加快生物育種研發應用 推進農業科技自立自強

張文

（農業農村部科技教育司，北京 100125）

黨中央、國務院高度重視種業安全和生物育種工作。習近平總書記強調，要堅持農業科技自立自強，加快推進農業關鍵核心技術攻關；要加快生物育種產業化步伐[1]。加快推進生物育種研發與應用，將高新技術融入農業農村現代化工作，是提升我國農業綜合競爭力的重要途徑。黨的十九屆五中全會提出，要瞄準生物育種等八大前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。2020年中央經濟工作會議強調，要有序推進生物育種產業化應用。本文介紹了生物育種的發展態勢，總結了生物育種研發與應用需正確處理的4個關系，并提出了推進我國生物育種產業化應用的4項任務，旨在為加快推進我國生物育種技術研發與應用提供理論指導。

1 生物育種是國際農業科技發展的前沿與趨勢

科技是第一生產力，每一次農業科技的重大突破都將引領農業生產力的深刻變革，推動農業產業的跨越發展。當前，以轉基因技術、基因編輯技術為代表的農業生物育種技術已成為開啟新一輪農業科技革命的“技術之窗”。

1.1 農業育種已進入生物育種發展新階段

在人類對農業生物進行馴化和改良過程中，基因起著決定性的作用。農業育種技術有著數千年發展歷史，融合了人類對關鍵基因的鑒定、篩選和改良。伴隨千百年來生物遺傳理論的革新和育種科技的飛躍，世界農業育種經歷了馴化選育（育種1.0）、雜交育種（育種2.0）、分子育種（育種3.0）、智能育種（育種4.0）4個階段，實現了從“耗時費力的經驗育種”向“高效精準的設計育種”的革命性轉變[2]。20世紀以來，遺傳理論的突破引領了兩次“綠色革命”，以矮稈、雜種優勢利用為代表的作物育種技術在全球范圍廣泛應用，糧食產量大幅增加，解決了大多數國家尤其是發展中國家的糧食自給問題，中國的雜交水稻和墨西哥的矮稈小麥等取得了劃時代的成就。20世紀中后期到21世紀初，以分子育種為核心的現代生物技術崛起。轉基因育種屬于第一代分子育種技術，該技術基于分子生物學理論，通過重組DNA技術將抗逆、抗病、抗蟲、高產等關鍵功能基因轉入受體生物中，使其能夠穩定遺傳所表達的目標性狀。農業轉基因技術與傳統雜交育種方法在本質上都是通過改變基因及其組成獲得優良性狀，但前者具有準確、直接、高效的特點，并且不受物種限制，可以大幅提高改良效率。目前，隨著基因組學、合成生物學以及計算生物學等前沿科學交叉融合發展，現代生物育種技術正從分子育種3.0階段跨入智能育種4.0階段。

從全球農業科技發展規律和趨勢來看，世界農業已經從傳統育種發展到了生物育種的新時代，現代生物育種對農業發展的影響，堪比現代信息技術對工業發展的影響，會帶來許多革命性、歷史性的變革。發展農業轉基因技術是推動種業進入生物育種時代無法避免、繞不開的階段，世界各國都在紛紛布局，搶占制高點，只有搶抓機遇，大力發展農業轉基因技術，才能推動我國種業順利進入生物育種時代，為實現農業科技現代化奠定更堅實的基礎。

