2020年底舉行的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出，要尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管，有序推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。要開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，立志打一場種業(yè)翻身仗。

不久前，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物原始創(chuàng)新和規(guī)范生物材料轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)讓轉(zhuǎn)育的通知》(以下簡稱《通知》)，在農(nóng)業(yè)科研和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

《通知》的發(fā)布，體現(xiàn)了中央對我國種業(yè)發(fā)展的高度重視、對“生物育種創(chuàng)新在塑造農(nóng)業(yè)科技競爭新優(yōu)勢中的核心作用”的肯定，以及對打贏種業(yè)翻身仗的期望。

當(dāng)前，我國主要農(nóng)作物功能基因組研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中水稻功能基因組研究達(dá)到國際領(lǐng)先水平，作物生物育種技術(shù)的研發(fā)已取得不少成果，但我國轉(zhuǎn)基因生物的產(chǎn)業(yè)化亟待突破。

我國種業(yè)與發(fā)達(dá)國家

差距不小

品種是保障糧食安全的基礎(chǔ)。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的資料，糧食總產(chǎn)增長的80%依賴單產(chǎn)提高，單產(chǎn)提高的60%~80%源于良種貢獻(xiàn)。“十三五”結(jié)束時(shí)我國品種對糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率也已達(dá)50%。

近年來，我國雖然在種業(yè)科技創(chuàng)新方面有了很大的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國家相比還有不小差距。

國際種業(yè)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)爭奪的重要陣地。大型跨國公司壟斷種業(yè)市場，前十大種業(yè)公司占全球種業(yè)市場2100億元份額的75%以上。

這些國際種業(yè)公司大規(guī)模采用了現(xiàn)代生物技術(shù)育種。所謂的現(xiàn)代生物技術(shù)育種，是結(jié)合傳統(tǒng)的雜交育種，或以優(yōu)良品種為基礎(chǔ)，利用基因組信息、基因操作技術(shù)、合成生物學(xué)技術(shù)等，加速育種進(jìn)程，以達(dá)到精準(zhǔn)育種的目的，創(chuàng)制滿足不同需求的作物品種。

國際種業(yè)巨頭正采用現(xiàn)代信息技術(shù)開展數(shù)字育種，并將產(chǎn)品延伸到大數(shù)據(jù)支持下的農(nóng)業(yè)決策領(lǐng)域。大型跨國公司新品種培育的主要研發(fā)工作正在從傳統(tǒng)的大田轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，并向數(shù)字高通量監(jiān)測和數(shù)字管理跨越。研發(fā)人員有更多時(shí)間選配更多的親本進(jìn)行雜交，雜交后代、優(yōu)選品系的群體得以大為擴(kuò)展，從而大大提高最終選擇到具有特定性狀和競爭優(yōu)勢的品種的概率。

即使是在傳統(tǒng)育種領(lǐng)域，由于大量現(xiàn)代測試設(shè)備的使用，科學(xué)家已經(jīng)可以跟蹤雜交群體中某個(gè)單株的表型，包括特定的生理生化性狀等，再結(jié)合大數(shù)據(jù)分析?，F(xiàn)代生物技術(shù)能極大加快選育過程和效率。

現(xiàn)代種業(yè)就是要營造一種產(chǎn)學(xué)研、上中下游緊密結(jié)合的模式，鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，支持高水平研究，避免一哄而上、低水平重復(fù)，才能從體制上確?，F(xiàn)代生物工程育種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，切實(shí)有效發(fā)揮投入資金的效果。

為此，種業(yè)必須創(chuàng)新，以跟上農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐。

功能基因組研究

已進(jìn)入國際先進(jìn)水平

《通知》第一條強(qiáng)調(diào)，鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，支持高水平研究。實(shí)際上，我國政府正式支持生物技術(shù)始于1987年開始實(shí)施的國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863計(jì)劃”)。“863計(jì)劃”在生物技術(shù)領(lǐng)域中即有農(nóng)業(yè)生物技術(shù)專項(xiàng)，支持基因克隆和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并很快就在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉上取得成功。

“863計(jì)劃”和隨后在1997年啟動(dòng)的國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973計(jì)劃”)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域支持的多項(xiàng)農(nóng)業(yè)生物功能基因組相關(guān)研究，為我國2008年啟動(dòng)的轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)(以下簡稱轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng))與轉(zhuǎn)基因生物相關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)打下了基礎(chǔ)。

