全球轉基因作物的發展狀況

段燦星，孫素麗，朱振東

“民以食為天”，糧食是人類最基本的生存資料，農業在國民經濟中的基礎地位，突出地表現在農作物生產的糧食上。隨著社會經濟的發展和人口不斷增長，傳統糧食作物的產量已滿足不了人類對食物的需求。隨著現代農業生物技術的快速發展，轉基因作物應用而生，目前已成為現代農業生產的重要組成部分，為提高作物的產量和品質、保障全球糧食安全、促進現代農業產業健康發展提供了重要的助力。轉基因作物不僅可以減少種植成本、增強抗病蟲、抗逆性、增加產量，還能改善營養成分，甚至具有治療效果[1]。

1 轉基因相關概念

什么是轉基因技術？農業農村部在《答問》中，明確給出了轉基因技術的概念：轉基因技術是將高產、抗逆、抗病蟲、提高營養品質等已知功能性狀的基因，通過現代科技手段轉入到目標生物體中，使受體生物獲得新的功能特性，產生新的品種和新的產品[2]。轉基因技術是現代生物發展的核心技術之一，在保障全球糧食安全、保護生態環境和拓展農業基本功能等方面具有重要作用和巨大潛力[3]。什么是轉基因作物？是指運用分子生物學（基因重組和組織培養）技術，將其他生物或物種（植物、動物、微生物）的基因轉入作物后培育出來的具有特定性狀的農作物品種。轉基因作物通常具有高產優質、抗病蟲、抗非生物逆境、抗除草劑、耐儲存、提高某些營養成分含量、改善作物品質、增強口感和色澤等優良性狀。

2 常見的轉基因作物

自1996年起，全球轉基因農作物開始大規模商業化種植，目前，種植最為廣泛的轉基因作物包括大豆、棉花、玉米和油菜四大類，其他較為常見的有轉基因木瓜、番茄、甘蔗、蘋果、甜菜、苜蓿和 蘋果等。

2.1 轉基因大豆

轉基因耐除草劑、抗蟲大豆是目前全球種植最為廣泛的轉基因作物，據國際農業生物技術應用服務組織（International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications,ISAAA）統計，轉基因大豆2018年的種植面積高達9 590萬公頃，占全球轉基因作物種植總面積的一半[4]。目前，商業化的轉基因大豆主要包括抗耐草劑、抗蟲、高油酸含量以及其他品質改良等幾類，轉入的目標基因包括cp4 epsps、gm-hra、pat、bar、aad-12、cry1Ac、cry1F、fatb1-A、fad2-1A等[5,6]。

2.2 轉基因玉米

轉基因抗蟲、耐除草劑玉米是全球第二大轉基因作物，2018年種植面積為5 890萬公頃[4]。一種常見的土壤細菌——蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis,Bt），能產生幾種蛋白質，昆蟲攝入后就會死亡，但這些蛋白質對人類無害，長期被有機種植者用作天然殺蟲劑。將控制這些蛋白合成的基因（Bt）轉入玉米后，就能在玉米植株體內產生Bt毒蛋白，不用打農藥就可以減輕或避免蟲害。Bt殺蟲基因已成為轉基因作物中應用最為廣泛的抗蟲基因，目前還在不斷研發殺蟲活性更高、殺蟲譜更廣的新Bt毒蛋白基因。轉Bt基因抗蟲玉米因其抗玉米螟、棉鈴蟲、粘蟲等效果顯著且直觀，使其成為轉基因作物中商業化種植速度最快的作物之一[7]。目前，商業化種植的轉基因玉米主要為抗蟲、耐除草劑、抗旱以及品質改良等品種，轉入的基因包括cry1Ab、epsps、Cry2Aj、G10evo、maroACC、cp4epspsZM、bar、Cry1Ab-Ma、mCry2Ab、mG2-aroA等[8]。

