傳統(tǒng)的雜交育種技術(shù)隨機(jī)性高、效率低，若要通過傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)把多種不同基因的優(yōu)良性狀集中到一種植物中，需要雜交的次數(shù)、所經(jīng)歷的時(shí)間成本是很難承受的。同時(shí)，在野生植物中并沒有一些人們所期望的優(yōu)良性狀。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)的缺陷，可把從其他植物、動(dòng)物或微生物中分離到的目的基因，轉(zhuǎn)移到目標(biāo)植物的基因組中，這樣不僅能解決基因轉(zhuǎn)移和重組效率較慢等問題，而且能把非近源物種基因轉(zhuǎn)移至目標(biāo)植物，使新植物具有抗蟲、抗病、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等原來沒有的優(yōu)良性狀，并使之穩(wěn)定遺傳，這樣的新植物即被叫做轉(zhuǎn)基因植物[1]。雖然轉(zhuǎn)基因技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)雜交育種縮短了時(shí)間，克服了傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)的不確定性，且突破了不同物種之間的生殖隔離，使原來難以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)緣雜交成為了可能，使人們可根據(jù)需要賦予植物新的特性，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了一場(chǎng)新的革命，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為一個(gè)新興的科學(xué)技術(shù)，其安全性一直受到人們的質(zhì)疑，尤其是英國(guó)普斯泰、美國(guó)帝王蝶、加拿大超級(jí)雜草、墨西哥玉米、巴西堅(jiān)果、歐洲轉(zhuǎn)基因玉米等一系列轉(zhuǎn)基因植物安全性爭(zhēng)論事件[2]，更加劇了人們對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的擔(dān)憂和恐慌。在此背景下，筆者擬通過對(duì)我國(guó)轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來進(jìn)行總結(jié)介紹，以提高人們對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的認(rèn)識(shí)和了解，從而科學(xué)對(duì)待轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用和發(fā)展。

　　1我國(guó)轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1.1基本情況

　　1978年，我國(guó)把遺傳工程列入國(guó)家科技八大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃的啟動(dòng)，更是使生物技術(shù)成為最受關(guān)注和熱門的科研領(lǐng)域之一。2008年，根據(jù)中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃，我國(guó)啟動(dòng)了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因品種的培育研究(國(guó)家重大專項(xiàng))，將轉(zhuǎn)基因技術(shù)上升至國(guó)家戰(zhàn)略。自此，我國(guó)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)從以“研究”為主轉(zhuǎn)變成以“生產(chǎn)應(yīng)用”為主，在轉(zhuǎn)基因植物方面的研究應(yīng)用更是發(fā)展迅速，并從“跟跑”到“并跑”甚至部分“領(lǐng)跑”。例如，我國(guó)建立了水稻、小麥、玉米、棉花和油菜等主要轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，具備了開展各種作物轉(zhuǎn)基因研究的基礎(chǔ)條件與能力，不斷研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要基因，充實(shí)了轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)的基因庫(kù)，并取得了一批標(biāo)志性成果，縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。與此同時(shí)，我國(guó)也已批準(zhǔn)Bt抗蟲棉、抗病番木瓜、抗蟲楊樹的商業(yè)化種植。盡管我國(guó)在轉(zhuǎn)基因植物方面的成績(jī)斐然，但與以美國(guó)為代表的國(guó)際先進(jìn)水平相比，依然存在很大的差距，整體研發(fā)力量依然薄弱，創(chuàng)新能力亟待提升，特別在核心技術(shù)方面，依然受制于人[3-4]。

