加快生物育种研发应用 推进农业科技自立自强

张文

（农业农村部科技教育司，北京 100125）

党中央、国务院高度重视种业安全和生物育种工作。习近平总书记强调，要坚持农业科技自立自强，加快推进农业关键核心技术攻关；要加快生物育种产业化步伐[1]。加快推进生物育种研发与应用，将高新技术融入农业农村现代化工作，是提升我国农业综合竞争力的重要途径。党的十九届五中全会提出，要瞄准生物育种等八大前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。2020年中央经济工作会议强调，要有序推进生物育种产业化应用。本文介绍了生物育种的发展态势，总结了生物育种研发与应用需正确处理的4个关系，并提出了推进我国生物育种产业化应用的4项任务，旨在为加快推进我国生物育种技术研发与应用提供理论指导。

1 生物育种是国际农业科技发展的前沿与趋势

科技是第一生产力，每一次农业科技的重大突破都将引领农业生产力的深刻变革，推动农业产业的跨越发展。当前，以转基因技术、基因编辑技术为代表的农业生物育种技术已成为开启新一轮农业科技革命的“技术之窗”。

1.1 农业育种已进入生物育种发展新阶段

在人类对农业生物进行驯化和改良过程中，基因起着决定性的作用。农业育种技术有着数千年发展历史，融合了人类对关键基因的鉴定、筛选和改良。伴随千百年来生物遗传理论的革新和育种科技的飞跃，世界农业育种经历了驯化选育（育种1.0）、杂交育种（育种2.0）、分子育种（育种3.0）、智能育种（育种4.0）4个阶段，实现了从“耗时费力的经验育种”向“高效精准的设计育种”的革命性转变[2]。20世纪以来，遗传理论的突破引领了两次“绿色革命”，以矮秆、杂种优势利用为代表的作物育种技术在全球范围广泛应用，粮食产量大幅增加，解决了大多数国家尤其是发展中国家的粮食自给问题，中国的杂交水稻和墨西哥的矮秆小麦等取得了划时代的成就。20世纪中后期到21世纪初，以分子育种为核心的现代生物技术崛起。转基因育种属于第一代分子育种技术，该技术基于分子生物学理论，通过重组DNA技术将抗逆、抗病、抗虫、高产等关键功能基因转入受体生物中，使其能够稳定遗传所表达的目标性状。农业转基因技术与传统杂交育种方法在本质上都是通过改变基因及其组成获得优良性状，但前者具有准确、直接、高效的特点，并且不受物种限制，可以大幅提高改良效率。目前，随着基因组学、合成生物学以及计算生物学等前沿科学交叉融合发展，现代生物育种技术正从分子育种3.0阶段跨入智能育种4.0阶段。

从全球农业科技发展规律和趋势来看，世界农业已经从传统育种发展到了生物育种的新时代，现代生物育种对农业发展的影响，堪比现代信息技术对工业发展的影响，会带来许多革命性、历史性的变革。发展农业转基因技术是推动种业进入生物育种时代无法避免、绕不开的阶段，世界各国都在纷纷布局，抢占制高点，只有抢抓机遇，大力发展农业转基因技术，才能推动我国种业顺利进入生物育种时代，为实现农业科技现代化奠定更坚实的基础。

1.2 转基因技术的广泛应用推动生物育种产业发展

农业转基因技术因具有显著降低人工成本、减少农药使用、减轻灾害损失等方面优势，自1996年转基因作物商业化种植以来，在全球范围内快速发展和应用。一是种植面积不断扩大，1996年以来，全球转基因作物种植面积增加了112倍，累计种植超过27亿hm2，2019年全球转基因作物种植面积达到1.9亿hm2，约占全球耕地面积总量的12.7%。目前全球四大转基因作物（大豆、棉花、玉米和油菜）的种植比例分别达74%、79%、31%和27%[3]。二是种植国家不断增加，由1996年的6个增加到目前的29个，批准进口的国家和地区达42个[3]。美国、加拿大等发达国家和巴西、阿根廷等发展中国家都积极推广转基因作物。此外，英国、日本、韩国等国家或地区批准转基因农产品进口，推广和进口的国家或地区覆盖了全球60%的人口[3]。三是作物种类不断拓展，全球获得商业化批准的转基因植物达32种，从传统的四大作物（玉米、大豆、棉花和油菜）拓展到包含苹果、甘蔗、茄子在内的多种农作物，其中23种已商业化种植，应用最为广泛的是转基因大豆、玉米、棉花和油菜，占全球转基因作物总种植面积的99%[2]。此外，美国还批准了品质改良转基因马铃薯、抗褐变转基因苹果、快速生长转基因三文鱼的商业化应用。四是产业价值不断增长。据测算，1996年以来，在全球范围内应用转基因技术提高作物产量8.22亿t，减少农药用量8.3%，获得经济收益超过2 249亿美元，其中获益最大的依次是美国（959亿美元）、阿根廷（281亿美元）、巴西（266亿美元）、印度（243亿美元）[3]。转基因种子市场价值快速增长，成为了种子市场的重要组成部分，“一个基因一个产业”已变成现实。

