1  全球转基因技术发展与应用

1.1  转基因技术特点

       作为促进农业发展的重要手段，农业育种技术先后经历了自然选择、常规选育、杂交育种和诱变育种等不同发展阶段。特别是在18世纪兴起的以杂交育种技术为基础的第1次绿色革命，极大地促进了农业生产力的释放。从20世纪中期开始，随着核酸记录遗传信息和DNA双螺旋结构被发现并获得科学界普遍共识，转基因技术开始进入人们视野，并彰显了巨大的发展潜力。

       转基因技术，即通过基因枪法、花粉管通道法、农杆菌介导法等现代分子生物技术，将人工分离的基因导入生物基因组内而引起生物体性状发生可遗传改变的技术。相比于自然选择和杂交育种技术，其最大的特点就是能够打破生殖隔离，实现遗传物质在不同物种间的传递，能够在更大范围内利用基因资源。其次，转基因技术可以更为精准地在同一物种内传递遗传物质，将多种优良性状集于一身，从而大幅提高了育种的工作效率。

1.2  转基因技术的应用

       在出现并不断成熟后，转基因技术开始在多个领域得到广泛应用。在医药方面，利用转基因技术生产的胰岛素、乙肝疫苗、血清蛋白等产品被普遍接受；在食品工业方面，转基因工程菌被广泛应用于食品添加剂、酒精等产品的生产；在能源环保方面，转基因技术在降解泄漏石油、生产清洁能源中发挥了巨大作用。

       在农业领域，转基因技术同样得到了发展。1983年，第1株转基因植物在美国实验室中被成功培育。而1994年第1例转基因延熟保鲜番茄在美国获得批准上市，1996年开始大规模商业化种植转基因作物之后，农业转基因技术开始广泛应用。时至今日，通过转基因技术对农作物的性状改良主要包括抗虫抗病、耐除草剂、抗旱耐盐和品质改良等。这些优良性状的应用，能够有效降低农药用量、提高水肥利用、提高经济产量以及改善产品品质，达到保护生态安全、保障粮食供给、增加农民收入和提高农业竞争力的目的。

2  农业转基因技术发展带来的影响

2.1  对全球农业的影响

       2017年，全球转基因作物种植面积达到1.898亿公顷，是1996年首次大规模商业化种植时的112倍。作为反映转基因商业化种植的重要指标，全球转基因种子市场2017年的经济规模达到172亿美元，在20年的时间内增长了114倍，市场规模与转基因作物种植面积增速相当。大豆、玉米、棉花、油菜是种植最为广泛的转基因作物，全球种植的77%大豆、80%棉花、32%玉米和30%油菜为转基因作物。除此之外，苜蓿、甜菜、番木瓜、南瓜、马铃薯、苹果、茄子、菠萝、甘蔗、香蕉、豇豆等作物在全球范围内也进行了不同程度的商业化种植。

2.2  对主要国家农业的影响

       转基因作物商业化应用以来，34个国家先后种植过转基因作物，美国、巴西、阿根廷、加拿大和印度转基因作物种植总面积达到1.733亿公顷，占全球农业转基因作物种植面积的91.3%。

       美国是世界上最早开始研究和利用农业转基因作物的国家，无论从种植面积还是从批准的作物种类均遥遥领先其他国家。2017年，美国批准大豆、玉米、棉花、苜蓿、油菜、甜菜、马铃薯、苹果、木瓜和南瓜等商业化种植，种植面积共计7,504万公顷。而玉米、棉花和大豆3种转基因作物的平均种植比率达到94.5%，几乎全部使用转基因品种。

       巴西是世界第二大转基因作物生产国，从2003年首次批准种植转基因作物以来，种植面积快速增长，2017年种植转基因作物5,020万公顷，比5年前的3,660万公顷增加37%。阿根廷的转基因作物种植面积同样巨大，达到2,360万公顷，主要种植大豆、棉花和玉米，而这3种转基因作物应用的比率已接近100%。

       加拿大2017年种植转基因作物1,312万公顷，比上年增加了18.2%。在作物种类方面，包括油菜、玉米、大豆、甜菜、苜蓿和马铃薯，仅次于美国，是转基因产业化发展潜力较大的国家。印度是亚洲最大的转基因作物种植国，1,140万公顷转基因棉花的种植使得印度棉花产量大幅增长，带来了客观的经济效益。

2.3  对农药产业的影响

       自1996年商业化种植转基因作物以来，农药产业的结构发生了巨大变化。除草剂，特别是灭生性的除草剂草甘膦、草铵膦得到了迅速发展；为防除耐草甘膦的杂草，科学家们研制开发了耐麦草畏、2,4-滴类除草剂作物，并逐步商业化，除草剂结构又发生了新的变化。一些公司还在研究耐异噁唑草酮、硝磺草酮、溴苯腈的作物来解决杂草抗性问题。抗虫Bt作物玉米、大豆的产业化发展，也影响杀虫剂的结构，但人们对转基因主粮作物的接受度不高，因此主粮作物的杀虫剂发展至今未受到转基因技术发展的影响。另外，转基因技术应用主要在玉米、棉花、大豆、油菜等大宗非直接食用作物上，对其他作物的农药使用影响较少。

