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山仑院士:转基因作物育种发展阶段、问题与建议

作者:学报期刊
出处:www.lunrr.com
时间:2019-12-16

作者:山仑资料来源:中国科学新闻,2014年

评选名称:萧中

山仑院士:转基因作物育种的发展阶段、问题与建议近年来,转基因品种的安全性问题在我国学术界和公众中引起了一定的争议。这本来是正常的事情,不应该被称为“妖魔化”或“坚决遏制负面舆论” 毫无疑问,转基因育种技术将引领未来,在增强中国科技国际竞争力、支持中国农业生产可持续发展方面发挥非常重要的作用。

照片来源:Nitu.com

《中国科学院院刊》,2013年第3期,发表了两篇文章,倡导发展新一代作物生物育种技术,随后在《中国科学报》和其他报纸上进行了讨论。一些专家提交的战略磋商报告也使用了这一点。 我不是饲养员。读完这些文章后,我提高了自己的知识,得到了启示。然而,经过反复思考,还有一个概念问题仍然不清楚。现在我想和你讨论一下,并征求专家的意见。

生物育种涵盖了从基因工程到杂交育种的七种技术

什么是“生物育种”?字面上,它似乎是植物、动物和微生物繁殖的总称。 从国家发起的重大科技项目“转基因生物新品种培育”的名称来看,这种理解似乎是恰当的。 然而,《2013-2018年中国生物育种业市场前景分折与投资风险评估报告》认为“生物育种的定义是培育优良生物的生物技术”,它涵盖了从基因工程到杂交育种的总共七种技术。 黄达p先生给出了“作物生物育种是以转基因技术为核心,结合分子标记和杂交育种等常规手段的先进技术”的定义,并强调“生物育种也称为转基因生物育种”,但“生物育种不能狭义理解为仅仅是转基因,它还包括传统育种的先进技术” 我直觉上觉得上面列出的定义不够清楚,而且相互交错。 此外,目前是否正在建立以转基因技术为核心的育种技术体系还有争议。

在中国科学院上述两篇论文的英文摘要中,作者将“生物育种”翻译为“生物育种”和“生物技术育种”。前者是中文的本义,而我认为后者的意思是恰当的,即“生物育种”的确切表达应该是“生物技术育种”,或者叫生物技术育种,它以转基因技术为主,包括细胞和染色体工程、分子标记等技术。“生物技术”并不等同于“生物技术”。目前,常规育种技术(如杂交育种)不应纳入生物技术育种体系,但应提倡两者的紧密结合和协调发展。 2014年,中央一号文件提出要加强分子育种的基础研究和技术开发。我知道这里提到的“分子育种”和“生物技术育种”的含义基本相同。它们是缩写和未来的发展方向,更强调在分子和基因水平上精确操作的遗传改良。 有鉴于此,我想扩展这个问题,谈谈我个人对常规育种和转基因育种(生物技术育种的核心)之间关系的理解,以及转基因作物育种发展的现阶段。

转基因作物应服务于

中国当前和未来的农业发展需求

近年来,转基因品种的安全问题在我国学术界和公众中引起了一些争议。这是正常的事情,不应该被称为“妖魔化”或“坚决遏制负面舆论” 从常识来看,我个人认为,经过严格程序审批的转基因食品与普通食品一样相对安全,但其遗传和生态效应需要长期观察的说法也是合理的,因此应该允许人们在相当长的一段时间内有选择权。 在此,我想强调的是,转基因作物的应用不仅存在安全问题,更重要的是,有必要在实践中证明其不可替代的性质,以及如何更好地服务于中国当前和未来农业发展的需要。

毫无疑问,转基因育种技术将引领未来,在增强中国科技国际竞争力、支持中国农业生产可持续发展方面发挥非常重要的作用。 总的趋势是我们必须执行它。 然而,就生产环节而言,目前的主导技术仍然是常规育种技术。 据报道,近年来一些国家转基因品种种植面积有了很大发展。例如,转基因大豆在美国的种植率高达90%,玉米的种植率高达70%,但仅限于抗虫性和抗除草剂性(具有特异性)两类基因。近年来,大量转基因大豆被进口到中国。它的优点之一是它的高含油量,但这一特性不是转基因的效果。 可以说,迄今为止,与产量直接相关的基本性状仍然是通过常规育种技术获得的。从长远来看,转基因技术的作用仍然必须建立在传统育种的基础上。 这里需要强调的另一个问题是,中国的作物育种长期以来注重高产,追求超高产的目标,这在一定的历史时期是必要的。然而,为了在未来实现大规模持续均衡增产,我们还必须注意建立明确的抗逆性和广泛适应性育种目标,特别是抗旱和高效利用水土资源的目标。 今年中央一号文件提出培育一批突破性新品种的要求。突破来自哪里?突破是什么?在我看来,应该主要在抗逆方面取得突破,特别是在提高抗旱和节水方面。

