华中农业大学转基因抗虫水稻研发进展

在强大的基础研究的保障下，华中农业大学水稻团队是目前国际国内培育转基因抗虫水稻最为优秀的团队之一。本团队于1995年启动转基因抗虫水稻研究，1999年成功培育出转基因抗虫品系华恢1号及其杂交组合Bt汕优63。经过长达11年的中间试验、环境释放和生产性试验以及严格的食用饲用安全性评价后，两个转基因抗虫品系于2009年获得农业部颁发的生产应用安全证书，这是我国颁发的首例转基因粮食作物生产应用安全证书，也是世界首例转基因水稻安全证书。之后，团队进一步培育出新型转基因抗虫水稻、双价Bt转基因抗虫水稻、大米中不含外源蛋白的转基因抗虫水稻以及正在培育大米中不含外源基因和外源蛋白的转基因抗虫水稻，呈现强大的研发优势。作为“转基因生物新品种培育”国家科技重大专项的第一重大课题‘抗虫转基因水稻新品种培育’的主持单位领导全国20多家研究单位经过5年的专项的实施，取得了一系列重大成果，在由三部委（科技部、发改委和财政部）组织的2次中期评估中名列第一。

一、华恢1号及其杂交组合Bt汕优63

华恢1号由明恢63为受体材料，通过导入cry1Ab/cry1Ac抗虫基因而选育成。Bt汕优63为华恢1号与珍汕97组配的抗虫杂交组合。华恢1号的大田中试于1999年至2000年在华中农业大学实验农场进行，环境释放试验于2001年和2002在湖北省10个不同生态区进行，生产性试验于2003-2004年在湖北省的5个生态区进行。所有试验结果一致表明，该转基因抗虫恢复系华恢1号不仅抗螟虫效果显著，而且其丰产和稳产性能突出。

中科院农业政策研究中心对2001-2003年抗虫水稻在湖北的试种调查，结果表明，种植抗虫稻比非抗虫稻农户每公顷少施农药15.4公斤，少投入劳动力17工日，生产成本下降13%，每公顷增收900—1200元（按2002年价格计算）。中国农科院植保所和水稻所的环境安全检测结果显示，华恢1号及其杂交组合对靶标昆虫抗性强而对周边生态环境和植物等没有任何影响。中国疾控中心、农业部农产品质量监督检验测试中心（北京）和湖北省疾控中心对华恢1号和对照明恢63进行主要营养成分和抗营养因子、农药残留与重金属含量、热稳定性和消化稳定性、急性毒性、传统畸形、慢性毒性、三代繁殖和致癌试验等证实：华恢1号与对照明恢63的主要营养成分和抗营养因子、农药残留与重金属含量没有差异；华恢1号的稻谷对受试的大白鼠或小白鼠包括它们在任何一代的胚胎没有急性、进行性或不可逆性毒性和致畸、致癌作用。2009年8月17日农业部颁发了华恢1号和Bt汕优63在湖北省生产应用安全证书。

当前，利用华恢1号共培育出育性稳定的抗虫不育系5个、抗虫恢复系40多个，配制优良抗虫杂交组合50多个，几乎包含了目前生产上最优良水稻杂交组合；育成一批兼抗白叶枯病和稻瘟病的抗虫品系，配制出多性状聚合的杂交组合20余个。

二、新抗虫基因挖掘及抗虫转基因水稻培育

挖掘并改造合成了两个新抗虫Bt基因cry1C和cry2A（均已获专利）；建立高效籼稻转基因品种培育技术体系（已获三项专利）；利用2个新抗虫基因培育出高效抗虫的转基因水稻新品系T1C-19和T2A-1。室内和田间抗虫性检测结果显示，T1C-19和T2A-1抗虫性均达到95%以上。目前该新型抗虫转基因品系T1C-19和T2A-1已完成转基因生物安全评价的中间试验、环境释放和生产性试验；农业部农产品质量监督检验测试中心（北京）和中国农科院植保所对这两个转基因抗产品系进行了环境安全及食用饲用安全性评价，结果显示，T1C-19和T2A-1对靶标害虫具有优良的抗虫特性，对非靶标昆虫及其天敌没有任何影响；主要营养成分和抗营养因子、农药残留与重金属含量、热稳定性和消化稳定性、急性毒性、传统畸形、慢性毒性和致癌试验等与明恢63一致。2012年申请了生产应用安全证书。

目前，利用T1C-19和T2A-1育成了育性稳定的抗虫不育系8个、抗虫三系和两系恢复系50多个，配制优良杂交组合80多个。选育出60余份兼抗白叶枯病和稻瘟病的抗虫品系，配制多性状聚合的杂交组合48个。可以预期这些抗虫转基因品系将有巨大的生产应用价值，他们生产应用将产生巨大的社会、经济效益和生态环境效益。另外，该两个基因已经被应用于棉花、玉米、甘蔗和油菜的转基因抗虫育种。

三、双价Bt转基因抗虫水稻的培育

根据以往的经验，当长期使用一种化学杀虫剂时，昆虫会对其产生稳定的可遗传的抗性。因而，理论上昆虫的这种强的遗传变异能力对于Bt杀虫晶体蛋白也不例外。实际上，目前在实验室、温室和田间都人工筛选到了可以对Bt蛋白产生稳定抗性的昆虫株系。此时，培育多价转基因抗虫水稻可以大大延长其抗虫性能的寿命。假定一个Bt转基因作物的使用寿命为10年，从理论上讲，含有两个作用机制不同的Bt基因的转基因作物的使用寿命则可达100年。因此，基于已经培育的四个单Bt基因抗虫水稻品系，我们已经配制了1C*/1Ab、 2A*/ 1Ab、1C*/1Ac、2A*/ 1Ac和1C*/2A*等5个双价Bt转基因抗虫水稻组合；室内室外抗虫试验均显示其表现高效抗虫性；主要农艺性状与受体亲本一致。目前正在申报安全性评价的中间试验。

四、大米中不含外源蛋白的转基因抗虫水稻培育

尽管已有10多个国家对Bt蛋白做过食用安全性评价，证明其对人和牲畜无害，在有机农产品生产过程中，Bt蛋白制成的农药是主要的害虫防治手段，但仍有部分公众对抗虫水稻中产生的Bt蛋白抱有疑虑。为了解除这种疑虑，本团队利用分离克隆的绿色组织特异表达启动子驱动Bt基因表达，培育在大米中不含Bt蛋白而抗虫性优良转基因抗虫水稻新品系RJ5。目前这个转基因抗虫新品系正在进行安全性评价的中间试验。