林柏森，羅成飛，程大友

(1.赤峰綠璐種業(yè)有限公司,赤峰 024000； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 化工與化學(xué)學(xué)院,哈爾濱 150001)

0 前言

近年來(lái)轉(zhuǎn)基因作物的開發(fā)在質(zhì)疑聲中不斷快速發(fā)展中。自1996年轉(zhuǎn)基因作物開始商業(yè)化以來(lái)，至今全球已有近30個(gè)國(guó)家和地區(qū)種植了轉(zhuǎn)基因作物，種植面積超1.9億公頃。其中涉及的作物比較廣，包括糧食作物及蔬菜。但以油料作物的大豆和糧食作物玉米為主要的兩種轉(zhuǎn)基因作物。轉(zhuǎn)基因作物主要以轉(zhuǎn)抗蟲、耐除草劑和多種性狀結(jié)合的復(fù)合性狀為主。目前，幾種基因同時(shí)轉(zhuǎn)入，形成復(fù)合性狀已成為轉(zhuǎn)基因作物開發(fā)的主流趨勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)2020年后具有復(fù)合優(yōu)良性狀的轉(zhuǎn)基因作物種植面積已經(jīng)接近1億公頃。

1 轉(zhuǎn)基因作物概況

1.1 轉(zhuǎn)基因作物種植變遷

截止到2017年全球約有40個(gè)國(guó)家(歐盟28國(guó)計(jì)為一個(gè)國(guó)家)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化種植。美國(guó)則是批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化數(shù)量最多的國(guó)家。

至2017年，29種轉(zhuǎn)基因作物被批準(zhǔn)，其中玉米是所有獲批作物中最多的，獲批 539 項(xiàng)約占41.02%；其次是棉花，獲批 229 項(xiàng)，約占17.43%；大豆 200 項(xiàng)約占15.22%、馬鈴薯 109項(xiàng)，約占8.3%，油菜106 項(xiàng)占 8.07%。其他作物131項(xiàng)，約占9.97%(圖1)。

圖1 1996-2017年獲準(zhǔn)商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物種類分布(根據(jù)2017國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織(ISAAA)數(shù)據(jù)資料整理)

從獲準(zhǔn)商業(yè)化的作物轉(zhuǎn)基因性狀分析，1996年之前，獲批均為轉(zhuǎn)單一性狀的轉(zhuǎn)基因作物，其中抗除草劑獲批13 項(xiàng)，占40.6%；抗蟲性8項(xiàng)，占25%；延遲成熟番茄6項(xiàng)，占18.8%；病毒抗性3項(xiàng)占9.4%，品質(zhì)性狀2項(xiàng)，占6.3%。此后獲批的轉(zhuǎn)基因以復(fù)合性狀為主。2017年，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因的商業(yè)化占一半以上，達(dá)到51%，其中抗除草劑/抗蟲占40%?？钩輨?授粉控制占6%，抗除草劑/品質(zhì)和抗蟲/抗病各占3%和2%。

根據(jù)ISAAA發(fā)布的自1996年以來(lái)的轉(zhuǎn)基因作物報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積一直逐年上升的趨勢(shì)(圖2)，截至目前全球獲得批準(zhǔn)商業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因作物已達(dá)到 30種[4]，種植作物仍以大豆、玉米、棉花和油菜為主，其他還包含苜蓿、甜菜、甘蔗、紅花、馬鈴薯、茄子、南瓜、蘋果、菠蘿等。且擴(kuò)增速度較快。世界前5大轉(zhuǎn)基因作物種植的國(guó)家其轉(zhuǎn)基因作物種植應(yīng)用率已達(dá)90%以。 截止到2019年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已經(jīng)超過(guò)19億公頃，比統(tǒng)計(jì)初年(1996)提高了112倍。目前，轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的5個(gè)國(guó)家分別是美國(guó) 、巴 西、阿根廷、加拿大、印度，其種植面積分別達(dá)到：7150 萬(wàn)公頃、5280 萬(wàn)公頃、2400 萬(wàn)公頃、1250萬(wàn)公頃、1190萬(wàn)公頃。

圖2 1996—2019年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積(引自 田文君 2021)

