摘要 21 世紀是生物技術的世紀，加快轉基因技術研發已成為世界各國增強核心競爭力的戰略決策。介紹了全球轉基因作物的研發、種植及應用狀況。農業生物技術產業進入全球化布局的新階段，各國紛紛規劃和布局，以期在漸趨壟斷的技術與市場中爭得先機。經過 20 年的發展，我國在生物技術研發領域已取得長足進步，抗蟲棉大面積推廣，產生了良好的經濟效益和社會效益。但受消極輿論環境等因素的影響，推動其他轉基因作物產業化的進程緩慢。我國是一個人口大國，糧食供需矛盾突出，大力發展生物技術產業是我國未來的必然選擇。我國一方面要在確保安全的基礎上堅持走自主創新之路； 另一方面政府要建立及時的信息披漏機制，營造良好的輿論環境，從國計民生出發，在科學的基礎上自主決策，推動我國生物技術產業的健康、有序發展。
關鍵詞 生物技術 轉基因 規劃布局 產業化。
生物技術是世界上應用最為迅速的作物育種技術，1996 ~2015 年，全球轉基因作物商業化種植面積從170 萬公頃增加到 1. 797 億公頃，增長了 100 倍，農民收益超過了 1 500 億美元[1].生物技術本身蘊含的巨大應用潛力和無限商機，令全球注目，各國政府、企業和科研機構都加入到了生物技術研發和應用的洪流中。
1 全球轉基因技術發展動態。
轉基因生物技術源于重組 DNA 技術的發明，1973年美國科學家發明了重組 DNA 技術，1983 年美國首例轉基因植物（ 煙草和馬鈴薯） 培育成功[2].1996 年始，轉基因作物在全球商業化應用[3],至2015 年已有26 種轉基因作物（ 不包括康乃馨、玫瑰和矮牽牛） 的 363 個轉化體獲準商業化種植或環境釋放[1].隨著轉基因產品不斷涌現，轉基因產品持續處于更新換代中： 第一代以抗病蟲、耐除草劑、抗逆轉基因作物為主，旨在提高作物抵抗生物脅迫或非生物脅迫的能力，進而提高作物產量、降低投入； 第二代以品質改良轉基因作物為主，包括提高作物的維生素、賴氨酸、油酸等營養成分含量，剔除過敏原及植酸、胰蛋白酶抑制因子、硫葡萄糖苷等抗營養因子，使轉基因食品營養更豐富、更可口； 第三代以功能型高附加值的轉基因生物為主，如生物反應器、生物制藥、生物燃料、化工原料、清除污染等特殊功能的改良為主，旨在拓展新型轉基因生物在健康、醫藥、化工、環境、能源等領域的應用[4].
目前，大規模商業化種植的轉基因作物主要是第一代、第二代轉基因產品，其主要性狀依然是耐除草劑、抗蟲、抗病毒、抗逆等。研究證實，隨著種植時間的延長，單個基因控制的抗蟲、耐除草劑性狀易使目標害蟲和目標雜草產生抗性。由此催生了聚合兩個或三個抗蟲、抗雜草基因的第二代抗蟲/耐除草劑復合性狀作物，如 Bollgard-IIITM和 EnlistTM產品[5].國際農業生物技 術 應 用 服 務 組 織 （ International Service for theAcquisition of Agri-biotech Applications,ISAAA） 的數據顯示，在商業化種植或環境釋放的轉基因品種中，耐除草劑基因最為多樣化，包括 2,4-D、麥草畏、草銨膦、草甘膦、異五氟等除草劑耐受性。為了滿足種植、生產、加工或消費的多樣化需求，商業化轉基因作物的目標性狀越來越多樣化，涵蓋木質素改變、抗過敏、延遲成熟/衰老、耐受干旱脅迫、增強光合作用/產量等諸多性狀。轉基因研發正在由以抗蟲、抗逆和耐除草劑等增產為目的的品種改良逐漸發展為以增產和改善產品品質并重的品種改良，以及以工業、醫藥和生物反應器等為目的的品種改良。國際水稻研究所（ InternationalRice Research Institute,IRRI） 為改善數百萬維生素 A缺乏者的健康狀況而研發的黃金大米已進入田間試驗階段[1].
