轉(zhuǎn)基因技術(shù)為保障糧食安全注入新動能
訪中國工程院院士吳孔明、萬建民
本報記者 吳晶
民為國基，谷為民命。糧食安全是國家安全的重要基礎(chǔ)。
10月13日，海關(guān)總署公布數(shù)據(jù)顯示，1至9月我國糧食進口量12827.3萬噸，同比增長29.3%。其中，大豆進口量占糧食進口總量的57.67%。我國是糧食生產(chǎn)和消費大國，糧食供需總量基本平衡。但大豆、玉米以及部分種源仍依賴進口，種業(yè)“卡脖子”問題亟待解決。
突破資源約束，保障國家糧食安全，歸根結(jié)底要靠科技創(chuàng)新和應(yīng)用。習(xí)近平總書記強調(diào)，要下決心把民族種業(yè)搞上去，抓緊培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，從源頭上保障國家糧食安全。
2021年中央一號文件提出要加快實施農(nóng)業(yè)生物育種重大科技項目。轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為全球發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的生物育種技術(shù)，成為我們必須搶占的科技制高點。
我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)目前發(fā)展水平如何？轉(zhuǎn)基因食品是否安全？轉(zhuǎn)基因技術(shù)在保障我國糧食安全方面能發(fā)揮何種作用？就這些問題，記者采訪了中國工程院院士，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨組副書記、副院長吳孔明，中國工程院院士，國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育科技重大專項技術(shù)總師萬建民。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用引發(fā)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的革命性變化，深刻改變了農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易格局，已成為國際農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)略必爭的前沿領(lǐng)域
記者：什么是轉(zhuǎn)基因，主要在哪些方面應(yīng)用？
吳孔明：轉(zhuǎn)基因，就是科學(xué)家利用工程技術(shù)將一種生物的一個或多個基因轉(zhuǎn)移到另外一種生物體內(nèi)，從而讓后一種生物獲得新的性狀。比如，將微生物體內(nèi)的抗蟲基因轉(zhuǎn)入棉花、水稻或玉米，培育成對棉鈴蟲、卷葉螟及玉米螟等昆蟲具有抗性的轉(zhuǎn)基因棉花、水稻或玉米。
目前，國際上轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源等領(lǐng)域，成為新的經(jīng)濟增長點，在未來數(shù)十年內(nèi)將對人類社會產(chǎn)生重大影響。目前廣泛使用的人胰島素、重組疫苗、抗生素、干擾素和啤酒酵母、食品酶制劑、食品添加劑等有很多都是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。
記者：轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域能帶來哪些益處？
萬建民：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，國際上已經(jīng)培育了一大批具有抗蟲、抗病、耐除草劑、優(yōu)質(zhì)、抗逆等優(yōu)良性狀的轉(zhuǎn)基因作物新品種。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人工成本，減少了農(nóng)藥使用量，減少災(zāi)害損失，在緩解資源約束、保護生態(tài)環(huán)境、改善和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和營養(yǎng)價值，推進綠色發(fā)展方面發(fā)揮了重大作用，引發(fā)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的革命性變化，深刻改變了農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易格局，已經(jīng)成為國際農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)略必爭的前沿領(lǐng)域。
全球轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)不斷擴大。自1996年轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化以來，全球29個國家或地區(qū)批準(zhǔn)種植，42個國家或地區(qū)批準(zhǔn)進口，種類從轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米、油菜拓展到馬鈴薯、蘋果、苜蓿等32種植物，累計種植400多億畝。在已批準(zhǔn)商業(yè)種植的主要國家，轉(zhuǎn)基因作物種植比例已接近飽和。全球范圍內(nèi)主要轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植比例，棉花79%，大豆74%，玉米31%，油菜27%。