转基因抗旱节水新品种的意见和建议

从原理上看,通过转基因途径培育抗旱节水新品种大有希望,但实际上困难很多。这既是当前的一个研究热点,也是一个难点。据报道,全世界已有数百个干旱响应基因被分离出来,并获得相当数量的转基因植株,但长期停留在实验阶段。经历多年努力,美国孟山都公司于2012年推出第一例商业用抗旱转基因玉米(CSP B Corn),中等干旱条件下平均增产6%,因未显示出其明显优越性,推行并不理想。我国近年在河北、山西、山东、陕西、甘肃等地用常规技术培育出一批小麦、谷子等抗旱性较强的新品种,并得到推广应用。2005年在罗马召开的第二届世界干旱大会的总结中曾指出“基因组研究信息如此之多,但这信息在缺水条件下的田间应用又如此之少”;2013年在澳大利亚召开的第四届世界干旱大会的通告中再次呼吁,应重视植物抗旱性分子研究与田间应用之间的衔接,为消除它们之间的巨大缺口,应加强不同学科之间的协调配合。学术界早已明确,植物抗旱性是一个十分复杂的特性,不但是多基因控制的,而且是通过不同途径实现的,加之当前抗旱转基因研究又多限于机理尚不十分清晰。且与高产性状存在一定矛盾的耐旱性范畴,即通过基因工程能控制的抗旱性状仅是一小部分,而且其表达效果严格受到环境条件的限制,故难度很大。有学者指出:“不论是抗旱还是抗盐,比人们想象的要复杂得多,真正的转基因抗逆农作物还没有出现,特别是很抗逆的作物,目前还停留在人们的想象中。”基于上述情况,就通过转基因途径培育具有突破性的品种,特别是培育抗旱节水新品种的有关问题,提出几点个人看法和建议:

1.转基因作物育种具有很大潜力,是育种工作取得新突破的希望所在,但不论当前和未来都应强调转基因育种和常规育种的紧密结合,而且以常规育种作为基础。当前不拟笼统倡导以转基因技术为核心,在生产环节上仍应坚持以常规育种技术(包含杂交选育、杂种优势利用、理化诱变等)为主,在研究层面上则应切实加强转基因育种的系统性研究和有针对性开发。

2.在育种目标上,在继续重视高产与超高产性状的同时,应将另一重点放在抗逆与广适应上,特别针对广大旱区和缺水灌区,选育抗旱节水新类型已成为一种迫切需求,这方面虽然面临不少困难(如抗旱机制的复杂性、干旱环境的多变性、可控制性状的局限性等),但转基因技术仍属最终解决这一难题的最佳选择,不过要有耐心,应作好长期努力的思想准备。

3.在研究对象上,除农作物外,将抗旱转基因植物研究的另一个重点放在林草植物上更为可行,因为这方面的抗逆基因资源更为丰富,而且与一年生农作物相比,这类植物存活需求是第一位的,产量高低是第二位的,生态效益在先,只要生存下来就有机会实现其生态经济目标。

4.切实加强抗旱转基因育种的基础理论研究,这方面目前主要存在两个问题:一是近年来植物抗旱机理研究相对分散与滞后,难以适应抗旱转基因技术迅速发展的需求,例如难以为确定耐旱主效基因及耐旱有关基因的有效聚合提供更有力的依据;二是实验室分子水平研究与田间应用之间缺乏有效衔接,或存在较大空白,整体(个体)抗旱生理机制研究一定程度上被忽视,这也削弱了转基因技术的更好发挥。今后应在这方面制定一个有指导作用的系统研究方案。

5.在政策层面上,今后应重视以下几个问题:(1)在科技立项上注意保持常规育种和转基因育种之间的平衡(包括人才培养、资金投入、条件建设等);(2)对转基因育种除安全性外,应重视全面评价其实践效果;(3)重视不同学科专家之间的协同、交流及相互质疑,例如有关重大项目的立项、评议等活动除本学科专家外,应邀请相关领域专家参与,鼓励开展争议,以求在充分讨论的基础上取得共识。

作者简介:

山仑,西北农林科技大学教授,中科院水利部水土保持研究所研究员,中国工程院院士。

《中国科学报》 (2014-02-28 第7版 智库)

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