植物安全转基因技术研究现状与展望
摘要：转基因技术是作物遗传改良和基因功能研究的重要工具，但转基因作物的产业化是一个社会舆论争议大、操作困难的问题。本文从我国转基因作物的生产、进口、自主研发水平、存在的安全隐患以及安全管理的几个方面出发，阐述了我国转基因作物产业的现状和未来发展方向。
关键词：转基因;安全;发展
中图分类号：S188
文献标识码：A
近年来，以抗除草剂和抗虫性为主要特征的转基因大豆、棉花、玉米、油菜等农作物的工业化率不断提高。自1996年以来，美国已经开始种植大规模转基因植物。到2012年，种植了转基因作物的面积已发展到1.752亿hm2，这比在1996年[1]的170万hm2增加了100倍以上[2]。因此，转基因技术被称为“现代农业史上采用最为迅速的作物技术”。在2013年，全球27个国家种植转基因作物，其中19个发展中国家和8个发达国家[2]。到2016年，发展中国家占全球转基因作物面积的54%，而发达国家占46%[3]。迄今为止，大量的转基因作物，已经在全世界生长，如玉米，大豆，棉花，苜蓿和油菜[4，5]。
在种植转基因作物的面积而言，中国在世界第六位，以棉花和番木瓜为主体，烟草和牵牛花也批准用于商业种植。目前，全球已批准25种转基因作物用于商业生产，中国是世界上少数具有自主研发转基因作物能力的国家之一[6]。20世纪80年代以来，我国一直高度重视转基因作物的研究和开发，在国家级重大科技项目中大力支持，并且在转基因抗虫棉产业化方面取得了很大成就。但是，由于转基因作物存在潜在的安全风险，我国放慢了转基因作物产业化的步伐，目前已被巴西，阿根廷和印度等发展中国家所超越。
1我国转基因作物生产情况
就转基因生物技术的研究开发而言，我国转基因技术已经发展得更早。目前，我国转基因技术的研究开发基本与世界同步，领先其他发展中国家[7]。1997年转基因植物的种植面积670hm2[8]，到2012年，我国转基因植物种植面积超过400万hm2，转苏云金芽孢杆菌基因（Bacillus thuringiensis，Bt）棉花面积396.4万hm2，转bt基因白杨种植面积500hm2，番木瓜种植面积6275hm2[2]。
我国是世界上最大的棉花生产国，其中抗虫棉的种植面积占国内棉花总种植面积的80%以上，国产抗虫棉种植面积占全国抗虫棉种植总面积的95%以上，其中河北，山东，河南，安徽等棉花种植省份已经达到100%[9]，是我国大规模种植的转基因作物。经过十多年的科学研究表明，转基因抗虫棉有利于生态环境，推广抗虫棉能有效控制棉铃虫在全国的危害，降低超过70%的农药使用，并提供了棉铃虫天敌和益虫良好的环境条件，丰富的农田生物多样性。
水稻是主要的粮食作物之一，自1988年转基因水稻诞生以来，中国转基因水稻的研究和发展一直走在世界前列[10]。目前，转基因水稻主要集中在抗病性、抗除草剂、抗虫性和品质改良等方面。由于安全考虑，转基因水稻的商业化生产是不允许的。其他大田作物如小麦，油菜，马铃薯等已经进入生产试验，其中的转基因油菜和小麦已在2007年被批准用于生产试验[11]。
2我国转基因作物进口情况
从1996年起，我国就开始地从国外进口各种转基因农产品，包括转基因大豆、玉米、油菜籽、小麦等，但是进口最多的还是转基因大豆和转基因油菜籽[12]。
大豆是全球最重要的油料作物也是植物油脂主要来源之一，由于我国国产大豆亩产量低，品质差等问题，使得我国大豆在国际市场竞争力较弱，主要依赖美国、巴西和阿根廷。在过去的十年里，中国的大部分大豆来自进口，目前大豆的对外依存度高达80%以上，2017年已经突破1.1亿万t[13]。我国进口的大豆和玉米中，超过80%是经过基因改造的。在目前的贸易格局下，转基因大豆对国内大豆产生了巨大影响，其根本原因是大豆转基因技术缺乏自主研发实力，导致国内大豆生产规模难以扩大，严重影响了中国的粮食安全。因此，大力发展转基因作物育种是确保中国粮食安全的战略选择。
除大豆之外，油菜也是我国具有传统优势的油料作物，且我国食用油有50%来自油菜[14]，但是目前我國转基因油菜还处于生产性试验阶段，转基因油菜的商业化栽培尚未开展[15]，这明显滞后于其他转基因作物的研究。数据显示，我国油菜年平均进口量超过100万t，最高可达300万t，其中60%以上的进口油菜属于转基因油菜，但目前这些进口的转基因油菜在我国禁止种植，只能作为加工作物使用[16]。
3技术自主研发水平
