我國農作物生物育種發展戰略思考*

文/黃大昉

中國農業科學院生物技術研究所北京100081

我國農作物生物育種發展戰略思考*

文/黃大昉

中國農業科學院生物技術研究所北京100081

農作物生物育種是以轉基因技術為核心，融合了分子標記、雜交選育等常規手段的先進技術，是現代農業科技創新與產業化的重要領域。文章概述了國內外生物育種產業化發展現狀與前景，并就目前國內存在問題與對策進行分析與探討。指出全球轉基因生物育種已進入至關重要的、以搶占技術制高點與經濟增長點為目標的戰略機遇期，我國生物育種的發展正處于成敗攸關的關鍵時刻。提出不失時機地推進重大成果產業化、加大重大科技專項實施力度、加快生物種業科技創新和加強科學傳播等建議。

生物育種，轉基因，產業化，生物安全，創新驅動，重大科技專項

DOI 10.3969/j.issn.1000-3045.2013.03.004

習近平總書記最近指出：“實施創新驅動發展戰略，是立足全局、面向未來的重大戰略，是加快轉變經濟增長方式、破解經濟深層次矛盾和問題、增強經濟發展內生動力和活力的根本措施”。農作物生物育種是以轉基因技術為核心，融合了分子標記、雜交選育等常規手段的先進技術，是推動現代農業科技創新和產業發展的重要領域。現試從戰略層面對其發展問題做分析和探討。

1 生物育種創新和產業化正在推動農業發展方式的深刻轉變

1.1 以轉基因為核心技術的生物育種是科學發展的必然

根據國際農業生物技術服務組織（ISAAA）發布的全球生物技術作物（又稱“轉基因作物”）種植的最新統計數據，全球轉基因作物總種植面積繼續保持增長勢頭，2012年較2011年又增長6%，達到1.703億公頃（折合25.55億畝，為我國耕地面積的1.4倍）。與產業化發展之初的1996年相比，17年間面積增長了100倍。全世界生產的81%的大豆、81%的棉花、35%的玉米、30%的油菜均為轉基因品種。目前除28個國家批準種植轉基因作物以外，還有30個國家批準進口轉基因產品用于食品和飼料加工，相關區域的人口已占世界總人口的3/ 4以上。

據統計，1996—2011年的16年間，全球種植以抗病蟲、抗除草劑性狀為主的轉基因作物增產價值達982億美元，相當于節約了1.087億公頃的耕地；改善了1 500萬農戶、近5 000萬貧困農民的生計；減少了4.73億公斤化學農藥的使用。此外，種植轉基因作物還加快了少耕、免耕栽培技術的推廣，增加了土壤中碳的儲量、節約了農機燃料消耗、顯著降低了溫室氣體的排放，僅2011年就減少了231億公斤CO2排放（相當于1 020萬輛小汽車的排放量）。

經過20多年的發展，農作物生物育種巨大的經濟、社會和生態效益已充分顯現，其推廣速度之快、應用范圍之廣更令世人矚目。值得注意的是，這種增長并沒有因對其安全性有爭議而放慢腳步，更顯示出轉基因技術強大的生命力。生物技術已成為引領農業科技創新的重要方向，其擴大應用成為科學發展的必然。近悉，以節水耐旱玉米和富含維生素A大米為代表、兼有多種優良性狀的新一代轉基因作物即將在國外市場投放。可以預見，隨著研究的繼續深入和技術不斷創新，生物育種還會向食品、醫藥、化工、能源、環保、材料等領域進一步拓展，其發展前景將更加廣闊。