1.3 转基因生物风险可控已有科学共识

农业转基因生物的安全性主要包括食用安全和环境安全。转基因产品上市前需针对表达蛋白的毒性和致敏性进行食用安全检测，并针对生存竞争能力、基因漂移、对靶标生物的抗性效率、对非靶标生物的潜在影响、对生态系统的风险等进行环境安全性评价，确保除了增加抗虫、耐除草剂等目标性状外，不会增加额外风险。科学界已达成广泛共识，经过科学严谨的安全评价、获得政府审批的转基因产品是安全的。2016年以来，已有160位诺贝尔奖获得者发表公开信并联合签名，呼吁以科学的态度对待转基因产品的安全评估。

转基因抗虫作物因转入了“抗虫蛋白的基因”而具有杀虫功效，但这种抗虫蛋白高度专一，只能与特定害虫（如蛾类蝶类等“鳞翅目”害虫）肠道上皮细胞的特异性受体结合[4]，杀死目标害虫，而进入人、畜或其他昆虫（即非鳞翅目昆虫）的消化道后只能被消化降解，不会发挥作用。

任何食物包括转基因食品中含有的基因和蛋白质等，都不能在消化道长时间储存，会被消化分解和吸收代谢，因此转基因食品在人体中没有“累加效应”。国际上开展了小鼠、猪的多代喂养试验，我国也对与人类亲缘关系最近的动物猴开展了2代长期喂养试验，结果都表明转基因食品可以放心长期食用[5]。从生产实践看，转基因饲料的应用已超20余年，至今未有安全性问题[6]。

转基因技术在食品工业领域的应用始于1989年，通过转基因菌株大量生产并制备食品添加剂、调味剂和酶制剂，目前已在现代食品工业中广泛应用。自转基因产品进入食品供应链以来，未发生经科学证实的食品安全问题[6]。

美国是全球最大的转基因作物生产和消费国，转基因作物的种植面积占其耕地面积的40%以上，其中玉米、大豆、棉花、甜菜等转基因品种种植面积均超过90%[7]。2020年，美国50%的大豆和80%的玉米均在国内消费，市场上75%～80%的食品均由转基因原料制成或含有转基因成分[8]。近5年来，欧盟大量进口转基因产品，其中转基因大豆年平均进口量达1 400万t，2020年进口量为 1 420 万 t，占其消费量的 81%[9]。日本2021年进口转基因大豆325万t、转基因玉米1 455万t、转基因油菜234万t，分别占国内消费量的91%、94%和98%[10-11]。

2 发展生物育种是推动我国农业现代化的重大机遇

随着我国人口增加、资源约束加剧、消费升级以及国际政治经济格局的深刻变化，粮食安全挑战愈发严峻。发展农业生物育种技术是提升种业竞争力、破解重大风险挑战、赢得战略主动的现实需求和迫切需要。当前，我国转基因作物在生产上有品种、发展上有需求、应用上有保障，是重大发展机遇期，应牢牢抓住。

2.1 我国生物育种研发水平已步入世界前列

我国一贯高度重视农业生物技术发展。20世纪 80 年代中后期，“863”“973”计划先后对转基因棉花、水稻和大豆的研发工作进行部署。党中央、国务院于2006年批准了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，将转基因生物新品种培育列为农业领域唯一的国家科技重大专项[2]，这也是新中国成立以来投入最大的农业科技专项。2008年，转基因重大专项正式启动，农业转基因研发进入快速发展期。

经过多年努力，我国已基本形成自主基因、自主技术、自主品种的创新格局，完成了由追赶世界前沿水平向自主创新阶段的过渡，实现了从局部突破到整体跃升，生物技术的国际竞争力显著提高。

