盧長明

（中國農(nóng)業(yè)科學院 油料作物研究所，北京 100081）

1 我國的人口增長與食物保障問題

中國要用大約7%的世界耕地，供養(yǎng)超過20%的世界人口。中國生產(chǎn)的稻米總量占世界的30%，玉米總量占20%，棉花總量占26%，油菜籽總量占33%。盡管如此，我國自產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品遠遠不夠自己消費。我國每年要進口3000多萬噸大豆（占消費量的60%以上），還要進口數(shù)量不等的玉米、棉花和稻米等作物產(chǎn)品。1992年以來，我國谷物增長幅度低于人口增長幅度, 我國對國外農(nóng)產(chǎn)品的依存度在逐年上升。如何保障我國的食物安全和可持續(xù)發(fā)展，問題擺在了所有中國人的面前。

當前，影響我國糧食生產(chǎn)的關鍵因素是糧食播種面積和糧食單產(chǎn)水平。由于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快等，我國糧食總播種面積呈下降趨勢，但隨著科技進步、農(nóng)業(yè)投入加大等因素影響，我國糧食作物單產(chǎn)水平卻不斷上升。2008年我國糧食單產(chǎn)提高對總產(chǎn)提高的貢獻率達到81%。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織預測，未來世界糧食增產(chǎn)總量約20%來自播種面積的增加，約80%來自單產(chǎn)的提高?？梢姡_保糧食安全的關鍵是穩(wěn)步提高糧食的單產(chǎn)水平。

2 良種的重要性

良種推廣、化肥應用、灌溉和提高機械化水平是糧食增產(chǎn)的主要手段。在單位面積產(chǎn)量增加的要素中，良種的貢獻率占40%以上，是提高糧食單產(chǎn)的首要因素。化肥使用在過去幾十年里發(fā)揮了重要的增產(chǎn)作用，但現(xiàn)在我國化肥的年使用量已經(jīng)達到4600多萬噸，占世界的1/3，單位化肥使用量已經(jīng)是世界平均水平的3.5倍，繼續(xù)通過增加化肥使用來增加產(chǎn)量其空間是非常有限的。

品種的遺傳改良不但可以增加產(chǎn)量，改良品質(zhì)，提高品種的抗病、抗蟲和抗旱能力，還能培育適合機械化操作以及適合各種環(huán)境條件的品種。良種一旦培育成功可以在不增加投入的情況下獲得更高的經(jīng)濟效益，在世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，良種發(fā)揮了十分重要的作用。

在高產(chǎn)育種方面，墨西哥玉米小麥改良中心培育出一批矮稈小麥品種，使小麥產(chǎn)量從每公頃3～5噸，提高到8～9噸，使墨西哥從原來的一個小麥進口國變?yōu)槌隹趪?。菲律賓國際水稻研究所，培育出一批水稻矮稈品種如“IR8”等，使水稻單產(chǎn)成倍增加，每667 m2產(chǎn)量達500kg以上。我國1949年水稻每667 m2產(chǎn)量僅126 kg，解放后水稻品種經(jīng)過數(shù)次更換，每次更換都提高10%左右水稻產(chǎn)量。雜交水稻品種的增產(chǎn)作用尤其明顯，超級稻采用理想株型塑造與秈粳雜種優(yōu)勢利用相結合，從而大幅度提高稻谷產(chǎn)量，自1998年以來，農(nóng)業(yè)部確認了69個超級稻品種，這些新品種、新組每667 m2單產(chǎn)均達700～800kg的潛力。

在品質(zhì)育種方面，美國培育出玉米品種“U-24”，蛋白質(zhì)含量高達20%，賴氨酸含量達5%。菲律賓國際水稻研究所育成IR20、IR22、IR24等一批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種，蛋白質(zhì)含量比一般品種提高2%。我國傳統(tǒng)油菜品種芥酸含量高達40%以上，目前的新品種芥酸含量都在3%以下，菜籽油的品質(zhì)得到顯著改善。

在抗性育種方面，菲律賓國際水稻研究所，已育成一批抗稻瘟病、病毒病、白葉枯病、稻飛虱、稻葉蟬和二化螟等多抗品種，如 IR36、IR64。美國孟山都公司通過轉基因方法育成抗蟲、抗旱和抗除草劑玉米品種。我國廣東育成的窄葉青水稻品種高抗稻瘟病，中國農(nóng)科院利用轉基因技術育成抗棉鈴蟲棉花品種。