1.2 許多國家已將推進生物育種產業化作為轉變農業發展方式的重要手段

推進生物育種產業化不僅是促進農業增產、農民增收的有效途徑，而且加速了農業結構、產業布局、生產經營體系等一系列變革，成為實現傳統產業升級、培育新的經濟增長點、轉變農業發展方式的重要手段。據統計，2006—2011年全球種子市場呈不斷擴大之勢，其中非轉基因種子年均增長率為5.4%，而轉基因種子市場年均增長率高達21.8%。近年許多國家因金融危機而經濟低迷，但引人矚目的是一些國家的農業發展沒有削弱反而不斷增強，如美國2011年經濟增長率不到2%，而農產品凈收入增加接近20%。又如跨國企業孟山都公司近年通過科技創新、企業并購、資本滲透等手段一躍占據全球農業生物產業之鰲頭。該公司連續3年生物育種年投資超過10億美元，2011年新品種銷售額高達118億美元（約為我國近8 000家種子企業總產值的2倍）。以生物育種為重點的生物產業正在成為發達國家新興支柱產業和新的經濟增長點。

除發達國家外，巴西、阿根廷等發展中國家的經驗也值得重視。例如與我國同屬新興經濟體金磚國家的巴西，近年來抓住生物技術蓬勃發展的機遇，大力推進農作物生物育種產業化，使農業集約化程度和勞動生產率迅速提高。巴西2005年才真正開始推進轉基因作物發展，2012年轉基因大豆、玉米和棉花種植面積已達3 660萬公頃（為我國轉基因作物種植面積的10倍），位居世界第二，增速躍居世界第一。巴西轉基因大豆大量出口到中國、歐盟和日本，總額達165億美元之巨。生物育種已成為推動巴西農業和經濟發展的重要引擎。

1.3 科學評估和依法管理能夠保障轉基因新品種安全

轉基因作物問世已近30年，實現規模化應用也已長達17年。盡管有關“轉基因安全”的爭議時起時伏，但是一個不爭的事實是，由于各國實施了規范管理和科學評價，轉基因作物種類、種植面積、加工食物種類和食用人群仍在逐年擴大；全世界每年上億公頃土地種植轉基因作物，數億人群食用轉基因食品，迄今并未出現確有科學證據的轉基因食用和環境安全事件。因此，應當肯定：經過科學評估、依法審批的轉基因作物是安全的，它的風險是可以預防和控制的。國際經濟合作與發展組織（OECD）、聯合國糧農組織（FAO）和世界衛生組織（WHO）近年都分別做出了“轉基因育種與傳統育種同樣安全”的科學結論。作為轉基因食品官方監測機構的歐盟食品安全局（IFSA）也表態:“沒有任何證據表明已經批準上市的轉基因作物相比于常規作物會給人類健康和環境帶來更多潛在和現實的風險”。值得一提的是，2012年9月法國人Seralini拋出“轉基因玉米NK603喂養大鼠致癌”的推論，IFSA立即出面聲明予以否定，歐盟各國政府機構相繼表態，一場風波戛然而止。

2 生物育種是保障我國糧食安全和農產品中長期有效供應的必然選擇

我國是人口大國，解決13億人口吃飯問題始終是頭等大事。雖然我國農業取得了舉世矚目的偉大成就：僅以全球9%的耕地，生產了25%的糧食，養活了世界20%的人口，但是必須看到，作為農業大國，我國農業生產依然面對耕地、水、能源等資源短缺、生態環境污染加劇、自然災害頻發、勞動力數量和素質下降等諸多不利因素，農業發展的基礎仍然十分脆弱。農業科技創新能力的不足、農業發展方式的落后依然是影響農業持續增長的突出矛盾。

長期以來，我國農業對化肥農藥的依存度一直很高。目前我國是世界上化肥和農藥最大的生產國，使用量也居世界之首（各占1/3）。我國耕地面積僅為美國的2/3，化肥和農藥用量卻分別是美國的2倍和4倍。1978—2011年，我國糧食總產量增長87.4%，而同期化肥施用量卻增長了581%。更嚴重的問題是，化肥和農藥的濫用，平均利用率均不足40%。按播種面積計算，我國化肥使用量高達400公斤/公頃，遠遠超過發達國家為防止化肥對水體造成污染而設置的225公斤/公頃的安全上限。由于每年數以千萬噸化肥農藥流失到土壤和江河湖泊，造成了耕地質量下降、生態環境破壞、農產品污染加重等后果。僅從此例也可反映出我國現有農業科技手段的乏力與粗放性生產方式的落后。

