轉(zhuǎn)基因技術(shù)是通過基因工程手段，將人工分離和修飾過的基因?qū)�入到生物體基因組 中，通過外源基因的穩(wěn)定遺傳和表達(dá)，達(dá)到品種創(chuàng)新和遺傳改良的目的。轉(zhuǎn)基因技術(shù)包 含了幾個(gè)關(guān)鍵的步驟：一是取得符合要求的目的基因，二是將目的基因連接成重組DNA， 三是將重組 DNA 導(dǎo)入到受體細(xì)胞中，四是將能表達(dá)目的基因的受體細(xì)胞挑選出來，得到高效表達(dá)的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是現(xiàn)代分子生物學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物：在 20 世紀(jì) 50 年代科學(xué) 家揭示了 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，世界開始真正從分子水平認(rèn)識了基因，同時(shí)也開始了 通過直接改造基因來改造生物的科學(xué)實(shí)踐。

　　轉(zhuǎn)基因的技術(shù)方法:

　　目前，植物轉(zhuǎn)基因主要采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、基因槍法和花粉管通道法三種技術(shù)方法。

　　（1）農(nóng)桿菌介導(dǎo)法：目前雙子葉植物遺傳轉(zhuǎn)化最常用的方法。它是將植物表達(dá)載 體轉(zhuǎn)入根癌農(nóng)桿菌，以根癌農(nóng)桿菌工程菌為介導(dǎo)，通過侵染受體植物后將其所攜帶的 Ti- 質(zhì)粒上的一段目的 DNA 插入到受體細(xì)胞基因組中，從而實(shí)現(xiàn)新基因的導(dǎo)入與整合。根癌農(nóng)桿菌 Ti-質(zhì)粒轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是目前技術(shù)方法最成熟的基因轉(zhuǎn)化途徑。長期以來，農(nóng)桿菌介 導(dǎo)轉(zhuǎn)化方法僅局限于雙子葉植物，直到近年才在單子葉植物（如水稻、玉米等）中得到 廣泛應(yīng)用。

　　（2）基因槍法：利用火藥爆炸、高壓放電或高壓氣體驅(qū)動(dòng)力，通過基因槍將包裹 了帶外源目的基因的高速微彈直接送入完整植物細(xì)胞中。外源目的基因隨機(jī)插入到植物基因組中，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因操作。與農(nóng)桿菌介導(dǎo)法相比，基因槍法不受植物是否單子葉或雙子葉類型的限制，對靶細(xì)胞、受體材料來源基本無嚴(yán)格要求，小到細(xì)胞大至組織、 器官等均可作為受體實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化；但基因槍法產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因植物中，外源基因的表達(dá)不如農(nóng)桿菌介導(dǎo)法穩(wěn)定，成本也相對較高。

　　（3）花粉管通道法：這種方法由我國科學(xué)家周光宇于上世紀(jì) 80 年代初發(fā)明，主要原理是利用植物在開花、受精過程中形成的花粉管通道，將外源 DNA 液用微量注射器 注入花中，帶入受精卵而自然發(fā)育成種子。該法最大的優(yōu)點(diǎn)是不依賴植物組織培養(yǎng)，也不需要特殊儀器設(shè)備，技術(shù)相對簡單易行。

　　轉(zhuǎn)基因技術(shù)的比較優(yōu)勢:

　　轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是轉(zhuǎn)基因育種，這其中轉(zhuǎn)基因抗蟲和耐除草劑農(nóng)作物的培育最為普遍。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，這些具有植物保護(hù)的性狀是農(nóng)業(yè)害蟲控制和雜草防除的有效途徑，對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性具有重要的意義。以轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米為例，世界范圍內(nèi)玉米害蟲約 350 種，其中以玉米螟的分布最廣、危害最大。在我國，玉米螟屬周期性大爆發(fā)害蟲，一般發(fā)生年可使春玉米減產(chǎn)10%左右，夏玉米減產(chǎn)20%~30%，并能危害多種作物。目前國際上推廣應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米多為表達(dá) Cry1Ab 或 Cry1F 等晶體蛋白，這類蛋白是專一性的高效殺蟲蛋白，當(dāng)玉米螟取食后會(huì)穿過其圍食膜并與腸道上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，形成穿孔，細(xì)胞因失去滲透平衡死亡，最后導(dǎo)致害蟲死亡。

　　根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織的統(tǒng)計(jì)，以輸入耐除草劑、抗蟲和抗病毒等性狀為目標(biāo)的第一代轉(zhuǎn)基因作物使全球農(nóng)民和糧食種植者在1996至2015年間獲得5.74 億噸作物的經(jīng)濟(jì)收益，價(jià)值達(dá) 1678 億美元。

　　（1）提高作物產(chǎn)量。 具有耐除草劑或抗蟲功能的轉(zhuǎn)基因作物可以通過減少資源浪費(fèi)來間接提高農(nóng)作物的 產(chǎn)量，從而提高農(nóng)業(yè)的效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996-2014 年間相較于傳統(tǒng)作物，抗蟲玉米的產(chǎn)量平均提升了13%，抗蟲棉產(chǎn)量提升了17%，抗蟲大豆的產(chǎn)出提升了9%。此外，耐除草劑技術(shù)通過有效控制雜草也能顯著提高作物的產(chǎn)出。對比中美兩國的玉米和大豆的單產(chǎn)水平，由于我國種植的均是常規(guī)作物，而美國玉米和大豆中轉(zhuǎn)基因比例極高，導(dǎo)致兩者之間單產(chǎn)水平的差距相當(dāng)明顯，且有差距擴(kuò)大之勢