十幾年來，轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)以5種作物(水稻、小麥、玉米、大豆、棉花)和3種家畜(豬、牛、羊)為重點(diǎn)，培育了一批有重大價(jià)值的轉(zhuǎn)基因新品種。其中，轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進(jìn)，已育成抗蟲棉新品種197個(gè)，累計(jì)推廣5.1億畝，國產(chǎn)抗蟲棉市場份額達(dá)到99%，減少農(nóng)藥使用65萬噸，直接帶動(dòng)新增產(chǎn)值累計(jì)650億元。國產(chǎn)抗蟲棉已在吉爾吉斯斯坦等國推廣種植。

我國科學(xué)家已育成一批具有產(chǎn)業(yè)化前景的重大產(chǎn)品：抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻，2個(gè)已獲得安全應(yīng)用證書，其中“華恢1號”及其衍生品已獲得美國上市許可;抗蟲、耐除草劑玉米已有3個(gè)獲得生產(chǎn)安全應(yīng)用證書，轉(zhuǎn)育的53個(gè)玉米品種達(dá)到國家審定標(biāo)準(zhǔn)，適用地區(qū)覆蓋東北、黃淮海主產(chǎn)區(qū);耐除草劑大豆已有2個(gè)獲得生產(chǎn)安全應(yīng)用證書，1個(gè)獲準(zhǔn)在阿根廷商業(yè)化種植;經(jīng)過多年研發(fā)，轉(zhuǎn)人血清白蛋白的轉(zhuǎn)基因水稻新品系已進(jìn)入生產(chǎn)性試驗(yàn)，建立了年產(chǎn)1噸人血清白蛋白的工藝流程，產(chǎn)品已獲臨床批件。此外，抗旱和氮高效玉米、抗旱小麥、抗蟲大豆、優(yōu)質(zhì)棉、抗乳房炎奶牛、抗藍(lán)耳病豬等轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，也成為未來產(chǎn)業(yè)化的品種儲(chǔ)備。

通過轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)的實(shí)施，轉(zhuǎn)基因生物新品種研發(fā)技術(shù)體系得到進(jìn)一步完善，獲得一批有重大育種價(jià)值的基因，并用于育種。

例如，克隆廣譜抗稻瘟病基因Pigm，培育出抗稻瘟病新品種，已審定新品種6個(gè)，推廣2000多萬畝。由水稻理想株型基因IPA1，育成“嘉優(yōu)中科1號”“嘉優(yōu)中科2號”“嘉優(yōu)中科3號”等新品種，實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)800公斤，最高畝產(chǎn)可達(dá)900公斤以上。不少基因也用于改良作物的營養(yǎng)品質(zhì)。

在轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究方面，主要農(nóng)作物遺傳轉(zhuǎn)化效率得到大幅提高，其中水稻和棉花體系達(dá)到國際領(lǐng)先水平，明顯縮短了與發(fā)達(dá)國家的差距。農(nóng)作物的精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)有了很快的發(fā)展。主要農(nóng)作物功能基因組研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中水稻功能基因組研究國際領(lǐng)先。

那些已經(jīng)獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物是生物工程育種研發(fā)中的寶貴財(cái)富，也是對參與研發(fā)的科技人員工作的認(rèn)可和鼓勵(lì)。

問題是如何根據(jù)市場需求使這一階段的成果實(shí)現(xiàn)有序產(chǎn)業(yè)化，如《通知》所述，鼓勵(lì)已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物向優(yōu)良品種轉(zhuǎn)育。過去經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，我國在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣應(yīng)用過程中，由優(yōu)良品種轉(zhuǎn)育材料育成的一大批抗蟲棉品種，發(fā)揮了極大的作用。

企業(yè)亟待發(fā)揮主導(dǎo)作用

根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織的報(bào)告，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已從1996年的170萬公頃增加到2019年的1.904億公頃，增長了約112倍。

在轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化的24年間，全球累計(jì)種植面積超過27億公頃，集中在大豆、玉米、棉花、油菜四大作物。轉(zhuǎn)基因大豆是最主要的轉(zhuǎn)基因作物，種植面積占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的48%。