應當肯定，以雜交水稻為代表的農作物新品種培育和應用對農業增產發揮了重要作用，而且傳統育種技術還有一定的增產潛力和改進空間。但也要看到，由于受到育種材料遺傳背景狹窄、生殖屏障無法跨越、現用方法效率不高等條件約束，常規育種手段已難以實現技術的新突破。盡管付出巨大努力，10年來我國水稻、玉米、小麥等重要作物單產遞增明顯趨緩，有的甚至不升反降。近年大豆、玉米、棉花等農產品進口數量不斷攀升，糧食自給率已跌破95%的基線。其中進口轉基因大豆數量已超過5 800萬噸，占我國消費量的80%，世界大豆出口總量的60%。這些動向也從另一角度發出警示：單憑傳統的農業技術已難以保障持續增產；在工業化、城鎮化快速發展的過程中，要想突破資源約束、保障糧食等主要農產品中長期有效供應，農業科技必須要有更加有力的創新驅動。

20世紀中葉以分子生物學為代表的新興學科的誕生引發了農業與生命科學領域一場深刻的革命。在不斷揭示生物遺傳奧秘的基礎上，運用生物技術手段對遺傳基因進行改造和轉移，終于突破了傳統育種技術的種種局限。實踐證明：生物育種更為精確、效率更高、更有可控性和預見性。大力發展生物育種既是農業科技創新的必由之路，也是保障我國糧食安全和農產品中長期有效供應的必然選擇。

早在25年前，面對蓬勃興起的世界新技術革命大潮，我國改革開放的總設計師鄧小平就高瞻遠矚地指出：“將來農業問題的出路，最終要由生物工程來解決，要靠尖端技術。”并號召：“發展高科技，實現產業化”，從此開創了我國農業生物技術的全新領域。時至今日這一戰略論斷依然閃耀著科學與智慧的光芒，仍然應當作為新時期我國實施創新驅動發展農業的指導思想。

3 我國生物育種發展的成績與經驗

3.1 我國抗蟲棉的研發是依靠創新驅動，推進生物育種產業化的成功事例

20世紀90年代，我國棉花生產因棉鈴蟲危害每年經濟損失達百億元之巨，數十萬噸劇毒農藥應用不僅收效甚微反而造成嚴重的生態污染和人畜中毒事故。在黨和政府的全力支持下，我國科學家堅持自主創新，終于研究成功轉基因抗蟲棉，一舉打破了國外技術的壟斷，僅用10年時間就實現了國內棉種市場占有率的逆轉。截至2009年，我國審定的抗蟲棉品種超過200個，棉花主產省抗蟲棉種植率接近100%，累計增加產值超過440億元，農民增收250億元，殺蟲劑用量減少了70%—80%，棉田污染指數下降21%，農業生態環境得到了顯著改善。抗蟲棉的應用不僅基本控制了棉鈴蟲對棉花的危害，還有效減輕了玉米、大豆、花生、蔬菜等作物上害蟲的發生，總受益面積達到3.3億畝。此外，抗蟲棉的開發還有力促進了我國生物育種研究領域的拓展，創造了產學研結合的育種創新和產業開發的新模式，帶動了棉花產業結構的調整。國產抗蟲棉技術現已走出國門，向印度、澳大利亞等國轉讓，在國際生物育種領域爭得了一席之地。

