轉基因技術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。
10月13日，海關總署公布數(shù)據顯示，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，歸根結底要靠科技創(chuàng)新和應用。習近平總書記強調，要下決心把民族種業(yè)搞上去，抓緊培育具有自主知識產權的優(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業(yè)生物育種重大科技項目。轉基因技術作為全球發(fā)展最成熟、應用最廣泛的生物育種技術，成為我們必須搶占的科技制高點。
我國轉基因技術目前發(fā)展水平如何？轉基因食品是否安全？轉基因技術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，中國農業(yè)科學院黨組副書記、副院長吳孔明，中國工程院院士，國家轉基因生物新品種培育科技重大專項技術總師萬建民。
轉基因技術應用引發(fā)了農業(yè)生產方式的革命性變化，深刻改變了農產品貿易格局，已成為國際農業(yè)科技戰(zhàn)略必爭的前沿領域
記者：什么是轉基因，主要在哪些方面應用？
吳孔明：轉基因，就是科學家利用工程技術將一種生物的一個或多個基因轉移到另外一種生物體內，從而讓后一種生物獲得新的性狀。比如，將微生物體內的抗蟲基因轉入棉花、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基因棉花、水稻或玉米。
目前，國際上轉基因技術已經廣泛應用于醫(yī)藥、工業(yè)、農業(yè)、環(huán)保、能源等領域，成為新的經濟增長點，在未來數(shù)十年內將對人類社會產生重大影響。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基因產品。
記者：轉基因技術在農業(yè)領域能帶來哪些益處？
萬建民：在農業(yè)領域，國際上已經培育了一大批具有抗蟲、抗病、耐除草劑、優(yōu)質、抗逆等優(yōu)良性狀的轉基因作物新品種。轉基因技術的廣泛應用，有效降低了農業(yè)生產人工成本，減少了農藥使用量，減少災害損失，在緩解資源約束、保護生態(tài)環(huán)境、改善和提高農產品質量和營養(yǎng)價值，推進綠色發(fā)展方面發(fā)揮了重大作用，引發(fā)了農業(yè)生產方式的革命性變化，深刻改變了農產品貿易格局，已經成為國際農業(yè)科技戰(zhàn)略必爭的前沿領域。
全球轉基因作物產業(yè)不斷擴大。自1996年轉基因作物商業(yè)化以來，全球29個國家或地區(qū)批準種植，42個國家或地區(qū)批準進口，種類從轉基因大豆、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。在已批準商業(yè)種植的主要國家，轉基因作物種植比例已接近飽和。全球范圍內主要轉基因農作物種植比例，棉花79%，大豆74%，玉米31%，油菜27%。
通過安全評價依法批準上市的轉基因食品是安全的，與傳統(tǒng)食品同等安全
記者：有一些人認為“轉基因食品不安全，歐美人不吃轉基因食品”，轉基因食品到底安不安全？
吳孔明：通過安全評價依法批準上市的轉基因食品是安全的，與傳統(tǒng)食品同等安全。
從科學角度看，轉基因產品上市前需要經過食用的毒性、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、獲得政府批準的轉基因生物，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險。
從國際上看，經濟合作與發(fā)展組織、世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織在充分研究后得出結論，目前上市的轉基因食品都是安全的。根據500多個獨立科學團體歷時25年開展的130多個科研項目，歐盟委員會2010年發(fā)表報告得出結論，“生物技術，特別是轉基因技術，并不比傳統(tǒng)育種技術更有風險”。
從應用實踐上看，轉基因技術1989年開始應用于食品工業(yè)領域，目前廣泛使用的啤酒酵母、食品添加劑等，很多都是轉基因產品。自1996年轉基因作物商業(yè)化種植以來，全球70多個國家和地區(qū)幾十億人口食用轉基因農產品，沒有發(fā)生過一例經過科學證實的安全性問題。
我國已經建立了一整套嚴格規(guī)范的農業(yè)轉基因生物安全評價和監(jiān)管制度，對農業(yè)轉基因生物進行嚴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。
美國是轉基因技術研發(fā)大國，也是轉基因食品生產和消費大國。美國生產的50%左右的轉基因大豆和80%左右的轉基因玉米都在美國國內消費使用。據美國雜貨商協(xié)會統(tǒng)計，美國市場上75%-80%的加工食品都含有轉基因成分。歐盟每年進口大量轉基因農產品。2019年，歐盟進口轉基因大豆約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、自主品種”的整體跨越
記者：我國目前的農業(yè)轉基因技術發(fā)展水平如何，在世界上處于什么位置？
萬建民：我國是較早開展農業(yè)轉基因研發(fā)工作的國家之一。上世紀80年代以來，“863”“973”計劃先后對棉花、水稻、大豆等轉基因研發(fā)工作進行部署。2008年，國家啟動農業(yè)領域唯一的科技重大專項——轉基因生物新品種培育重大專項，農業(yè)轉基因研發(fā)進入快速發(fā)展期。
我國轉基因研發(fā)水平不斷上升�；蚩寺牧阈巧倭康綌�(shù)量質量雙升，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、高產等重大育種價值基因300多個。轉基因技術實現(xiàn)了從局部突破到整體躍升，多項關鍵技術獲得了突破。獲得發(fā)明專利近3000項。
我國轉基因產品種類不斷豐富。國產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應用安全證書；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。
我國轉基因研發(fā)隊伍不斷加強。研發(fā)團隊和領軍人才隊伍不斷壯大，培育生物育種領軍人才100余人。
