加拿大转基因作物的研发概况
作者：刘定富（湖北惠民农业科技有限公司，武汉430070）
【摘 要】 分析了1988-2013年加拿大食品检验局和卫生部有关转基因植物试验、种植、饲用、食用的审批信息，结果表明：26年来加拿大转基因作物的研究步伐很快，现在的速度也并没有减慢，就田间试验的位点数和试验次数而言，反而是日益加快。加拿大的转基因研究已涉及到了所有的主要农作物，研究最多的作物是油菜；农作物在加拿大的重要性越大，有关研究越多。研究最多的性状是抗除草剂，其次是增产和抗逆性，再次是雄性不育/恢复和抗虫性，产品品质（改变油的组成、改变营养）、抗病毒、抗真菌的研究也不少，但输入性状的研究远多于输出性状（产品品质）研究。近10年来，加拿大的转基因作物研究在由抗病虫等简单遗传性状向农艺性状、产品品质等复杂遗传性状转移，由输入性状向输出性状转移。从事转基因植物研发的主要是跨国种业公司。从加拿大批准的转基因研发申请看，部门间似乎没有相互否定的情况；除申请者主动撤回或不被认为是新性状或新食品以外，没有一项申请被否定。这似乎说明近30年来研发的转基因作物是安全的。
加拿大是全球最早商业化应用转基因作物的5个国家之一，现在也是全球第5大转基因作物种植国，特别是转基因油菜的研发和应用一直处于全球领先地位。自从1983年转基因植物首次在美国问世以来，加拿大就一直紧随美国，其研发活动非常活跃，不断深入，其应用也日益普及，成效明显。加拿大的转基因研发由政府监管，经过批准方能进行。根据加拿大的政府架构和法律框架，转基因研究从实验室到市场，分别由食品检验局（CFIA）、卫生部（HC）、环保部（EC）、渔业和海洋部（FOC）四个部门依法监管。这些机构均有完善的受理、审查、审批程序，对每一项申请都有透明、及时、完整的信息披露，食品检验局（CFIA）和卫生部（HC）均在其官网[1,2]上定期更新所受理的转基因植物和食品申请、审查、审批的情况。因此，根据这些机构公开的信息，便可以窥见加拿大转基因植物研发的概况和最新进展。本文的目的就是根据加拿大政府相关机构公布的资料，分析和介绍加拿大转基因技术研发的概况，并据此得出一些结论，开展一点讨论，供国内有关研究人员和决策者参考。
1．政府批准情况
1.1 审批部门及职责
加拿大政府对转基因研发活动的监管，没有专门立法，也没有一个专门的机构，而是根据本国已有的法律框架和政府组成，由食品检验局、卫生部、环保部、渔业和海洋部依法监管。食品检验局负责具有新性状的植物和种子、动物、动物疫苗和生物制剂、肥料、畜禽饲料的安全评价；卫生部负责食品、药品、消费品、医疗器械、有害生物防治产品的监管；环保部负责《加拿大环保法》规定的生物产品对环境影响的监管；渔业和海洋部负责转基因水生生物的环境释放。
食品检验局将转基因植物归属为“新性状植物”，简称PNT，即plants with novel traits）。新性状植物研究走出实验室的第一步是田间试验，由CFIA负责审批。转基因作物研究得到田间试验许可后，便可以开展田间试验或育种活动，但该转基因生物还是处于受监管状态，试验、转移等都需报批。田间试验成功完成后，研究者可以向CFIA提出解除监管申请。如果转基因作物的产品被用作食品、饲料或食品、饲料的加工原料，还需进一步评价，食品由HC评价审批，饲料仍由CFIA评价审批。得到种植（解除监管）、饲用、食用审批后，方能商业化生产，进入市场。
1.2 田间试验
图1是CFIA在1998-2013年批准的PNT田间试验申请数、试验次数、试验的性状数情况。
由图1可见，1988-2013年间，CFIA批准的PNT田间试验情况显示，试验的性状数>田间试验数>申请数；作者根据文献[1]分析统计，CFIA 26年共批准2755项申请，10849次田间试验，试验的性状为16774个次。这说明一项申请可能包括多个试验，而一次试验又可能包括多个性状。
由图1还可以看出，加拿大的转基因植物研究从实验室到田间自1988年开始，速度逐年加快，26年间呈现2个明显的高峰，第一个高峰是1993-2000年，第二个高峰是2008-2012年。在这两个高峰期间，每年的申请数超过100项，田间试验一般400次以上，涉及的性状500个次以上，特别是2009-2012年每年试验的性状数都在1500个次以上，这揭示加拿大的转基因研究已从单个性状向多个性状转变。
这两高峰之外的年份，每年的申请数不超过100项，田间试验一般不超过300次，试验的性状个次也一般在400以下。为什么出现2001-2007年的一段低谷，2013年也陡然下降，单从这些数据本身找不到解释。
1.3 商业应用
图2是1994-2014年2月CFIA批准自由种植即解除监管和可用作饲料以及HC批准可用作食品的PNT（新性状植物）数量分布。
