我国转基因育种技术的现状与挑战

近年来，世界农业科技竞争日益激烈，以转基因、基因编辑为代表的生物技术和以大数据、云计算为代表的信息技术加速融合，正在孕育新一轮农业科技革命，已成为全球竞争的重要赛道。

不同育种技术的实践与思考

农业咨询机构AgbioInvestor的数据显示，2023年全球转基因作物种植面积达到30.9亿亩，是1996年的121倍，占全球15亿公顷耕地约13%。美国自1996年开始种植转基因作物以来，已连续28年位居转基因作物种植面积全球第一。2023年，美国转基因作物种植面积为11.16亿亩，占耕地面积40%以上。排名第二的巴西在15 年间收获266亿美元转基因种植收益。此外，得益于转基因抗虫玉米的增产优势，南非推广种植转基因玉米后，由玉米进口国变成出口国。转基因技术在世界范围内带来的效益显而易见。

我国作为全球农业大国，在作物遗传改良进程中，传统育种技术促进了农业发展，但局限性日益凸显。例如：

• 有性杂交和染色体工程等方法传递双亲优良基因时，不良基因也易传递，难以精准选择单个或少数基因，“捆绑式”基因传递限制了育种效率，优良性状培育不确定；
• 选育周期漫长，新品种培育需多代种植、观察和筛选，既耗时费力，又易受环境干扰致失败风险增加，科研人员常需数年甚至数十年才可能培育出预期品种；
• 杂交后代表型难预测，基因互作和环境影响使性状表现难以准确预估，增加了育种的不确定性和盲目性；
• 若所需性状在自然种群中不存在，传统育种方法无能为力，再多投入也难以实现性状突破。

转基因育种深度整合了分子生物学、遗传学等多学科知识，开创了作物遗传改良的崭新时代，不仅对育种技术进行了革新，还深刻改变了传统农业的运作模式，为现代农业注入了绿色可持续的发展动力。

基因编辑应用育种历程

随着科技的飞速发展，转基因育种技术取得了长足进步。从 1973年首次在细菌中实现转基因操作，到 1982年人胰岛素在细菌中的成功表达并上市，再到1983年世界上第一例转基因作物——抗病毒烟草的诞生，这一系列里程碑式的事件标志着转基因育种技术逐步走向成熟。此后，各种作物的转基因改造呈现出爆发式增长态势，为农业生产带来革命性变化。

进入21世纪后，转基因植物商业化进程加速推进。美国和欧盟等发达国家逐步放开对基因改造作物的限制，转基因作物种植面积迅速扩大。这些作物以高产、优质、抗逆等优良特性，为全球粮食安全和农业可持续发展作出了重要贡献。我国在转基因育种技术领域也取得了显著成就。自实施转基因植物专项以来，我国科研人员在功能基因开发、生物新品种培育等方面取得了重要突破。这些成果不仅提升了我国农业的国际竞争力，也为我国农业可持续发展提供了有力支撑。

以大豆为例，转基因作物的种植在全球范围内已经取得了显著的发展。据统计，全球转基因大豆的种植面积已接近1亿公顷，这一数字占据了全球转基因作物总面积的50%以上。这一成就得益于转基因技术所带来的诸多优势，如提高作物产量、降低病虫害损失、减少农药使用等，这些优势使得转基因作物成为农业生产的重要选择。

转基因大豆作为世界上最早的商用转基因作物之一，在多个国家得到了广泛的种植和应用。在美国、巴西和阿根廷等国家，转基因大豆的种植面积占比已经达到90%以上。这些国家通过采用转基因技术，不仅提高了大豆的产量和品质，还增强了其在国际市场上的竞争力，从而迅速占领了世界市场的重要份额。

中国在大豆转基因技术方面也取得了一定的进步。近年来，国内科研机构和企业通过自主研发，已经拥有了一些具有知识产权和生产价值的功能基因，如G2EPSP等。这些功能性基因的开发和应用，对于提高中国大豆的抗逆境能力和产量具有重要意义。然而，从目前的现状来看，这类功能性基因的数量仍然较少，截至2022年，很多功能性基因仍处于试验中等安全评价的初级阶段，尚未实现大规模的商业化应用。

转基因育种的未来与挑战

最近，中国农业农村部正式批准了第一批转基因玉米和转基因大豆品种的生产经营许可证，这对于中国农业的发展具有里程碑式的意义。这一政策的实施，意味着中国农民可以合法种植效益更高的转基因品种，将有助于提升中国农业的整体竞争力和可持续发展能力。通过种植转基因作物，农民可以减少对农药的依赖，降低生产成本，同时提高作物的产量和品质，从而增加农民的收入和农业的经济效益。

2022年，中国农业农村部印发了 《农业用基因编辑植物安全评价指南 （试行）》，标志着中国在推动农业基因编辑技术产业化进程方面迈出了重要一步。该指南为基因编辑植物的研发、评价和应用提供了明确的指导及规范，有助于确保基因编辑植物的安全性和有效性，同时也为相关研究和产业的 发展提供了政策支持。

在定向改良农作物方面，CRISPR/Cas系统作为一项革命性的基因编辑技术，已经成为中国科研 人员不可或缺的重要工具。中国科学家在基因定点敲除、单碱基编辑和引导编辑等多项技术体系方面取得了显著成就，成功应用于水稻、小麦、玉米等主要农作物的改良，显著提升了作物的产量、抗病 性、抗逆性等重要农艺性状 。这些研究成果不仅在国际学术界产生了广泛影响，也为中国农业的可持续发展提供了强有力的技术支撑。在这一领域，朱健康院士和高彩霞研究员等一批中国科学家的突出贡献值得特别关注。

尽管中国在农业基因编辑领域取得了积极的进展，但仍面临一些挑战和问题。其中一个值得关注的问题是，中国在基因编辑关键技术领域的原创性和专利数量远不如美国等发达国家。目前，基因编辑技术的核心专利主要由外国企业和研究机构持有，这对中国在该领域的长远发展构成了一定的制约。因此，中国需要加强自主创新能力，积极推动基因编辑技术的研发和专利布局，以减少对外部技术的依赖。

此外，农业基因编辑技术的发展不能仅仅停留在发表论文和实验室研究阶段，还需要尽快将研究成果转化为实际的产业应用。这需要政府、科研机构和企业之间的紧密合作，共同推动基因编辑技术在农业生产中的广泛应用，以实现技术的商业化和社会化。通过加强产学研用结合，推动基因编辑技术在提高作物产量、改善品质、增强抗逆性等方面的应用，可以为中国乃至全球的农业可持续发展作出更大的贡献。