育種不但在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病、抗蟲、抗逆境等方面成果卓著，還在不育系、高光效品種、肥高效品種選育等方面發(fā)揮了重要作用。隨著生物技術的發(fā)展，育種領域不斷拓展，很多用傳統(tǒng)育種方法無法實現(xiàn)的目標都將成為可能，例如，利用轉基因技術獲得耐爛番茄品種、培育自然界不存在的藍色玫瑰品種、獲得高維生素E含量大米、生產(chǎn)高附加值的油菜品種等等。利用生物技術可以使傳統(tǒng)品種的利用價值大大拓展，經(jīng)濟價值和社會價值都將顯著提高。

3 轉基因技術是傳統(tǒng)育種技術的延伸

培育良種的方法主要有：（1）選擇育種（直接從一個品種群體中選擇自然變異個體，培育成新品種）。（2）雜交育種（通過不同品種雜交和多代自交，在后代中選擇具備雙親優(yōu)良特性的品種）。（3）誘變育種（利用射線等物理因素或誘變劑等化學因素處理植物組織，人工創(chuàng)造遺傳變異，從中選擇所需要的突變類型）。（4）轉基因育種：（從一種生物中分離需要的目的基因，導入到另一物種中，培育新品種）。

3.1 選擇育種

100年前，人們主要利用生物群體自然存在的變異，通過人工選擇獲得改良的品種。這種方法至今仍有使用。例如，在一塊高稈水稻田中，發(fā)現(xiàn)有一株水稻長得很矮，不倒伏，產(chǎn)量高，于是留下成為抗倒高產(chǎn)品種。這種品種改良方法的遺傳基礎是將自然界中存在的基因突變保存下來。自然突變的頻率一般只有1/108，獲得自然優(yōu)良突變的可能性還要小很多。利用自然界不存在的變異選擇育種是無能為力的。

3.2 雜交育種

1900年以后，遺傳學迅速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)可以通過雜交將不同品種的優(yōu)良特性聚合在一起，獲得更加優(yōu)良的品種。例如，將高產(chǎn)的感病水稻品種與低產(chǎn)的抗病品種雜交，在后代中選出高產(chǎn)抗病的品種。這種方法已經(jīng)應用了近100年，至今仍是主流的育種方法。

不同物種由于存在生殖隔離，一般無法雜交，因此雜交育種主要局限在同一物種的不同品種之間進行。由于品種間的遺傳變異是有限的，利用品種間雜交的育種方法其潛力已經(jīng)趨于耗盡。為了拓展育種的變異來源，人們一直在不斷尋找打破物種隔離的方法，例如利用遠緣雜交手段創(chuàng)造新的變異或實現(xiàn)不同物種間基因的重組。

遠緣雜交在育種中發(fā)揮了十分重要的作用，例如，動物中的騾子來自驢和馬的遠緣雜交，普通小麥和甘藍型油菜都是來自于不同物種的遠緣雜交，我國的雜交水稻使用的不育系就是來自野生稻與栽培稻遠緣雜交。但是，遠緣雜交一般非常困難，只有少數(shù)近緣種之間可以雜交成功。近三十年來，人們研究了很多促進遠緣雜交成功的方法，如花粉蒙導法，子房培養(yǎng)法，胚珠培養(yǎng)法等。盡管如此，遠緣雜交仍然不能擺脫物種隔離因素的影響，絕大多數(shù)物種間仍然是不可能雜交成功的，即使雜交成功，雜交后代也很難存活和繁衍后代。

3.3 誘變育種

誘變育種是在人為條件下，用物理、化學因素誘導動植物的遺傳特性發(fā)生變異，再從變異群體中選擇符合人們某種要求的單株（個體），進而培育成新的品種或種質(zhì)的育種方法。它是繼選擇育種和雜交育種之后發(fā)展起來的一項現(xiàn)代育種技術，理、化因素的誘導作用，使得植物細胞的突變率比平時高出千百倍，有些變異是其他手段難以得到的。

據(jù)世界原子能機構1985年統(tǒng)計，當時世界各國通過誘變技術已育成500多個品種，獲得大量有價值的種質(zhì)資源。當然與其他技術一樣，誘變育種也有自身的弱點：一是誘變產(chǎn)生的有益突變體頻率低；二是還難以有效地控制變異的方向和性質(zhì)；三是誘發(fā)并鑒定出數(shù)量性狀的微突變比較困難。

3.4 轉基因育種

隨著科學技術的發(fā)展，人們現(xiàn)在可以打破物種界限進行基因轉移，從而達到品種創(chuàng)新和品種改良的目的，這種不受物種生殖隔離限制而進行基因轉移的方法就是轉基因技術。它是將已知功能的基因人工分離出來后直接加入到生物體內(nèi)使生物發(fā)生相應變異的技術。