按單種作物種植面積計(jì)算，全球79%的棉花、74%的大豆、31%的玉米和27%的油菜，是生物技術(shù)育種的品種。除了前述的四大作物外，已批準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的作物還有苜蓿、甜菜、甘蔗、番木瓜、紅花、土豆、茄子，以及少量的南瓜、蘋果和菠蘿。

美國已批準(zhǔn)18種轉(zhuǎn)基因生物的商業(yè)化生產(chǎn)。2019年全球批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物種植的國家和地區(qū)有29個(gè)，批準(zhǔn)進(jìn)口轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品的國家和地區(qū)有42個(gè)。種植最多的國家依次是美國、巴西、阿根廷、印度、加拿大、巴基斯坦，中國排名第七，而早先中國一度曾排名第二。前5個(gè)國家種植了全球91%的轉(zhuǎn)基因作物。

我國轉(zhuǎn)基因生物的產(chǎn)業(yè)化亟待突破。我國主要作物中，至今僅轉(zhuǎn)基因棉花實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，另有少量轉(zhuǎn)基因番木瓜的商業(yè)化種植。

影響產(chǎn)業(yè)化的因素，除了公眾的科學(xué)認(rèn)知和由此造成的市場接受度等社會(huì)因素之外，還有關(guān)鍵核心技術(shù)原創(chuàng)不足、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化政策研究滯后、現(xiàn)代創(chuàng)新型種業(yè)企業(yè)和資本市場尚不成熟等。

《通知》強(qiáng)調(diào)，落實(shí)企業(yè)在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物推廣應(yīng)用中的主體地位，支持企業(yè)組建創(chuàng)新聯(lián)合體，促進(jìn)創(chuàng)新資源互融互促。引導(dǎo)院所高校的優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研發(fā)成果按照市場機(jī)制向企業(yè)集聚。推進(jìn)轉(zhuǎn)基因研發(fā)科企合作，鼓勵(lì)企業(yè)、企業(yè)與院所高校聯(lián)合申報(bào)生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，讓企業(yè)真正成為研發(fā)、應(yīng)用和貿(mào)易的主體力量。

轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品導(dǎo)向，這就要求企業(yè)在轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化中起主導(dǎo)作用。然而，我國傳統(tǒng)種業(yè)公司普遍規(guī)模較小，且多數(shù)是以銷售種子為主業(yè)，缺乏研發(fā)投入，很難主動(dòng)尋求與研發(fā)機(jī)構(gòu)對接，不能適應(yīng)現(xiàn)代生物育種技術(shù)的應(yīng)用及產(chǎn)品推廣。

而我國研發(fā)工作主要集中于科研單位和高校，研發(fā)經(jīng)費(fèi)主要來自政府，加上評估體制上的問題，導(dǎo)致部分研發(fā)機(jī)構(gòu)追求小而全、自成體系，缺乏與企業(yè)合作的動(dòng)力。

這是導(dǎo)致我國種業(yè)與跨國種業(yè)公司主導(dǎo)的種業(yè)創(chuàng)新之間差距的一個(gè)因素。隨著我國一部分農(nóng)業(yè)企業(yè)快速成長，我相信這種狀況會(huì)發(fā)生改變。

生物安全監(jiān)管有技術(shù)保障

《通知》對轉(zhuǎn)基因生物安全非常重視。歷年來，我國已頒布《生物安全法》《種子法》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價(jià)管理辦法》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識管理辦法》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理?xiàng)l例》等法律法規(guī)，建立起完整的轉(zhuǎn)基因育種生物安全保障體系。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理的關(guān)鍵在切實(shí)落實(shí)研發(fā)單位的責(zé)任，將生物安全管理落實(shí)到研發(fā)實(shí)施的全過程。

《通知》將轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)讓轉(zhuǎn)育報(bào)告納入農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價(jià)中安全管理措施審查范圍。這是針對在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物材料轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)讓轉(zhuǎn)育過程中的新情況作出的規(guī)定，旨在規(guī)范研發(fā)單位和人員的行為。

如《通知》所述，這是根據(jù)已頒布的法律法規(guī)進(jìn)一步促進(jìn)和規(guī)范農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)應(yīng)用相關(guān)活動(dòng)的措施，或者說是對已有法律法規(guī)的補(bǔ)充。所有相關(guān)研發(fā)人員都應(yīng)自覺遵守這些法律法規(guī)。這也是從事這方面工作的研發(fā)單位和企業(yè)，以及所有涉及的研發(fā)人員的社會(huì)責(zé)任所在。

