植物安全轉基因技術研究現狀與展望

摘要：轉基因技術是作物遺傳改良和基因功能研究的重要工具，但轉基因作物的產業化是一個社會輿論爭議大、操作困難的問題。本文從我國轉基因作物的生產、進口、自主研發水平、存在的安全隱患以及安全管理的幾個方面出發，闡述了我國轉基因作物產業的現狀和未來發展方向。

關鍵詞：轉基因;安全;發展

中圖分類號：S188

文獻標識碼：A

近年來，以抗除草劑和抗蟲性為主要特征的轉基因大豆、棉花、玉米、油菜等農作物的工業化率不斷提高。自1996年以來，美國已經開始種植大規模轉基因植物。到2012年，種植了轉基因作物的面積已發展到1.752億hm2，這比在1996年[1]的170萬hm2增加了100倍以上[2]。因此，轉基因技術被稱為“現代農業史上采用最為迅速的作物技術”。在2013年，全球27個國家種植轉基因作物，其中19個發展中國家和8個發達國家[2]。到2016年，發展中國家占全球轉基因作物面積的54%，而發達國家占46%[3]。迄今為止，大量的轉基因作物，已經在全世界生長，如玉米，大豆，棉花，苜蓿和油菜[4，5]。

在種植轉基因作物的面積而言，中國在世界第六位，以棉花和番木瓜為主體，煙草和牽牛花也批準用于商業種植。目前，全球已批準25種轉基因作物用于商業生產，中國是世界上少數具有自主研發轉基因作物能力的國家之一[6]。20世紀80年代以來，我國一直高度重視轉基因作物的研究和開發，在國家級重大科技項目中大力支持，并且在轉基因抗蟲棉產業化方面取得了很大成就。但是，由于轉基因作物存在潛在的安全風險，我國放慢了轉基因作物產業化的步伐，目前已被巴西，阿根廷和印度等發展中國家所超越。

1我國轉基因作物生產情況

就轉基因生物技術的研究開發而言，我國轉基因技術已經發展得更早。目前，我國轉基因技術的研究開發基本與世界同步，領先其他發展中國家[7]。1997年轉基因植物的種植面積670hm2[8]，到2012年，我國轉基因植物種植面積超過400萬hm2，轉蘇云金芽孢桿菌基因（Bacillus thuringiensis，Bt）棉花面積396.4萬hm2，轉bt基因白楊種植面積500hm2，番木瓜種植面積6275hm2[2]。

我國是世界上最大的棉花生產國，其中抗蟲棉的種植面積占國內棉花總種植面積的80%以上，國產抗蟲棉種植面積占全國抗蟲棉種植總面積的95%以上，其中河北，山東，河南，安徽等棉花種植省份已經達到100%[9]，是我國大規模種植的轉基因作物。經過十多年的科學研究表明，轉基因抗蟲棉有利于生態環境，推廣抗蟲棉能有效控制棉鈴蟲在全國的危害，降低超過70%的農藥使用，并提供了棉鈴蟲天敵和益蟲良好的環境條件，豐富的農田生物多樣性。

水稻是主要的糧食作物之一，自1988年轉基因水稻誕生以來，中國轉基因水稻的研究和發展一直走在世界前列[10]。目前，轉基因水稻主要集中在抗病性、抗除草劑、抗蟲性和品質改良等方面。由于安全考慮，轉基因水稻的商業化生產是不允許的。其他大田作物如小麥，油菜，馬鈴薯等已經進入生產試驗，其中的轉基因油菜和小麥已在2007年被批準用于生產試驗[11]。

2我國轉基因作物進口情況

從1996年起，我國就開始地從國外進口各種轉基因農產品，包括轉基因大豆、玉米、油菜籽、小麥等，但是進口最多的還是轉基因大豆和轉基因油菜籽[12]。

大豆是全球最重要的油料作物也是植物油脂主要來源之一，由于我國國產大豆畝產量低，品質差等問題，使得我國大豆在國際市場競爭力較弱，主要依賴美國、巴西和阿根廷。在過去的十年里，中國的大部分大豆來自進口，目前大豆的對外依存度高達80%以上，2017年已經突破1.1億萬t[13]。我國進口的大豆和玉米中，超過80%是經過基因改造的。在目前的貿易格局下，轉基因大豆對國內大豆產生了巨大影響，其根本原因是大豆轉基因技術缺乏自主研發實力，導致國內大豆生產規模難以擴大，嚴重影響了中國的糧食安全。因此，大力發展轉基因作物育種是確保中國糧食安全的戰略選擇。

除大豆之外，油菜也是我國具有傳統優勢的油料作物，且我國食用油有50%來自油菜[14]，但是目前我國轉基因油菜還處于生產性試驗階段，轉基因油菜的商業化栽培尚未開展[15]，這明顯滯后于其他轉基因作物的研究。數據顯示，我國油菜年平均進口量超過100萬t，最高可達300萬t，其中60%以上的進口油菜屬于轉基因油菜，但目前這些進口的轉基因油菜在我國禁止種植，只能作為加工作物使用[16]。