1.2 轉基因技術的廣泛應用推動生物育種產業發展

農業轉基因技術因具有顯著降低人工成本、減少農藥使用、減輕災害損失等方面優勢，自1996年轉基因作物商業化種植以來，在全球范圍內快速發展和應用。一是種植面積不斷擴大，1996年以來，全球轉基因作物種植面積增加了112倍，累計種植超過27億hm2，2019年全球轉基因作物種植面積達到1.9億hm2，約占全球耕地面積總量的12.7%。目前全球四大轉基因作物（大豆、棉花、玉米和油菜）的種植比例分別達74%、79%、31%和27%[3]。二是種植國家不斷增加，由1996年的6個增加到目前的29個，批準進口的國家和地區達42個[3]。美國、加拿大等發達國家和巴西、阿根廷等發展中國家都積極推廣轉基因作物。此外，英國、日本、韓國等國家或地區批準轉基因農產品進口，推廣和進口的國家或地區覆蓋了全球60%的人口[3]。三是作物種類不斷拓展，全球獲得商業化批準的轉基因植物達32種，從傳統的四大作物（玉米、大豆、棉花和油菜）拓展到包含蘋果、甘蔗、茄子在內的多種農作物，其中23種已商業化種植，應用最為廣泛的是轉基因大豆、玉米、棉花和油菜，占全球轉基因作物總種植面積的99%[2]。此外，美國還批準了品質改良轉基因馬鈴薯、抗褐變轉基因蘋果、快速生長轉基因三文魚的商業化應用。四是產業價值不斷增長。據測算，1996年以來，在全球范圍內應用轉基因技術提高作物產量8.22億t，減少農藥用量8.3%，獲得經濟收益超過2 249億美元，其中獲益最大的依次是美國（959億美元）、阿根廷（281億美元）、巴西（266億美元）、印度（243億美元）[3]。轉基因種子市場價值快速增長，成為了種子市場的重要組成部分，“一個基因一個產業”已變成現實。

1.3 轉基因生物風險可控已有科學共識

農業轉基因生物的安全性主要包括食用安全和環境安全。轉基因產品上市前需針對表達蛋白的毒性和致敏性進行食用安全檢測，并針對生存競爭能力、基因漂移、對靶標生物的抗性效率、對非靶標生物的潛在影響、對生態系統的風險等進行環境安全性評價，確保除了增加抗蟲、耐除草劑等目標性狀外，不會增加額外風險。科學界已達成廣泛共識，經過科學嚴謹的安全評價、獲得政府審批的轉基因產品是安全的。2016年以來，已有160位諾貝爾獎獲得者發表公開信并聯合簽名，呼吁以科學的態度對待轉基因產品的安全評估。

轉基因抗蟲作物因轉入了“抗蟲蛋白的基因”而具有殺蟲功效，但這種抗蟲蛋白高度專一，只能與特定害蟲（如蛾類蝶類等“鱗翅目”害蟲）腸道上皮細胞的特異性受體結合[4]，殺死目標害蟲，而進入人、畜或其他昆蟲（即非鱗翅目昆蟲）的消化道后只能被消化降解，不會發揮作用。

任何食物包括轉基因食品中含有的基因和蛋白質等，都不能在消化道長時間儲存，會被消化分解和吸收代謝，因此轉基因食品在人體中沒有“累加效應”。國際上開展了小鼠、豬的多代喂養試驗，我國也對與人類親緣關系最近的動物猴開展了2代長期喂養試驗，結果都表明轉基因食品可以放心長期食用[5]。從生產實踐看，轉基因飼料的應用已超20余年，至今未有安全性問題[6]。

轉基因技術在食品工業領域的應用始于1989年，通過轉基因菌株大量生產并制備食品添加劑、調味劑和酶制劑，目前已在現代食品工業中廣泛應用。自轉基因產品進入食品供應鏈以來，未發生經科學證實的食品安全問題[6]。

美國是全球最大的轉基因作物生產和消費國，轉基因作物的種植面積占其耕地面積的40%以上，其中玉米、大豆、棉花、甜菜等轉基因品種種植面積均超過90%[7]。2020年，美國50%的大豆和80%的玉米均在國內消費，市場上75%～80%的食品均由轉基因原料制成或含有轉基因成分[8]。近5年來，歐盟大量進口轉基因產品，其中轉基因大豆年平均進口量達1 400萬t，2020年進口量為 1 420 萬 t，占其消費量的 81%[9]。日本2021年進口轉基因大豆325萬t、轉基因玉米1 455萬t、轉基因油菜234萬t，分別占國內消費量的91%、94%和98%[10-11]。

