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在水稻起源之地，先进的基因组技术可能将彻底改变这种古老作物的未来。中国科学家如拼搭乐高积木般，将超高产、品质改良和抗性提升等优秀基因“模块”“组装”成了一种前所未见的超级水稻。
10月31日，在江苏省沭阳县青伊湖农场，名为“嘉优中科1号”的超级水稻迎来了丰收。研究团队成员、中国科学院遗传与发育生物研究所副研究员刘贵富正紧张地指挥着稻田的收割和测产。来源:https://www.atermamicrowave.com/bkjj/202412-102.html
他希望亩产达到850公斤，比当地栽培的主要稻种产量高30％以上。在自然种植的条件下，达到这一亩产目标是巨大的挑战。测产结果让他喜出望外：不管是传统手插秧，还是更节约人力的直接播种，平均亩产都达到了900公斤以上。
目前，“嘉优中科1号”正在各地大面积推广。该研究课题负责人、中科院院士李家洋说，这一突破性技术育成的新稻种具有引领作用，对指导未来作物遗传改良、保障国家粮食安全具有重大战略意义。
“最关键”的基因
按当地农时，“嘉优中科1号”算一季中稻，在此地试种颇有深意：虽然这种新水稻适宜在长江中下游地区种植，但科学家特意将种植区域北移，以验证它在水稻生长期较短的地区，其优点能否充分发挥。
结果令人满意：在寒流到来之前，它已和现有稻种相继成熟。看起来，它们株高适中，叶片挺拔，稻籽已然金黄，但茎秆还是青色，用行家的话说，这样能“抗早衰、抗倒伏”。
“分子模块设计”神奇在何处？李家洋说，在“分子模块设计”育种技术下，培育水稻就像“设计一个工业产品”。
刘贵富说，该方法的科学基础是多数农作物的经济性状，比如高产、稳产、优质、高效等，都受到多个基因的调控，并具有“模块化”特性。科学家通过解析这些基因表达调控机制、彼此作用的模式，可以将它们统筹“设计”在一起，让杂交、选种过程变得有目标、可预见，育种效率获得“革命性”的提高来源:https://www.atermamicrowave.com/xwzx/202412-13.html。
“最让我高兴的是，我们找到了最关键基因。”李家洋说，这种名为理想株型的分子模块（IPA1－2D）可以让株型更优质。“茎秆更粗壮，穗子大、谷粒大，这是高产最重要的性状。”
“跟转基因无关”
当前，一个基因（技术）就意味着一个产业。在未来的农业生物改良中，相关基因和关键技术的突破将带来难以估量的经济效益。
近年来，欧洲、美国、澳大利亚等国家纷纷出台国家级研究计划，在农业生物技术领域展开竞争。
中国政府高度重视农业生物技术发展。“嘉优中科”系列新品种背后，就是中国科学院13项战略性先导科技专项（A类）之一“分子模块设计育种创新体系”，其定位是“解决关系国家长远发展的重大科技问题”。
李家洋说，“分子模块设计”育种技术与转基因无关。因为，它不存在基因剪辑，也没有引入外来基因等，而是在水稻天然基因里筛选“优质”基因，然后利用“分子模块设计”育种技术，极大提高了育种精准度和效率。
刘贵富举例说，在常规育种里，杂交后的新稻株要等到在田里生长后，科学家才能用肉眼“海选”出想要的性状植株。但是现在，哪怕还是青青的小苗，只要做一次基因检测，就能“锁定”想要的那一棵。
“此外，转基因技术主要是针对少数单基因控制的性状改良，难以培育针对复杂性状改良的突破性新品种。”刘贵富说，“因此，新一代育种理论和技术体系是现代种业发展的迫切需求。”
基因组学在农业上的应用
近几年来，由于国际经济、贸易、政治等诸多方面的原因，转基因农作物产业化的推进在国际上受到了较大的影响，我国也是受影响较大的国家之一。专家认为，这种状况与我国生物技术研发的水平和科技经济的总体实力很不相称，与我国农业和农民对新技术的需求也很不协调。为积极促进我国转基因研发与产业化的健康发展，中国科学院生物学部组织咨询组调研分析了国内外转基因植物研究的现状与发展趋势，结合本国国情做出了“我国转基因作物研究和产业化发展策略的建议”咨询报告。
一、转基因作物对我国作物增产、农民增收和农业可持续发展意义重大