1.2 我國(guó)近年來(lái)轉(zhuǎn)基因作物推廣步伐加快

針對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的推廣也就是轉(zhuǎn)基因生物安全證書的發(fā)放我國(guó)一直持謹(jǐn)慎、嚴(yán)格，堅(jiān)持逐步評(píng)估原則和熟悉原則。在美國(guó)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)基因食品安全評(píng)價(jià)的是食品藥品局，中國(guó)則是農(nóng)業(yè)部。我們國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的安全評(píng)價(jià)在按照CAC標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的同時(shí)，也會(huì)遵循我國(guó)《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》及配套的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理評(píng)價(jià)管理辦法》來(lái)進(jìn)行。近年來(lái)，隨著轉(zhuǎn)基因安全性的認(rèn)同及強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求。轉(zhuǎn)基因作物的安全證書發(fā)放也略有提高。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2022年6月8日頒布了《國(guó)家級(jí)轉(zhuǎn)基因大豆品種審定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》、《國(guó)家級(jí)轉(zhuǎn)基因玉米品種審定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》，并要求國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)各專業(yè)委員會(huì)從即日起遵照?qǐng)?zhí)行。這預(yù)示著我國(guó)生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用又邁出重要一步。轉(zhuǎn)基因的加速落地將給行業(yè)帶來(lái)品種換代變革(表1)。

表1 2019年以來(lái)我國(guó)轉(zhuǎn)基因生物安全證書部分獲批情況

隨著生物安全證書的發(fā)放，相應(yīng)品種的推廣步伐也將加快。

2 主要耐除草劑轉(zhuǎn)基因作物

2.1 主要轉(zhuǎn)基因作物-大豆品種

我國(guó)大豆轉(zhuǎn)基因研究起步較早，但由于受到體制及國(guó)家管控政策及國(guó)情等因素的影響進(jìn)展較慢。但近年來(lái)，在國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)的支持下轉(zhuǎn)基因大豆研究進(jìn)展取得了明顯的進(jìn)步。加快了轉(zhuǎn)基因品種進(jìn)入商業(yè)化的進(jìn)程。截止 2018 年，根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)評(píng)審結(jié)果，農(nóng)業(yè)部曾批準(zhǔn)發(fā)放了孟山都公司的抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆GTS40-3-2、抗除草劑大豆 MON89788、抗蟲耐除草劑大豆 MON87701×MON89788耐除草劑大豆 MON87708、品質(zhì)性狀改良耐除草劑大豆MON87705；拜耳公司的抗除草劑大豆 A2704-12、抗除草劑大豆 A5547-127、耐除草劑大豆 FG72；杜邦公司的抗除草劑大豆356043；先鋒公司的品質(zhì)改良抗除草劑大豆 305423×GTS40-3-2；以及巴斯夫農(nóng)化的抗除草劑大豆CV127、先正達(dá)公司的耐除草劑大豆 SYHT0H2、陶氏益農(nóng)公司的耐除草劑大豆 DAS-44406-6。

1)XtendFlex大豆

品種特性：耐草甘膦、麥草畏和草銨膦。

XtendFlex大豆品種是拜耳公司正是基于Roundup Ready Xtend技術(shù)(耐草甘膦和麥草畏)開發(fā)而成的大豆產(chǎn)品。數(shù)據(jù)顯示，該品種自2016年初由孟山都推出Roundup Ready Xtend大豆以來(lái)面積不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在是美國(guó)種植面積最大的大豆品種。該品種具有耐草甘膦、麥草畏和草銨膦除草劑的三重性抗性基因，且草甘膦耐性更強(qiáng)。2020年10月，歐盟委員會(huì)已授權(quán)在歐盟的食品、飼料、進(jìn)口和加工領(lǐng)域使用XtendFlex大豆，表明XtendFlex大豆獲得了后續(xù)推廣種植的關(guān)鍵保障。預(yù)計(jì)今后推廣面積將進(jìn)一步擴(kuò)大。

2)Intact 2Xtend大豆

品種特性：抗蟲、耐麥草畏和草甘膦。

Intact 2Xtend品種是2020年11月，拜耳在巴西推出的首個(gè)采用Intact 2Xtend技術(shù)的第三代轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)品。Intact 2Xtend品種具有耐麥草畏和草甘膦除草劑特性，并擁有三種抗蟲蛋白，即Cry1A.105 ，Cry1Ac 及Cry2Ab2。這些性狀的是通過(guò)MON87751(對(duì)鱗翅目昆蟲具有抗性)×MON87708(耐麥草畏)×MON89788×MON87701(對(duì)鱗翅目昆蟲具有抗性并且對(duì)草甘膦具有耐受性)雜交重組獲得，多個(gè)抗蟲蛋白的聚合顯著地增加了大豆品種對(duì)鱗翅目類害蟲的防護(hù)能力。而鱗翅目害蟲是豆科作物主要害蟲之一。

3)大北農(nóng)-DBN-09004-6

品種特性：耐草甘膦和草銨膦。

該品種由北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司屬于耐除草劑大豆品種，DBN-09004-6與普通品種相比能耐受標(biāo)簽4倍劑量草甘膦和2倍劑量的草銨膦。DBN-09004-6于2019年在阿根廷獲得種植許可，這是中國(guó)公司研發(fā)的轉(zhuǎn)基因種子首次在國(guó)際上獲批。2020年6月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司《2020年農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書(進(jìn)口)批準(zhǔn)清單》中包括北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司開發(fā)的轉(zhuǎn)基因大豆——DBN-09004-6，這成為了中國(guó)首次批準(zhǔn)進(jìn)口國(guó)內(nèi)公司研發(fā)的轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)品。這些批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品將用作加工原料。所有批準(zhǔn)從6月11日開始生效，有效期為5年。這也是中國(guó)首次批準(zhǔn)進(jìn)口國(guó)內(nèi)公司研發(fā)的轉(zhuǎn)基因大豆。