2 發展生物育種是推動我國農業現代化的重大機遇

隨著我國人口增加、資源約束加劇、消費升級以及國際政治經濟格局的深刻變化，糧食安全挑戰愈發嚴峻。發展農業生物育種技術是提升種業競爭力、破解重大風險挑戰、贏得戰略主動的現實需求和迫切需要。當前，我國轉基因作物在生產上有品種、發展上有需求、應用上有保障，是重大發展機遇期，應牢牢抓住。

2.1 我國生物育種研發水平已步入世界前列

我國一貫高度重視農業生物技術發展。20世紀 80 年代中后期，“863”“973”計劃先后對轉基因棉花、水稻和大豆的研發工作進行部署。黨中央、國務院于2006年批準了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》，將轉基因生物新品種培育列為農業領域唯一的國家科技重大專項[2]，這也是新中國成立以來投入最大的農業科技專項。2008年，轉基因重大專項正式啟動，農業轉基因研發進入快速發展期。

經過多年努力，我國已基本形成自主基因、自主技術、自主品種的創新格局，完成了由追趕世界前沿水平向自主創新階段的過渡，實現了從局部突破到整體躍升，生物技術的國際競爭力顯著提高。

一是實現了關鍵基因自主可控。轉基因生物新品種培育重大專項實施以來，獲得了抗病蟲、耐除草劑、耐寒耐鹽堿、養分高效利用、優質、高產等重大育種價值新基因300多個[8]。獲得國內外發明專利近3 000項，授權專利數量僅次于美國，遠超日本和歐盟。目前，我國水稻基因克隆研究居國際領先地位，打破了跨國公司的基因壟斷，為生物技術育種儲備了豐富的基因資源。

二是攻克一批關鍵核心技術。經過多年發展，我國構建了主要農作物規模化轉基因技術體系，水稻和棉花轉化體系達到國際領先水平，粳稻轉化效率從20%提高到90%，秈稻、小麥和大豆轉化效率從1%分別提高到30%、30%和8%，棉花轉化效率從4%提高到30%，解決了玉米、大豆、小麥等優良品種遺傳轉化的技術瓶頸[12]。此外，基因編輯、智能不育、基因定點表達等新技術也取得了重大進展。

三是研發并儲備了一批重大產品。我國轉基因產品從少數物種逐步拓展到主要農產品。抗蟲棉實現商業化種植，累計推廣5.3億畝（353.3萬hm2），國產抗蟲棉市場份額達99%以上，減少農藥使用65萬t[13]。11個抗蟲、耐除草劑玉米獲得生產應用安全證書，比當前主栽常規品種增產10%以上，防蟲效果達到96%以上，特別是對草地貪夜蛾有良好防效。3個耐除草劑大豆獲得生產應用安全證書，1個被阿根廷批準用于商業化種植，并獲得國內進口用作加工原料的安全證書，轉育品種綜合性狀優良，比當前主栽品種增產10%以上[14]。

2.2 生物育種已成為我國農業高質量發展的現實需求

當前我國農業發展正處在世界新一輪科技革命同我國轉變發展方式的歷史性交匯期，支撐引領農業高質量發展和鄉村全面振興，必然要依靠科技解決方案。以轉基因技術為核心的現代生物育種技術在保障國家糧食安全、緩解國內資源約束、應對全球氣候變化、促進居民消費轉型等方面已顯現出巨大潛力，成為全球農業科技強國的重點競爭領域，也是實現我國農業高質量發展的必然要求。

一是有利于大幅提升農產品質量。轉基因技術的應用能有效提升農產品質量、減少因害蟲咬食產生的霉變、提高籽粒完整度和品質，據統計，轉基因玉米中黃曲霉素、伏馬菌素等毒素含量可降低36.5%[15]。品質改良的轉基因馬鈴薯能夠使其在高溫油炸時產生的致癌物質丙烯酰胺含量降低90%[16]。此外，高油酸大豆、高直鏈淀粉玉米、低木質素苜蓿、低棉酚棉花等產品大大提高了農產品產出量、口感、營養價值和安全性。