通過安全評價依法批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因食品是安全的，與傳統(tǒng)食品同等安全
記者：有一些人認為“轉(zhuǎn)基因食品不安全，歐美人不吃轉(zhuǎn)基因食品”，轉(zhuǎn)基因食品到底安不安全？
吳孔明：通過安全評價依法批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因食品是安全的，與傳統(tǒng)食品同等安全。
從科學(xué)角度看，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品上市前需要經(jīng)過食用的毒性、致敏性，以及對基因漂移、遺傳穩(wěn)定性、生存競爭能力、生物多樣性等環(huán)境生態(tài)影響的安全性評價，確保通過安全評價、獲得政府批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因生物，除了增加人們希望得到的性狀，例如抗蟲、抗旱等，并不會增加致敏物和毒素等額外風(fēng)險。
從國際上看，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織、世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織在充分研究后得出結(jié)論，目前上市的轉(zhuǎn)基因食品都是安全的。根據(jù)500多個獨立科學(xué)團體歷時25年開展的130多個科研項目，歐盟委員會2010年發(fā)表報告得出結(jié)論，“生物技術(shù)，特別是轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并不比傳統(tǒng)育種技術(shù)更有風(fēng)險”。
從應(yīng)用實踐上看，轉(zhuǎn)基因技術(shù)1989年開始應(yīng)用于食品工業(yè)領(lǐng)域，目前廣泛使用的啤酒酵母、食品添加劑等，很多都是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。自1996年轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植以來，全球70多個國家和地區(qū)幾十億人口食用轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品，沒有發(fā)生過一例經(jīng)過科學(xué)證實的安全性問題。
我國已經(jīng)建立了一整套嚴(yán)格規(guī)范的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價和監(jiān)管制度，對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進行嚴(yán)格的安全評價和有效監(jiān)管，切實保障人體健康和動植物、微生物安全，保護生態(tài)環(huán)境。
美國是轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)大國，也是轉(zhuǎn)基因食品生產(chǎn)和消費大國。美國生產(chǎn)的50%左右的轉(zhuǎn)基因大豆和80%左右的轉(zhuǎn)基因玉米都在美國國內(nèi)消費使用。據(jù)美國雜貨商協(xié)會統(tǒng)計，美國市場上75%-80%的加工食品都含有轉(zhuǎn)基因成分。歐盟每年進口大量轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品。2019年，歐盟進口轉(zhuǎn)基因大豆約1200萬噸，占歐盟大豆總消費量的70%以上，歐盟每年還進口約25萬噸的轉(zhuǎn)基因大豆油以彌補市場缺口。
我國已成為第二研發(fā)大國，實現(xiàn)了從局部創(chuàng)新到“自主基因、自主技術(shù)、自主品種”的整體跨越
記者：我國目前的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展水平如何，在世界上處于什么位置？
萬建民：我國是較早開展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研發(fā)工作的國家之一。上世紀(jì)80年代以來，“863”“973”計劃先后對棉花、水稻、大豆等轉(zhuǎn)基因研發(fā)工作進行部署。2008年，國家啟動農(nóng)業(yè)領(lǐng)域唯一的科技重大專項——轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研發(fā)進入快速發(fā)展期。
我國轉(zhuǎn)基因研發(fā)水平不斷上升。基因克隆從零星少量到數(shù)量質(zhì)量雙升，獲得了抗病蟲、耐除草劑、耐寒耐鹽堿、養(yǎng)分高效利用、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)等重大育種價值基因300多個。轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)了從局部突破到整體躍升，多項關(guān)鍵技術(shù)獲得了突破。獲得發(fā)明專利近3000項。
