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轉基因種子
來源:互聯網

轉基因種子是指利用轉基因技術,將人們期望的目標基因,經過人工分離、重組后,導入并整合到生物體的基因組中,形成與原來種子不相同作物特性的新作物品種,從而改善作物原有的性狀或賦予其新的優良性狀。

轉基因植物可通過原生質體融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程技術獲得,有可能改變植物的某些遺傳特性,培育高產、優質、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種。

中國轉基因種子市場規模巨大,呈現出快速增長的趨勢,主要種類包括轉基因大豆轉基因玉米轉基因棉花等。1994年5月3日,由中國科學院合肥分院等離子體物理研究所科研人員與安徽省農科院聯合育成的世界首例轉基因水稻在安徽省合肥市問世。1996年,首次批準了和大豆的商業化種植,正式開啟轉基因種子產業化。2008年中央一號文件首次提出,啟動轉基因生物新品種培育科技重大專項。2023年農業農村部發布《關于第五屆國家農作物品種審定委員會第四次審定會議初審通過品種的公示》,37個轉基因玉米品種、14個轉基因大豆品種通過初審。

截至2023年,全球現有29個國家種植轉基因作物,美國、巴西、阿根廷等前五大種植國轉基因應用率均達到90%,占全球轉基因種植面積90%。

歷史沿革

在1986年,中國便開啟了轉基因研究之路。1986年3月開始實施的“高技術研究發展計劃”,即“863”計劃為中國轉基因大業拉開了序幕。這一計劃在1987 年年初開始組織實施,在財政條件有限的背景下,本著將有限的經費花到刀刃上的原則,中國選定了7個高技術領域的15個主題項目來跟蹤世界先進水平,縮小同發達國家的差距,其中就包括生物技術領域的“高產、優質、抗逆的動植物新品種”主題。1994年5月3日,由中國科學院合肥分院等離子體物理研究所科研人員與安徽省農科院聯合育成的世界首例轉基因水稻在安徽省合肥市問世。

全球轉基因作物商業化始于1996年,美國首次批準了轉基因玉米和大豆的商業化種植,正式開啟轉基因種子產業化,現代農業開始進入新階段,進一步推動轉基因作物生產種植技術的快速發展。1999年初,印度在全國9個邦的40個不同地區同時開始BT轉基因棉的大田種植試驗;2000年,卡納塔克邦也宣布開始試栽BT棉。

2008年中國啟動轉基因生物新品種培育科技重大專項以來,在基因挖掘、遺傳轉化、品種培育、安全評價與管理等方面,取得了一系列重大進展。在充分評價安全性、有效性基礎上,一批轉基因品種依法獲得安全證書。同年10月黨的十七屆三中全會決定強調,實施轉基因生物新品種培育科技重大專項。隨后出臺的《國家糧食安全中長期規劃綱要》也對轉基因生物新品種培育科技重大專項提出明確研發方向。2012年9月,法國科學家塞拉利尼在 《食品與化學毒理學》發表文章稱,使用抗除草劑的NK603轉基因玉米喂養的試驗鼠出現高致癌率。

2015年3月5日,巴西國家生物安全技術委員,在巴西利亞舉行的第180次常會上通過決議,決定接受陶氏益農種子和生物技術(巴西)公司與孟山都公司(巴西)公司的申請,允許其兩個轉基因玉米品種在巴西進行商業化推廣。2016年,《“十三五”國家科技創新規劃》(下稱《規劃》)也給出了轉基因五年的發展目標,提出加大轉基因玉米、大豆、棉花的研發力度,推進新型抗蟲玉米、抗除草劑大豆、等重大產品產業化。同年3月,印度政府頒布命令,要求孟山都將其對當地公司收取的轉基因棉花種子專利費削減近70%,并暫停提供新技術。2019年3月28日,股份有限公司發布公告稱,其研發的轉基因大豆轉化事件獲得政府的正式種植許可,該轉基因大豆產品具備兩種除草劑抗性。這是中國公司研發的轉基因種子首次在國際上獲得種植許可。