二是有利于促進農業綠色發展。病蟲害防控一直是農業生產的重大問題。草地貪夜蛾、玉米螟、粘蟲等重大蟲害已嚴重威脅玉米生產，面臨隨時大暴發的風險。短期施用化學農藥實現了應急防控，但長期大量使用化學農藥，不僅會帶來食品安全和環境安全問題，還會增加害蟲快速產生抗藥性風險，而應用轉基因技術有助于實現病蟲害生物防控、綠色防控。此外，大豆和玉米使用的除草劑不同，種植玉米時所噴施的除草劑會對大豆產生藥害，配套種植轉基因大豆和玉米能夠有效解決這一難題，實現高效的間作和輪作、養地護地、增進地力。

三是有利于大幅提高經濟效益。在生產成本“地板”和價格“天花板”的雙重擠壓下，我國農業生產的利潤空間不斷收窄，比較效益偏低。轉基因等生物育種技術在提高作物產量的同時，減少了農藥施用、機械作業次數和用藥成本，降低了勞動力成本，能夠大幅促進農業生產提質增效。研究表明，轉基因大豆平均可減少30.7%的生產成本[7]。美國農業部統計數據顯示，因降低勞動力投入，轉基因大豆采用率每增加10%，農民在農場外來源收入增加15.9%，總收入增加9.7%[17]。

2.3 我國生物育種安全管理嚴格規范

為確保轉基因生物的安全性，世界各國或組織普遍基于公認的安全評價指南，建立了全面系統的轉基因生物安全評估框架。但由于技術發展水平、農業生產模式、資源環境約束、產品消費偏好和社會文化環境等方面存在較大差異，具體的評價原則、評估內容、政策體系和檢測手段不盡相同。

美國實行以產品為基礎的管理模式，歐盟實行以過程為基礎的管理模式。我國農業轉基因生物安全管理在遵循國際公認的安全評價標準基礎上，綜合借鑒了美國和歐盟做法，對產品和過程均進行嚴格監管。一是建立健全了一整套既符合國情農情又與國際接軌的監管框架和法規體系。我國對轉基因生物的監管始于1996年頒布的《農業生物基因工程安全管理實施辦法》，國務院于2001年制定了《農業轉基因生物安全管理條例》（以下簡稱《條例》），對農業轉基因生物的安全管理進行頂層設計，并由農業農村部（原農業部）和國家市場監督管理總局（原質檢總局）先后制定并實施各環節管理辦法和條例，以此實現轉基因生物安全的全環節管理。二是加強技術支撐體系建設。遴選來自農業、醫藥、衛生、食品等多領域交叉的專業人員，組建國家農業轉基因生物安全委員會，開展科學、多元、系統的轉基因生物安全評價和咨詢；由37名專家組建全國農業轉基因生物安全管理標準化技術委員會，制定并發布252項轉基因生物安全標準，從成分、食用、環境3個層面對轉基因生物安全進行全面管理；認定了42個國家級的第三方監督檢驗測試機構，全方面涵蓋了食用、飼用、微生物、加工產品等轉基因安全檢測。三是建立了轉基因生物安全監管體系，國務院建立由農業、科技、衛生、食藥等13個部門組成的農業轉基因生物安全管理部際聯席會議制度。農業農村部牽頭設立農業轉基因生物安全管理辦公室，協調全國農業轉基因生物安全管理的日常工作，各行政區域內的農業轉基因生物安全管理由縣級以上地方各級人民政府農業行政主管部門負責。四是加強了轉基因標識的管理，根據標識目錄對大豆、玉米、油菜、棉花、番茄等5類17種產品進行強制性標識[18]。

