以基因重组为核心的战略高技术竞争日趋激烈,关键技术创新显著加快,最新分子生物学手段越来越多地被应用到生物农药研发中去。转基因生物农药新品种不断涌现,其研发和应用向更安全和更环保的方向发展。产品更新换代速度加快,生物农药产业已成为涉及农工业最具前景的发展领域(黄银久等,2007)。 虫害是制约农作物稳产和高产的一个重要因素。据联合国粮农组织统计,全世界虫害造成的损失约占农作物总收成的1/4,每年损失达数千亿美元。随着时间的推移,化学防治的弊端已越来越突出,其在自然界中的残留已严重污染环境,在食物中的累积正在影响人们的身体健康;其非特异性的作用方式,不仅能杀死害虫,也正大量杀伤害虫天敌和有益生物,正在破坏自然界生态平衡。转基因抗虫植物为防治虫害开辟了新道路。在加拿大和美国,转基因植物研究开始较早,投入也比较大,一些转基因品种已经商品化和规模化。 比利时植物遗传系统公司在1985年首次报道开发出含cry基因的转基因烟草。1990年中国农业科学院与江苏省农业科学院合作,成功地将苏云金芽孢杆菌伴胞晶体蛋白基因导入大面积推广的棉花品种中,获得了转基因抗棉铃虫棉植株。20世纪80年代后期,中国农业科学院生物技术研究中心(现名为生物技术研究所)、中国科学院微生物研究所及上海植物生理研究所等单位得到了转Bt基因的植株。在国家高技术研究发展计划(国家“863”计划)的资助下,1992年底中国农业科学院生物技术研究所在国内率先合成了CryI-A杀虫晶体蛋白结构基因 GFMcryIA [cryIA(b)、cryIA(c)],并同山西省农业科学院棉花研究所、江苏省农业科学院经济作物研究所合作,于1993年将GFM crylA基因导入棉花,1994年获得转基因棉花植株。1998年3月,转基因抗虫核心技术“编码杀虫蛋白质融合基因和表达载体及其应用”获得国家发明专利,使我国成为拥有自主知识产权和独立研制成功转基因抗虫棉的国家之一。“抗虫棉花等转基因植物”被国家“863”计划立项为“八五”重大关键技术项目和“九五”重大中试转化项目。迄今为止中国抗虫棉已在全国各个棉区普遍种植(巩鹏涛等,2009)。此外,中国农业科学院生物工程研究所还成功开发了Bt转基因水稻,这种水稻对三化螟的毒杀效果达90%以上;并以此为基础进一步研究抗玉米螟、抗水稻飞虱和抗大豆食心虫的转基因作物。中国科学院微生物研究所成功地将Bt基因转入杨树中,获得了抗虫的转基因杨树,现已进入大田试验。 1999年中国政府启动了“国家转基因植物研究与产业化”专项,项目实施历时6年。据科技部报道,该期专项获得植物重要功能的新基因610个,其中包括融合抗虫基因cryCI、新型抗除草剂基因、隐性抗水稻白叶枯病基因Xa5和Xa13等一批具有重要应用价值并拥有自主知识产权的新基因46个;共获得转基因抗虫、抗病、抗逆、品质改良、抗除草剂等水稻、玉米、小麦、棉花、油菜、大豆以及主要林草等新株系和新品系20925份,新品种58个。 在已有的转基因抗病虫作物的性状方面,抗虫是转基因作物中商业化最成功的性状。2008年,Bt 抗虫转基因作物(主要是棉花)占全球转基因作物总面积的15%。目前,在转基因作物种植中混合了抗除草剂和抗虫综合性状的转基因作物的种植面积在剧烈增长(巩鹏涛等,2009)。 目前,利用来源于细菌中的抗虫基因——Bt杀虫晶体蛋白基因和营养杀虫蛋白基因,来源于高等植物的抗虫基因——蛋白酶抑制基因(如豇豆胰蛋白酶抑制基因)、淀粉酶抑制剂基因和植物凝集素基因(如雪花莲凝集素基因)以及来源于动物体内的毒素基因(如蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因),通过基因工程技术获得的大量的转基因植物,能够有效地应用于防治作物虫害(康俊梅等,2008)。在转基因植物体内,抗虫基因在植物整个生活周期中都存在并行使其抗虫功能,既克服了使用农药控制虫害的时效性和易被冲刷、流失和分解等缺点,又防止了化学农药在食物中的残留、危害人体健康和对环境造成的污染等问题。多种抗虫基因的同时开发及其互补和协同作用,使得对于控制昆虫产生抗性,提高抗虫植物的抗虫能力及抗虫谱前景乐观。目前,美国Monsanto公司已研制成功抗虫棉新品种并准备在世界范围内推广。在国家“863”计划的支持下,我国抗虫棉研究也取得了巨大的进展并已达到国际领先水平。抗虫棉的商品化生产使抗虫基因工程进入到产业化阶段。 随着转基因作物的大面积种植,转基因作物和食品的安全性成为各国科学家关注的焦点。中国农业科学院生物技术研究所贾士荣研究员认为,转基因作物和食品在现有的水平上是安全的。到目前为止,凡是经过科学评价和政府部门严格审批获准上市的转基因食品都是安全的,没有出现一例转基因食品中毒或医疗事故。中国农业大学教授李宁院士认为,转基因技术对于我们人类本身、生态和食品的危害不大,它的益处要远远大于危害。联合国经济合作与发展组织对食品安全的定义,即“如果能合理地肯定,在预期的条件下消费某食品不会有害,则该食品就被认为是安全的”,或许可以成为公众是否愿意接受转基因作物和转基因食品的参照尺度。 |