新华网郑州5月2日电(新华社记者林嵬 姚润丰)上个世纪九十年代前期,我国发生大面积棉铃虫灾害,一些棉区的棉花亩产降幅达80%。就在棉铃虫肆虐之际,一家跨国公司凭借其领先世界的生物技术,研制出了转基因抗虫棉,并一举占有我国95%的抗虫棉市场份额。
发展国产转基因抗虫棉势在必行。从1996年起,以中国农科院棉花研究所为主体的棉花科研人员,在虫害与跨国公司的“夹击”下,展开了一场科技创新冲刺,靠着不断完善的转基因抗虫棉创新体系,研制出了20个转基因抗虫棉新品种,夺回了70%的市场份额,使我国棉花育种重新站在世界制高点上。
与时间赛跑 与对手赛跑
回忆起当年的棉铃虫害,许多棉农仍为之色变。河南省西华县棉农王爱国说:“一开始,几毫升农药就能杀死棉铃虫,可这小虫很快有了抗药性,到后来,一桶水加20多毫升农药,仍然杀不死。有人将棉铃虫放在农药原液里,它们居然游来游去。” 过量施用农药,不仅增加了生产成本、破坏了生态环境,还损害了棉农健康。1992年至1996年,我国棉农因防治棉铃虫中毒超过24万人次。
我国是世界产棉和消费大国,棉花产业在国民经济中占有举足轻重的地位。近十年来,棉纺织品出口创汇稳居全国商品出口创汇总额第一位,能否治住棉铃虫,关系到我国棉花及纺织产业的兴衰。据统计,仅1992年,我国因棉铃虫害造成的直接经济损失就达100多亿元。
就在我国的棉花产业被棉铃虫搅得天翻地覆之际,国外跨国公司却已掌握了治虫的“法宝”--转基因技术,并生产出转基因抗虫棉。所谓转基因植物,就是将来自某一种植物或微生物、甚至动物的一段遗传物质(DNA)转移到另一种不同的植物中,使人们所希望的生物性状或产物在后者的细胞中得以表达。而转基因抗虫棉,就是通过把一种细菌的DNA片段转移到棉花里,让棉铃虫一吃就死。
上个世纪90年代中期,一家跨国公司的代表来到我国,提出以9000万美元的价格,转让转基因抗虫棉技术。但中国科研人员发现,这种转让只是成果转让,不包括技术的核心部分。是接受跨国公司的苛刻条件,还是背水一战,研制出具有自主知识产权的转基因抗虫棉,我国选择了走自主创新之路。经我国科学家近10年的努力,我国转基因抗虫棉研究取得突破性进展,成为世界上第二个拥有Bt杀虫基因自主知识产权和自主培育转基因抗虫棉新品种的国家。
中国的科研突破使跨国公司“技术垄断”战略破产,但中国巨大的棉花种植、消费市场却强烈吸引着他们,跨国公司抢在我国尚未实现转基因抗虫棉规模化生产、转化之前,直接进入中国市场。1997年,他们在河北省和安徽省建立了两个子公司,并迅速抢占我国95%以上的抗虫棉市场份额。一旦跨国公司完成“棉种垄断”战略,我国的棉花产业将受制于人,变成跨国公司的“生产车间”。
建立转基因技术平台 突破规模转化“瓶颈”
我国转基因抗虫棉虽然实现了科研突破,但成果运用基本停留在实验室阶段,基因转化率低、规模化程度有限,成为制约我国转基因抗虫棉进入市场的“瓶颈”。中国农科院棉花研究所副所长李付广博士说:“上个世纪九十年代末,国外跨国公司每年的基因新材料生产能力为1万株,而我们只有不足100棵。由于不能有效为育种家提供转基因育种材料,严重影响了新品种的培育进程,虽然掌握同样技术,但我们仍无法与他们的转基因棉抗衡。”
为了打破转基因技术规模化“瓶颈”,科技部启动了“国家转基因棉花中试及产业化基地”项目,国家发改委启动了“国产转基因抗虫棉种子产业化”项目。在国家项目支持下,中棉所建立了规模化棉花转基因技术体系平台。
记者来到位于河南省安阳市的中棉所,看到一个功能齐全的棉花转基因材料“工厂式”的生产流水线。据中棉所生物技术室副研究员刘传亮介绍,这是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台。