一是实现了关键基因自主可控。转基因生物新品种培育重大专项实施以来，获得了抗病虫、耐除草剂、耐寒耐盐碱、养分高效利用、优质、高产等重大育种价值新基因300多个[8]。获得国内外发明专利近3 000项，授权专利数量仅次于美国，远超日本和欧盟。目前，我国水稻基因克隆研究居国际领先地位，打破了跨国公司的基因垄断，为生物技术育种储备了丰富的基因资源。

二是攻克一批关键核心技术。经过多年发展，我国构建了主要农作物规模化转基因技术体系，水稻和棉花转化体系达到国际领先水平，粳稻转化效率从20%提高到90%，籼稻、小麦和大豆转化效率从1%分别提高到30%、30%和8%，棉花转化效率从4%提高到30%，解决了玉米、大豆、小麦等优良品种遗传转化的技术瓶颈[12]。此外，基因编辑、智能不育、基因定点表达等新技术也取得了重大进展。

三是研发并储备了一批重大产品。我国转基因产品从少数物种逐步拓展到主要农产品。抗虫棉实现商业化种植，累计推广5.3亿亩（353.3万hm2），国产抗虫棉市场份额达99%以上，减少农药使用65万t[13]。11个抗虫、耐除草剂玉米获得生产应用安全证书，比当前主栽常规品种增产10%以上，防虫效果达到96%以上，特别是对草地贪夜蛾有良好防效。3个耐除草剂大豆获得生产应用安全证书，1个被阿根廷批准用于商业化种植，并获得国内进口用作加工原料的安全证书，转育品种综合性状优良，比当前主栽品种增产10%以上[14]。

2.2 生物育种已成为我国农业高质量发展的现实需求

当前我国农业发展正处在世界新一轮科技革命同我国转变发展方式的历史性交汇期，支撑引领农业高质量发展和乡村全面振兴，必然要依靠科技解决方案。以转基因技术为核心的现代生物育种技术在保障国家粮食安全、缓解国内资源约束、应对全球气候变化、促进居民消费转型等方面已显现出巨大潜力，成为全球农业科技强国的重点竞争领域，也是实现我国农业高质量发展的必然要求。

一是有利于大幅提升农产品质量。转基因技术的应用能有效提升农产品质量、减少因害虫咬食产生的霉变、提高籽粒完整度和品质，据统计，转基因玉米中黄曲霉素、伏马菌素等毒素含量可降低36.5%[15]。品质改良的转基因马铃薯能够使其在高温油炸时产生的致癌物质丙烯酰胺含量降低90%[16]。此外，高油酸大豆、高直链淀粉玉米、低木质素苜蓿、低棉酚棉花等产品大大提高了农产品产出量、口感、营养价值和安全性。

二是有利于促进农业绿色发展。病虫害防控一直是农业生产的重大问题。草地贪夜蛾、玉米螟、粘虫等重大虫害已严重威胁玉米生产，面临随时大暴发的风险。短期施用化学农药实现了应急防控，但长期大量使用化学农药，不仅会带来食品安全和环境安全问题，还会增加害虫快速产生抗药性风险，而应用转基因技术有助于实现病虫害生物防控、绿色防控。此外，大豆和玉米使用的除草剂不同，种植玉米时所喷施的除草剂会对大豆产生药害，配套种植转基因大豆和玉米能够有效解决这一难题，实现高效的间作和轮作、养地护地、增进地力。

三是有利于大幅提高经济效益。在生产成本“地板”和价格“天花板”的双重挤压下，我国农业生产的利润空间不断收窄，比较效益偏低。转基因等生物育种技术在提高作物产量的同时，减少了农药施用、机械作业次数和用药成本，降低了劳动力成本，能够大幅促进农业生产提质增效。研究表明，转基因大豆平均可减少30.7%的生产成本[7]。美国农业部统计数据显示，因降低劳动力投入，转基因大豆采用率每增加10%，农民在农场外来源收入增加15.9%，总收入增加9.7%[17]。

2.3 我国生物育种安全管理严格规范

为确保转基因生物的安全性，世界各国或组织普遍基于公认的安全评价指南，建立了全面系统的转基因生物安全评估框架。但由于技术发展水平、农业生产模式、资源环境约束、产品消费偏好和社会文化环境等方面存在较大差异，具体的评价原则、评估内容、政策体系和检测手段不尽相同。

