轉(zhuǎn)基因是全社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。多年來(lái),公眾因?yàn)樾畔⒉粚?duì)稱、認(rèn)知有偏差等原因,對(duì)作為新生事物的轉(zhuǎn)基因存有爭(zhēng)議與疑慮,這都是正常的?!妒舜笠詠?lái)重要文獻(xiàn)選編》上冊(cè)收錄了習(xí)近平總書(shū)記對(duì)轉(zhuǎn)基因問(wèn)題的看法,“轉(zhuǎn)基因是一項(xiàng)新技術(shù),也是一個(gè)新產(chǎn)業(yè),具有廣闊的發(fā)展前景”。這一論述是談?wù)撧D(zhuǎn)基因的重要基礎(chǔ)。本文試著從不同角度對(duì)發(fā)展轉(zhuǎn)基因的必然性予以闡述,希望能增進(jìn)公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因的進(jìn)一步了解。
從歷史發(fā)展看,轉(zhuǎn)基因符合科學(xué)規(guī)律
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)通過(guò)不斷改良農(nóng)作物性狀,使其達(dá)到更好服務(wù)于人類的目的。轉(zhuǎn)基因技術(shù)也不例外,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然選擇。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)史就是一部農(nóng)作物馴化史。早在1萬(wàn)年前,為了獲得更好的品質(zhì)和更高的產(chǎn)量,人類開(kāi)始有意識(shí)地改造農(nóng)作物的祖先———野生植物,使其逐步成為可以為人類食用且穩(wěn)定栽培的作物。比如,小米是從狗尾巴草馴化、培育而來(lái),玉米的祖先是墨西哥大芻草。今天的糧食、蔬菜、水果等,無(wú)不經(jīng)過(guò)馴化而來(lái)。農(nóng)作物被馴化的過(guò)程,本質(zhì)上就是人為挑選作物性狀的過(guò)程,而作物性狀的改變必然伴隨著作物基因的改良,只不過(guò)在過(guò)去人類并不知曉其中的原理。廣義的轉(zhuǎn)基因,是指基因從一個(gè)生物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生物體,這種現(xiàn)象在自然界廣泛存在。譬如植物界的異花授粉、天然雜交(馬和驢生成騾子)、農(nóng)桿菌天然轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)(紅薯是天然的轉(zhuǎn)基因食物),尤其后者更是打破了生殖隔離、進(jìn)行物種間基因轉(zhuǎn)移。人類先是效仿天然雜交創(chuàng)造了人工雜交(雜交水稻),后來(lái)效仿農(nóng)桿菌侵染植物(自然界的轉(zhuǎn)基因)創(chuàng)造了轉(zhuǎn)基因技術(shù),進(jìn)一步加速了作物的馴化和培育過(guò)程。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展前沿。從實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化到使用農(nóng)藥化肥,從以矮稈、雜種優(yōu)勢(shì)利用為代表的作物育種技術(shù)到目前以基因組學(xué)、合成生物學(xué)、分子生物學(xué)為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)(包括轉(zhuǎn)基因育種在內(nèi)),農(nóng)業(yè)科技的每一次重大突破,都會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式的深刻變革,推動(dòng)農(nóng)業(yè)跨越發(fā)展。轉(zhuǎn)基因育種,就是通過(guò)從一個(gè)生物體中提取結(jié)構(gòu)明確、功能清楚的基因轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生物體,以獲得新性狀、培育新品種。轉(zhuǎn)基因育種與傳統(tǒng)育種都是對(duì)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)移和重組。相較于傳統(tǒng)育種,轉(zhuǎn)基因育種的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠打破物種界限實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移,拓寬遺傳資源利用范圍,而且育種過(guò)程更精準(zhǔn)、高效和可控。例如,轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉通過(guò)將蘇云金桿菌里的殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)移到棉花上,使棉花獲得抗蟲(chóng)性狀,進(jìn)而減少農(nóng)藥使用、降低環(huán)境污染、節(jié)省人工成本,提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。因此,轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物育種,既是農(nóng)業(yè)生物工程技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域,也是傳統(tǒng)育種技術(shù)的延伸、發(fā)展和新的突破。
從現(xiàn)實(shí)需求看,轉(zhuǎn)基因事關(guān)糧食安全
糧食安全是國(guó)之大者。悠悠萬(wàn)事,吃飯為大。我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó),也是農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)大國(guó),人多、地少、水缺以及旱澇、病蟲(chóng)災(zāi)害頻繁的現(xiàn)實(shí),決定了我們必須以科技為支撐,走內(nèi)涵式現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。