　　1.2研究應(yīng)用情況

　　1.2.1轉(zhuǎn)基因抗蟲棉20世紀(jì)末，我國(guó)棉花主產(chǎn)區(qū)棉鈴蟲連年大爆發(fā)，出現(xiàn)了大面積“棉荒”。1993年，被譽(yù)為中國(guó)“抗蟲棉”之父的中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所郭三堆研究員帶領(lǐng)研究小組，將自主設(shè)計(jì)的GFMCrylABt基因?qū)�入棉花�?xì)胞，并使之成功表達(dá)，培育出了國(guó)產(chǎn)抗蟲棉，使我國(guó)成為全球第2個(gè)擁有Bt抗蟲棉自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家。1997年，我國(guó)批準(zhǔn)抗蟲棉商業(yè)化生產(chǎn)，抗蟲棉迅速被大規(guī)模推廣和普及，極大地減少了棉花生產(chǎn)中的農(nóng)藥使用量，成功遏制了棉鈴蟲的危害。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)抗蟲棉種植比例不斷提高，成功奪回了曾被美國(guó)占領(lǐng)的“棉花陣地”。此外，轉(zhuǎn)基因棉花的種植，降低了棉花生產(chǎn)成本，減輕了農(nóng)藥造成的環(huán)境污染，提高了棉花的單產(chǎn)和纖維品質(zhì)，穩(wěn)定了棉花生產(chǎn)，增加了棉農(nóng)收入，確保了我國(guó)棉紡業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。國(guó)產(chǎn)抗蟲棉的成功研發(fā)和大面積種植，標(biāo)志著中國(guó)轉(zhuǎn)基因植物研究開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段[4-5]。1.2.2轉(zhuǎn)基因楊樹我國(guó)是較早從事林木基因工程研究的國(guó)家之一。1998年，我國(guó)自主研發(fā)的轉(zhuǎn)Bt抗蟲歐洲黑楊就獲得了環(huán)境釋放批準(zhǔn)，且其于2002年被批準(zhǔn)開始商業(yè)化種植。2000年，我國(guó)科研人員獲得了轉(zhuǎn)基因741楊，于2001年被批準(zhǔn)環(huán)境釋放，于2002年獲得商業(yè)化生產(chǎn)許可。此后，我國(guó)又在抗食葉害蟲、抗天牛、抗蟲CpTI毛白楊無性系，轉(zhuǎn)蜘蛛毒蛋白抗蟲小黑楊株系，耐鹽堿紙漿材的轉(zhuǎn)基因楊樹方面，取得了重大進(jìn)展。同時(shí)，我國(guó)順利完成了楊樹全基因組測(cè)序，為我國(guó)林木基因工程改良奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[6-7]。1.2.3抗病番木瓜番木瓜是熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛種植的植物，但番木瓜環(huán)斑病毒會(huì)給番木瓜生產(chǎn)帶來毀滅性病害。為培育抗病番木瓜，20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)開始抗病基因分離研究，1998年開始進(jìn)行轉(zhuǎn)化載體構(gòu)建，2000年完成了轉(zhuǎn)化再生和溫室評(píng)價(jià)等中間試驗(yàn)，2002年開始進(jìn)行限制性田間試驗(yàn)，進(jìn)入環(huán)境釋放階段，最終于2006年選育了4個(gè)新品系，并在廣東省示范種植。同時(shí)，我國(guó)于2010年發(fā)布了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)轉(zhuǎn)基因抗環(huán)斑病毒番木瓜“華農(nóng)1號(hào)”在華南地區(qū)生產(chǎn)的安全證書，由此，轉(zhuǎn)基因番木瓜全面進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。此外，2019年中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院的“YK1601”轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜品種獲得了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書[8]。1.2.4轉(zhuǎn)基因水稻我國(guó)的轉(zhuǎn)基因水稻研究一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位[9]。近年來，發(fā)表在《自然》《科學(xué)》雜志上，以水稻為研究對(duì)象的學(xué)術(shù)論文，大部分是由中國(guó)科學(xué)家在本土獨(dú)立完成的[10]。