3.2 “轉基因生物新品種培育”重大科技專項已取得重大進展和成果

自20世紀80年代以來，生物育種先后被列入“863”、“973”和國家重大科技專項，一直是我國生物技術發展的重點領域。特別是2008年“轉基因生物新品種培育”重大科技專項實施以來，進展喜人，成效顯著。目前，我國已初步建成世界上為數不多的、包括基因發掘、遺傳轉化、良種培育、產業開發、應用推廣以及安全評價等關鍵環節在內的生物育種創新和產業開發體系，轉基因作物自主研發的整體水平已領先于發展中國家。我國已擁有抗病蟲、抗除草劑、優質抗逆等一批功能基因及相關核心技術的自主知識產權；棉花、玉米、水稻等農作物生物育種的基礎研究和應用研究初步形成了自己的特色和比較優勢；目前已獲得三系雜交抗蟲棉花、飼料用植酸酶玉米、抗蟲水稻、抗蟲玉米、藥用血清白蛋白水稻等一批達到國際先進水平、具有產業發展巨大潛力、可與國外公司抗衡的創新性成果。此外，創世紀、奧瑞金、大北農、中國種子集團等一批創新型生物育種企業先后誕生與發展，成為我國生物育種自主創新能力全面提升和現代種業發展的重要標志。

4 我國生物育種發展存在的主要問題

4.1 近年生物育種產業化停滯不前

在充分肯定我國農作物生物育種成績和經驗的同時，應該看到：主要由于受到國內外所謂“轉基因安全”爭論的負面影響，近年來我國生物育種產業化進程放慢了。我國是世界上率先發展農業生物育種的國家之一，轉基因作物種植面積一度居國際前列，但近年已落到巴西、阿根廷和印度等發展中國家之后。盡管國內外大量研究和實踐已充分證明轉基因安全風險能夠得到有效控制，但我國在轉基因糧食作物產業化推進上卻猶豫不決，存在一些不確定、不協調的因素。例如，轉基因植酸酶玉米和抗蟲水稻獲得安全證書已逾3年，至今卻遲遲未獲品種審定而無法走向推廣應用。又如，進口轉抗除草劑基因大豆、轉抗蟲基因玉米數量近年快速增長，轉基因食品已走進千家萬戶，但對國內自主開發的同類產品卻因擔心引起“安全”爭議而不敢推進。再如，轉基因重大專項已獲得一批具有產業化前景的重要成果，卻得不到全力支持而加快開發。以上矛盾現象的存在說明，產業化推進不力已成為當前影響生物育種創新的主要瓶頸。我國農業生物育種的發展已處在十字路口，何去何從,令人擔憂。

4.2 社會上所謂“轉基因安全”之爭本質上并非學術之爭

事實表明，國內外“轉基因安全”爭議從來就不是簡單的學術之爭，而有十分復雜的經濟、社會和政治背景。應當指出，目前國內從事生物科學研究的專業人士因對轉基因技術比較熟悉或了解，絕大多數持贊同和支持態度。其他學科，如環境科學、社會科學中確有少數專家對轉基因安全風險存有疑慮，但其中不少人也聲明并非反對先進生物技術的研究和開發，只是希望加強評價和監管。即便有個別專家不贊同轉基因技術，這也屬于正常現象。如同一切先進技術一樣，積極、理性的學術爭論也會有利于生物技術的進步和完善。然而，應當高度警惕的是：目前社會上確有極少數人利用消費者對專業知識和真實情況缺乏了解，處心積慮地妖魔化轉基因技術，反復炒作已為國際科學界嚴格檢驗而多次否定的所謂“轉基因安全”事件，甚至惡意編造、散布聳人聽聞的謠言以制造虛幻的恐怖，欺騙公眾和社會輿論。這些人或因陷入認識偏見而難以自拔，或只是想用反對轉基因做幌子，將技術問題政治化和社會化以干擾政府決策。因此，國內當下所謂的“轉基因安全”爭議從本質上講已經不是什么學術觀點之爭。如果不加分析，任其發展，將會使國家錯失發展良機，延誤農業科技創新和產業化進程。