糧食需求不斷增長(zhǎng)與耕地面積難以擴(kuò)大之間的矛盾。根據(jù)國(guó)家第七次人口普查結(jié)果,2021 年我國(guó)總?cè)丝?4.43 億,年平均增長(zhǎng)率約為0.53%。雖然人口增速放緩,但隨著城鎮(zhèn)化推進(jìn)、居民生活水平提高,對(duì)肉蛋奶的需求持續(xù)增加,糧食需求量將呈剛性增長(zhǎng)趨勢(shì)。比如,基于這種趨勢(shì),中國(guó)的大豆進(jìn)口量連年攀升,2021 年進(jìn)口超過(guò)1 億噸。與此同時(shí),根據(jù)第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果,我國(guó)耕地19.18 億畝,10 年間全國(guó)耕地地類減少了1.13 億畝。雖然中國(guó)的糧食生產(chǎn)連年增,但僅能維持“緊平衡”的局面,而糧食種植面積已經(jīng)很難再增加。此外,在百年未有之大變局背景下,謀求國(guó)際市場(chǎng)解決我國(guó)糧食需求的空間越來(lái)越小且存在不確定性。因此,提高單位面積糧食產(chǎn)量是滿足我國(guó)不斷增長(zhǎng)的糧食剛性需求的主要途徑。
單位面積糧食增產(chǎn)與資源環(huán)境承載能力之間的矛盾。一方面,農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境承載能力已達(dá)到或接近上限,我國(guó)糧食產(chǎn)量約占世界的16%,化肥用量約占31%,每公頃用量是世界平均用量的4倍左右;年農(nóng)藥用量占世界用量50%以上,但有效利用率不足30%,繼續(xù)依靠增加化肥、農(nóng)藥等生產(chǎn)投入提升單位面積糧食產(chǎn)量已不現(xiàn)實(shí)。全球氣候挑戰(zhàn)、水資源短缺、自然災(zāi)害頻發(fā)等因素,也嚴(yán)重制約糧食生產(chǎn)。另一方面,我國(guó)農(nóng)作物單產(chǎn)水平與國(guó)際水平間還存在較大差距。比如,相比美國(guó)、巴西的轉(zhuǎn)基因大豆,我國(guó)非轉(zhuǎn)基因大豆平均畝產(chǎn)130.2 公斤,僅為世界平均單產(chǎn)的66%,不到美國(guó)、巴西單產(chǎn)的60%。由此可見(jiàn),良種培育是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。
習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào),“解決吃飯問(wèn)題,根本出路在科技”。利用包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)在內(nèi)的新一代生物育種技術(shù),實(shí)現(xiàn)單位面積糧食增產(chǎn),是解決我國(guó)糧食問(wèn)題的重要方法,有利于維護(hù)國(guó)家糧食安全,有利于把飯碗牢牢端在自己手上。
從國(guó)內(nèi)視角看,轉(zhuǎn)基因研發(fā)堅(jiān)定前行
我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研發(fā)始于20 世紀(jì)80 年代,是開(kāi)展這項(xiàng)新技術(shù)研發(fā)最早的國(guó)家之一。盡管公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因的爭(zhēng)議不斷,但農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研發(fā)一直在穩(wěn)步推進(jìn)。
重大專項(xiàng)支持。國(guó)家先后對(duì)轉(zhuǎn)基因發(fā)展作出重要部署。國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(即863 計(jì)劃),將功能基因克隆、轉(zhuǎn)基因操作以及轉(zhuǎn)基因生物新品種培育技術(shù)等列入了研究計(jì)劃;國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(即973 計(jì)劃),對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)控制予以了重點(diǎn)支持;科技部、財(cái)政部聯(lián)合啟動(dòng)了“國(guó)家轉(zhuǎn)基因植物研究與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)”;2006 年,國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020 年)》,把轉(zhuǎn)基因生物新品種培育列為16 個(gè)國(guó)家科技重大專項(xiàng)之一;2008 年,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)啟動(dòng)實(shí)施轉(zhuǎn)基因生物新品種培育科技重大專項(xiàng),這是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域唯一的國(guó)家重大科技專項(xiàng);2009 年,生物育種被列入國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
重要成果突破。轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)的目標(biāo)是獲得一批具有重要應(yīng)用價(jià)值和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因,培育一批抗病蟲(chóng)、抗逆、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的重大轉(zhuǎn)基因生物新品種,提高農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究和產(chǎn)業(yè)化整體水平。項(xiàng)目實(shí)施以來(lái),我國(guó)建立起涵蓋基因克隆、遺傳轉(zhuǎn)化、品種培育、安全評(píng)價(jià)等全鏈條的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系??寺【哂兄匾N應(yīng)用價(jià)值的抗病蟲(chóng)、抗逆等性狀的關(guān)鍵基因252 個(gè),部分重要基因已開(kāi)始應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因新材料創(chuàng)制。這些成果打破了發(fā)達(dá)國(guó)家和跨國(guó)公司基因?qū)@膲艛?。近年?lái),一批抗蟲(chóng)水稻、高植酸酶玉米、抗蟲(chóng)玉米、耐除草劑大豆、節(jié)水抗旱小麥等原創(chuàng)性重大產(chǎn)品研發(fā)和安全評(píng)價(jià)取得新進(jìn)展??傮w上,我國(guó)在轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究方面明顯縮小了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。