2.2 主要轉(zhuǎn)基因作物-玉米品種

1 )大北農(nóng)——DBN9936玉米、DBN9858玉米

DBN9936性狀：抗蟲、耐草甘膦

抗蟲耐除草劑玉米品種DBN9936是國(guó)內(nèi)首批獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲耐除草劑玉米農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書的轉(zhuǎn)化事件，對(duì)危害玉米的主要鱗翅目害蟲包括玉米螟、東方粘蟲、桃蛀螟、棉鈴蟲、勞氏粘蟲、粟灰螟、高粱條螟、二點(diǎn)委夜蛾等具有良好的抗性，同時(shí)DBN9936能耐受標(biāo)簽推薦中劑量4倍的草甘膦，其草甘膦抗性滿足我國(guó)大田玉米安全生產(chǎn)的實(shí)際使用要求。2019年12月份，DBN9936獲得轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。2021年9月30日，抗蟲耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米DBN9936經(jīng)過(guò)一系列程序，完成美國(guó)FDA的安全評(píng)價(jià)，獲得FDA的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品上市前食用安全批準(zhǔn)。

2) 大北農(nóng)——DBN9858玉米品種性狀：耐草甘膦和草銨膦

DBN9858可安全耐受4倍量的草甘膦和2倍量的草銨膦，該品系將作為抗蟲玉米庇護(hù)所材料使用，與抗蟲耐除草劑玉米品系配合，以延緩玉米害蟲抗性的產(chǎn)生。2020年7月，DBN9858獲得我國(guó)轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。有效期為2020年6月11日至2025年6月11日。2021年12月17日，美國(guó)FDA官方公布：DBN9858玉米在組成、安全性和其他相關(guān)方面與目前市場(chǎng)上的玉米沒有實(shí)質(zhì)性差異，而且轉(zhuǎn)基因DBN9858玉米不存在需要FDA進(jìn)行上市前審查或批準(zhǔn)的問題。

大北農(nóng)控股子公司的轉(zhuǎn)基因玉米又一產(chǎn)品獲得美國(guó)FDA的批準(zhǔn)，印證了大北農(nóng)轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)與生物安全管理水平已達(dá)到了國(guó)際水平。

3) 杭州瑞豐——瑞豐125玉米

性狀：耐草甘膦、抗蟲

瑞豐125是荃銀高科作為牽頭單位與浙江大學(xué)聯(lián)合選育的轉(zhuǎn)基因玉米品種。獲得了農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)支持。瑞豐125由 Hi-II 為受體，轉(zhuǎn) cry1Ab/cry2Aj 和 g10evo-epsps 后獲得的轉(zhuǎn)基因株系。該轉(zhuǎn)基因株系在培育過(guò)程中沒有使用抗生素基因。

在2020年1月獲得國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物安全證書。瑞豐125是國(guó)內(nèi)首批獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲耐除草劑玉米農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書的轉(zhuǎn)化事件。該轉(zhuǎn)基因玉米運(yùn)用了基因融合技術(shù)將兩個(gè)Bt抗蟲基因整合到一起發(fā)揮作用，其抗除草劑基因是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型基因，目前已在中國(guó)和美國(guó)獲得了專利。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的研究，該類型產(chǎn)品將在延緩害蟲的抗性產(chǎn)生方面具有優(yōu)勢(shì)。

轉(zhuǎn)基因玉米瑞豐125已經(jīng)過(guò)多年多點(diǎn)嚴(yán)格測(cè)試，對(duì)當(dāng)前我國(guó)玉米田主要鱗翅目類害蟲玉米螟、棉鈴蟲、東方黏蟲等具有良好抗性，也對(duì)靶標(biāo)草甘膦除草劑具有良好抗性，可滿足我國(guó)大田玉米生產(chǎn)中的實(shí)際雜草防治需求。