从图2可见， 从1995年起，除2000年外，CFIA每年都批准PNT自由种植和用作饲料；HC则在1994-2014年间每年都批准转基因食品；不同年份的批准数量有些差异，2000年和2001年是明显的低谷。从图2还可以看出，HC批准的转基因食品数>CFIA批准用作饲料的PNT数>CFIA批准自由种植的PNT数。作者根据文献[4]统计，1994-2014年，CFIA批准了84个PNT自由种植，批准了101个PNT可用作饲料，HC批准了107个PNT可用作食品。前10年（1994-2003年）批准的数量与后10年（2004-2013年）批准的数量均基本相等。这说明加拿大转基因植物研究和应用的速度一直较快。
2．涉及的作物
2.1 田间试验
作者根据文献[3]统计，CFIA 1988-2013年批准的10833项田间试验涉及到38种植物，但多数植物试验次数较少，10次试验以下的达17种，10次试验以上的植物21种，50次试验以上的13种，100次试验以上的9种，基本上都是主要农作物，500次试验以上的6种，即甘蓝型油菜、白菜型油菜、大豆、玉米、马铃薯、小麦。图3是加拿大转基因田间试验最多的10大作物的试验次数图。
由图3可见，加拿大转基因植物研究田间试验几乎涉及到了所有的主要农作物，研究最多的是Canola（甘蓝型和白菜型油菜），占总数的66.2%，其次是大豆、玉米、马铃薯、小麦等，这6大作物约占总数的88.5%。苜蓿、芥菜型油菜、亚麻、烟草研究也较多。试验的其他28种植物是：甜菜、Camelina，白杨、红花、埃塞俄比亚芥、小扁豆、豌豆、葡萄、白三叶草、大麦、黑杉、小糠草、Cuphea，番茄、白杉、Monococcum、向日葵、Canary Seed，硬粒小麦、草莓、花椰菜、Castor bean，Perennial Ryegrass，樱桃、日本三叶草、南瓜、白芥、甜蒿（Sweet Wormwood）。
油菜在加拿大甚至在现在的英语中多称Canola，这是加拿大人创造的英文单词，意为Canadian oil with lower erucic acid（加拿大低芥酸菜油）。传统的菜油主要含6种脂肪酸，其中芥酸高达50%。芥酸分子较大，24个碳原子，被认为不宜被人消化吸收，甚至有人认为对人体有害。美国食品药品管理局就曾一直禁止菜油食用，直到Canola问世，低芥酸菜油才在1985年被批准食用。低芥酸油菜是由加拿大学者1960年代创造、1970年代后推广于全世界，因而油菜成为加拿大的第二大作物。综上可见，农作物在加拿大的重要性越大，有关研究越多。
2.2 商业应用
表1是1994-2014年2月111项PNT商业应用申请涉及的作物情况及CFIA和HC批准的情况。
|
作物 |
申请数 |
种植 |
用作饲料 |
用作食品 |
|||
|
批准数 |
未批理由 |
批准数 |
未批理由 |
批准数 |
未批理由 |
||
|
玉米 |
33 |
32 |
1个撤回 |
32 |
1个撤回 |
32 |
1个未申请 |
|
大豆 |
16 |
15 |
1个非新性状 |
16 |
15 |
1个非新食品 |
|
|
甘蓝型油菜 |
15 |
13 |
2个非新性状 |
13 |
2个不用作饲料 |
15 |
|
|
棉花 |
13 |
0 |
13个未在加拿大种植 |
12 |
1个撤回 |
13 |
|
|
小麦 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|||
|
马铃薯 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|||
|
水稻 |
4 |
0 |
4个未在加拿大种植 |
4 |
4 |
||
|
番茄 |
4 |
0 |
4个未申请 |
0 |
4个未作饲料评价 |
4 |
|
|
向日葵 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|||
|
白菜型油菜 |
2 |
2 |
2 |
0 |
2个非新食品 |
||
|
硬粒小麦 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|||
|
南瓜 |
2 |
0 |
2个未在加拿大种植 |
0 |
2个不用作饲料 |
2 |
|
|
甜菜 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|||
|
苜蓿 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||
|