3  农业转基因技术未来发展趋势

3.1  全球生物技术发展趋势

       从1992年到2017年的25年间，共有67个国家和地区的监管机构批准了476个农业转基因转化体的4,133项申请。其中，1,995项涉及粮食或食品加工，1,338项涉及饲料生产，800项涉及环境释放和种植。玉米、棉花、马铃薯、油菜、大豆5类作物获批的转化体数量共计417项（见表1），占全部获批数量的87.61%，是最主要的转基因农作物。

表1  1992—2017全球主要农业转基因作物转化体获批情况

       有专家将转基因作物发展以产品的发展阶段来划分。第1代是以降低生产成本、减少农药使用为目的抗虫抗病产品；第2代是在抗虫抗病耐除草剂基础上再增加营养、产量为目的的多基因复合性状产品；第3代是以提高产品附加值为目的，采用基因编辑等新技术的产品。虽然在全球范围内陆续发现了各类功能基因和转化体，但应用最为广泛的2个性状还是抗虫和耐除草剂。在全球获得批准最多的10个转化体中，抗虫转化体为6个，耐除草剂转化体为4个。而诸如高物质含量、防褐变、富胡萝卜素、低糖、增加农药耐受等性状的转化体，还没有被广泛接受。

       相比于单性状的转基因作物，复合性状的转基因作物受欢迎程度逐年上升，2016年种植的转基因作物中，复合性状转基因作物占比达到了41%，成为转基因技术研发的一大趋势，聚合3～4类、7～8种基因的产品将屡见不鲜。

3.2  我国农业转基因技术研究进展

       我国是对农业转基因技术研究起步较早的国家之一，20世纪80年代已开始着手相关研发工作，“863” “973”等计划对转基因方面的研究予以了大力支持。2008年，更设立了转基因生物新品种培育国家科技重大专项予以支持。2016年，国务院印发的《“十三·五”国家科技创新规划》中明确提出，加强作物抗虫、抗病、抗草、抗旱基因技术研究，加大转基因棉花、玉米、大豆研发力度。在经历多年的投入和发展后，我国在转基因研究方面已经取得了相当的成就，获取重要基因100多个、专利1,000多项，取得了一定量的成果，涉及基因克隆、遗传转化、品种选育、安全评价等整个转基因研发环节。从SCI论文发表和获得专利授权方面看，领先于除美国以外的其他国家。

       目前，我国已发放了7种作物的转基因安全证书，包括耐储存番茄、抗虫棉花、改变颜色矮牵牛、抗病辣椒、抗病毒番木瓜、抗虫水稻和转植酸酶玉米。目前，我国商业化种植的转基因作物为抗虫棉花和抗病毒番木瓜。耐储存番茄、改变颜色矮牵牛、抗病辣椒安全证书已过期。抗虫水稻和转植酸酶玉米在取得安全证书后，并没有获得生产应用的批准。再加上黄淮海、长江流域棉区棉花产业发展的动力不足，我国转基因作物种植面积多年来稳定在280万公顷。这与公众对转基因技术的疑虑有关。

3.3   转基因技术与农药未来发展

       转基因作物与农药的发展是相辅相成、互相补充的植物保护措施。保护生态环境，减少环境污染，解决农业生产问题（病虫草害等），促进农作物健康生长，提高农作物产量和品质，促进现代农业发展，都离不开新技术、新产品。因此，转基因作物和农药都有自己的发展空间。转基因作物不可能完全代替化学农药，转基因作物已经、正在影响化学农药产品的结构和使用技术，特别是除草剂；从市场分析看，农药使用量并没有因转基因作物的出现而下降，化学农药市场保持稳定并有所增长；整体看，转基因作物与化学农药是同增长的，但转基因作物增长速度快于农药；高效、安全、方便使用的农药是未来农药产品的发展方向。

4  讨论

       相比于20世纪，新一代基因转化技术实现了定点整合、无选择标记和外源基因删除，转化过程更加精准可靠。转基因技术中的基因型限制和多基因聚合难题已得到突破，ZFN、TALEN、CRISPER Cas9、RNAi等基因编辑技术逐渐成熟，标准化、规模化、工厂化的生产在技术层面已经得到解决，基因的转化效率将得到大幅提升，在全球范围内为转基因的进一步产业化奠定了基础。但受限于耕地面积和消费能力，全球五大转基因种植国的发展潜力已接近饱和。

       很多国家在转基因产业化进程上发展迅速，很重要的原因是大量使用了跨国公司的技术。这种做法从短期来看获取了相当巨大的利益，但从长远来看，给自身农业的发展埋下了知识产权隐患。我国转基因技术的发展要充分考虑市场机制在资源配置中发挥的重要作用，建立研发、种养、加工、经贸、监管等全链条协调发展的意识，坚定核心技术自给自足的信心，自足国情，兼容并蓄，进一步加大对转基因等生物技术研发的支持，抢占技术制高点，增强技术竞争力，最大限度地争取发展主动权。

 我国公众对于新接触的事物有疑虑是正常现象，但一些关于转基因的非理性舆论以及在网络传播的不科学言论，一定程度上影响了转基因产业的发展和科研人员的热情。应持续加强对转基因的科普宣传力度，把政策法规和科学知识讲清楚、说明白，让公众对转基因的讨论立足在科学、理性的基础上，最大程度地消除网络谣言的危害。