為了滿足農戶和消費者的多樣化需求，從 2006 年開始，復合性狀產品成為轉基因產品培育的一個重要方向，并開始大規模種植。2007 年，復合性狀產品增加了 66%,種植面積為 2 180 萬公頃，占據了全球轉基因作物種植面積的 19%[6]; 2015 年復合性狀產品種植面積達到 5 850 萬公頃，占總面積的 33%[1].復合性狀產品呈加速度發展的態勢，聚合抗蟲、耐除草劑、耐干旱脅迫，加上營養改良等性狀的復合性狀轉基因產品將是未來轉基因育種的一個重要方向。
在傳統轉基因技術成功應用 20 年后，生物技術領域又興起了基因組編輯技術，包括鋅指核酸酶（ zincfinger nuclease,ZFN） 、轉錄激活因子樣效應物核酸酶（ transcription activator-like effector nuclease,TALEN） 系統、規律成簇的短回文重復序列（ clustered regularlyinterspaced short palindromic repeat,CRISPR ） / CRISPR關聯蛋白（ CRISPR-associated protein,Cas） 系統等技術[7-8].基因組編輯技術可以實現對作物基因組的定點突變或編輯，并且最終植物中不含有外源 DNA 存在。其中 CRISPR 技術被《科學》雜志的雜志評為 2015年“年度最杰出突破”[9].CRISPR/Cas9 技術可以同時對控制重要性狀的單個或多個基因進行定點基因突變、替換/插入、大片段缺失等操作，產生有預期性狀的改良作物[8].《科學》通訊記者 John Travis 認為，利用CRISPR 技術改良的作物具有精準、快速、成本低、無需監管的優點[9].但目前對于 CRISPR 技術改良作物是否需要監管，還存有爭議。
在 2015 年和 2016 年，中國、美國、歐盟和阿根廷等多個國家及地區的研發者和管理部門進行了多次交流，商討對基因組編輯育種產品的監管事宜以促進育種新技術的應用[10].雖然歐盟對轉基因產品監管比較嚴格，只要有外源 DNA 轉入細胞就視為轉基因，而不論最終產品中是否還有外源 DNA 存在[11],但這次在與中國的交流中歐盟明確表示對基因組編輯的產品若與傳統的誘變育種產生的產品相似將放松監管； 美國已經明確部分基因組編輯技術改良的作物可免受《生物技術監管協同框架》的管理，對基因組編輯產品的監管遵循個案分析的原則[10,12].美國農業部（ The UnitedStates Department of Agriculture,USDA） 已認可多項利用基因組編輯技術創制的植物產品不屬于轉基因監管范疇： 包括通過基因編輯 ZFN 技術創制的低肌醇六磷酸玉米品系、通過 TALEN 技術創制的耐冷藏低丙烯酰胺的馬鈴薯和高油酸的大豆[13]等。2016 年 4 月，美國農業部又宣布不對采用 CRISPR/Cas9 技術改良的抗褐變蘑菇進行監管[14].
2014 年 3 月，加拿大通過了其第一個基因組編輯油菜品種 SU CanolaTM,該耐除草劑油菜品種是由 CibusGlobal 公司研發，2015 年在美國種植了4 000 公頃，預計在 2016 年能夠上市銷售[15].目前 CRISPR 編輯技術已被用于油菜、玉米、小麥、大豆、水稻、馬鈴薯、番茄和花生等重要農作物的改良[16].全球許多實驗室正在采用基因組編輯技術進行作物的分子育種，以期最快在 2020 年后實現基因組編輯產品的商業化。例如，杜邦公司宣稱已經通過 CRISPR/Cas9 技術研發出基因組編輯的糯玉米，并有望在 2016 年進行田間試驗[1].無論 CRISPR 基因編輯技術產品是否會被各國納入轉基因安全監管的范疇，基因組編輯技術必將引領作物的分子育種進入一個新的時代。
2 各國高度重視轉基因技術研發。