2.3 轉基因棉花

轉基因抗蟲棉是全球第三大廣泛種植的轉基因作物，2018年的種植面積為2 490萬公頃[4]。1990年，孟山都公司將修飾過的Bt殺蟲基因轉入棉花并獲得高Bt毒蛋白含量的轉基因棉花植株，隨后進行了Bt抗蟲棉的選育和品種的商品化。自上個世紀90年代以來，棉鈴蟲在我國大部分棉區持續性大發生或爆發，給棉花生產帶來了巨大的威脅，棉農談“蟲”色變，僅1992年一年即造成直接經濟損失60多億元，間接損失超過100億元，對整個國民經濟發展造成了很大影響。我國轉Bt殺蟲基因棉花研究起始于90年代初，郭三堆等成功培育了我國第一個具有商業化種植前景的轉Bt基因抗蟲棉[9]，并于1997年開始在我國廣泛種植。目前商業化的轉基因棉花主要為抗蟲、抗病、抗旱和耐除草劑的品種[10-11]。

2.4 轉基因油菜

轉基因油菜也是全球廣泛種植的農作物，ISAAA統計表明，2018年轉基因油菜的種植面積達1 010萬公頃[4]。美國、加拿大是最早商業化種植轉基因油菜的國家，截至2017年，美國已獲批40余個商業化轉基因耐除草劑油菜品種，美國種植的油菜均為轉基因品種。目前，商業化的轉基因油菜主要為耐除草劑轉基因油菜、高月桂酸轉基因油菜、含ω-3脂肪酸的轉基因油菜等幾大類[12]。

2.5 黃金大米

黃金大米是β-胡蘿卜素強化的轉基因稻米[13-14]。維生素A缺乏（簡稱VAD）是全球性公共衛生問題，全球1/4的學齡兒童（1.27億）存在維生素A缺乏的問題，失明超過25萬。1999年，瑞士聯邦理工學院蘇黎世分校Ingo Potrykus博士發明了黃金大米，他通過轉基因技術，讓大米胚乳能生產β-胡蘿卜素，這樣的大米呈金黃色，在動物體內可以轉化為生存所需的維生素A，可以有效緩解貧困地區高發的維生素A缺乏癥及其導致的失明和免疫力低下[15]。

2.6 轉基因番茄

1994年，由美國Calgene公司成功培育的世界首例商品化轉基因作物一轉基因延熟耐儲存番茄Flavr-SavrTM獲準進入市場。1998年，孟山都公司培育的轉基因抗蟲番茄品種“5345”在美國獲批環境安全和食品安全評價，2000年，該轉基因番茄品種在加拿大獲批食用[16]。近年來，用轉基因方法已培育出抗病蟲害、抗除草劑、抗逆、延遲成熟和品質改良的番茄品種，番茄雄性不育系轉基因育種也取得了一定進展。

2.7 轉基因木瓜

番木瓜環斑病毒是木瓜生產上為害最嚴重的病害，曾給木瓜產業造成毀滅性的打擊[17]。目前商業化種植的轉基因木瓜主要為抗環斑病毒的品種。1990年，世界首個轉抗番木瓜環斑病毒基因的木瓜品系在美國培育成功，1998年美國批準商業化種植轉基因番木瓜品種“日出”和“彩虹”，挽救了美國的木瓜產業[18]。2003年被加拿大、2011年被日本批準進口，2011年底被日本批準種植。我國于2010年引進轉基因木瓜?！叭A農1號”是我國歷時10年自主研發的轉基因番木瓜品種，20世紀90年代中期開始進行基因分離克隆，2006年正式培育成功，隨后在廣東省進行了5年的區域實驗和推廣，2010年獲農業農村部頒發的安全證書“農基安證字（2010）056號”，隨后在我國華南地區開始大規模種植[19-20]。目前，我國市面上90%以上的木瓜均為轉基因木瓜。

3 全球轉基因作物現狀

2020年是轉基因作物商業化種植的第25個年頭。來自國際農業生物技術應用服務組織已公布的數據表明，2018年，全球26個國家共種植了1.917億公頃的轉基因作物，而2017年種植面積為1.898億公頃，增加了190萬公頃，增幅比例約為1.0%。自1996年以來的23年間，轉基因作物種植面積增長約113倍，累計達25億公頃。轉基因作物在美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度等5大種植國的應用率接近飽和，分別為93.3%、93.0%、約100%、92.5%和95.0%[4]。全球有26個國家和地區種植轉基因作物，其中21個為發展中國家，5個為發達國家，轉基因作物的種植面積占比分別為54%和46%。