我國轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品種類不斷豐富。國產(chǎn)抗蟲棉市場份額提高到99%以上；3個耐除草劑大豆和4個抗蟲耐除草劑玉米獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書；抗蟲大豆、耐旱玉米、抗蟲水稻、耐旱小麥、抗藍耳病豬等已形成梯次儲備。
我國轉(zhuǎn)基因研發(fā)隊伍不斷加強。研發(fā)團隊和領(lǐng)軍人才隊伍不斷壯大，培育生物育種領(lǐng)軍人才100余人。
經(jīng)過多年努力，我國已成為繼美國之后的第二研發(fā)大國，實現(xiàn)了從局部創(chuàng)新到“自主基因、自主技術(shù)、自主品種”的整體跨越，為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)可提升我國玉米產(chǎn)量和生產(chǎn)水平，也是提升我國大豆產(chǎn)業(yè)競爭力的關(guān)鍵手段
記者：我國是糧食消費大國，大豆、玉米等農(nóng)產(chǎn)品目前大量依賴進口。您認為應(yīng)如何解決這一問題，切實保障我國糧食安全？
吳孔明：我國是糧食生產(chǎn)和消費大國，糧食供需總量基本平衡。2020年糧食面積達到了17.52億畝，總產(chǎn)量達到13390億斤，全國糧食人均占有量達到474公斤，高于400公斤的國際糧食安全標(biāo)準(zhǔn)線。稻谷、小麥兩大口糧產(chǎn)需平衡有余，谷物自給率超過95%，保障了“口糧絕對安全，谷物基本自給”的戰(zhàn)略目標(biāo)。但由于受到人口增長、資源約束、氣候變化等因素限制，我國糧食供需處于緊平衡狀態(tài)，大豆、玉米等產(chǎn)品總量缺口還會擴大。
我國大豆供給形勢主要呈現(xiàn)以下幾個方面：一是我國大豆剛性需求旺盛，產(chǎn)量缺口大。大豆進口依存度接近84%。二是大豆單產(chǎn)差距較大。2020年，我國大豆單產(chǎn)為132公斤/畝，與世界平均單產(chǎn)185公斤/畝相比，相差53公斤/畝，單產(chǎn)提升空間較大。三是大豆生產(chǎn)成本較高。目前，我國大豆生產(chǎn)機械化、規(guī)�；潭鹊�，人工成本較高，生產(chǎn)成本為625.9元/畝，比美國和巴西分別高出31.2%和41.9%。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是提升我國大豆產(chǎn)業(yè)競爭力的關(guān)鍵手段。目前，全球大豆規(guī)�；�(jīng)營主體主要采用株型緊湊、耐密抗倒、抗病性強、適合全程機械化生產(chǎn)的高產(chǎn)大豆新品種。我國通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的3個耐除草劑大豆已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，可降低除草成本30元/畝以上，較主栽品種增產(chǎn)10%以上，畝均增效100元，同時可以實現(xiàn)合理輪作。我國自主研發(fā)的耐除草劑大豆目前還獲準(zhǔn)在阿根廷商業(yè)化種植，完成了轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的國際化布局。
在玉米供給形勢方面，近年，我國玉米種植面積基本穩(wěn)定在6億畝左右，2020年種植6.19億畝，總產(chǎn)量2.61億噸，自給率約為95%，目前，我國玉米單產(chǎn)仍有很大的上升空間。以2020年為例，我國玉米單產(chǎn)為421公斤/畝，僅為美國的60%。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)可提升我國玉米產(chǎn)量和生產(chǎn)水平。目前，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的4個抗蟲耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，抗蟲效果達95%以上，比對照玉米產(chǎn)量可提高7%-17%，減少農(nóng)藥用量60%，有效降低了生產(chǎn)投入成本，減少蟲害后黃曲霉素污染。同時，耐除草劑特性顯著，減少了人力投入成本，降低了除草劑風(fēng)險。
轉(zhuǎn)基因等前沿技術(shù)新突破將為保障糧食安全注入新動能
記者：2021年中央一號文件提出，打好種業(yè)翻身仗。發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)對生物育種有何重要意義？
萬建民：2021年中央一號文件中就“打好種業(yè)翻身仗”作出部署，提出要在尊重科學(xué)，嚴(yán)格監(jiān)管的前提下，有序推進生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
生物育種是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)育種的統(tǒng)稱，主要包括利用轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇、合成生物等技術(shù)，對動植物開展高效、精準(zhǔn)、定向遺傳改良和品種培育。推進生物育種產(chǎn)業(yè)化是促進現(xiàn)代種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的必然選擇。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是生物育種的重要方面，也是迄今為止全球發(fā)展速度最快、應(yīng)用范圍最廣、產(chǎn)業(yè)影響最大的現(xiàn)代生物技術(shù)。