据了解,花粉管通道法是我国在上世纪80年代就提出的“土生土长”的转基因方法,这个方法虽然在理论上行得通,但因机理不清,实践和理论差距很大。中棉所与江苏农科院合作,通过大量田间实践,弄清了它的机理和规律,并大规模应用。基因枪轰击法是国外针对禾本科植物转基因设计的,在棉花方面还没有成功应用的实例。中棉所通过自主研发和不断创新,在完全无菌的环境中,可以对棉花茎尖进行有效基因转化。在农杆菌介导法转化中,中棉所在营养基配方等关键技术上取得突破,使基因转化周期由原来的12个月缩短到5~7个月,嫁接成活率达90%以上。通过这三种办法,中棉所已具备每年可获得转基因棉花材料1万株的能力,与国外跨国公司水平基本相当。
自2000年转基因技术体系平台建立以来,我国共获得转基因棉花植株20000余份,筛选、评价、鉴定有利用价值的转基因棉花种质材料1000多份,其中的621份转基因材料已发放给国内主要棉花育种单位,并培育转基因棉花新品种20多个,新品系42个。
引入开放合作机制 建立棉花科研“联合舰队”
与科研实力雄厚的跨国公司竞争,仅靠处在“科研链”中下游的中棉所显然不够,需要在全国范围整合科研资源,形成棉花科技创新“联合舰队”。
中棉所所长喻树迅博士说,我国的科研机构设置存在“小而全、大而全”的通病,在旧体制下,别说科研单位之间联合攻关,就是在同一科研单位内部也很难形成合力,这种分割机制很难快速创造出突破性的品种。如果国内棉花科研机构不形成一个创新团队,将被跨国公司各个击破。
中棉所以规模化转基因技术平台为纽带,把拥有自主知识产权抗虫基因的上游科研单位,具备先进棉花育种技术的中游单位和从事新品种培育、示范、营销的下游单位结合起来,有力推动了国产转基因抗虫棉技术创新与产业化进程。
中棉所副所长李付广博士以中棉所41号转基因抗虫棉研制推广为例,介绍“联合舰队”的运作模式。抗虫基因由中国农科院微生物所郭三堆研究员提供后,再由中棉所转基因实验室将基因导入中棉所23号优系中,再经中棉所育种家郭香墨研究员领导的课题组选育而成,最后由中棉所科技贸易公司进行中试、示范和推广应用。这个品种2002年底经国家审定后,已推广应用1500多万亩。
中棉所目前已与我国从事基础研究的8家上游基因构建单位开展了全面合作,并将所获得的转基因棉花种质新材料快速发放给全国10余家棉花育种单位,快速培育出适宜不同棉区种植的一系列国产抗虫棉新品种。这种合作,避免了低效率的简单重复,全面提高了我国棉花产业的创新能力和国际竞争力。
据了解,国外抗虫棉品种目前只有中早熟类型,但国产转基因抗虫棉除了中早熟类型外,还有早熟、杂交抗虫棉等特异类型。另外,国产转基因抗虫棉品种除了性能和国外抗虫棉相当外,还普遍比其增产10%以上,杂交抗虫棉则增产20%以上。到2005年,国产转基因抗虫棉已累计推广9000多万亩,创造社会经济效益150多亿元。(完)
新闻背景:什么是转基因抗虫棉
新华网郑州5月2日电(记者林嵬)转基因抗虫棉,就是通过生物技术,把一种细菌的遗传物质(DNA)片段转移到棉花里,让棉铃虫一吃就死,具有抗虫性状的棉花。
中国农科院棉花研究所副所长李付广博士说,这种能杀死棉铃虫的基因来自一种叫“苏云金芽孢杆菌”的细菌,这种细菌产生的蛋白质叫晶体蛋白质。由于棉铃虫是碱性胃,一旦吃了转基因棉花,这种蛋白质在碱性胃条件下,能够在两个特定的位点被酶切开,从而产生毒性,毒死棉铃虫等害虫。而包括人在内的哺乳动物是酸性胃,这种蛋白质在酸性胃条件下,任何部分都可以被酶切开,从而转化为有益的氨基酸被吸收利用。
中棉所专家指出,21世纪是生物世纪,农作物性状转基因是发展优质高效农业的重要方面。目前,美国种植的各类转基因棉已占到其棉花总面积的76%。转基因棉是我国目前唯一被获准生产的转基因作物,转基因技术不仅能抗虫,还可以改良棉花纤维品质。我国科技人员正尝试把兔毛角蛋白基因和棉花结合在一起,产生出一种带有兔毛品质的新型棉纤维。(完)
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