美国实行以产品为基础的管理模式，欧盟实行以过程为基础的管理模式。我国农业转基因生物安全管理在遵循国际公认的安全评价标准基础上，综合借鉴了美国和欧盟做法，对产品和过程均进行严格监管。一是建立健全了一整套既符合国情农情又与国际接轨的监管框架和法规体系。我国对转基因生物的监管始于1996年颁布的《农业生物基因工程安全管理实施办法》，国务院于2001年制定了《农业转基因生物安全管理条例》（以下简称《条例》），对农业转基因生物的安全管理进行顶层设计，并由农业农村部（原农业部）和国家市场监督管理总局（原质检总局）先后制定并实施各环节管理办法和条例，以此实现转基因生物安全的全环节管理。二是加强技术支撑体系建设。遴选来自农业、医药、卫生、食品等多领域交叉的专业人员，组建国家农业转基因生物安全委员会，开展科学、多元、系统的转基因生物安全评价和咨询；由37名专家组建全国农业转基因生物安全管理标准化技术委员会，制定并发布252项转基因生物安全标准，从成分、食用、环境3个层面对转基因生物安全进行全面管理；认定了42个国家级的第三方监督检验测试机构，全方面涵盖了食用、饲用、微生物、加工产品等转基因安全检测。三是建立了转基因生物安全监管体系，国务院建立由农业、科技、卫生、食药等13个部门组成的农业转基因生物安全管理部际联席会议制度。农业农村部牵头设立农业转基因生物安全管理办公室，协调全国农业转基因生物安全管理的日常工作，各行政区域内的农业转基因生物安全管理由县级以上地方各级人民政府农业行政主管部门负责。四是加强了转基因标识的管理，根据标识目录对大豆、玉米、油菜、棉花、番茄等5类17种产品进行强制性标识[18]。

基于《条例》，我国按照用途对农业转基因生物实行分类评价制度，包括生产应用和进口用作加工原料2个主要类别。对于生产应用的农业转基因生物实行分阶段安全评价管理制度，并按试验研究、中间试验、环境释放、生产性试验和申请安全证书5个阶段进行，任何阶段发现健康和环境风险问题都将立即终止。以我国转基因抗虫水稻安全评价为例，有关部门对其进行了长达11年之久的食用安全和环境安全评价，且部分指标相较于国际标准更为严格。对于进口用作加工原料的农业转基因生物，需在输出国或地区获得批准才可向我国提交申请，并由农业农村部开展食用安全风险和环境安全风险的独立检测，经安委会评价合格后批准发放安全证书。

3 全力推进生物育种产业化应用

2020年中央经济工作会议作出“尊重科学，严格监管，有序推进生物育种产业化应用”的决策部署。农业农村部于2021年组织开展了转基因玉米和大豆产业化应用试点，取得显著成效。下一步，我们要按照党中央、国务院的战略部署，继续科学、规范、有序推进生物育种产业化应用。

3.1 正确处理生物育种研发与应用的关系

3.1.1 发展与安全的关系 发展是安全的基础和目的，安全是发展的条件和保障。与发达国家相比，我国关键核心技术原始创新偏弱，多学科交叉融合不足，在新兴的基因编辑技术、基因驱动技术、合成生物学等前沿领域创新不够，全球农业生物技术核心专利70%被美国控制，对我国种业安全形成潜在威胁。因此，要树立以发展促安全的理念，强化基础研究，瞄准生物育种等高精尖领域，加强关键核心技术攻关，尽快实现关键核心技术自主安全可控，夯实种业振兴的基石。

3.1.2 创新主体与市场主体的关系 企业是市场的主体，也是科技创新的主体。我国生物育种研发仍以政府投资的公益性研究机构为主，科研院所和高等院校是生物育种研发的主力军。企业投资生物育种研发的积极性不高，种企科研投入低、科企融合共享不畅、知识产权保护不足严重制约种业发展。因此，要抓住企业培育这一关键环节，通过项目、财税、金融等政策鼓励企业开展生物育种科技创新，大力推动“产学研”深度融合，由种业头部企业牵头组建科企创新联合体，促进生物育种成果应用。

3.1.3 生产需求与消费认可的关系 我国人多、地少、资源短缺，确保国内粮食安全亟需推进生物育种技术研发与应用。我国大豆对外依存度达80%，常规品种单产仅为美国转基因品种的56%[19]；玉米供需形势偏紧，草地贪夜蛾等重大虫害防控形势严峻，发展生物育种有利于解决农业生产面临的病虫草害等瓶颈问题，缓解农产品进口压力。但是，当前社会对转基因认知仍然不足，容易受到舆论影响，并成为反复炒作、过度放大的话题。因此，要统筹生产需求与消费认可的关系，进一步加强引导与宣传，让社会公众科学理性认识转基因技术，认可和接受生物育种技术的产业化应用。

