汤斌探路中国种业：种业生物技术亟待转型升级

千人杂志,2012-11-01

导读:时至今日，我国拥有的8700多家种子企业，95%以上仍停留在传统育种水平，种业生物技术水平与美国这样的发达国家相去甚远；巨大的种子需求量又使得我国种子市场日趋成为国际种业竞争的焦点，跨国种业集团正不断向中国渗透，中国种业似乎深陷泥淖。

“如果你控制了石油，你就控制了所有的国家；如果你控制了粮食，你就控制了所有的人类”，美国前国务卿基辛格在1970年发表的这段言论道出了粮食的重要性。而种子作为粮食根本，是最重要的农业生产资料。控制种子，就掌握了农业竞争的主动权。

随着人口与日剧增，传统育种已无法满足粮食巨幅增产的需求；大量使用化学农药和化学肥料，已经造成了严重的环境污染、土地板结；作物上农药的残留，更是直接危害到人类健康……此时，科学家们将目光投向了生物技术育种：不仅能够提高单位面积产量，还能有效地防治害虫、病害及杂草等，不需要使用那么多的农药和肥料。这对于人类社会，尤其中国这样的人口大国来说，意义不言自明。

但时至今日，我国拥有的8700多家种子企业，95%以上仍停留在传统育种水平，种业生物技术水平与美国这样的发达国家相去甚远；巨大的种子需求量又使得我国种子市场日趋成为国际种业竞争的焦点，跨国种业集团正不断向中国渗透，中国种业似乎深陷泥淖。

密西西比州立大学植物遗传学博士汤斌在接受《千人》杂志记者采访时表示，中国种业现状不容国内业者坐以待毙。在他看来，发展生物技术助力我国种业发展，继而实现种业生物技术转型升级显得刻不容缓。

生物技术育种：农业科技创新的主要方向之一

Q：目前，我国公众对于生物技术育种并不了解，什么是生物技术育种？包含哪些技术？

汤斌：生物技术育种是相对于传统的育种方式而言的，即利用基因转化技术、基因标记辅助选育和植物细胞工程等一系列生物技术手段，获得具有不同性状的新品系，再经过种植、筛选等选育研究过程获得新品种。

应用到育种中的生物技术，最古老的组织培养和细胞工程仅有大约不到90年的发展历史，但这类技术的产生却使植物不依赖种子而繁衍后代成为可能。上个世纪80年代发展起来的基因调节，也就是基因工程，是人类9000年作物育种史上的一场空前革命。它使人们能够操作和调节植物基因的表达，且基因可以来自任何一种生命体，包括细菌、病毒、昆虫等。这项技术可以给作物注入依靠传统杂交方式根本无法获得的特性。近十几年发展起来的基因标记辅助选育技术则使人们能够对作物的多基因控制性状，比如数量性状、多抗性性状进行选育从而获得新的品系和品种。

Q：同传统育种技术相比，生物技术育种优势是什么？

汤斌：一般来说，传统育种是一个无法控制精确点的育种技术。比如在评价粮食产量时，育种家主要依据成熟期作物的表型特征来判断，一块地的产量估算为500斤是对的，1000斤也没有错，即使采用田间设计技术和结果分析技术，也并不能给育种家带来多少优势。而现代生物技术育种，其精确点可达到对一对碱基、一个或多个基因标记，这就使我们能够直接选育高产优秀种源，并能够实现野生种类家系化，植物隐性基因筛选，甚至在不同种类间进行基因修饰、调控和转移达到优育目的。同时，生物技术育种能够实现对作物选育材料进行苗期单株筛选，这一进步摒弃了传统育种需要整个生长期的选育过程，大大地节约了育种时间和空间。这意味着应用生物技术育种只需2~3年就能完成过去需要5~6年（甚至更长）时间实现的育种过程。 

Q：目前，生物技术在种业中发挥了多大的效用？

汤斌：目前，全世界75%的大豆、82%的棉花、32%的玉米、26%的油菜种植的是转基因品种。除美国发展势头极强之外，巴西、阿根廷等发展中农业大国，也通过积极引进、发展种业生物技术，增强农产品的国际竞争力。

同时，欧盟国家对作物的保守态度也有所松动，西班牙、葡萄牙、捷克、波兰、斯洛伐克和罗马尼亚等6国批准种植转Bt基因抗虫玉米。特别值得注意的是，印度、菲律宾、越南等我国周边国家大力推进转基因作物（含棉花及水稻、玉米等粮食作物）品种的产业化，在种业生物技术领域的研究和应用水平快速提升。可以这样说，生物技术已经成为农业科技创新的主要方向之一，在世界范围内的普及程度越来越高。