基于《條例》，我國按照用途對農業轉基因生物實行分類評價制度，包括生產應用和進口用作加工原料2個主要類別。對于生產應用的農業轉基因生物實行分階段安全評價管理制度，并按試驗研究、中間試驗、環境釋放、生產性試驗和申請安全證書5個階段進行，任何階段發現健康和環境風險問題都將立即終止。以我國轉基因抗蟲水稻安全評價為例，有關部門對其進行了長達11年之久的食用安全和環境安全評價，且部分指標相較于國際標準更為嚴格。對于進口用作加工原料的農業轉基因生物，需在輸出國或地區獲得批準才可向我國提交申請，并由農業農村部開展食用安全風險和環境安全風險的獨立檢測，經安委會評價合格后批準發放安全證書。

3 全力推進生物育種產業化應用

2020年中央經濟工作會議作出“尊重科學，嚴格監管，有序推進生物育種產業化應用”的決策部署。農業農村部于2021年組織開展了轉基因玉米和大豆產業化應用試點，取得顯著成效。下一步，我們要按照黨中央、國務院的戰略部署，繼續科學、規范、有序推進生物育種產業化應用。

3.1 正確處理生物育種研發與應用的關系

3.1.1 發展與安全的關系 發展是安全的基礎和目的，安全是發展的條件和保障。與發達國家相比，我國關鍵核心技術原始創新偏弱，多學科交叉融合不足，在新興的基因編輯技術、基因驅動技術、合成生物學等前沿領域創新不夠，全球農業生物技術核心專利70%被美國控制，對我國種業安全形成潛在威脅。因此，要樹立以發展促安全的理念，強化基礎研究，瞄準生物育種等高精尖領域，加強關鍵核心技術攻關，盡快實現關鍵核心技術自主安全可控，夯實種業振興的基石。

3.1.2 創新主體與市場主體的關系 企業是市場的主體，也是科技創新的主體。我國生物育種研發仍以政府投資的公益性研究機構為主，科研院所和高等院校是生物育種研發的主力軍。企業投資生物育種研發的積極性不高，種企科研投入低、科企融合共享不暢、知識產權保護不足嚴重制約種業發展。因此，要抓住企業培育這一關鍵環節，通過項目、財稅、金融等政策鼓勵企業開展生物育種科技創新，大力推動“產學研”深度融合，由種業頭部企業牽頭組建科企創新聯合體，促進生物育種成果應用。

3.1.3 生產需求與消費認可的關系 我國人多、地少、資源短缺，確保國內糧食安全亟需推進生物育種技術研發與應用。我國大豆對外依存度達80%，常規品種單產僅為美國轉基因品種的56%[19]；玉米供需形勢偏緊，草地貪夜蛾等重大蟲害防控形勢嚴峻，發展生物育種有利于解決農業生產面臨的病蟲草害等瓶頸問題，緩解農產品進口壓力。但是，當前社會對轉基因認知仍然不足，容易受到輿論影響，并成為反復炒作、過度放大的話題。因此，要統籌生產需求與消費認可的關系，進一步加強引導與宣傳，讓社會公眾科學理性認識轉基因技術，認可和接受生物育種技術的產業化應用。

3.1.4 自主創新與技術引進的關系 以生物育種技術為支撐，構建產業“雙循環”新發展格局是解決農產品供需矛盾、保障供應安全的現實選擇。與發達國家相比，我國產品迭代升級較為緩慢，商業化種植的轉基因棉花均為抗蟲性狀，缺少優質、適宜機采的迭代產品，轉基因大豆、玉米雖然已達到國際同類產品先進水平，但產業化進程緩慢。因此，應充分利用國際國內市場，既要在技術與產品上加大自主創新力度，不斷趕超發達國家，也要立足我國資源稟賦和生產實際，將我國技術優勢與國外資源優勢結合，形成國產非轉基因作物與進口轉基因作物錯位競爭、相互補充的格局，更好地保障國家糧食安全和重要農產品有效供給。

