当前位置:  农事资讯新闻速递智慧农业

农业技术革命——转基因技术

2014-01-02 作者:周正剑 章旺根 来源:千人杂志
分享到: 更多
   切换手机版

 中国作为农业大国,用世界9%的耕地养活了21%的人口。2013年,中国粮食全年总产达60194万吨,实现建国以来粮食首次十年增产。但同时,中国粮食进口却不断创新高,2012年中国进口了超过7000万吨的粮食(平均每人超过50公斤),其中谷物类净进口1317万吨,大豆进口5838万吨,并且粮食自给率已跌破90%,粮食安全问题已经引起广泛的关注。同时,中国农业还面临着农药、化肥过度施用的问题。2010年中国化肥、农药总的使用量较1990年分别提高了110%140%。以化肥为例,目前中国的化肥用量是国际平均水平的3倍之多,而肥料利用率较低,如发达国家的氮肥利用率是45%,而中国仅为30%-35%

据法国人口研究所预测,2050年世界人口会从目前的71亿增加到97亿,增幅高达37%。而联合国粮农组织的资料显示,要养活如此多的人口,世界食物的需求将会在现有的基础上翻倍。

世界人口的增加以及因为城市化造成的可耕种土地面积的减少,要求现代农业在有限的土地资源上生产更多的粮食。过去半个世纪,矮秆品种和杂交水稻的培育,对中国和世界粮食增产起到积极的作用。而现代生物技术,尤其是转基因技术,是农业育种技术的一次革命,有希望帮助解决农业面临的一系列问题。

转基因技术的原理和广泛应用

基因是生物体携带的,并决定生物性状的遗传物质。转基因技术是通过现代生物技术,将目的基因从生物中分离出来,再通过一定方法转入到目标生物中,使之获得我们需要的性状。

从某种意义上讲,转基因育种是传统常规育种的延伸。传统常规育种是通过物种的杂交,让作物积累优良的基因,从而获得优良性状。常规育种涉及到的基因成千上万,而且目标基因并不明确。比起常规育种大海捞针式的育种,转基因育种有明确的目标基因,并可通过农杆菌或基因枪等方式帮助目标基因整合到目标作物中。因此,比起常规育种,转基因技术具有目的性强,效率高,周期短等优势,并且可以实现不同物种之间的基因转移。所以,转基因技术在农业上的应用有不可替代的优势。

除了农业外,转基因技术在医学、生物能源上也有广泛应用。实际上,转基因技术第一次大规模应用是出现在医药行业,如运用该技术生产人工胰岛素、人生长激素、疫苗等。如最初的胰岛素是从动物胰脏中提取,不仅生产效率低,价格昂贵,而且动物的胰岛素和人类胰岛素有所区别,使用者会出现不同程度的副作用。而现代使用的胰岛素,是人类通过转基因技术,将人自身的胰岛素基因在工程菌中表达后获取的。通过基因工程获取的胰岛素不仅与人胰岛素无异,并且价格更便宜。除了在医学上的应用,转基因技术同样被认为是未来生物能源发展的关键,如有助于解决利用纤维素产生生物燃料、微藻产油面临的问题。

转基因技术对农业的推动

20世纪80年代,很多跨国种业公司开始农业转基因技术的研究。自1996年全球第一批转基因作物开始商业化以来,这项技术已为全球农业带来了巨大的改变。据国际农业生物技术应用服务组织的资料显示,2012年,全球转基因作物种植面积达到1.7亿公顷(25.5亿亩),种植面积连续17年保持增长,累计种植面积已经超过15亿公顷(将近是中国国土面积的1.5倍)。转基因作物的种植,对全球农业带来可观的经济效益和环境效益。从1996年至2012年期间,因为转基因作物的种植,全球增产的农作物价值高达982亿美元,而杀虫剂使用量减少4.73亿公斤。除此之外,种植转基因作物大量减少了温室气体的排放,如2011年,全球减少231亿公斤二氧化碳的排放,相当于1020万辆汽车的排放量。与此同时,由于种植转基因作物,节省了1亿多公顷土地的使用,有效保护了生物多样性。种植转基因作物的经济收益主要来源于种植成本的减少和粮食产量的提高。如2011年全球种植转基因作物的总收益中,22%是由于成本降低(减少耕犁、劳动力投入和杀虫剂使用),78%是由于粮食产量的增加(增产5020万吨)。

美国是世界应用农业生物技术最成功的国家,其中转基因技术占据了主导地位。在美国,2013年主要三大作物玉米、大豆和棉花,转基因品种所占种植面积的比例分别为90%93%90%[6]。大面积推广转基因作物促进了农作物的稳产和增产,2011年美国玉米、大豆和棉花的单位面积产量分别比1996年提高了24.8%15.8%12.9%