經過多年努力，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、自主品種”的整體跨越，為轉基因產業(yè)化應用打下了堅實基礎。
轉基因技術可提升我國玉米產量和生產水平，也是提升我國大豆產業(yè)競爭力的關鍵手段
記者：我國是糧食消費大國，大豆、玉米等農產品目前大量依賴進口。您認為應如何解決這一問題，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準線。稻谷、小麥兩大口糧產需平衡有余，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。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，產量缺口大。大豆進口依存度接近84%。二是大豆單產差距較大。2020年，我國大豆單產為132公斤/畝，與世界平均單產185公斤/畝相比，相差53公斤/畝，單產提升空間較大。三是大豆生產成本較高。目前，我國大豆生產機械化、規(guī)�；潭鹊停斯こ杀据^高，生產成本為625.9元/畝，比美國和巴西分別高出31.2%和41.9%。
轉基因技術是提升我國大豆產業(yè)競爭力的關鍵手段。目前，全球大豆規(guī)�；洜I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的高產大豆新品種。我國通過轉基因技術培育的3個耐除草劑大豆已獲得生產應用安全證書，可降低除草成本30元/畝以上，較主栽品種增產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在阿根廷商業(yè)化種植，完成了轉基因產品的國際化布局。
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，總產量2.61億噸，自給率約為95%，目前，我國玉米單產仍有很大的上升空間。以2020年為例，我國玉米單產為421公斤/畝，僅為美國的60%。
轉基因技術可提升我國玉米產量和生產水平。目前，通過轉基因技術培育的4個抗蟲耐除草劑轉基因玉米獲得生產應用安全證書，抗蟲效果達95%以上，比對照玉米產量可提高7%-17%，減少農藥用量60%，有效降低了生產投入成本，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，降低了除草劑風險。
轉基因等前沿技術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)展轉基因技術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，嚴格監(jiān)管的前提下，有序推進生物育種產業(yè)化應用。
生物育種是現(xiàn)代農業(yè)生物技術育種的統(tǒng)稱，主要包括利用轉基因、基因編輯、全基因組選擇、合成生物等技術，對動植物開展高效、精準、定向遺傳改良和品種培育。推進生物育種產業(yè)化是促進現(xiàn)代種業(yè)高質量發(fā)展，保障國家糧食安全和重要農產品有效供給的必然選擇。
轉基因技術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、應用范圍最廣、產業(yè)影響最大的現(xiàn)代生物技術。發(fā)展轉基因技術對于我國生物育種具有重要意義。一是轉基因技術具有明顯的技術優(yōu)點和帶動性、先進性。轉基因技術加快了對農作物品種抗性、品質、產量等多種性狀的協(xié)調改良，為解決農業(yè)發(fā)展提供了一條有效的技術途徑。二是轉基因技術創(chuàng)造的重大產品可以解決目前面臨的資源約束，提升產量。三是轉基因技術對于我們搶占生物技術制高點，把握種業(yè)自主權具有重要意義。農業(yè)生物育種技術研發(fā)應用水平已成為衡量一個國家農業(yè)核心競爭力的重要標志。發(fā)展轉基因技術，搶占農業(yè)生物育種技術及其產業(yè)制高點，是增強我國農業(yè)核心競爭力的重大戰(zhàn)略。
記者：習近平總書記在今年兩院院士大會上強調，實現(xiàn)高水平科技自立自強。我國轉基因技術如何實現(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，生命科學與信息科學的快速發(fā)展，以轉基因技術為底盤技術，融合驅動基因編輯、全基因組選擇、合成生物、人工智能設計等前沿育種技術，催生具有顛覆性的農業(yè)生物設計育種技術，成為農業(yè)生物育種領域的戰(zhàn)略制高點。
目前，我國通過專項實施建立了完整的轉基因育種技術體系，研發(fā)能力進入世界第一方陣，突破一批關鍵核心技術瓶頸，主要動植物遺傳轉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)，關鍵核心技術原創(chuàng)不足，全球農業(yè)生物技術核心專利70%被美國控制。此外，我國生物技術和信息技術等系統(tǒng)融合與集成應用不足，新型產品和多性狀疊加產品研發(fā)滯后。
在當前形勢下，加強事關糧食安全的水稻、小麥、玉米、大豆等重大新品種研發(fā)；強化事關產業(yè)競爭力提升的棉花、豬、奶牛、羊新品種培育；拓展產業(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)安全的關鍵。目前，資源要素投入對產量提升的驅動力明顯減弱，亟須轉基因等前沿技術新突破，為保障糧食安全注入新動能。在發(fā)展轉基因技術基礎上，培育高產優(yōu)質、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)境友好農業(yè)高質量發(fā)展的重大問題。
因此，為了實現(xiàn)我國轉基因技術的高水平發(fā)展，考慮從以下幾個方面開展布局：拓展技術領域，推進生物育種向精準化、高效化、智能化發(fā)展。堅持產品產業(yè)為導向，研發(fā)多性狀疊加產品和新型優(yōu)質綠色產品。堅持產學研深度融合，構建“政產學研金”協(xié)同創(chuàng)新的生態(tài)體系，推動多元要素融合創(chuàng)新。大力推進產業(yè)化，綜合考慮產品安全性、技術成熟度、產業(yè)急需度、社會接受度和國際貿易等因素推進商業(yè)化種植。打造領軍企業(yè)，造就轉基因生物育種創(chuàng)新領軍人才和創(chuàng)新團隊，打造具有國際競爭力的創(chuàng)新型種業(yè)企業(yè)。