生物育种技术的可持续创新是中国未来农业发展的核心。它根本在于具有一批重要应用价值和自主知识产权的基因，培育和推广一批抗虫、抗病、抗逆、优质、高效、高产的转基因新品种，在确保生物安全的前提下，科学推进了转型，使基因作物产业化和商业化。在过去十年中，我国政府以863计划，973计划和转基因生物重大项目的形式，投入了数百亿美元用于转基因生物技术的研发和新品种的培育。我国转基因抗虫稻和转植酸酶玉米经过十多年的产业化发展，其研究开发水平居世界前列，已经取得了生产应用安全证书，具备产业化条件。此外，我国在转基因抗虫棉品种的培育和推广上也取得了很大成就。到目前为止，转基因棉花的种植面积已超过70%，国内棉花品种的市场占有率已达到93%以上[10]。
4转基因作物存在的安全风险
转基因技术是现代生物技术的核心之一，打破了传统的育种方式，既节约了生产成本，也增加了作物产量，同时改善生态环境，但是随之出现的生物安全问题也受到大众的广泛关注，对转基因农产品的营养成分、毒理性、潜在致敏性、外源基因等安全性存在担忧[17]。
转基因作物存在的安全风险主要包括转基因作物“杂草化”和外源基因漂移，以及通过食物链对生态系统产生的负面影响等[18]。“基因污染”主要是诱导害虫和杂草的抗性。由于转基因作物中新基因的引入，对环境的适应性更强，具有较强的“选择性优势”，加速了原有物种的消除，使物种呈现单一趋势，进而影响当地生态系统的稳定性[19，20]。不仅如此，转基因食品对人体也可能存在一定潜在风险，主要是转基因作物新转入的外源基因所表达的蛋白是否会对人体产生毒害或是过敏反应，以及是否会改变或者降低转基因食品的营养成分等都是未可知的[21]，而这些问题目前都没有得到证实。
5转基因生物安全管理
转基因生物（GMOS）的风险是当今世界的热门话题，因此，只有建立可靠可行的转基因生物安全管理体系，才能保证转基因生物产业化顺利运行。在现有国情下，发展转基因生物技术已势不可挡。我国转基因重大专项中有25%的经费用于安全性研究，但由于相关科研成果并未公开，并且缺少转基因知识的宣传普及，使得公众对转基因食品存在极大的误解和担忧[22，23]。
从现行法律、法规和组织制度来看，对转基因作物产业化各个环节的监督都有相应的管理方法和管理机构。我国政府高度重视农业转基因生物的安全管理，形成了一套适合我国国情，符合国际惯例的法律，法规和技术。1996年，原农业部颁布了“农业生物基因工程安全管理实施办法”。2001年5月23日，國务院颁布了“农业转基因生物安全管理条例”，规范了农业转基因生物的安全评估和进口管理，开展中国农业转基因生物的全过程安全管理研究，试验，生产，加工，管理，进出口活动。同时，由部级会议，农业部和县级以上农业产业主管部门组成的三级管理体系负责安全监督。截至2013年底，原农业部颁布了104项转基因生物安全技术标准，依法行政的技术要求保证[24]。
总而言之，我国生物安全管理的制度框架和政策体系为转基因作物的大规模产业化提供了基本条件。
6展望
进入21世纪以来，世界人口每年增长近8000万。目前，世界耕地表层土壤生产力约30%正在丧失[17]。中国作为世界上人口最多的国家，近年来耕地面积不断减少，人口数量不断增加，粮食安全已成为国民经济和社会发展的重要保障[25]。作为应对粮食危机的战略，与发达国家相比，我国已经停滞不前，转基因技术的竞争力不断减弱。与2015年相比，我国转基因作物的面积从2016年的第六位降到了第八位，从370万hm2降到了280万hm2，仅为美国的3.8%[26]。
在转基因植物中，外源基因的随机插入可能产生的负面影响，如基因沉默和内源基因的突变，这都是研究者所关注的和需要解决的问题[7]。如今，在作物的遗传改良方面已经出现了新的途径，就是通过基因编辑的技术对植物内源基因进行定向改造，这一技术有望成为解决这一问题的有力工具。CRISPR/CAS9技术是最近几年迅速发展的技术，它具有设计简单，效率高，操作方便，成本低和靶位点分布广泛的优点，已被广泛应用于水稻和拟南芥[27]。然而，基因位点特异性修饰技术在植物中的应用尚处于起步阶段，相信在不久的将来，基因定点修饰技术将在植物研究领域必有质的飞跃。
总的来说，随着转基因技术的不断发展，转基因作物产业化的规模将进一步扩大，为社会发展和人类健康带来更多的效益。
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作者简介：孙睿（1987-），男，安徽省六安市人，本科，农学学士，助理实验师，研究方向：作物学。