轉基因技術與傳統(tǒng)育種技術有兩點重要區(qū)別。第一，傳統(tǒng)雜交育種技術只能在相同生物物種內(nèi)進行基因轉移，而轉基因技術則不受生物物種生殖隔離限制，可以在不同物種間轉移基因。例如，將菠菜的基因轉到豬身上提高豬油的營養(yǎng)價值，將魚的基因轉到農(nóng)作物身上提高農(nóng)作物的抗寒性，將細菌的基因轉到農(nóng)作物身上使農(nóng)作物免受害蟲危害等等。第二，傳統(tǒng)的雜交育種技術是在生物個體水平上進行的，兩個品種雜交后，來自母本的基因和來自父本的基因混到一起，通過父母基因的重新組合產(chǎn)生新的變異。而轉基因技術是從一個物種獲得一個功能清楚的基因，并將這個基因轉移到需要它的物種中，達到品種改良的目的。因此傳統(tǒng)的雜交育種往往是一次轉移大量的基因，對于后代的表現(xiàn)較難預期和把握。轉基因技術只轉移一個或少數(shù)具有明確功能的基因，后代表現(xiàn)容易預期和把握。可見，轉基因技術是傳統(tǒng)育種技術的發(fā)展和延伸。

我國人口多，人均資源貧乏。傳統(tǒng)技術（雜交育種、化肥、農(nóng)藥等）的使用已經(jīng)無法滿足未來社會和人口發(fā)展的需要，發(fā)展轉基因技術是不可猶豫的選擇。發(fā)展轉基因技術不但可以大幅度提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，確保農(nóng)產(chǎn)品有效供給，保障我國糧食安全，還可以顯著減少農(nóng)藥用量，減少家畜養(yǎng)殖污染，提高水肥利用效率，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，大幅度提高農(nóng)業(yè)生態(tài)安全保障能力，明顯降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、減輕農(nóng)民勞動強度，大幅度提高種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益?？梢姡D基因技術的應用潛力是非常巨大的，不能不發(fā)展。

4 正確認識轉基因技術

4.1 轉基因技術完全可以安全應用

1996年以來，我國大面積種植轉基因抗蟲棉花，美國和阿根廷等國大面積種植轉基因抗除草劑大豆、抗蟲玉米，加拿大大面積種植抗除草劑和雄性不育轉基因油菜。2009年全球轉基因作物種植面積持續(xù)強勢增長，達到1.35億hm2，六大洲的25個國家均有種植。2006年美國含轉基因成分食品超過3000種，大豆、玉米、油菜產(chǎn)品以及棉籽油早已成為人們餐桌上的食品。世界上數(shù)億人口食用多年，并未真正發(fā)現(xiàn)轉基因產(chǎn)品對身體健康產(chǎn)生損害，也未發(fā)現(xiàn)轉基因生物危害環(huán)境，說明轉基因生物并不可怕，其安全性是可控的。

4.2 轉基因成分不等于毒藥

很多人不了解什么是轉基因成分，以為轉基因成分一定對健康有害，是認識的誤區(qū)。

轉基因成分是指食品中含有的外源基因DNA以及由它編碼的蛋白質(zhì)。轉基因產(chǎn)品不一定都帶有轉基因成分，不帶轉基因成分的轉基因產(chǎn)品與非轉基因產(chǎn)品是沒有差異的，例如，轉基因大豆油與非轉基因大豆油的化學成分基本上完全一樣，用靈敏的儀器都很難檢測出轉基因成分。這是因為，大豆油是從大豆中提煉出來的脂肪酸油脂，其他成分（如DNA和蛋白質(zhì)）都被去除。含有轉基因成分的食品不一定不安全（經(jīng)過安全評價和批準上市的產(chǎn)品應該是安全的），不含有轉基因成分的食品應該與傳統(tǒng)食品沒有區(qū)別。如果不是專門改變營養(yǎng)成分，一般來說，精練食品（油脂、白糖、淀粉等）與常規(guī)食品是完全等價的。

轉基因品種在商業(yè)化生產(chǎn)之前，必須按照實質(zhì)等同性原則對化學成分進行分析，進行毒性和過敏性試驗，化學成分發(fā)生了非預期顯著改變，或者證明有毒的轉基因品種是不能批準商業(yè)化的。