效益与风险并存

Q：中国既是农业大国又是人口大国，在农业创新、增产等方面的确面临着很大的压力。

汤斌：从世界范围内来讲，这都是一个难题。据世界卫生组织预测：到2050年，全球人口将达到90亿，粮食产量至少要增加70%才能满足人类所需。如果没有生物技术，这将是很难完成的一项任务。我国是人口大国，粮食产量的压力之大可想而知。另一方面，随着我国人民生活水平的提高，肉食量不断增加，也给作物产量提出了新的

要求。根据数据统计，一磅牛肉要30磅的谷物饲养出来，一磅猪肉要12磅的谷物饲养出来，这就是说我国仅谷物需求，每年就要增加10%。

更为严峻的事实是，世界五大种业巨头已经控制了全球100%的转基因种子市场，而像我国这样的发展中国家，转基因种子大多要从美国等发达国家进口，我国花卉和蔬菜种子60%是国外进口种子，有些种子90%以上由“洋种子”公司控制。试想一下，如果这些种子公司因某种原因停止供应种子，中国很可能将陷入巨大的粮食战略危机之中。

Q：但在当下，可能有一些人对生物技术，尤其是转基因技术有比较大的抵抗情绪，您怎么看？  

汤斌：这可能与相关知识普及不力有关。其实，转基因也分为同源转基因和异源转基因，同源转基因所用的基因早已存在于受体同物种或其近缘野生种中，因此并没有改变受体物种的基因库，也没有提供任何额外的性状，例如将来源于马铃薯野生种的R1基因通过转基因法导入栽培种，育成抗晚疫病的新品种。此外，同源基因还可以通过常规的育种手段导入栽培种以培育新品种。因此，和常规育种相比，同源转基因并无额外的风险。

异源转基因所导入的基因通常来源于不同物种，既非受体物种本身，也不是其近缘野生种，因此扩展了受体物种的基因库，例如将细菌“苏云金杆菌”的Bt基因导入棉花育成抗虫棉。相较之下，公众担心的问题常常是异源转基因技术培育的物种，尤其是供人类食用的。但就转基因食品对人体有害这个问题，目前尚无一例被证明是真实的，基本都是猜测而已。

除了公众疑虑，一些生态学家和环境学家对此也有微词。他们认为，生物技术育种如果没有把握好度，就会违背自然规律，产生问题。比如美国种子巨头公司孟山都，它的棉花世界独一无二，控制全世界60%的市场。但推广这种单一的棉花作物，不仅损害了生物多样性，还危害了环境，因为作物的抗虫性状会杀死90%的昆虫，这样会破坏大自然的食物链，很可能造成残存的10%的昆虫物种的变异，产生更高抗性的种类，造成新的不平衡。而且，从某种层面上来看，推广单一作物也威胁了依靠传统有机环境为生的农民的生计。另外，诸如大豆、玉米这样的作物，在早期多受杂草危害，传统做法要求农民勤除草，而作物长高长大之后，杂草就不再对其构成威胁。但有了抗除草剂的转基因大豆出现，农民就会纷纷使用除草剂，无疑会带来新的环境污染问题。由此可见，有很多担忧也是很现实的。

我个人认为，能否接受转基因作物取决于几个因素，首先是风险问题，几乎每一样技术都有风险，信息技术、国防科技、航天工业、汽车工业等无一例外，有些风险至今尚无解决办法。只有人们体验过这些新事物之后，才能有比较地去选择它们或者逐步改进它们。其次，是效益问题，以转基因抗虫棉例，1992年华北地区棉铃虫大爆发，中国整个棉花产业损失惨重，而转基因抗虫棉的种植不仅挽救了中国的棉花产业，其他的农作物也跟着受益。其三，是安全问题，转基因作物在未来接受与否必须伴随着强有力的安全保证，进入市场的转基因产品，要依据不同的转基因产品特性、目标等进行安全测试。就目前，我国已建立了有关转基因安全检测的机构以及相关的政策和法规。所以，我们在评论相关问题的时候，一定要综合多方考虑，不可人云亦云。

我国种业生物技术亟待转型升级

Q：我国种业生物技术发展现状如何？生物技术未来发展趋势又对我国有何影响？

汤斌：近年来，我国在种业生物技术上也取得了一些进步，现已拥有一批抗病虫、抗除草剂、优质、抗旱、早熟等基因的自主知识产权和核心技术，在水稻、棉花、玉米等转基因作物的基础研究和应用领域已取得了一些科技成果，但我国的种业生物技术整体发展水平与发达国家还相差甚远，换言之，我们还有着巨大的发展潜力。

在基础性研究方面，种业生物技术中的基因研究正在由“结构基因组”向“功能基因组”转变。这就是说，我们不仅要把作物的全部基因结构扫描出来，还要清楚每个基因片段及其片段功能。其次，基因工程也已不再是我们进行分子水平遗传育种的唯一途径，分子标记辅助选育的应用，使我们对基因的种种特性能够进行更有效的选择，培育出多抗或广普抗性的种质或品种，这意味着单基因生物性抗逆正在向多基因和持久性抗逆转移。此外，生物育种技术还逐渐实现生物性抗逆（如抗虫、抗病）向非生物抗逆（包括盐渍、营养贫瘩、重金属胁迫、水灾、紫外线等）转移。同时，对作物的品质改良成为新时期的重要目标，例如实现水果蔬菜的延熟保鲜、培育富含抗癌蛋白质的大豆等。