發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)對于我國生物育種具有重要意義。一是轉(zhuǎn)基因技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)點和帶動性、先進性。轉(zhuǎn)基因技術(shù)加快了對農(nóng)作物品種抗性、品質(zhì)、產(chǎn)量等多種性狀的協(xié)調(diào)改良，為解決農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了一條有效的技術(shù)途徑。二是轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造的重大產(chǎn)品可以解決目前面臨的資源約束，提升產(chǎn)量。三是轉(zhuǎn)基因技術(shù)對于我們搶占生物技術(shù)制高點，把握種業(yè)自主權(quán)具有重要意義。農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)研發(fā)應(yīng)用水平已成為衡量一個國家農(nóng)業(yè)核心競爭力的重要標(biāo)志。發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)，搶占農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)制高點，是增強我國農(nóng)業(yè)核心競爭力的重大戰(zhàn)略。
記者：習(xí)近平總書記在今年兩院院士大會上強調(diào)，實現(xiàn)高水平科技自立自強。我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)如何實現(xiàn)高水平發(fā)展，對于國家安全有何重要作用？
吳孔明：近年來，生命科學(xué)與信息科學(xué)的快速發(fā)展，以轉(zhuǎn)基因技術(shù)為底盤技術(shù)，融合驅(qū)動基因編輯、全基因組選擇、合成生物、人工智能設(shè)計等前沿育種技術(shù)，催生具有顛覆性的農(nóng)業(yè)生物設(shè)計育種技術(shù)，成為農(nóng)業(yè)生物育種領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點。
目前，我國通過專項實施建立了完整的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)體系，研發(fā)能力進入世界第一方陣，突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸，主要動植物遺傳轉(zhuǎn)化效率達國際先進水平。但是，我國生物種業(yè)創(chuàng)新面臨巨大挑戰(zhàn)，關(guān)鍵核心技術(shù)原創(chuàng)不足，全球農(nóng)業(yè)生物技術(shù)核心專利70%被美國控制。此外，我國生物技術(shù)和信息技術(shù)等系統(tǒng)融合與集成應(yīng)用不足，新型產(chǎn)品和多性狀疊加產(chǎn)品研發(fā)滯后。
在當(dāng)前形勢下，加強事關(guān)糧食安全的水稻、小麥、玉米、大豆等重大新品種研發(fā)；強化事關(guān)產(chǎn)業(yè)競爭力提升的棉花、豬、奶牛、羊新品種培育；拓展產(chǎn)業(yè)新優(yōu)勢的油菜、雞、魚等新品種研發(fā)是保障國家糧食安全和生態(tài)安全的關(guān)鍵。目前，資源要素投入對產(chǎn)量提升的驅(qū)動力明顯減弱，亟須轉(zhuǎn)基因等前沿技術(shù)新突破，為保障糧食安全注入新動能。在發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)基礎(chǔ)上，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病蟲、抗旱耐鹽堿、養(yǎng)分高效利用作物新品種和資源高效利用動物新品種，可望滿足我國對糧食和肉蛋奶總需求增長的需求，從根本上保障國家糧食安全，解決資源節(jié)約、環(huán)境友好農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重大問題。
因此，為了實現(xiàn)我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)的高水平發(fā)展，考慮從以下幾個方面開展布局：拓展技術(shù)領(lǐng)域，推進生物育種向精準(zhǔn)化、高效化、智能化發(fā)展。堅持產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向，研發(fā)多性狀疊加產(chǎn)品和新型優(yōu)質(zhì)綠色產(chǎn)品。堅持產(chǎn)學(xué)研深度融合，構(gòu)建“政產(chǎn)學(xué)研金”協(xié)同創(chuàng)新的生態(tài)體系，推動多元要素融合創(chuàng)新。大力推進產(chǎn)業(yè)化，綜合考慮產(chǎn)品安全性、技術(shù)成熟度、產(chǎn)業(yè)急需度、社會接受度和國際貿(mào)易等因素推進商業(yè)化種植。打造領(lǐng)軍企業(yè)，造就轉(zhuǎn)基因生物育種創(chuàng)新領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團隊，打造具有國際競爭力的創(chuàng)新型種業(yè)企業(yè)。