食物中的轉基因成分一般是無毒無害的（除非外源基因是脊椎動物毒素或過敏原基因）。外源DNA和蛋白質(zhì)經(jīng)過加工、烹飪和消化很難保留其原有的功能性，因此，不必過于恐慌。

4.3 轉基因品種對環(huán)境的影響與非轉基因品種是等同的

有人擔心轉基因品種危害環(huán)境，實際上，轉基因品種對環(huán)境的影響與非轉基因品種是同等的，品種對環(huán)境的影響取決于品種的特性，例如是否抗蟲，抗什么蟲，而與是否轉基因無關?？钩輨┢贩N對環(huán)境的影響也是同樣的道理。并不應認為抗除草劑特性是來自轉基因技術，其風險就更大。

與非轉基因品種一樣，轉基因品種也可以對環(huán)境造成危害。如栽培品種的抗蟲特性(或抗旱特性等)可以通過雜交轉移到雜草中，使得雜草更加猖獗?？瓜x的非轉基因品種種植時間長了，可能變得不抗蟲，這個問題在轉基因品種中同樣存在。即使是非轉基因品種的推廣，也要充分考慮環(huán)境的安全性問題。轉基因品種推廣之前都要求進行環(huán)境安全性評價，只有對環(huán)境安全的品種才能推廣應用。

4.4 要求轉基因生物“零風險”是不科學的

任何科學技術在發(fā)展過程中都存在一定風險，轉基因技術也不例外。將“轉基因”混同于農(nóng)藥中毒、食品污染是認識的誤區(qū)，科學家通過科學研究，已經(jīng)排除或澄清了許多風險問題，要求轉基因生物“零風險”等提法并不科學?？茖W、理性的態(tài)度是加強管理、深入研究，在努力預防和規(guī)避風險的同時加快發(fā)展。轉基因技術的機遇和風險同在，因為轉基因技術可能帶來風險就拒絕它是不明智的，汽車會壓死人是否要生產(chǎn)汽車？原子彈可以毀滅人類是否需要發(fā)展原子能技術？細心思考一定會得到結論。

有人提出，轉基因產(chǎn)品的動物實驗只做了5年，那么你怎么保證50年后的安全？保證100年后的安全？如果這樣去問的話，沒有一種產(chǎn)品是可以應用的。

轉基因生物的研制都要經(jīng)過嚴格的風險評價，只有相關部門認為安全才會批準釋放，不安全的東西是不能釋放的。

5 發(fā)展轉基因技術不可猶豫

隨著人和水稻全基因組測序的完成，世界進入了后基因組時代，基因的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)打響，利用已知基因的功能為人類造福成為未來世界發(fā)展的必然趨勢。為了搶占農(nóng)業(yè)競爭的制高點，世界主要國家都高度重視農(nóng)業(yè)轉基因技術的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，紛紛加大投資力度，加速轉基因品種的生產(chǎn)應用。美國的孟山都公司、德國的拜耳公司、瑞士的先正達公司等都投巨資發(fā)展轉基因技術。2008年，全球有25個國家累計批準24種轉基因作物商業(yè)化應用。以抗除草劑和抗蟲為主的大豆、玉米、棉花、油菜等轉基因作物種植面積，已從1996年的170萬hm2迅速增至2008年的1.25億hm2，增幅高達74倍。以轉基因技術為核心的農(nóng)業(yè)生物育種產(chǎn)業(yè)已成為美國等發(fā)達國家的重要新興產(chǎn)業(yè)。截止2009年，美國、加拿大、中國、歐盟和日本進行轉基因作物田間試驗共計28182次，美國占世界轉基因作物田間試驗總量的52%，加拿大占28.7%，我國占10%，歐洲占8%，日本占0.5%。歐盟盡管過去對農(nóng)業(yè)轉基因技術應用態(tài)度謹慎，但2008年商業(yè)化種植轉基因作物的歐盟國家已增加到8個，作物種類有所拓展，態(tài)度日趨積極。巴西、阿根廷、印度等發(fā)展中國家對轉基因作物研發(fā)投入成倍增加，發(fā)展勢頭尤為強勁，已成為全球轉基因生物育種一支重要力量。日本和歐洲各國雖然在轉基因育種方面進展緩慢，但是他們在基因克隆與功能基因研究方面非常積極，很多方面明顯領先于中國。

全球化的今天，落后就要被欺負。我國在轉基因育種研究方面與發(fā)達國家已經(jīng)形成明顯差距，因此，在發(fā)展轉基因技術方面我們不能夠再猶豫，我們應該堅決支持轉基因技術的發(fā)展。

（農(nóng)業(yè)部網(wǎng)）