芥菜型油菜 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||
|
亚麻 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||
|
小扁豆 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||
|
合计 |
111 |
84 |
27 |
101 |
10 |
107 |
4 |
从表1可见， 111项申请涉及17种植物，基本包括了所有主要农作物。申请最多的是玉米，达33项，被批准32项。其次是大豆、油菜、棉花，分别为16，15，13项。除申请者撤回、未在加拿大种植和审批机关不认为是新性状或新食品的以外，都被批准。未被认为是新性状或新食品，即认为就是传统植物或食品，其实也是可以种植、饲用或食用。
3．涉及的性状
3.1 田间试验
图4是CFIA批准的10833项转基因植物田间试验涉及的转基因性状的次数分布。
由图4可见，加拿大转基因植物研究就性状而言，涉及最多的是抗除草剂，其次是增产和抗逆性，再次是雄性不育/恢复和抗虫性，产品品质（改变油的组成、改变营养）、抗病毒、抗真菌的研究也不少。由此可见，主要涉及的还是输入性状，输出性状（产品品质）研究较少。
为了分析加拿大转基因研究重点在性状方面的变化，根据文献[3]的数据，作者分年统计了1988-2013年研究最多的6大性状即抗除草剂、增产、抗逆性、抗虫、雄性不育/恢复、产品品质的田间试验次数，结果如图5所示。
由图5可以看出，抗除草剂一直是研究最多的形状，早期（1999年以前）抗虫性和雄性不育性的研究多于增产和产品品质的研究。近5年来增产和抗逆性研究明显增多，分别跃居第二位和第三位，抗虫性研究在减少，改善品质的研究一直都有一定的份额，基本上一直是第三或第四位。这表明加拿大的转基因作物研究在向增产、抗逆等复杂遗传性状转移，由输入性状向输出性状（产品品质）转移。
3.2 商业应用
图6是111个PNT商业应用申请涉及的转基因性状及数量分布。
在111项申请中，有15项为复合性状申请，其他均为单一性状。从图 7可见，批准应用的性状主要是抗除草剂（72项次）和抗虫（30项次），改变油份和品质有11项次，田间试验较多的增产、抗逆性被批准应用的还很少，各仅1项次。
4．涉及的研发机构
根据文献[4]的资料，111项申请在提出申请时涉及22家研发机构，其中21家公司，1所大学；到现在已有10家公司被收购兼并，111项申请仅涉及12家研发机构。图7是111项申请商业应用（种植、饲用、食用）的PNT现在所涉及的主要研发机构及分布，另外4家机构各1项申请，这4家机构是Cibus Canada Inc. ，DNA Plant Technology，Genective SA 和Saskatchewan大学。
由图7清楚可见，加拿大的转基因技术研究主要由公司主导，在前8位研发机构中，都是公司，而且都是跨国公司，并且都是种业公司。孟山都是当之无愧的转基因技术研究和应用的领导者，获得的批准数为41项，占总申请数的36.9%，遥遥领先，成倍多于第二层次的BASF，拜耳和先锋，获得批准数分别为18，15和13项；第三层次的是先正达和陶氏，均为8项。转基因研究的主力机构正是主要的种业公司，作者认为这决不是巧合，而是必然，现代种业必须走而且正在走生物技术之路。
5．结论和讨论
26年来，加拿大转基因作物的研究步伐很快，现在的研发速度也并没有减慢，就田间试验的位点数和基因结构数量而言，反而是日益加快。
加拿大的转基因研究几乎涉及到了所有的主要农作物，农作物在加拿大的重要性越大，有关研究越多。当前还主要集中于油菜、玉米、大豆、棉花、马铃薯等作物。
研究的性状主要是抗除草剂和抗虫性，其次是农艺性状、产品品质，再次是抗病性。输入性状的研究远远多于输出性状研究，现在正在改变。
转基因作物研究由跨国种业公司主导，孟山都是当之无愧的转基因技术研究的领导者。
从加拿大CFIA和HC受理和批准的PNT应用申请来看，被批准率很高。批准率最高的是用作食品，110项申请，卫生部批准了107项，其他3项也不是被否决，是卫生部不认为是新食品，即不属于审批对象。其次是用作饲料，111个PNT中101个被批准，另10个的情况是，4个未申请，2项申请被撤回，4个PNT不用作饲料。被批准种植的PNT数是84个，其他27个PNT的情况是，19个不在加拿大种植，4个未申请，1个申请被撤回，3个不被认为是PNT。这似乎说明，除申请者主动撤回外，似乎没有被审批机关否定的情况，CFIA和HC也没有相互否定的情况。这说明近30年研发的转基因作物都是安全的。
从加拿大转基因作物研究来看，转基因技术农业应用是必然趋势，不会有回头路！