作物增产、农民增收和粮食安全是我国经济和社会发展的重要基础。改革开放以来，我国农业生产取得了巨大成就，成功地解决了我国人民的温饱问题，但随着人口的增长，投入的增加和环境资源的短缺，我国农业生产中的一些限制因素进一步加剧，农业的龙展又面临新的严峻挑战：(1)主要作物的病虫危害逐年加重，每年喷施的大量农药既加重了农民负担，使农民增产不增收，又严重破坏了人类赖以生存的生态环境，还造成了食物中的大量农药残留，危害人类健康来源:https://www.atermamicrowave.com/xwzx/202412-79.html。(2)我国大部分地区作物生产的施肥量已经超过了土地的承受能力，大量施肥除加重农民负担外，土壤退化、江河湖海的富营养化已对农业和环境可持续发展构成严重威胁。(3)旱灾频繁，受旱面积大。除西北长期缺水、华北旱灾频繁外，旱灾在长江流域发生的频率近年也有很大提高。据统计，我国农业耗水约占全国总耗水量的70％，而水稻的用水几乎占整个农业耗水的70％，水资源短缺的矛盾日趋突出。(4)我国北方及沿海地区盐碱地面积很大，南方热带、亚热带普遍为酸性土壤。这些不良环境对作物的种植和产量潜力的发挥有很大的限制作用。(5)我国的主要作物的品质较差．既不能适应人民生活水平提高的要求，又因其偏低的售价影响了农民的积极性，亟待改良。(6)近二十年来各种作物产量均呈现徘徊局面，新育出的品种在产量潜力上没有大的突破，最近几年更是由于种种原因，多种作物单位面积产量出现下降的趋势。
近年来，国内外转基因研究取得了大量的新成果，包括：(1)应用转基因技术培育出了抗虫性强的棉花、玉米、水稻等。抗虫棉花在国内外已大面积种植，抗虫玉米在国外已有很大的种植面积，它们的推广大幅度降低了农药的用量。抗虫水稻为我国所独有，已完成了生产性实验，具备了产业化的条件。(2)培育出氮肥高效利用的转基因小麦，磷肥利用效率明显提高的转基因烟草和水稻，还鉴定分离出一些与氮、磷肥利用效率有关的基因，将这些基因应用于作物改良，将可能有效地提高各种作物的肥料利用效率，降低肥料用量。(3)获得了不少调节植物水分状态使植物耐旱的基因，正在利用这些基因培育耐旱农作物品种；(4)耐盐碱、耐铝毒分子生物学研究取得了良好的进展，已分别培育出耐盐碱、耐铝毒的转基因植物。(5)应用转基因技术培育的耐储藏保鲜番茄，在国内外部率先获准进行商品化生产。(6)培育出直链淀粉含量明显降低、蒸煮和食味品质明显改善的水稻；应用转基因技术培育的富含维生素A的“金米”由于其科学意义和政治意义，五年来在国际上更是引起了轰动。(7)通过转基因技术培育的延缓叶片衰老的水稻，单株生产力显著提高，表明应用转基因技术修饰植物的生理生化代谢途径，可以大幅度地提高作物的生产力，改进产量潜力。这些成果表明，转基因技术的发展和应用正在领导一场新的农业科技革命。
转基因作物在我国的种植已经产生了很大的社会经济效益。据中科院农业政策研究中心的调研分析，在1999-2001年的3年中，我国种植抗虫棉面积约270万公顷，共少用农药123000吨，增产棉花9.6％，每公顷效益近2000元。抗虫水稻近年在湖北、福建等地试种表明，在整个种植季节基本不打农药的情况下抗虫稻可增产12％，不仅创造每公顷900-1200元的经济效益，而且可大大地缓解由于外出打工，农时青壮牛劳动力不足的矛盾，深受农民的欢迎。
综上所述，转基因作物的培育和应用，对作物持续增产，解决我国农业生产中的重大问题(如水资源短缺、环境污染、投入太高等)，保障我国农业的可持续发展，以及农民的脱贫致富均能起到其它技术所无法替代的作用。积极推进转基因作物的研发与产业化应迅速成为政府、科技工作者和广大农民的共同行动。
二、转基因农作物研究与产业化发展迅猛，其势不可逆转
1983年世界首例转基因植物培育成功，标志着人类用转基因技术改良农作物的开始，1986年转基因农作物在美国获得批准进入田间试验，1994年美国Calgene公司培育的延熟保鲜转基因番茄批准商品化生产。近十年来，转基因作物的研发与产业化发展迅猛，种植面积快速增长。1996年全球种植转基因作物170万公顷，2003年增加到6770万公顷，其中转基因大豆、玉米、棉花和油菜的种植面积已达4种作物全球总面积的25％；种植转基因作物的国家从1996年的6个，增加到 2002年的18个，发展中国家转基因作物的种植面积也呈逐年快速增加的趋势来源:https://www.atermamicrowave.com/zhishi/202412-35.html。这一增长态势反映了工业化国家和发展中国家的农民们正在逐步接受转基因作物。