3.1.4 自主创新与技术引进的关系 以生物育种技术为支撑，构建产业“双循环”新发展格局是解决农产品供需矛盾、保障供应安全的现实选择。与发达国家相比，我国产品迭代升级较为缓慢，商业化种植的转基因棉花均为抗虫性状，缺少优质、适宜机采的迭代产品，转基因大豆、玉米虽然已达到国际同类产品先进水平，但产业化进程缓慢。因此，应充分利用国际国内市场，既要在技术与产品上加大自主创新力度，不断赶超发达国家，也要立足我国资源禀赋和生产实际，将我国技术优势与国外资源优势结合，形成国产非转基因作物与进口转基因作物错位竞争、相互补充的格局，更好地保障国家粮食安全和重要农产品有效供给。

3.2 明确有序推进生物育种产业化应用的4项任务

目前，我国转基因品种已形成应用一代、研发一代、储备一代的基本格局，转基因抗虫棉产业化应用成效显著，转基因大豆、玉米品种基本成熟。创制出一批具有重要应用前景的耐除草剂大豆、抗虫耐除草剂玉米新品系，多年多点鉴定和综合评价结果显示已达到品种审定标准，具备了与国外同类产品竞争的能力。下一步，要重点从以下4个方面发力，积极推进生物育种产业化应用。

3.2.1 加快技术攻关，培育重大产品 聚焦主要粮食作物和畜禽，突破前沿生物技术，融合人工智能、大数据等现代信息技术，形成“BT（生物技术，biology technology）+IT（信息技术, information technology）”高效生物育种技术体系，打造生物育种国家战略科技力量，培育具有国际竞争力的领军企业，尽快研发一批具有多种害虫抗性、耐多种除草剂、高品质、抗旱的重大品种，形成梯次储备。

3.2.2 完善制度体系，推进产品应用 围绕加快转基因作物产业化应用这一目标对相关部门规章、规范性文件等进行废、改、立，形成转基因作物产业化应用配套制度体系。在2021年修订安全评价、品种审定、种子生产经营等部门规章的基础上，进一步完善实施细则；加快修订《植物新品种保护条例》等法律法规，建立形成明晰的知识产权保护制度；立足品种和区域布局，结合国情、农情和转基因作物的生物学特点，研究制定转基因作物种植管理规范；完善金融优惠政策，优化创新创业生态，促进优良基因、优良性状按照市场规则向企业聚集，引导企业加大研发投入。

3.2.3 严格监督管理，优化市场环境 强化转基因生物安全属地管理制度和研发者“第一责任人”责任。只有研发者和生产者最清楚在研究什么，也只有他们最可能成为产品的最大受益者，因此研发者和生产者是产品的第一责任人，确保产品的安全性是研发者和生产者的职责和利益所在。按照法规严格开展转基因育种及种植试验，强化试验前安全性评估、试验中封闭性检测、试验后遗留物清理，防止试验材料逃逸而引发生态污染。加大品种审定环节检测力度，严格把控种子供应链的转基因安全管理，避免未获批准的转基因种子流入市场。强化部门协同，构建跨部门转基因生物安全监管网络，健全信息交换与共享平台，保障公众知情权和选择权。

3.2.4 加强科普宣传，提高接受程度 科普宣传应力求全面客观公正，尊重科学，尊重事实。努力培育一批懂技术、会科普、接地气的新型科普宣传人员，注重年龄分布和领域结构的合理性；将宣传主渠道和新兴技术结合，构建新型科普宣传平台，注重宣传形式的多元性和新颖性，兼顾宣传内容的科学性和趣味性，协调宣传对象的全面性和差异性；要深入学校、社区和公共场所，加强公众交流，吸引公众参与，运用民主和科学的方法，把决策变成集思广益的过程，从而推动决策更加关注公众利益，扩大决策的社会代表性，让公众更好地理解决策，更加理性地看待转基因技术，为我国农业转基因技术的研究和应用营造良好的社会氛围。

4 结语

“农业稳，天下安”。在耕地面积增长潜力已经不大，自然资源和环境约束日益趋紧的当下，推动生物育种技术在农业领域应用，已成为保障国家粮食安全、增强农业国际竞争力的战略选择。以转基因技术等为代表的生物育种技术即将迈入快速发展的新时期，我们要紧紧抓住这一时机，把思想认识统一到党中央、国务院的战略部署上来，加强核心技术原始创新，做好产品、制度、监管和舆论等各方面的准备，加快推进生物育种技术研发和产业化应用，为实现农业科技自立自强和确保国家粮食安全提供有力的支撑。