3.2 明確有序推進生物育種產業化應用的4項任務

目前，我國轉基因品種已形成應用一代、研發一代、儲備一代的基本格局，轉基因抗蟲棉產業化應用成效顯著，轉基因大豆、玉米品種基本成熟。創制出一批具有重要應用前景的耐除草劑大豆、抗蟲耐除草劑玉米新品系，多年多點鑒定和綜合評價結果顯示已達到品種審定標準，具備了與國外同類產品競爭的能力。下一步，要重點從以下4個方面發力，積極推進生物育種產業化應用。

3.2.1 加快技術攻關，培育重大產品 聚焦主要糧食作物和畜禽，突破前沿生物技術，融合人工智能、大數據等現代信息技術，形成“BT（生物技術，biology technology）+IT（信息技術, information technology）”高效生物育種技術體系，打造生物育種國家戰略科技力量，培育具有國際競爭力的領軍企業，盡快研發一批具有多種害蟲抗性、耐多種除草劑、高品質、抗旱的重大品種，形成梯次儲備。

3.2.2 完善制度體系，推進產品應用 圍繞加快轉基因作物產業化應用這一目標對相關部門規章、規范性文件等進行廢、改、立，形成轉基因作物產業化應用配套制度體系。在2021年修訂安全評價、品種審定、種子生產經營等部門規章的基礎上，進一步完善實施細則；加快修訂《植物新品種保護條例》等法律法規，建立形成明晰的知識產權保護制度；立足品種和區域布局，結合國情、農情和轉基因作物的生物學特點，研究制定轉基因作物種植管理規范；完善金融優惠政策，優化創新創業生態，促進優良基因、優良性狀按照市場規則向企業聚集，引導企業加大研發投入。

3.2.3 嚴格監督管理，優化市場環境 強化轉基因生物安全屬地管理制度和研發者“第一責任人”責任。只有研發者和生產者最清楚在研究什么，也只有他們最可能成為產品的最大受益者，因此研發者和生產者是產品的第一責任人，確保產品的安全性是研發者和生產者的職責和利益所在。按照法規嚴格開展轉基因育種及種植試驗，強化試驗前安全性評估、試驗中封閉性檢測、試驗后遺留物清理，防止試驗材料逃逸而引發生態污染。加大品種審定環節檢測力度，嚴格把控種子供應鏈的轉基因安全管理，避免未獲批準的轉基因種子流入市場。強化部門協同，構建跨部門轉基因生物安全監管網絡，健全信息交換與共享平臺，保障公眾知情權和選擇權。

3.2.4 加強科普宣傳，提高接受程度 科普宣傳應力求全面客觀公正，尊重科學，尊重事實。努力培育一批懂技術、會科普、接地氣的新型科普宣傳人員，注重年齡分布和領域結構的合理性；將宣傳主渠道和新興技術結合，構建新型科普宣傳平臺，注重宣傳形式的多元性和新穎性，兼顧宣傳內容的科學性和趣味性，協調宣傳對象的全面性和差異性；要深入學校、社區和公共場所，加強公眾交流，吸引公眾參與，運用民主和科學的方法，把決策變成集思廣益的過程，從而推動決策更加關注公眾利益，擴大決策的社會代表性，讓公眾更好地理解決策，更加理性地看待轉基因技術，為我國農業轉基因技術的研究和應用營造良好的社會氛圍。

4 結語

“農業穩，天下安”。在耕地面積增長潛力已經不大，自然資源和環境約束日益趨緊的當下，推動生物育種技術在農業領域應用，已成為保障國家糧食安全、增強農業國際競爭力的戰略選擇。以轉基因技術等為代表的生物育種技術即將邁入快速發展的新時期，我們要緊緊抓住這一時機，把思想認識統一到黨中央、國務院的戰略部署上來，加強核心技術原始創新，做好產品、制度、監管和輿論等各方面的準備，加快推進生物育種技術研發和產業化應用，為實現農業科技自立自強和確保國家糧食安全提供有力的支撐。