大多數國家對轉基因生物研究與產業化政策日趨積極，把發展生物技術作為支撐發展、引領未來的戰略選擇，力求搶占新一輪經濟和科技革命的先機與制高點。印度 2007 年制定“生物技術發展戰略”,英國 2010年制定“生物科學時代： 2010 ~2015 戰略計劃”,俄羅斯2012 年制定“2020 年生物技術發展綜合計劃”,德國2013 年制定“生物經濟發展戰略”,日本政府制定了“戰略創新推進計劃”.目前，農業生物技術產業進入全球化布局的新階段，技術與市場壟斷更加集中，呈現出三個梯隊。第一梯隊： 美國一家獨大，技術占絕對優勢，擁有世界上約一半的生物技術公司和生物技術專利； 第二梯隊： 歐洲和日本等發達國家研究與技術力量雄厚； 第三梯隊： 巴西、印度等新興國家積極發展農業生物技術，試圖打破國際跨國公司技術與市場壟斷，建立全球生物產業發展新格局[17].農業轉基因技術研發已成為世界各國增強農業核心競爭力的戰略抉擇。
關鍵詞 生物技術 轉基因 規劃布局 產業化。
生物技術是世界上應用最為迅速的作物育種技術，1996 ~2015 年，全球轉基因作物商業化種植面積從170 萬公頃增加到 1. 797 億公頃，增長了 100 倍，農民收益超過了 1 500 億美元[1].生物技術本身蘊含的巨大應用潛力和無限商機，令全球注目，各國政府、企業和科研機構都加入到了生物技術研發和應用的洪流中。
1 全球轉基因技術發展動態。
轉基因生物技術源于重組 DNA 技術的發明，1973年美國科學家發明了重組 DNA 技術，1983 年美國首例轉基因植物（ 煙草和馬鈴薯） 培育成功[2].1996 年始，轉基因作物在全球商業化應用[3],至2015 年已有26 種轉基因作物（ 不包括康乃馨、玫瑰和矮牽牛） 的 363 個轉化體獲準商業化種植或環境釋放[1].隨著轉基因產品不斷涌現，轉基因產品持續處于更新換代中： 第一代以抗病蟲、耐除草劑、抗逆轉基因作物為主，旨在提高作物抵抗生物脅迫或非生物脅迫的能力，進而提高作物產量、降低投入； 第二代以品質改良轉基因作物為主，包括提高作物的維生素、賴氨酸、油酸等營養成分含量，剔除過敏原及植酸、胰蛋白酶抑制因子、硫葡萄糖苷等抗營養因子，使轉基因食品營養更豐富、更可口； 第三代以功能型高附加值的轉基因生物為主，如生物反應器、生物制藥、生物燃料、化工原料、清除污染等特殊功能的改良為主，旨在拓展新型轉基因生物在健康、醫藥、化工、環境、能源等領域的應用[4].
目前，大規模商業化種植的轉基因作物主要是第一代、第二代轉基因產品，其主要性狀依然是耐除草劑、抗蟲、抗病毒、抗逆等。研究證實，隨著種植時間的延長，單個基因控制的抗蟲、耐除草劑性狀易使目標害蟲和目標雜草產生抗性。由此催生了聚合兩個或三個抗蟲、抗雜草基因的第二代抗蟲/耐除草劑復合性狀作物，如 Bollgard-IIITM和 EnlistTM產品[5].國際農業生物技 術 應 用 服 務 組 織 （ International Service for theAcquisition of Agri-biotech Applications,ISAAA） 的數據顯示，在商業化種植或環境釋放的轉基因品種中，耐除草劑基因最為多樣化，包括 2,4-D、麥草畏、草銨膦、草甘膦、異五氟等除草劑耐受性。為了滿足種植、生產、加工或消費的多樣化需求，商業化轉基因作物的目標性狀越來越多樣化，涵蓋木質素改變、抗過敏、延遲成熟/衰老、耐受干旱脅迫、增強光合作用/產量等諸多性狀。轉基因研發正在由以抗蟲、抗逆和耐除草劑等增產為目的的品種改良逐漸發展為以增產和改善產品品質并重的品種改良，以及以工業、醫藥和生物反應器等為目的的品種改良。國際水稻研究所（ InternationalRice Research Institute,IRRI） 為改善數百萬維生素 A缺乏者的健康狀況而研發的黃金大米已進入田間試驗階段[1].