中美玉米單產(chǎn)水平對比（公斤/畝）

中美大豆單產(chǎn)水平對比（公斤/畝）

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　　隨著全球人口的不斷增長和平均生活水平的持續(xù)提高，世界上包括大米、小麥和馬 鈴薯等在內(nèi)的主糧需求在未來的 20 年內(nèi)將增加 40%，到 2050年將比當(dāng)前增加 70%。 在這樣的趨勢之下，轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化種植能大幅提高作物的單產(chǎn)水平，可能將成為 應(yīng)對未來糧食供應(yīng)挑戰(zhàn)的重要途徑之一。

　　（2）減輕環(huán)境壓力 轉(zhuǎn)基因作物能夠大大減輕現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對環(huán)境的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996-2015 年 種植具有抗蟲和耐除草劑功能的轉(zhuǎn)基因作物使農(nóng)藥的使用量減少了 6.2 億公斤，這相當(dāng) 于少噴灑了 8.1%的農(nóng)藥。此外，由于使用耐除草劑作物品種，不僅減少了除草劑的用 量，還使少耕或免耕等保護(hù)型耕作方式的大面積推廣成為可能，減少對土壤的擾動(dòng)，同 時(shí)減少了機(jī)械操作、節(jié)省了燃料，也直接減少了二氧化碳等溫室氣體的排放。

　　據(jù)預(yù)計(jì)，全球轉(zhuǎn)基因市場規(guī)模達(dá) 158 億美元，占全球商業(yè)化種子市場規(guī) 模的 35%。2016 年，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積從 1996 年的170萬公頃增加到1.85億公頃，21 年間增加了 110 倍，成為近年來應(yīng)用最為迅速的作物技術(shù)。從1996 年至2016年，轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化種植面積累計(jì)達(dá)到了21億公頃，其中轉(zhuǎn)基因大豆累計(jì)種植面積10億公頃，轉(zhuǎn)基因玉米累計(jì)種植面積 6億公頃，轉(zhuǎn)基因棉花累計(jì)種植面積3億公頃， 轉(zhuǎn)基因油菜累計(jì)種植面積 1 億公頃。

全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積（萬公頃）

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全球轉(zhuǎn)基因市場容量（億美元）

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　　目前，一共有 26 個(gè)國家進(jìn)行商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因作物，其中 19 個(gè)為發(fā)展中國家，7 個(gè)為發(fā)達(dá)國家。自 2011 年開始，發(fā)展中國家的轉(zhuǎn)基因作物種植面積開始超過發(fā)達(dá)國家； 2016 年，發(fā)展中國家轉(zhuǎn)基因作物種植面積占全球種植面積的 54%，而發(fā)達(dá)國家的種植 面積占 46%。

　　轉(zhuǎn)基因在我國的發(fā)展歷程：

　　1.轉(zhuǎn)基因科研起步早，自主創(chuàng)新能力持續(xù)提升。

　　我國政府對轉(zhuǎn)基因技術(shù)一直非常重視，轉(zhuǎn)基因的科研工作在我國起步較早。1986 年，我國制定了以政府為主導(dǎo)、以七大重點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)檠芯磕繕?biāo)的國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃 （863 計(jì)劃），其中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆的動(dòng)植物新品種即為主題研究項(xiàng)目之一。1997 年，國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973 計(jì)劃）面世，轉(zhuǎn)基因研究再次位列其中。2008 年，國務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)，以轉(zhuǎn)基因生物新品種培育為目標(biāo)，旨在獲得一批具有 重要應(yīng)用價(jià)值和自主知識產(chǎn)權(quán)的基因，培育一批重大轉(zhuǎn)基因生物新品種，提高我國農(nóng)業(yè) 轉(zhuǎn)基因生物研究和產(chǎn)業(yè)化整體水平。

　　總體來說，我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略分為三個(gè)層級：首先是瞄準(zhǔn)國際前沿和重大產(chǎn) 業(yè)需求，搶占核心技術(shù)為主的科技制高點(diǎn)，克隆具有自主知識產(chǎn)權(quán)和具有育種價(jià)值的新 基因；其次是以經(jīng)濟(jì)作物和原料作物為主的產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略，加強(qiáng)棉花、玉米品種研發(fā)力度， 推進(jìn)新型轉(zhuǎn)基因抗蟲棉等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；第三是以口糧作物為主的技術(shù)儲備戰(zhàn)略， 保持抗蟲水稻、抗旱小麥等糧食作物轉(zhuǎn)基因品種的研發(fā)力度，尤其是保持轉(zhuǎn)基因水稻新 品種研發(fā)的國際領(lǐng)先地位。

　　2.政策高度重視。

　　我國的基本國情是人多地少，耕地資源相對短缺，我國農(nóng)業(yè)面臨人口不斷增加和農(nóng) 業(yè)資源不斷減少的雙重壓力。目前，我國雖然實(shí)現(xiàn)主糧的基本自給，但農(nóng)產(chǎn)品缺口較大， 尤其是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，大豆、玉米等進(jìn)口量近年來維持在高位，而 90%以上的這些進(jìn)口大豆、玉米均是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，因此我國實(shí)際上多年來一直在消費(fèi)大 量的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。

我國大豆進(jìn)口量（萬噸）

我國玉米進(jìn)口量（噸）

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　　轉(zhuǎn)基因作為一項(xiàng)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，對于我國而言，作為一個(gè) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，必須在轉(zhuǎn)基因技術(shù)上占有一席之地。“大膽研發(fā)，謹(jǐn)慎推廣”，這是當(dāng)前我國政府對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商用的定調(diào)。

轉(zhuǎn)基因作物種植面積的主要影響因素

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