通過(guò)田間接蟲、室內(nèi)生測(cè)以及田間植株噴施草甘膦試驗(yàn),在吉林省公主嶺市綜合評(píng)價(jià)了轉(zhuǎn)cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因抗蟲耐除草劑復(fù)合性狀玉米‘雙抗12-5’對(duì)亞洲玉米螟[Ostrinia furnacalis(Guenée)]的抗性以及對(duì)草甘膦的耐受性,為‘雙抗12-5’在吉林省產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ铡崋?58’相比,‘雙抗12-5’全生育期對(duì)亞洲玉米螟都具有良好的抗性,達(dá)到高抗水平;取食‘雙抗12-5’心葉、雄穗及花絲等組織7d后的亞洲玉米螟幼蟲存活率為4%～12%,而取食‘鄭單958’各個(gè)組織的亞洲玉米螟幼蟲存活率均高于96%。‘雙抗12-5’在噴施推薦劑量(1 230g/hm2)及在2倍推薦劑量(2 460g/hm2)草甘膦情況下,4周內(nèi)均生長(zhǎng)正常,受害率為0;對(duì)照‘鄭單958’植株第一周即表現(xiàn)出明顯的藥害癥狀,逐漸枯萎死亡,受害率達(dá)到100%。綜上所述,‘雙抗12-5’在吉林省表現(xiàn)出良好的抗蟲性和除草劑耐受性。

4) 拜耳——MON 87429玉米

性狀：耐麥草畏、2,4-滴、草銨膦和喹禾靈

拜耳MON 87429玉米轉(zhuǎn)入了dmo, pat, ft_t 和cp4 epsps四種除草劑抗性基因。它除了能夠耐受麥草畏、2,4-滴、喹禾靈和草銨膦這四種除草劑外，還具有組織特異性草甘膦耐受性。2019年8月，MON 87429轉(zhuǎn)基因玉米通過(guò)加拿大的食品安全評(píng)估。2020年3月，澳新食品標(biāo)準(zhǔn)局?jǐn)M批準(zhǔn)該玉米品種用于食品。

5) 科迪華——DP202216玉米

性狀：耐草銨膦、高產(chǎn)

DP202216是由科迪華開發(fā)的一款具有抗草銨膦性狀的轉(zhuǎn)基因玉米。該玉米包含一個(gè)轉(zhuǎn)入的玉米高產(chǎn)基因zmm28和一個(gè)耐草銨膦除草劑基因mo-pat。

2.3 主要轉(zhuǎn)基因作物-棉花

我國(guó)是抗蟲棉轉(zhuǎn)基因研究較早，推廣應(yīng)用最早的國(guó)家之一。早在 1994 年， 中國(guó)農(nóng)科院郭三堆研究員便成功研制出 了GK1、GK12、GK19、GKZ1 和晉棉 26 單價(jià)抗蟲棉，并在國(guó)內(nèi)成功得到推廣應(yīng)用。豌豆外源凝集素 P-Lec 基因和大豆胰蛋白酶抑制劑 SKTI 基因雙價(jià)表達(dá)載體，培育出了新型的同時(shí)抗鱗翅目和同翅目害蟲的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉(王偉等 1999)。雒瑤瑜等于2017年將基因 Cry1Ac 和 Cry2Ab 同時(shí)轉(zhuǎn)入棉花，獲得能夠同時(shí)表達(dá)的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，這種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在防治棉田地下害蟲方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。截至 2019 年底，轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)共育成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種176個(gè)，累計(jì)推廣4.7億畝，減少農(nóng)藥使用70%以上，國(guó)產(chǎn)抗蟲棉市場(chǎng)份額達(dá)到99%以上。我國(guó)成為轉(zhuǎn)基因棉花應(yīng)用最廣泛的國(guó)家之一。

我國(guó)自育的轉(zhuǎn)基因單價(jià)棉品種:GK1(國(guó)抗1 號(hào))、GK12(國(guó)抗12 號(hào))、GK19(國(guó)抗19 號(hào))、GK22(國(guó)抗22 號(hào))、GK30(魯棉研16 號(hào))、GK95-1 (晉棉26 號(hào))、GK46 (晉棉31號(hào))、GKz10(魯棉研15 號(hào))、GKz13 (魯RH-1)、GKz6(中棉所38)和GKz8(南抗3 號(hào))；雙價(jià)棉品種:s GK321(SGK321)、s GK9708(中棉所41)、s GK5(新研96-48)。這些品種成為了我國(guó)棉花種植的主要品種。

3 小結(jié)

2021年2月18日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物原始創(chuàng)新和規(guī)范生物材料轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)讓轉(zhuǎn)育的通知》?！锻ㄖ访鞔_鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，支持高水平研究。支持從事新基因、新性狀、新技術(shù)、新產(chǎn)品等創(chuàng)新性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)活動(dòng)，新研發(fā)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物應(yīng)比同類已獲批生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的有所突破、有所創(chuàng)新、有所進(jìn)步。不支持低水平、同質(zhì)化研發(fā)活動(dòng)。隨著國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)基因作物研究科研投入的加大、大型種業(yè)公司的重視及巨大的市場(chǎng)需求。相信不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)有更多的新成果應(yīng)用于生產(chǎn)造福人類。