在技术手段方面，仪器设备正从低通量向高通量方向迈进。高通量的检测仪器使我们对作物的DNA/RNA（脱氧核糖核酸/核糖核酸）评估和测序程序大大简化。但当前中国进行基因测序和其它基因检测前的高通量样品处理，即高通量的DNA/RNA的提取和纯化过程还比较落后。据了解，中国目前最高的处理量大约是每天2000的样品量，而国际水平能够达到一天10万个。

这些趋势变化给我国种业的未来带来了新的机遇和挑战。如果我们审时度势，及时掌握种业技术发展的方向，依靠我国拥有的人才、技术、资金等各方面的优势，改变现状，是能够在种业生物技术的各个方面赶超发达国家的。  

Q：我国在发展种业生物技术方面，是否具备有利条件？

汤斌：我国确实具备有利条件。首先，现在越来越多的海外留学人员回国发展，其中相当一部分在发达国家从事生物技术研究和产业化开发，对国际种业生物技术领域的最新进展和管理方法有很深的了解，甚至有一些人还是生物技术研究和产业化的领军人物，可以为实现我国种业生物技术研究和应用实现跨越式发展做出积极贡献。在技术设备上，中国的部分企业及科研院所早已引进高端的仪器的设备，并掌握了相关的技术。同时，我国具有较为完善的转基因生物安全法规、技术规程和管理体系，这些对保障生物安全、促进转基因育种发展将发挥积极作用。可以说，我国在发展种业生物技术方面，不缺技术设备，不缺人才，也不缺政策法规的保障。

Q：与一些技术成熟的国家相比，我国的种业生物技术的发展瓶颈是什么？

汤斌：传统育种中，没有好的种质资源库育不出好品种；同样，没有好的种质基因库，不可能进行有效的生物技术育种。据美国国家生物技术信息中心数据显示，他们已有表达序列标签（ESTs）数据上百万条, 水稻、玉米、小麦、大豆、棉花、油菜等作物的ESTs数据已有大量开发，其中茄科作物ESTs序列开发已取得较大成果，包括来自番茄、马铃薯、茄子、辣椒、矮牵牛等作物共约20万条ESTs序列。同时，美国种子巨头公司都还有自己庞大的基因数据库。全世界已鉴定的ESTs数量在迅速增长，目前各种类型的可供使用的ESTs 已经达到7260万。而中国尚没有合适生物技术育种所需要的基因数据库，这是目前中国生物技术育种最大的瓶颈。

同时，种业研发和产业结构的不合理也阻碍了我国种业生物技术的发展。我国目前的育种研发体系以科研院校为主导，企业几乎没有自己的遗传育种研发体系；育种形式则是传统育种为主，生物技术育种为辅；科研成果产业化方面，科技含量的品种和品系尚少。而发达国家科研院校着重于基础性的遗传育种研发，种子公司才是育种和产生种子的主体。国际著名的种子企业的育种手段几乎都是以生物技术为主导，多数情况下，传统育种只是为生物技术育种提供服务性工作，比如田间杂交、试验性或适应性的检测和推广。

Q：您认为应该如何改变这种状况？

汤斌：中国的种业生物技术要追赶发达国家，必须先实现转型升级，而最关键的是研发体系的转型升级。 所谓转型，就是要把育种研发由科研院校为主体逐步转向以企业为主体；所谓升级，就是要将技术手段从传统育种为主导升级到生物技术育种为主导。

首先，在种业公司方面，逐步淘汰那些只做销售、不做育种研发的种子企业，或者让它们转变成种子销售企业，或者让它们升级为具有高科技育种研发能力的种子企业；限制新的种业公司的建立，因为目前我国已拥有8700多家注册的种业公司，明智的做法是要让这些种子公司中优秀的个体实现强强联合，从而使种子企业有足够的资金和能力进行高科技生物技术育种；转变种业公司的功能，使他们成为中国种业育种研发的主体，使高科技生物技术育种成为其育种研发的主要技术手段。

其次，我国要转变目前科研院校为育种研发主体的状况，使科研院校成为分子水平遗传育种基础研究的主体，不仅要让科研院校成为种质资源的开发者和保护者，更重要的让他们成为作物结构基因组和功能基因组、基因库和表达序列标签数据库的研发主力军，成为改进和提高高科技育种技术手段的生力军。

再则，我国政府部门应该在政策和财力上扶持一些农业高科技生物技术服务性企业，让这些企业为种子企业和科研院校提供必要的技术保障，从技术的层面上对其实施的高科技遗传育种项目进行监督、监测及提供服务。