在2018年全球廣泛種植的四大轉基因作物中，從種植面積看，大豆＞玉米＞棉花＞油菜。而轉基因作物的應用率則是大豆＞棉花＞玉米＞油菜，應用率為78%、76%、30%和29%。美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度是轉基因作物種植面積最大的5個國家，總計達1.745億公頃，占全世界轉基因作物總面積的91%。美國的轉基因作物種植面積最大，為7 500萬公頃，包括3 408萬公頃轉基因大豆、3 317萬公頃轉基因玉米、506萬公頃轉基因棉花、90萬公頃轉基因油菜、49.1萬公頃甜菜以及126萬公頃的紫花苜蓿，此外，還種植約1 000公頃的木瓜、南瓜、馬鈴薯和蘋果。其次是巴西、阿根廷、加拿大和印度，其種植面積分別為5 130萬、2 390萬、1 270萬和1 160萬公頃，其中巴西和阿根廷種植的轉基因作物主要為大豆、玉米和棉花，加拿大種植的主要是轉基因油菜、大豆、玉米和甜菜，而印度則主要種植轉基因抗蟲棉，2018年的種植面積達1 160余萬公頃（表1）。

表1 2018年全球主要轉基因作物在不同國家的種植情況a （單位：百萬公頃）

4 我國轉基因作物情況

目前，我國已批準商業化種植的轉基因作物僅棉花和木瓜[21]，已獲得安全證書的有轉基因玉米和水稻，已批準進口的轉基因作物包括大豆、棉花、木瓜、油菜、甜菜和玉米等。

1）大豆我國批準進口的轉基因大有18個品 種（系）（A2704-12、A5547-127、DAS-44406-6、DP305423、GTS40-3-2、MON87701、MON87705、MON87708、MON87769、MON89788、SYHT0H2、DBN?9??4-6、MON87751、305423×GTS40-3-2等），都是用作加工原料，制成大豆油、腐竹、豆腐等豆制品進行售賣。目前，我國禁止種植轉基因大豆品種，因此從田間地頭采摘和收獲的大豆都是非轉基因的。

2）玉米國外有30余個商業化種植的轉基因品種，我國批準進口20余個轉基因玉米品種（MON87427、DAS-4?278-9、5307、Bt11×GA21、MIR162、T25、DP4114、MIR604、TC1507、MON 87460、MON 89034、Bt176、3272、Bt11、59122等），全都用作原料，主要用于飼料加工、榨油和工業原料。目前，我國禁止種植轉基因玉米，因此新鮮的、帶有玉米果穗的均為非轉基因玉米。

3）棉花是目前我國種植最為廣泛的轉基因作物，包括我國自主研發和進口的品種，主要為轉Bt殺蟲基因的抗蟲棉以及耐除草劑的品種，由于其對棉鈴蟲的抗性效果非常顯著，深受棉農喜愛，因此，大田和市面上的棉花絕大多數為轉基因棉花。

4）油菜目前國外有30余個轉基因油菜品種，我國批準進口的轉基因油菜包括Ms1Rf1、MON88302、T45、Oxy-235、Ms8Rf3、Ms1Rf2、Topas19/2、GT73等抗除草劑品種，都是用作加工原料，主要是制成菜籽油進行售賣。

5）甜菜目前國外有3個轉基因甜菜品種，我國批準進口的甜菜有1個品種（H7-1），用作加工原料。

6）木瓜包括我國自主研發的品種（華南農業大學培育“華農1號”）和進口的品種（夏威夷大學培育的抗病番木瓜55-1）等，“華農1號”于2010年獲得農業農村部頒發的安全性證書后在我國大規模種植，對于我國木瓜產業的健康發展起到了十分重要的作用。目前市場上銷售的木瓜大多為轉基因抗病品種。

5 結束語

隨著轉基因技術的大力發展和人們觀念的轉變，轉基因作物的食用安全和環境安全問題將迎刃而解，滿足不同需求的轉基因食品會不斷出現在人們的生活當中，轉基因作物將為保障全球糧食安全、提高營養品質、滿足不同人群的個性化需求提供重要支撐。