為了滿足農戶和消費者的多樣化需求，從 2006 年開始，復合性狀產品成為轉基因產品培育的一個重要方向，并開始大規模種植。2007 年，復合性狀產品增加了 66%,種植面積為 2 180 萬公頃，占據了全球轉基因作物種植面積的 19%[6]; 2015 年復合性狀產品種植面積達到 5 850 萬公頃，占總面積的 33%[1].復合性狀產品呈加速度發展的態勢，聚合抗蟲、耐除草劑、耐干旱脅迫，加上營養改良等性狀的復合性狀轉基因產品將是未來轉基因育種的一個重要方向。
在傳統轉基因技術成功應用 20 年后，生物技術領域又興起了基因組編輯技術，包括鋅指核酸酶（ zincfinger nuclease,ZFN） 、轉錄激活因子樣效應物核酸酶（ transcription activator-like effector nuclease,TALEN） 系統、規律成簇的短回文重復序列（ clustered regularlyinterspaced short palindromic repeat,CRISPR ） / CRISPR關聯蛋白（ CRISPR-associated protein,Cas） 系統等技術[7-8].基因組編輯技術可以實現對作物基因組的定點突變或編輯，并且最終植物中不含有外源 DNA 存在。其中 CRISPR 技術被《科學》雜志的雜志評為 2015年“年度最杰出突破”[9].CRISPR/Cas9 技術可以同時對控制重要性狀的單個或多個基因進行定點基因突變、替換/插入、大片段缺失等操作，產生有預期性狀的改良作物[8].《科學》通訊記者 John Travis 認為，利用CRISPR 技術改良的作物具有精準、快速、成本低、無需監管的優點[9].但目前對于 CRISPR 技術改良作物是否需要監管，還存有爭議。
在 2015 年和 2016 年，中國、美國、歐盟和阿根廷等多個國家及地區的研發者和管理部門進行了多次交流，商討對基因組編輯育種產品的監管事宜以促進育種新技術的應用[10].雖然歐盟對轉基因產品監管比較嚴格，只要有外源 DNA 轉入細胞就視為轉基因，而不論最終產品中是否還有外源 DNA 存在[11],但這次在與中國的交流中歐盟明確表示對基因組編輯的產品若與傳統的誘變育種產生的產品相似將放松監管； 美國已經明確部分基因組編輯技術改良的作物可免受《生物技術監管協同框架》的管理，對基因組編輯產品的監管遵循個案分析的原則[10,12].美國農業部（ The UnitedStates Department of Agriculture,USDA） 已認可多項利用基因組編輯技術創制的植物產品不屬于轉基因監管范疇： 包括通過基因編輯 ZFN 技術創制的低肌醇六磷酸玉米品系、通過 TALEN 技術創制的耐冷藏低丙烯酰胺的馬鈴薯和高油酸的大豆[13]等。2016 年 4 月，美國農業部又宣布不對采用 CRISPR/Cas9 技術改良的抗褐變蘑菇進行監管[14].
2014 年 3 月，加拿大通過了其第一個基因組編輯油菜品種 SU CanolaTM,該耐除草劑油菜品種是由 CibusGlobal 公司研發，2015 年在美國種植了4 000 公頃，預計在 2016 年能夠上市銷售[15].目前 CRISPR 編輯技術已被用于油菜、玉米、小麥、大豆、水稻、馬鈴薯、番茄和花生等重要農作物的改良[16].全球許多實驗室正在采用基因組編輯技術進行作物的分子育種，以期最快在 2020 年后實現基因組編輯產品的商業化。例如，杜邦公司宣稱已經通過 CRISPR/Cas9 技術研發出基因組編輯的糯玉米，并有望在 2016 年進行田間試驗[1].無論 CRISPR 基因編輯技術產品是否會被各國納入轉基因安全監管的范疇，基因組編輯技術必將引領作物的分子育種進入一個新的時代。
2 各國高度重視轉基因技術研發。
大多數國家對轉基因生物研究與產業化政策日趨積極，把發展生物技術作為支撐發展、引領未來的戰略選擇，力求搶占新一輪經濟和科技革命的先機與制高點。印度 2007 年制定“生物技術發展戰略”,英國 2010年制定“生物科學時代： 2010 ~2015 戰略計劃”,俄羅斯2012 年制定“2020 年生物技術發展綜合計劃”,德國2013 年制定“生物經濟發展戰略”,日本政府制定了“戰略創新推進計劃”.目前，農業生物技術產業進入全球化布局的新階段，技術與市場壟斷更加集中，呈現出三個梯隊。第一梯隊： 美國一家獨大，技術占絕對優勢，擁有世界上約一半的生物技術公司和生物技術專利； 第二梯隊： 歐洲和日本等發達國家研究與技術力量雄厚； 第三梯隊： 巴西、印度等新興國家積極發展農業生物技術，試圖打破國際跨國公司技術與市場壟斷，建立全球生物產業發展新格局[17].農業轉基因技術研發已成為世界各國增強農業核心競爭力的戰略抉擇。