中国棉花每年因虫害造成的损失高达10-15%,害虫抗药性的增加使得化学防治越来越困难。中国较早地研究和推广转基因抗虫棉花,现已成为世界最大棉花生产国和棉花高产国。自1997年开始在国内推广抗虫棉,到2011年中国棉花单产提高近49%。中国在抗虫棉的研究上取得的成绩,是转基因技术应用的成果。

  转基因技术成就了世界种业公司

上世纪八十年代,孟山都、杜邦、诺华(先正达公司的前身)等国际种业公司,率先投入巨额资金进行农业转基因技术的研究。据孟山都公司北亚区总裁艾博文介绍,孟山都的2009年研发投入占其销售收入的10%,每天的科研经费开支高达360万美元。重视发展转基因技术,为这些公司带来丰厚的回报,并奠定了这些跨国公司在种子行业的领先地位,甚至有垄断的趋势。据ETCAction Group on Erosion, Technology and Concentration)资料显示,1996年,世界种业前十强公司销售额占世界总份额的16%,而2009年这一比例达到73%,该年度世界种业前3强孟山都、先正达、杜邦的销售额占世界种子销售总额的53%

孟山都早期是化学工业公司,自1996年开始推广农业转基因作物和1997年将化学工业业务和其他业务分离开来后,才逐渐将发展中心转向农业转基因业务。经过短短几年的发展,孟山都已是世界领先的种业公司,其主要产品转基因种子占据了多种农作物种子70%-100%的市场份额,甚至在美国本土,更占有整个市场的90%[9]1996年,孟山都公司尚未进入世界种业前十强,而2004年一跃成为世界最大的种业公司,至今保持着领先地位,2012年种子销售额更是高达135亿美元。孟山都作为最早发展转基因技术的公司,是转基因技术有力的推动者,同时,转基因技术也是孟山都公司能成功转型,并奠定种子行业领先地位的基础。

中国发展转基因技术——探索农业未来的发展可能

中国是农业大国,人口众多,土地资源相对较少。而如何在有限的土地资源上,生产出更多的粮食,来应付人口增长、土地减少带来的压力,是我国面临的最主要挑战。而随着世界转基因作物种植的推广,发展农业转基因技术为我们提供了一种可能。

虽然我国农业发展取得举世瞩目的成就,但近些年却面临着农作物增长缓慢的情况。如1999年我国水稻单位面积产量为6.34/公顷,是1961年的3.05倍,而自1999年后的十多年期间,我国水稻单位面积的产量仅提高了5.5%。而在此期间,我国人口增长了9%,水稻增产速度显然已经跟不上人口的增长了。另外,玉米是我国种植面积最广的作物,2011年种植面积高达3343万公顷,虽然我国玉米种植面积与美国(3369万公顷)相差不大,但是玉米单产(5.74/公顷)远落后于美国(9.95/公顷),导致中国玉米总产量仅为美国的57.2%。因此,增加粮食单产是我国农业生产迫切需要解决的问题,而转基因抗虫棉在国内的成功应用,说明了转基因技术是提高农业产量的有效途径。在中国,具有自主知识产权的抗虫转基因水稻也为我国水稻生产带来了希望,经对该品种水稻测试表明,种植该水稻可减少80%的农药使用量,相当于每公顷少使用16.77公斤农药,并且转基因水稻比原杂种增产6%-9%

在美国,转基因作物如玉米、大豆、甜菜、棉花等种植面积均超过了90%,而以转基因作物为原料加工的食品比比皆是,民众想完全避开转基因食品是不可能的。同样,转基因技术已与我们的生活紧密相关。在我国,转基因技术已经广泛应用于疫苗生产、胰岛素生产等医学领域中,而为了预防疾病,民众会普遍接受疫苗注射。在食品领域,虽然我国尚未允许大田转基因作物的种植,但同时进口了大量的转基因作物。如2013年我国进口大豆5838万吨,主要来源于美国、巴西和阿根廷,而这些国家生产的大豆主要以转基因为主。简而言之,在中国平均每个人每年消费45公斤左右的进口大豆,而这些进口大豆大部分是转基因的。与此同时,据农业部的资料显示,我国已批准11种转基因玉米进口用做加工原料。因此,在中国,想完全避开转基因产品也是不可能了。

总体而言,转基因技术的发展为世界农业提供了另一种转型可能。美国通过技术优势输出转基因种子和转基因产品获利,而巴西、阿根廷则借助土地资源的优势,种植转基因作物来提高农业竞争力。在这场转基因技术革命中,中国虽然能享受到转基因产品廉价的价格,但同时国内的农业产业(如大豆)受到了严重的冲击。因此,中国应紧随时代的潮流,自行发展农业转基因技术,为解决粮食问题提供新的思路。

我要评论

图文来源网络 如有侵权 请联系删除

扫描二维码关注智农361公众号,了解更多农事资讯

手机长按二维码识别

[责任编辑:智农人] 标签: 宋体 万吨 是我国 带来了 在美国
您可能喜欢的

友情链接

微信分享