2020年4月,俄羅斯科學家團隊通過轉基因技術獲得發光煙草,能將植物體中的咖啡酸轉化為熒光素,經轉化后的煙草可持續發光且肉眼可見,使得檢測蛋白表達更為簡便,檢測成本大大降低。2021年中國啟動轉基因玉米大豆產業化試點工作,在科研試驗田開展。2022年擴展到內蒙古自治區云南省的農戶大田。2022年11月24日,大北農發布關于控股子公司轉基因抗蟲大豆產品DBN8002獲得阿根廷種植許可的公告。這是大北農生物技術在南美市場取得的又一里程碑式進展。2023年5月,加拿大政府宣布基因編輯的種子和植物材料將不被歸類為轉基因作物,而是被視為傳統作物。同年5月3日,加拿大農業和農產品部長表示,加拿大食品檢驗局將著手更新該國種子法規第V部分的指南。

2023年6月16日,賓夕法尼亞大學研究人員在國際學術期刊《生物材料》上發表論文,其培育出一種轉基因萵苣,長出的葉子含有可轉化成胰島素的物質,制成粉末口服可有效降低糖尿病小鼠的血糖水平。6月30日,日本農林水產省(MAFF)發布2022年轉基因植物實況調查結果,旨在摸清油菜和大豆進口口岸周邊地區的轉基因油菜轉基因大豆的生長情況以及對可近緣雜交物種的影響,并以此評估由于運輸過程中轉基因作物散落導致的轉基因逃逸對當地生物多樣性的影響。2023年10月17日,農業農村部公示第五屆國家農作物品種審定委員會第四次品種審定會議初審通過的轉基因玉米、大豆品種及相關信息,其中包括37個轉基因玉米品種、14個轉基因大豆品種通過初審,申請公司包括大北農登海種業等。

技術原理

轉基因技術主要原理是將某種生物的基因導入到另一種生物體的基因組中,改變后者的遺傳性狀,使之更加優良。轉基因技術是一種將一個生物體的基因轉移到另一個生物體脫氧核糖核酸中的生物技術。轉基因的安全性具有“多重防護”,不僅后續檢測可以證明其安全性,而且在科學原理上也是安全可控的。轉基因育種的本質是科學家在了解一個或幾個基因的功能后,將其轉入目標作物,讓目標作物產生農業上需要的性狀,這個過程是可預期、可控制的。轉基因技術可以應用于動物、植物和微生物。作物轉基因是在常規育種技術的基礎上,利用現代分子生物學技術將某些生物的基因轉移到作物的遺傳物質中去,使其有效表達出相應的產物(蛋白質核酸),在產量、抗性、營養品質、消費品質等方面向人們所需要的方向轉變。

轉基因種子優勢

增產增收

全球轉基因技術的研發與應用表明,轉基因種子的優勢一是增產,轉基因的主要功能是抗蟲、耐除草劑,抗蟲和抗除草劑等轉基因作物的種植不僅在提高農作物產量方面成效顯著,而且在改善農業生態環境方面也顯示出巨大的優勢。相比普通的玉米,轉基因可以帶來大概10%左右的產量提升。提高了抗逆性,減少了農藥的使用量,提高了單位面積的產量,增加了農民的收入。

減少勞動投入

轉基因種子的優勢二是減少種植者的勞動投入。比如大豆生長過程中的禾本科雜草,玉米種植也面臨這個困難。運用轉基因技術培育高產、優質、多抗、高效的新品種,能夠降低農藥、肥料投入,對緩解資源約束、保護生態環境、改善產品品質、拓展農業功能等具有重要作用。

產業鏈

轉基因種子產業鏈分為上游性狀公司,中游種子公司,以及下游經銷商等。

上游性狀公司

性狀公司研發新的抗蟲、抗除草劑、高產等新的性狀,除上海交通大學、農科院等科研院所外,企業的主要參與者包括隆平高科及其子公司、大北農先正達等等。如性狀公司大北農合作的種企有130多家,其子公司還收購了種子企業云南大天種業、鮮美種苗推進“育繁推一體化”;隆平高科旗下擁有瑞豐生物、隆平生物等技術平臺推進性狀開發,后端則以玉米科學院、聯創種業為主推進品種轉育,同時也與黑龍江墾豐種業有限公司等種企在育種、制種、農業服務等方面達成了合作。