我國(guó)開展轉(zhuǎn)基因水稻研究較早，自1989年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所科研人員將Bt基因?qū)�入水稻品種“臺(tái)北309”“中花8號(hào)”的原生質(zhì)體并獲得再生植株后[11]，中國(guó)科學(xué)院遺傳所研發(fā)的轉(zhuǎn)CpTI抗蟲水稻、復(fù)旦大學(xué)遺傳所研發(fā)的抗褐飛虱水稻、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所與國(guó)外合作研發(fā)的轉(zhuǎn)Xa21抗白葉枯病水稻“明恢63”株系、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院遺傳所合作研發(fā)的轉(zhuǎn)Xa21抗白葉枯病水稻以及杭州市農(nóng)科院研發(fā)的轉(zhuǎn)OsCYP2耐鹽水稻等，都處于國(guó)際領(lǐng)先地位，特別是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的“華恢1號(hào)”和“Bt汕優(yōu)63”經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)研究、中間試驗(yàn)、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗(yàn)，于2009年獲得了農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物安全證書，且2018年1月11日“華恢1號(hào)”獲得了美國(guó)FDA的商業(yè)化生產(chǎn)許可[12-14]。1.2.5轉(zhuǎn)基因玉米我國(guó)自1991年起開始玉米Bt基因的研發(fā)，且通過篩選蘇云金芽孢桿菌新株系，分離克隆新的Cry基因，并取得了一定的進(jìn)展。例如，2009年我國(guó)自主研發(fā)的轉(zhuǎn)植酸酶玉米獲得了生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，“Cry1Ac-M”“Cry1Ie”“Cry1Ah”等轉(zhuǎn)基因玉米進(jìn)入了生物安全評(píng)價(jià)生產(chǎn)性、環(huán)境釋放試驗(yàn)階段。但到目前為止，我國(guó)沒有批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因玉米的商業(yè)化種植[15]，目前我國(guó)批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因玉米應(yīng)用僅限于食品和飼料加工。1.2.6轉(zhuǎn)基因大豆自1996年起，我國(guó)由大豆出口國(guó)變成大豆進(jìn)口國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)進(jìn)口大豆數(shù)量占消費(fèi)總量的85%以上，其中，進(jìn)口大豆中大部分為轉(zhuǎn)基因大豆，且主要用于榨油及生產(chǎn)飼料豆粕。到目前為止，我國(guó)還沒有批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因大豆的商業(yè)化種植[16]。在轉(zhuǎn)基因大豆研究方面，國(guó)內(nèi)主要在抗蟲、抗病、抗逆、抗除草劑以及品質(zhì)性狀等方面取得了一定的進(jìn)展。例如，上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)成功培育了抗草甘膦大豆;東北農(nóng)業(yè)大學(xué)將Cry1A基因成功導(dǎo)入受體，提高了“東農(nóng)50”的抗蟲性;黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院成功培育了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高蛋白轉(zhuǎn)基因大豆“黑生101”。同時(shí)，我國(guó)在大豆轉(zhuǎn)基因抗花葉病毒、抗灰斑、抗疫霉根腐及轉(zhuǎn)基因大豆再生體系研究等方面，也取得了一定的突破[17-18]。1.2.7其他轉(zhuǎn)基因植物目前，我國(guó)科研人員在抗玉米螟玉米、抗菌肽馬鈴薯、含高必需氨基酸馬鈴薯、抗病毒甜瓜、Bt煙草葉、抗病毒花生、高賴氨酸玉米、抗蕪菁花葉病毒白菜、抗黃矮病和黃花葉病毒小麥以及耐鹽苜蓿、草莓、煙草研發(fā)等方面取得了重大進(jìn)展。同時(shí)，在藥用工業(yè)方面，我國(guó)科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器，表達(dá)藥用蛋白和多肽等，在人血清蛋白水稻、人源抗狂犬病毒的單克隆抗體煙草以及轉(zhuǎn)基因抗乙肝蕃茄、α-淀粉酶、植酸酶、纖維素酶等方面也取得了可喜的進(jìn)展[19-20]。