3技術自主研發水平

生物育種技術的可持續創新是中國未來農業發展的核心。它根本在于具有一批重要應用價值和自主知識產權的基因，培育和推廣一批抗蟲、抗病、抗逆、優質、高效、高產的轉基因新品種，在確保生物安全的前提下，科學推進了轉型，使基因作物產業化和商業化。在過去十年中，我國政府以863計劃，973計劃和轉基因生物重大項目的形式，投入了數百億美元用于轉基因生物技術的研發和新品種的培育。我國轉基因抗蟲稻和轉植酸酶玉米經過十多年的產業化發展，其研究開發水平居世界前列，已經取得了生產應用安全證書，具備產業化條件。此外，我國在轉基因抗蟲棉品種的培育和推廣上也取得了很大成就。到目前為止，轉基因棉花的種植面積已超過70%，國內棉花品種的市場占有率已達到93%以上[10]。

4轉基因作物存在的安全風險

轉基因技術是現代生物技術的核心之一，打破了傳統的育種方式，既節約了生產成本，也增加了作物產量，同時改善生態環境，但是隨之出現的生物安全問題也受到大眾的廣泛關注，對轉基因農產品的營養成分、毒理性、潛在致敏性、外源基因等安全性存在擔憂[17]。

轉基因作物存在的安全風險主要包括轉基因作物“雜草化”和外源基因漂移，以及通過食物鏈對生態系統產生的負面影響等[18]。“基因污染”主要是誘導害蟲和雜草的抗性。由于轉基因作物中新基因的引入，對環境的適應性更強，具有較強的“選擇性優勢”，加速了原有物種的消除，使物種呈現單一趨勢，進而影響當地生態系統的穩定性[19，20]。不僅如此，轉基因食品對人體也可能存在一定潛在風險，主要是轉基因作物新轉入的外源基因所表達的蛋白是否會對人體產生毒害或是過敏反應，以及是否會改變或者降低轉基因食品的營養成分等都是未可知的[21]，而這些問題目前都沒有得到證實。

5轉基因生物安全管理

轉基因生物（GMOS）的風險是當今世界的熱門話題，因此，只有建立可靠可行的轉基因生物安全管理體系，才能保證轉基因生物產業化順利運行。在現有國情下，發展轉基因生物技術已勢不可擋。我國轉基因重大專項中有25%的經費用于安全性研究，但由于相關科研成果并未公開，并且缺少轉基因知識的宣傳普及，使得公眾對轉基因食品存在極大的誤解和擔憂[22，23]。

從現行法律、法規和組織制度來看，對轉基因作物產業化各個環節的監督都有相應的管理方法和管理機構。我國政府高度重視農業轉基因生物的安全管理，形成了一套適合我國國情，符合國際慣例的法律，法規和技術。1996年，原農業部頒布了“農業生物基因工程安全管理實施辦法”。2001年5月23日，國務院頒布了“農業轉基因生物安全管理條例”，規范了農業轉基因生物的安全評估和進口管理，開展中國農業轉基因生物的全過程安全管理研究，試驗，生產，加工，管理，進出口活動。同時，由部級會議，農業部和縣級以上農業產業主管部門組成的三級管理體系負責安全監督。截至2013年底，原農業部頒布了104項轉基因生物安全技術標準，依法行政的技術要求保證[24]。

總而言之，我國生物安全管理的制度框架和政策體系為轉基因作物的大規模產業化提供了基本條件。

6展望

進入21世紀以來，世界人口每年增長近8000萬。目前，世界耕地表層土壤生產力約30%正在喪失[17]。中國作為世界上人口最多的國家，近年來耕地面積不斷減少，人口數量不斷增加，糧食安全已成為國民經濟和社會發展的重要保障[25]。作為應對糧食危機的戰略，與發達國家相比，我國已經停滯不前，轉基因技術的競爭力不斷減弱。與2015年相比，我國轉基因作物的面積從2016年的第六位降到了第八位，從370萬hm2降到了280萬hm2，僅為美國的3.8%[26]。

在轉基因植物中，外源基因的隨機插入可能產生的負面影響，如基因沉默和內源基因的突變，這都是研究者所關注的和需要解決的問題[7]。如今，在作物的遺傳改良方面已經出現了新的途徑，就是通過基因編輯的技術對植物內源基因進行定向改造，這一技術有望成為解決這一問題的有力工具。CRISPR/CAS9技術是最近幾年迅速發展的技術，它具有設計簡單，效率高，操作方便，成本低和靶位點分布廣泛的優點，已被廣泛應用于水稻和擬南芥[27]。然而，基因位點特異性修飾技術在植物中的應用尚處于起步階段，相信在不久的將來，基因定點修飾技術將在植物研究領域必有質的飛躍。

總的來說，隨著轉基因技術的不斷發展，轉基因作物產業化的規模將進一步擴大，為社會發展和人類健康帶來更多的效益。

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作者簡介：孫睿（1987-），男，安徽省六安市人，本科，農學學士，助理實驗師，研究方向：作物學。