2023年7月,美國植物合成生物學公司Calyxt和農業精準基因編輯公司Cibus宣布,兩家公司達成最終合并協議,創建一家新的行業領先公司Cibus Inc.,并建立世界上最先進的性狀開發和新一代植物育種設施。

中游制種公司

中游制種公司則參與性狀與植株的整合、種子的商業化生產等。

中國主要參與者有荃銀高科登海種業豐樂種業等等。通過初審的轉基因玉米品種中,隆平高科及其子公司、中國種子集團有限公司大北農及其子公司、登海種業分別占8個、4個、3個和2個;轉基因大豆品種中,大北農占5個。在美、歐等發達國家政府的大力支持下,跨國公司通過企業重組、并購,加大了轉基因作物產業化的規模,如美國孟山都公司、美國杜邦—先鋒公司先正達公司、德國拜耳和巴斯福公司等已經迅速成為全球農業生物技術研發的主體,圍繞基因、人才和市場的國際競爭日趨白熱化。

市場前景

優點

市場結構

從市場結構來看,中國的轉基因作物種植面積較少,行業集中度低,市場還有著很大的開發空間。

2017年,中國的轉基因作物種植面積為280萬公頃,全球排名逐步下滑,從2001年的第4名,掉到2017年的第8名。2019年美國轉基因作物種植面積占總耕地面積的 45.33%,而中國占比僅為 2.68%。2020年中國種業市場CR5僅為12%,而海外可達到52%。

市場規模

從市場規模來看,商業化較晚的玉蜀黍屬、大豆有望創造數百億元的收益。

截至2019年美國轉基因作物的總種植面積達到7150萬公頃,占全球總種植面積(1.904億公頃)的38%,美國在轉基因作物種植方面持續領先于全球。2022年中國玉米種植面積約6.5億畝。2023年1月13日,農業農村部發布《2022年農業轉基因生物安全證書(生產應用)批準清單(二)》,其中包括2個轉基因玉米項目和1個轉基因大豆項目。

市場效益

轉基因技術發展帶來的生態效益、經濟效益顯著。國際上轉基因生物新品種從抗蟲和耐除草劑等第一代產品,向營養品質改良和提高產量等第二代產品,以及工業、醫藥和生物反應器等第三代產品轉變,多基因聚合的復合性狀正成為轉基因技術研究和應用的重點。巴西、阿根廷種植轉基因大豆后出口量逐年增長,2019年巴西和阿根廷大豆出口量占全球的一半以上。南非推廣種植轉基因抗蟲玉米后,單產提高了一倍,由玉米進口國轉變為玉米出口國。

缺點

投入巨大

轉基因種子是個前期投入巨大、風險很高的行業,從研發到上市要經歷漫長的過程,理想情況下需要 5-8 年時間,轉基因種子從研發早期到通過一系列試驗、進行監管登記大概需要1.36億美元的成本。中國是全球第二大種子市場,市場規模高達1200億,然而,中國頭部種企在全球市場的占有率僅為5%,國內種子市場也極為分散。主要原因是研發壁壘薄弱,缺乏自主研發能力。隨著轉基因時代的到來,研發難度大幅增加,需要持續高額研發投入。研發能力差、僅靠模仿生存的企業將逐漸被淘汰。相反,具備技術領先優勢的種企將不斷提升市場份額,行業集中度也將迅速提升。轉基因種子行業發展空間很大,但是具體推動過程中需要大量的資金、資源支持,推廣過程中需要大量的時間和經驗積累,因此,行業的技術和產業鏈壁壘較高,未來玉米、大豆轉基因種子商業化落地后,種子行業依舊將保持“強者恒強”的局面,并且行業CR5將持續提升。

不確定性

轉基因生物安全證書的有效期為五年,轉基因農作物種子生產經營許可證有效期不得超出農業轉基因生物安全證書規定的有效期限。?在此期間需要獲得品種審定、種子生產和經營許可證,才能進入商業化生產應用。然而,由于初期審核體系不完善以及關于轉基因的輿論風波,一些新品系等待了十多年仍未進入下一步。例如,1999年農業部受理了華中農業大學培育的“華恢1號”及雜交種“Bt汕優63”,但直到2009年才頒布安全證書,而直到2014年證書過期也未獲得審定通過。同時,轉基因玉米品種“轉植酸酶基因玉米BVLA430101”的轉基因安全證書也在2014年過期。