　　1.3存在的風(fēng)險(xiǎn)

　　生物多樣性是糧食生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)基因植物在給人類帶來巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的同時(shí)，也可能給社會(huì)和環(huán)境造成危害，導(dǎo)致生物多樣性減少，損耗基因庫(kù)，使人類所依托的、豐富的農(nóng)作物遺傳多樣性受到巨大的威脅。1.3.1擠壓傳統(tǒng)物種的生存空間轉(zhuǎn)基因植物比傳統(tǒng)植物有更強(qiáng)的特性，其作為外來物種，在性狀和品質(zhì)上優(yōu)越于本土自然植物。按照達(dá)爾文“物競(jìng)天擇、適者生存”的進(jìn)化論與競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，轉(zhuǎn)基因植物必然會(huì)擠壓生物群落中傳統(tǒng)物種的生存空間，并通過食物鏈間接影響其所在生物群落的結(jié)構(gòu)，對(duì)群落中的植物、動(dòng)物產(chǎn)生傷害，進(jìn)而威脅生物多樣性[21]。1.3.2基因污染轉(zhuǎn)基因植物可能會(huì)通過花粉、種子、無性繁殖器官等產(chǎn)生基因“逃逸”“飄移”，從而引起“基因污染”，導(dǎo)致種子純度下隆，改變農(nóng)作物與野生近緣種雜種各世代的生態(tài)適應(yīng)度、入侵能力，并可能會(huì)通過湮滅效應(yīng)、選擇性剔除效應(yīng)、遺傳同化作用等，影響野生群體的遺傳完整性和遺傳多樣性。此外，外源轉(zhuǎn)基因也可能會(huì)從轉(zhuǎn)基因作物向作物的同種雜草漂移，導(dǎo)致具有更強(qiáng)特性的超級(jí)雜草產(chǎn)生[22-23]。1.3.3威脅非靶標(biāo)有益生物轉(zhuǎn)基因植物通過抗蟲、抗草、抗逆境、抗病毒等特性，在攻擊或消滅特定目標(biāo)的同時(shí)，通過食物鏈，有可能會(huì)直接或間接地威脅非靶標(biāo)有益生物的生存、繁衍，或使目標(biāo)害蟲出現(xiàn)抗性進(jìn)化，從而引起生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題[23]。1.3.4抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱受經(jīng)濟(jì)效益的影響，農(nóng)民可能會(huì)大范圍單一種植通過生物技術(shù)創(chuàng)造出的超級(jí)新植物品種，但種植單一作物不足以抵御自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，一旦單一種植的轉(zhuǎn)基因作物遭受病蟲侵害，可能會(huì)帶來災(zāi)難性后果。

　　2我國(guó)轉(zhuǎn)基因植物的未來

　　任何一項(xiàng)技術(shù)，都不存在好壞之分，只要有需求就會(huì)有市場(chǎng)。正如愛因斯坦所說“科學(xué)技術(shù)究竟是給人類帶來幸福還是災(zāi)難，并不取決于工具，而是取決于我們?nèi)祟愖约?rdquo;。當(dāng)前，全球人口數(shù)量不斷增加，人口數(shù)量與土地面積之間的矛盾十分嚴(yán)峻，而傳統(tǒng)育種技術(shù)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和增加營(yíng)養(yǎng)方面的潛力已接近極限，很難有進(jìn)一步提高，難以滿足人們對(duì)農(nóng)作物等資源日益增長(zhǎng)的剛性需求，而轉(zhuǎn)基因植物有助于解決上述問題。因此，我國(guó)仍需在以下方面開展轉(zhuǎn)基因植物研究。

