有一定的增产潜力和改进空间。但也要看到，由于受到育种材料遗传背景狭窄、生殖屏障无法跨越、现用方法效率不高等多种因素约束，单独利用常规手段已难以实现育种技术新的突破。尽管付出了巨大努力，10年来中国水稻、玉米、小麦等作物单产递增均明显趋缓，有的甚至不升反降。

与此同时，大豆、玉米等农产品进口数量不断攀升，粮食自给率实际上已跌破95%的基线，而且供求关系越来越紧张。这些情况也警示我们：单靠传统技术手段无法满足国内不断增长的包括肉、蛋、奶等多样化的食品消费和加工需求，难以保障主要农产品中长期的有效供给。在工业化、城镇化快速发展的过程中，要想突破资源约束，保障中国粮食安全，必须要更加有力地驱动农业科技创新发展，发展先进的专基因育种便是必然选择。

国家已将大力推进农业发展方式转变和结构调整列为当前最紧迫的任务。种业已成为农业创新驱动发展的主要领域，目标是在世界种业科技前沿领域掌握一批具有自主知识产权和重大应用价值的核心技术。国内外实践已反复证明：以转基因为代表的生物技术正是种业科技创新发展的前沿与核心竞争力；农业发展方式的转变和突破离不开转基因等现代科技的引导和推动。

（作者为中国农业科学院生物技术研究所研究员）