法規

國外

2014年5月5日,法國最高法院和參議院共同通過法案,禁止種植美國孟山都公司生產的MON810轉基因玉米。2018年,歐盟委員會通報,歐盟議會正式批準轉基玉米和甜菜進口預案,并同意歐盟成員國進口4種轉基因玉米和1種甜菜。法案強調,所有進口的轉基因玉米和甜菜,必須嚴格限定在食品加工和飼料業使用,不得直接向消費者出售或食用。2015年1月3日,德國農業部部長克里斯蒂安·施密特于9月底要求在德國禁止八個轉基因玉米品種的種植,理由是轉基因玉米的種植與德國傳統種植作物不相容,擔心其種植會給傳統作物和有機作物生產帶來負面影響。2020年10月14日,女王陛下政府宣布,從2021年1月1日起實施新的轉基因生物安全監管政策。2023年6月,歐盟計劃取消對部分轉基因作物的限制。2021年11月17日,印度食品安全標準局發布D.L-33004/99號文件,即《2021年食品安全和標準(轉基因或基因工程食品)法規通知草案》。

國內

2022年2月28日,發布《2022年農業轉基因生物監管工作方案》,強化種子生產經營監管。加強對種子生產基地及疑似種子生產田的排查力度,在種子下地前和苗期及時開展檢測,查早查小,防止非法轉基因種子下地。加大種子加工和經營環節的轉基因成分抽檢力度,依法嚴懲非法加工經營行為,防止非法轉基因種子流入市場。

2023年11月,農業農村部發布《關于第五屆國家農作物品種審定委員會第四次審定會議初審通過品種的公示》,37個轉基因玉米品種、14個轉基因大豆品種通過初審。

相關事件

甘肅出臺轉基因種子禁令

2013年,甘肅省張掖市出臺轉基因種子“禁令”,該市成為了中國第一個,也是唯一一個明令禁止轉基因種子的地級市。將2013年的轉基因安全之爭推向了另一個高峰。2013年11月05日,張掖市委書記陳克恭首次對張掖“禁令”做出回應。陳克恭表示,“建設農產品安全大市、打造綠色有機農產品特色品牌,前景非常廣闊,但道路曲折、任務艱巨”,各級各部門要“做好應對各種非議、頂住各方壓力,以‘惡舉辦善事’的思想準備”。

轉基因食品謠言

沒有任何科學證據表明轉基因食品會導致癌癥。將轉基因食品與癌癥聯系在一起的說法源于2012年塞拉利尼博士的一篇論文,但法國歐洲食品安全局經過長達六年的研究,耗資超過1億元人民幣,最終結果表明轉基因玉米并未引發任何負面效應,更未發現其具有慢性毒性和致癌性。關于轉基因食品會致癌、導致不孕不育、影響后代等傳言都是虛假的。有關當局和專家已經多次用科學實驗和生產實踐的數據予以澄清,但在互聯網上仍不斷出現這些誤導性的傳言。事實上,轉基因食品不會影響人類的后代。轉基因食品在人體內不會蓄積,不會隨著攝入量的增加而在體內積累,也沒有產生長期影響的物質基礎,不會進行代際傳遞,更不會改變人類的基因。國內外已經進行了大量轉基因產品的多代喂養試驗,包括小鼠、豬、肉雞等模式動物,以及與人類親緣關系最近的猴子的長期喂養試驗,都證明轉基因食品對后代沒有影響。

轉基因大豆種子走出國門

2019年2月27日,大北農股份有限公司收到阿根廷國家政府的生產及勞動部正式書面通知,大北農下屬子公司北京大北農生物技術有限公司研發的轉基因大豆轉化事件DBN-09004-6獲得阿根廷政府的正式種植許可。3月28日,北京大北農科技集團股份有限公司發布公告稱,其研發的轉基因大豆轉化事件獲得阿根廷政府的正式種植許可,該轉基因大豆產品具備草甘膦草銨膦兩種除草劑抗性。

花一億元駁斥一篇轉基因論文

2012年9月,塞拉利尼在《食品和化學毒物學》上發表了相關研究,稱用抗除草劑的NK603轉基因玉米喂養的大鼠,致癌率大幅度上升。他呼吁科學家對大鼠進行長期的轉基因喂養研究。?歐洲啟動了三項研究,分別是歐盟資助的“轉基因生物風險評估與證據交流”項目(GRACE,為3個月與1年喂養試驗)和“轉基因作物2年安全測試”項目(G-TwYST,為3個月與兩年喂養試驗),以及法國的“90天以上的轉基因喂養”項目(GMO90+)。三項的研究結論駁斥了他的錯誤結論,共計耗費1500萬歐元,約合1.13億元人民幣。?