　　2.1育種

　　千百年來，廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者一直在跟農(nóng)作物的病蟲草害作斗爭(zhēng)，病蟲害對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)都有很大影響，甚至是嚴(yán)重威脅。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物增收，我國(guó)農(nóng)業(yè)科研人員數(shù)年如一日，孜孜不倦地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科研實(shí)驗(yàn)。而轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)，能使農(nóng)作物自身具備抗病、抗蟲、抗除草劑、抗旱等多種優(yōu)良性狀，這給攻克在傳統(tǒng)育種技術(shù)下根本無法解決的問題帶來了曙光，特別是在水稻、玉米、大豆等主要農(nóng)作物基因組測(cè)序工作順利完成后，如能進(jìn)一步全面解析農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)制，未來將能實(shí)現(xiàn)通過基因組育種的夢(mèng)想[24]。在未來，轉(zhuǎn)基因水稻、小麥、玉米、大豆、油菜等農(nóng)作物以及林木、花卉、牧草將是我國(guó)轉(zhuǎn)基因植物的重點(diǎn)研究領(lǐng)域[25]。同時(shí)，隨著研究的深入，待這些轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行商業(yè)化種植后，除能有效解決日益嚴(yán)峻的人口膨脹和糧食短缺之間的矛盾，給消費(fèi)者帶來營(yíng)養(yǎng)更豐富、更健康、更美味的食物外，還能縮小我國(guó)同發(fā)達(dá)國(guó)家之間的貧富差距，增強(qiáng)我國(guó)在國(guó)際上糧食安全的話語權(quán)。

　　2.2藥用、工業(yè)用酶

　　隨著生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)將在通過轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)抗體、藥用蛋白和多肽、疫苗、工業(yè)用酶等方面，實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用[20]。例如，若能利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)胰島素，這樣投入少、產(chǎn)能高且可彌補(bǔ)重組DNA技術(shù)等基因工程的不足，廣泛推廣必將極大降低成本，給糖尿病人帶來福音[26]，相信在不久的將來，我們有望只要吃一份轉(zhuǎn)基因的紅燒土豆或番茄湯就可起到預(yù)防傳染病的作用[27]。

　　2.3風(fēng)險(xiǎn)控制

　　轉(zhuǎn)基因植物作為一項(xiàng)新生事物，人們對(duì)其的認(rèn)識(shí)有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，對(duì)其許多方面還不熟悉，且目前我們尚不具備事先發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)的能力。因此，我們應(yīng)在轉(zhuǎn)基因植物的收益和風(fēng)險(xiǎn)之間進(jìn)行權(quán)衡，或在兩者之間保持必要的張力，汲取在農(nóng)藥剛問世時(shí)，只看到農(nóng)藥帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，而忽視農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響的深刻教訓(xùn)。因此，防止轉(zhuǎn)基因植物給生物多樣性和生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響是我們目前及未來須嚴(yán)肅對(duì)待的事情。為此，我們要積極研究防止基因逃逸的葉綠體轉(zhuǎn)化技術(shù)[28]、細(xì)胞質(zhì)遺傳法、染色體組的特異性選擇、終結(jié)者技術(shù)、雄性不育技術(shù)、花粉不育技術(shù)、外源基因刪除技術(shù)等，以防范基因污染[29-33]。同時(shí)，我們要科學(xué)制定轉(zhuǎn)基因植物安全管理體系，對(duì)每一個(gè)轉(zhuǎn)基因植物從研發(fā)、種植、應(yīng)用到消費(fèi)，都要做好嚴(yán)格的事先評(píng)估、事中檢測(cè)、事后監(jiān)測(cè)，并充分了解其對(duì)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境可能造成的影響，且科學(xué)預(yù)測(cè)其安全性，從而有效防控各類潛在風(fēng)險(xiǎn)，以確保轉(zhuǎn)基因植物為人類造福[34-35]。

　　3結(jié)語

　　我國(guó)高度重視轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用，并將其作為糧食安全、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、增加農(nóng)民收入和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。同時(shí)，轉(zhuǎn)基因植物的商業(yè)化生產(chǎn)是解決目前耕地面積不斷減少、人口不斷膨脹導(dǎo)致的人類生存矛盾的有效途徑，具有歷史必然性和現(xiàn)實(shí)需求性[36-37]。雖然目前轉(zhuǎn)基因植物在我國(guó)的推廣應(yīng)用仍存在許多科學(xué)、監(jiān)管和社會(huì)方面的障礙[38]，但筆者相信，通過科學(xué)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用和發(fā)展，未來轉(zhuǎn)基因植物必將會(huì)為我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展增添新的強(qiáng)大動(dòng)力。

　　《轉(zhuǎn)基因植物在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析》來源：《上海農(nóng)業(yè)科技》，作者：凌閔