當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家,都把以轉(zhuǎn)基因?yàn)楹诵牡纳锛夹g(shù)作為增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的戰(zhàn)略舉措,研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大、研究經(jīng)費(fèi)不斷增加,因此,我們更要大膽創(chuàng)新研究,占領(lǐng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)制高點(diǎn)。
從國(guó)際范圍看,轉(zhuǎn)基因應(yīng)用迅猛發(fā)展
農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)是新一代生物育種技術(shù)的重要方面,也是發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的新技術(shù)。全球71 個(gè)國(guó)家和地區(qū)、幾十億人消費(fèi)轉(zhuǎn)基因食品20 多年來(lái),沒(méi)有發(fā)生過(guò)一起經(jīng)過(guò)科學(xué)評(píng)估證實(shí)的食用安全問(wèn)題。
國(guó)際社會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因安全性有權(quán)威結(jié)論。世界衛(wèi)生組織、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、國(guó)際毒理學(xué)會(huì)、國(guó)際科學(xué)理事會(huì)、歐洲食品安全局、美國(guó)科學(xué)院、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)等權(quán)威機(jī)構(gòu)都曾發(fā)表聲明,認(rèn)為轉(zhuǎn)基因食品至少和傳統(tǒng)食品一樣安全。歐盟委員會(huì)歷時(shí)25 年,組織500 多個(gè)獨(dú)立科學(xué)團(tuán)體參與的130 多個(gè)科研項(xiàng)目,得出的結(jié)論是“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)危險(xiǎn)”。截至目前,已有159 名諾貝爾獎(jiǎng)獲得者簽名,聯(lián)名呼吁尊重科學(xué)界和各國(guó)監(jiān)管部門對(duì)轉(zhuǎn)基因的評(píng)價(jià)結(jié)論,這也代表了科學(xué)家群體共同的聲音。
全球農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化迅猛發(fā)展。自1996 年轉(zhuǎn)基因作物開(kāi)始大規(guī)模商業(yè)化種植以來(lái),種植面積快速擴(kuò)大,由170 萬(wàn)公頃擴(kuò)展至1.92 億公頃,增長(zhǎng)近112 倍,占全球15 億公頃耕地的約13%;種植國(guó)家迅速增加,由6 個(gè)增加到29 個(gè),加上批準(zhǔn)進(jìn)口的42 個(gè)國(guó)家和地區(qū),全球商業(yè)化應(yīng)用的國(guó)家和地區(qū)已增加到71 個(gè);作物種類增多,全球批準(zhǔn)商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物已增加至29 種(不包括康乃馨、玫瑰和牽?;ǎ?。以美國(guó)為例,美國(guó)一直是轉(zhuǎn)基因作物最早和最大的種植與消費(fèi)國(guó)家。2021 年,種植面積7500 萬(wàn)公頃以上,接近全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的40%;玉米、大豆、棉花的轉(zhuǎn)基因品種應(yīng)用率分別為93%、95%和97%,油菜、甜菜接近100%;50%以上的轉(zhuǎn)基因大豆和80%以上的轉(zhuǎn)基因玉米,都在美國(guó)國(guó)內(nèi)消費(fèi)。
我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)摿薮蟆D壳埃覈?guó)批準(zhǔn)并大面積種植的轉(zhuǎn)基因作物只有棉花和番木瓜,批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因作物有大豆、玉米、棉花、油菜和甜菜。至今,我國(guó)已育成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉新品種100 多個(gè),累計(jì)推廣2400 多萬(wàn)公頃,減少農(nóng)藥用量37 萬(wàn)噸,增收節(jié)支400 多億元,國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉市場(chǎng)份額達(dá)到96%以上。為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的草地貪夜蛾和草害等重大問(wèn)題,2021 年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書(shū)的耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆和抗蟲(chóng)耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米開(kāi)展了產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)。結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)基因大豆除草效果在95%以上,可降低除草成本50%,增產(chǎn)12%;轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)草地貪夜蛾的防治效果可達(dá)95%,增產(chǎn)6.7%-10.7%,增產(chǎn)增效和生態(tài)效果顯著。
小荷才露尖尖角。未來(lái),我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化勢(shì)在必行。