5 關于創新驅動，加快農業生物育種發展的建議

5.1 不失時機地推進重大成果產業化

從全球范圍來看，轉基因作物育種在經歷了技術成熟期和產業發展期之后，目前已進入至關重要的、以搶占技術制高點與經濟增長點為目標的戰略機遇期。隨著經濟全球化、貿易一體化的不斷加快，世界農業經濟與貿易格局正在發生深刻轉變，圍繞基因、人才和市場的國際競爭也日趨白熱化。以轉基因為主的生物技術已成為發達國家的科技核心競爭力和新興產業的發展重點。若技術、資源進一步向跨國公司集中，其壟斷優勢將逐級放大，甚至有可能控制一個國家的農業命脈。反之，如果發展中國家能夠抓住發展機遇、加快自主創新，也有可能促進農業和科技的振興。我國生物育種的整體實力與一些跨國公司還有相當差距，但應當看到，與某些高新技術領域相比，我國在生物育種方面擁有較多的自主產權和核心技術，具備較強的自主研究開發能力和產業發展潛力；我國在棉花、玉米、水稻等重要作物，某些重要性狀產品的自主研發上已取得了重要進展和成果。生物育種創新的真正動力來自產業化，不推進產業化不能真正激發自主創新的活力，不能引導研究工作的不斷深入。我們應有足夠的自信，只要國家大力推動產業發展，一定能像當年抗蟲棉的開發一樣，我國的生物育種不僅會搶占市場發展先機與國外抗衡，而且能搶占技術制高點，引領我國種業創新和科研水平的進一步提升。反之，如果陷入“安全”之爭而等待觀望、裹足不前，就將失去這一難得機遇，我國積多年努力形成的研發優勢將得而復失，結果不僅會讓技術受制于人，一旦出現危及糧食安全的不測事件，經濟社會的發展也將受到嚴重影響。在此成敗攸關的關鍵時刻，希望有關部門從創新驅動發展、應對國際競爭、保障國家糧食安全和轉變農業發展方式的戰略高度上力排干擾，果斷決策，積極推進生物育種成果產業化。

5.2 加大重大科技專項實施力度，加快生物種業科技創新

實施科技重大專項是黨中央、國務院著眼國家長遠發展，推動自主創新，實現創新驅動內生增長做出的一項重大前瞻性、戰略性決策，是我國新時期科技工作的重中之重。“轉基因生物新品種培育”是16個國家重大科技專項之一，也是農業領域唯一的重大專項。盡管由于對“轉基因安全”等問題認識不一，專項實施過程中遇到一些困難，但重大專項的方向、定位和重大戰略意義毋容置疑，其提升農業科技創新水平的巨大成績有目共睹，加大力度、繼續推進實施的決心不應動搖。

2013年年初國務院分別頒布了我國生物產業和種業的發展規劃，規劃強調以體制改革和機制創新為動力，加快農作物品種創新，全面提升我國種業發展水平。為實現這一目標，建議應以生物育種作為抓手和重點，加快農業生物育種重大成果的轉化，推動傳統種子產業的升級和跨越式發展。

5.3 加強科學傳播，為生物育種發展創造良好氛圍

現代科學知識更新和生物技術發展日新月異，但由于科學知識傳播滯后，不少公眾（包括一部分消費者、經營者和管理者）對基因、轉基因食品、轉基因生物安全等知識了解不多，以致一度受到虛假信息的影響，對生物育種產生不少疑慮和誤解。為增進公眾對國家生物技術發展戰略和轉基因技術的認知，為生物育種發展創造良好氛圍，建議有關領導部門在繼續加強轉基因安全研究和監管工作的同時，及時發布有關信息，擴大與公眾的交流。要進一步支持學術機構并動員社會力量開展形式多樣的科普宣傳工作，以弘揚科學精神、傳播科學知識、還原事實真相。此項工作關鍵要爭取主動、形成合力、擴大聲勢。科技專家有責任、有義務引導公眾科學、理性地認識轉基因技術；新聞媒體，特別是主流媒體（包括電視、網絡等）要致力于轉基因技術的客觀報道，擔當起服務科教興國、傳播科學知識的社會責任。

最近，英國一位著名的科普作家萊納斯（Mark Lynas）在牛津農業大會上的演講引起國際很大反響。他曾長期堅持反對轉基因的立場，但經過實踐與思考終于認識到妖魔化轉基因的行為完全違背了科學精神和人類良知，于是勇敢地站出來向公眾道歉并與過去徹底決裂。萊納斯說：“有關轉基因作物的爭論大多是無稽之談。我們不需要再討論它是否安全——在過去15年里，全球食用的大約3萬億份餐品中都含有轉基因成分，但迄今沒有一例由轉基因引起的食用安全事件被證實。你被一顆小行星擊中的機率都比被轉基因帶來傷害的機率要大”。有關報道真正起到了傳遞科學正能量的積極作用。

1鄧小平文選（第三卷）.北京：人民出版社，1993，275.