為切實(shí)加強(qiáng)生物安全督導(dǎo)檢查、對產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確而高效的安全檢查，我國獲準(zhǔn)的第三方檢測機(jī)構(gòu)，除了常規(guī)的基因及其產(chǎn)物檢測外，還開發(fā)了全基因組掃描分子特征分析技術(shù)、轉(zhuǎn)基因生物高通量和可視化檢測技術(shù)、非靶標(biāo)生物安全評價(jià)技術(shù)、基因漂移評估與控制技術(shù)、生物毒理學(xué)安全評價(jià)技術(shù)、生物致敏性安全評價(jià)技術(shù)等專門的檢測技術(shù)，以確保通過檢測的產(chǎn)品的生物安全和環(huán)境安全。

應(yīng)為新技術(shù)營造良好的科研氛圍

現(xiàn)代育種已進(jìn)入精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種階段，即可以由選擇的底盤品種，通過精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)造，培育出設(shè)計(jì)型品種，來滿足人類各種不同的需求。

另一方面，人類在對野生植物馴化、選育的過程中，也讓野生植物原有的一些優(yōu)良性狀丟失了，如對特定病蟲害的抗性、對惡劣環(huán)境的抗性、特定的風(fēng)味等。通過重新設(shè)計(jì)與快速馴化，有可能加速獲得具有丟失的優(yōu)良性狀的新馴化種。

最近，中國科學(xué)院院士李家洋團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外科學(xué)家在《細(xì)胞》上發(fā)表的研究報(bào)告，通過組裝異源四倍體高稈野生稻的基因組，繪制了異源四倍體野生稻從頭馴化的“藍(lán)圖”。由此可見，現(xiàn)代生物育種技術(shù)創(chuàng)新在農(nóng)業(yè)科技競爭中的核心作用。

值得注意的是，在現(xiàn)代生物育種技術(shù)發(fā)展中，基因編輯、合成生物學(xué)發(fā)揮了很大的作用。未來的生物育種技術(shù)將孕育出一大批基因編輯作物、全基因組選擇作物、多基因設(shè)計(jì)作物。

例如，合成生物學(xué)的理念和技術(shù)，不僅用于育種，而且將使很多植物重要但量小的有用成分，通過微生物來生產(chǎn)。比如合成具有藥理作用的稀有人參皂苷的基因，可在酵母中使之高表達(dá)，用發(fā)酵來生產(chǎn)人參的稀有皂苷。又如，中國科學(xué)家培育了世界上第一株用CRISPR技術(shù)獲得的基因編輯植物，并率先開展農(nóng)作物復(fù)雜基因組編輯研究。

至今，中國在全球農(nóng)業(yè)基因編輯的知識產(chǎn)權(quán)、專利數(shù)量和競爭力方面有明顯的優(yōu)勢。

政府應(yīng)在政策層面，營造良好的研發(fā)環(huán)境氛圍。同時(shí)，政府應(yīng)繼續(xù)增加研發(fā)投入，特別是對相關(guān)的基礎(chǔ)研究和突破性技術(shù)研發(fā)的穩(wěn)定支持，也要鼓勵(lì)企業(yè)加大對研發(fā)的投入。

問題在于，至今我國尚未建立基因編輯植物的監(jiān)管法規(guī)，基因編輯植物也未能商業(yè)化生產(chǎn)。自2016年以來，我國科學(xué)家已多次在不同場合提出基于科學(xué)的基因編輯作物的監(jiān)管政策建議，其基調(diào)是在基因編輯作物及其產(chǎn)品中，對沒有外源基因的產(chǎn)品要放活;對有非植物來源的外源基因的基因編輯產(chǎn)品，則按照轉(zhuǎn)基因植物管理辦法進(jìn)行監(jiān)管。

對這類發(fā)展極為迅速的高新技術(shù)，希望政府主管部門高度重視，及時(shí)制定相應(yīng)的監(jiān)管法規(guī)，以促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展完善及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

(作者系中國科學(xué)院院士，記者李晨采訪整理)

標(biāo)簽： 轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)業(yè)化