我国优质抗虫棉和生态安全性研究取得重大新突破

20世纪90年代初，我国北方棉区棉铃虫连年大爆发，造成重大经济损失，每年约减产皮棉160万担，直接经济损失约50亿元，从而使植棉业与纺织业的发展均受到严重影响。采用化学防治技术，大量有毒农药的使用，不仅污染了农田生态环境，损害了棉农的身体健康甚至危及生命，而且使棉铃虫对农药产生了抗性，反而加剧棉铃虫的危害。 为了寻求遏制棉铃虫的良策，国家“863”高科技发展计划于1991年首先启动了“转基因抗虫棉”的研究，随后，国家转基因植物专项、农业部发展棉花生产专项资金、中华农业科教基金和计委产业化项目等计划相继实施。在国家的大力支持下，我院生物技术研究所的科学家人工合成和改造了苏云金芽抱杆菌杀虫基因(GFM Cry1A)，并将杀虫基因导入我国长江、黄河流域及新疆的棉花主栽品种，使我国成为世界上拥有自主知识产权，独立研制和开发成功转基因抗虫棉的第二个国家。 为防止棉铃虫对单一杀虫蛋白产生抗性，生物技术研究所的科学家又将人工合成的GFM Cry1A Bt基因与修饰后的CpTI(豇豆胰蛋白酶抑制剂)基因构建在一起导入棉花，研制成功能同时产生两种杀虫蛋白的双价抗虫棉，并在国际上首次实现了双价抗虫棉的商业化。转基因抗虫棉经农业部批准自1997年始在国内进入商业化生产。抗虫棉关键技术“编码杀虫蛋白质融合基因和表达载体及其应用”1998年获国家发明专利，2001年获由世界知识产权组织(WIPO)和中国知识产权组织(SIPO)颁发的中国专利金奖。双价抗虫棉关键技术“两种编码杀虫蛋白质基因和双价融合表达载体及其应用” 2002年获国家发明专利。 与此同时，抗虫棉的大面积推广应用和产业化也取得重大进展。目前，国产抗虫棉已有15个常规和杂交抗虫棉品种(系)已分别通过全国和有关省、区的品种审定，全国累计推广面积达2600万亩，今年种植面积接近3000万亩。在产业化方面、建立了创世纪转基因技术有限公司，并先后在新疆、河南、山东等省区建立了5个区域抗虫棉种业公司，还组建了中棉种业原种公司。杂交棉公司、早熟棉公司等4个专业公司。 优质抗虫棉研制成功 我国主栽棉花品种棉纤维长度较为集中，绒长 28-29mm级占94％，缺少绒长31-33rnm、比强32.2-33.6cN／tex的中长绒棉(占市场份额约8％)和绒长33mm以上，比强35CN／tex以上的长绒棉(占市场份额约 5%)。长期以来，这些优质棉主要靠进口。面临这种形势，我院棉花所和生物技术所通力合作，及时开展了优质抗虫棉的研究。目前已取得重大进展．现已培育出10多个抗虫、增产、优质杂种抗虫棉新组合。例如：中221系，绒长 30mm，比强32cN／tex；中150系，城长32—33mm，比强35.6cN／tex；中223 系，绒长33-35 mm，比强36.8cN／tex；9688优系，绒长33mm以上，比强 24.8tex；235优系，绒长33 mm，比强40.6CN／tex等．这些品系不仅棉纤维品质优良，而且抗虫性强，丰产性好。部分品系已参加了抗虫棉区试，预计在近年内将通过审定并推广应用。 抗虫棉生态安全性研究取得新突破 利用生物工程技术将优质、高产或抗病虫等有益基因转移到农作物品种中，为农业生产带来了革命性的变化，转基因农作物品种已显示出巨大的商业前景。然而，近几年国际上对转基因作物安全性问题争论不休，什么“基因污染”了，“转基因抗虫棉破坏环境”了，“抗虫棉使棉铃虫天敌减少”了，等等。特别是经过某些媒体的炒作与误导，再加上绿色和平组织的渲染，对不明真相的公众接受生物技术产品的心理已产生了不良的影响，从而，严重影响到这一高新技术的产业化进程。 为了澄清事实，以正视听，自1996年以来，我院植保所的专家对转基因棉花的生态环境安全性进行了连续多年的系统研究。结果表明：一是抗虫效果显著。对棉铃虫的控制效果在85％以上，对红铃虫和玉米螟可达90％，二是生态环境效益显著。种植转基因抗虫棉能显著提高棉田生态系统内节肢动物群落的多样性水平：由于减少了化学农药的使用，蚜虫的天敌瓢虫类、草蛉类和蜘蛛类数量大幅度增加，还能有效控制蚜虫的发生，Bt 棉田中的伏蚜数量比常规施用农药的普通棉田低443-1646倍．三是种植抗虫棉尚未引起棉铃虫抗性的产生。在建立棉铃虫对Bt棉的敏感基线和抗性监测技术的基础上，1998—2001年田间抗性监测表明，我国各棉区棉铃虫对转基因抗虫棉仍处敏感水平。四是在转基因抗虫棉种植区设立棉铃虫天然庇护所(即采用 “抗虫棉+大豆或花生+玉米”的种植模式)，可以延缓棉铃虫对抗虫棉产生抗性的发展。五是经济、社会效益显著。据国内外科学家联合调查，种植抗虫棉每年可平均减少化学农药喷施13次，用药量减少70％以上，或每亩地用药量减少3.3公斤。据山东种子管理站调查，200C年全省种植田产抗虫棉105万亩，减少农药用量1500多吨。由于省药、省工，每亩增收节支合计约140元。同时也明显地减少了人畜农药中毒和死亡事故的发生。 国产抗虫棉的广泛应用，显示了中国农业高技术研究开发的强劲势头和雄厚实力，使我国在农业生物技术领域激烈的国际竞争中占据了一席之地；优质抗虫棉的研制成功使我国植棉业的发展迈上了新的台阶；转基因棉花的生态安全性的研究成果澄清了事实，为消除舆论对公众造成的负面影响提供了科学依据。上述研究的重大新突破，将对抗虫棉产业化的进一步发展，提高我国纺织业技术水平发挥重大的推动作用。 (C3002)