參考資料 >

轉基因育種大勢所趨,種業“五虎”誰能取勝?.今日頭條.2023-11-20

轉基因技術的優勢.中華人民共和國農業農村部.2023-11-20

1994年5月3日,世界首例轉基因水稻在安徽省合肥市問世.新浪看點.2023-11-20

在穩慎中堅定前行——我國農業轉基因研發成效綜述.中華人民共和國農業農村部.2023-11-20

關于第五屆國家農作物品種審定委員會第四次審定會議初審通過品種的公示.中華人民共和國農業農村部.2023-11-23

國產轉基因玉米、大豆將走上市場?種業命運的轉折站,都誰在車上|產業觀察.百家號-鈦媒體APP.2023-11-23

發展生物技術,印度用轉基因解決吃飯問題.新浪網.2023-11-24

農業農村部:轉基因食品會致癌、引起不孕不育等都是謠言.百家號.2023-11-20

法國科學家:實驗證明轉基因玉米誘發腫瘤.新浪財經.2023-11-24

巴西批準兩種轉基因玉米商業化推廣.新華網.2023-11-23

中國何時種下自己的轉基因糧食?.今日頭條.2023-11-20

10日外媒頭條:印度出重手治理轉基因.新浪財經.2023-11-23

中國自主轉基因大豆種子走出國門 獲阿根廷種植許可.今日頭條-觀察者網.2023-11-23

俄羅斯科學家團隊通過轉基因技術獲得發光煙草.中華人民共和國農業農村部.2023-11-24

轉基因抗蟲大豆產品獲阿根廷種植許可,大北農稱將種業作為第一戰略.今日頭條.2023-11-23

加拿大政府宣布基因編輯作物不按轉基因監管.中華人民共和國農業農村部.2023-11-23

美國研究用轉基因萵苣生產口服胰島素.今日頭條.2023-11-24

日本2022年轉基因植物實況調查結果顯示進口轉基因作物運輸散落不會對生物多樣性產生影響.中華人民共和國農業農村部.2023-11-24

重磅!37個轉基因玉米、14個轉基因大豆品種擬通過初審!.今日頭條.2023-11-20

科學認識轉基因作物及食品.中華人民共和國農業農村部.2023-11-20

理性認識轉基因促進生物育種健康發展.中華人民共和國農業農村部.2023-11-24

【農科智庫編譯】美國Cibus和Calyxt合并創建精準基因編輯和性狀許可公司.今日頭條.2023-11-23

轉基因種子商業化在即,種業革命下種子公司做好準備了嗎?.今日頭條.2023-11-20

國際上轉基因產業發展趨勢如何?.今日頭條.2023-11-23

農作物種子生產經營許可管理辦法.山西農谷管委會.2023-11-20

法國通過法案禁止種植美國轉基因玉米 美農業部回應.新華網.2023-11-23

歐盟批準部分轉基因食物進口:不直接出售 禁止種植.今日頭條.2023-11-23

德國禁止轉基因玉米商業化種植.中華人民共和國商務部.2023-11-23

英國政府宣布從2021年1月1日起實施新的轉基因生物安全監管政策.中華人民共和國農業農村部.2023-11-23

歐盟據稱擬放寬對轉基因作物的限制 以應對氣候變化威脅.今日頭條.2023-11-23

印度發布2021年轉基因或基因工程食品標準法規草案.中華人民共和國農業農村部.2023-11-23

2022年農業轉基因生物監管工作方案.中華人民共和國農業農村部.2023-11-20

張掖回應轉基因禁令稱只為宣傳:從未出現轉基因.中國新聞網.2013-11-08

歐洲多項研究駁斥轉基因致癌論文.中華人民共和國農業農村部.2023-11-24

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