2國務院.國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）.

3國務院.關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定，2010.

4中共中央、國務院.關于加快推進農業科技創新持續增強農產品供給保障能力的若干意見，2012.

5國務院.關于印發生物產業發展規劃的通知.國發〔2012〕65號，2012.

6張曉強主編.中國高技術產業發展年鑒（2012），12-125.

7習近平在全國政協科技界委員聯組會上的講話.新華社，2013年3月6日.

8 Wu Kongming et al.Science,2008,321:1676-1678.

9 Clive James.global status of commercialized biotech/GM crops: 2012,international service for the acquisition of agri-Biotech applications(ISAAA),2013.（中譯文：中國生物工程雜志，2013，33（2）：1-8）.

10 http://www.marklynas.org/2013/01/lecture-to-oxford-farmingconference-3-january-2013/（馬克萊納斯演講中譯文，中國日報網，2013年1月31日）.

黃大昉中國農業科學院生物研究所研究員。1942年8月出生。1965年畢業于北京農業大學。歷任中國農業科學院植物保護研究所副所長、生物技術研究所所長、美國康奈爾大學BTI研究所訪問科學家、國家“863”計劃生物領域專家委員會委員、“973”計劃農業領域咨詢專家組組長、項目首席科學家、國家重大科技專項監督評估組成員等職務。長期致力于植物病蟲害生物學與農業生物技術研究，多次參與國家農業高新技術、基礎研究計劃與科技戰略規劃的制定。E-mail:huangdafan@caas.cn

王浩中國工程院院士，中國水科院水資源所所長。博士，教高，博導。1953年8月出生。1982年畢業于清華大學水利系，1982—1985年清華大學水利系碩士，1987—1989年清華大學經管系統工程博士。長期從事水文水資源研究，曾主持完成國家項目以及其他部門和地方項目數十項，世行、亞行以及其他國際合作項目多項。創立并發展了我國水資源合理配置理論方法體系，提出了流域水循環二元演變模式和水資源全口徑層次化動態評價方法，并在流域水循環模擬、水資源調度、節水型社會建設、水價、生態需水等方面取得重大突破，積極推動了水資源學科的新發展。至今，獲國家科學技術進步獎二等獎6項，省部級獎勵17項；獲全國“先進工作者”、中央國家機關“五一”勞動獎章等多項榮譽。E-mail:wanghao@iwhr.com

Strategic Analysis for the Development of Crop Bio-Breeding in China

Huang Dafang
（Biotechnology Research Institute,ChineseAcademy ofAgricultural Sciences,Beijing 100081,China）

Taking the transgenic technology as the core,crop bio-breeding integrates other conventional technologies such as the molecular markers and hybrid breeding.It is the important area of modern agricultural science and technology innovation and industrialization.This article overviews the current situation and prospects of industrial development of bio-breeding both at home and abroad.The domestic problems and countermeasures are analyzed and discussed.It is pointed out that the globaltransgenic bio-breeding has reached a crucial strategic opportunity featured with seizing the forefront technology and the economic growth.China's bio-breeding development is at a critical moment.Proposals include to seize this opportunity to promote the industrialization of significant achievements,to strengthen the major science and technology projects,to accelerate the technological innovation of bio-breeding industry,and to elevate the communication scientifically.

bio-breeding,transgenic,industrialization,bio-safety,innovation drive,major science and technology project

*修改稿收到日期：2013年4月22日