我国的转基因作物研发在国家政策的扶植下，尤其是在国家“863”计划和“国家转基因植物研究与产业化专项”的直接支持下，已取得了很大的成绩。目前，我国农业生物技术的整体水平在发展中国家处于领先地位，一些领域已经进入国际先进行列：我国是世界上继美国之后，第二个拥有自主研制抗虫棉技术的国家；我国转基因水稻的研制处于世界先进水平。到2003年8月止，我国共受理转基因生物安全评价申请1044项，批准777项。2003年全国转基因作物种植面积达到280万公顷。目前，我国涉及农业生物技术的各类研究机构已超过200家，初步形成了从基础研究、应用技术研究到产品开发相互衔接、相互促进的创新体系。
值得重视的是，在转基因植物研究和产业化迅猛发展的同时，很多国家对转基因作物的态度和政策也发生了调整和转变。如印度、巴西、南非、菲律宾等过去多年拒绝转基因作物的国家，近年也批准了转基因作物的商品化生产。尤其是巴西后来居上，2003年转基因作物种植面积一跃达300万公顷，取代了我国多年所处的世界第四的位置，而我国种植面积则降至第五位。此外，欧盟委员会2003年通过了关于转基因作物种植的原则建议，明确规定不允许其成员国设立“无转基因作物区”。英国、德国也于近期同意转基因作物的商品化生产。预计这些政策上的调整将会进一步促进转基因作物的发展。
三、影响我国转基因作物研发与产业化的几个主要问题
根据多方调研，下列问题正在严重影响我国转基因作物产业化的进程。
1．国家政策取向不明确
我们认为，近年来我国在转基因作物研发和产业化方面的政策和策略取向不明朗。一方面，我国政府保持并加大了对转基因作物的研发以及植物基因组研究的投入，有力地推动了我国相关领域的研究工作进人国际先进水平的进程。另一方面，我国近年来对转基因作物的商品化生产实行了十分严格的限制：自1999年以来已连续5年基本上没有批准新的转基因作物的商品化生产，在已经批准商品化生产的转基因植物中，没有一例是粮食(饲料)作物，其结果导致，我国自行研制的多种转基因作物未能得到及时应用。由于农作物品种时限性的特点，我国所培育出的有些转基因作物已经错过其最佳应用时期，导致了研究成果的浪费。这种状况不仅影响了转基因技术作为生产力对我国经济建设可能的贡献，同时也有违于我国广大农民对新技术的强烈需求。
为改变这种状况，农业部、科技部、中国科学院、中国工程院近年组织有关专家进行过多次座谈，专家们在对我国转基因技术的发展表示出了非常积极和乐观的态度的同时，也对我国政府对转基因作物产业化的政策取向表示忧虑，并提出了很多积极的建议。但由于种种原因，这些意见未能被很好地集中起来提供给国家决策。
2．管理办法有待改进
1993年，原国家科委颁布了《基因工程安全管理办法》，为我国转基因生物安全管理提供了基本框架。根据这一基本框架，农业部于1996年颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》(以下简称《办法》)，1997年又发布了《关于贯彻执行〈农业生物基因工程安全管理的实施办法〉的通知》，并于同年成立了“农业生物基因工程安全委员会”和“农业生物基因工程安全管理办公室”，使我国转基因作物的研发和产业化进入了法制化管理的轨道。《办法》的起草过程历时6年，先后有120多位科学家参加了讨论或发表了意见，较充分地吸收了当时各国管理条例中的优点，较好地体现了以风险为基础的科学管理原则。《办法》实施几年的实践表明，该《办法》较好地适应了我国现行行政管理体制，对我国转基因作物的研发和产业化的健康发展起到了促进作用。
但是，作为我国应对加入“世界贸易组织”的策略，国务院于2001年颁布了《农业转基因生物安全管理条例》，2002年农业部又相继颁布了与该条例相配套的《农业转基因生物标识管理办法》等3个办法。现在看来，这些规章存在管理时段太长，管制面偏宽，尺度太严等问题，加之近年审批操作不够规范，管理成本较高，限制了我国转基因作物研究和产业化的发展；此外，转基因作物的产业化进程涉及列农业部、科技部、卫生部、商务部、环保局、专利局等众多管理部门，而国家又缺乏有效的管理机制对各部门进行协调管理，这种局面也大大影响了管理效率。
3．自主知识产权基因较少，转基因作物研发后动不足 来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-362.html
从整体水平看，我国在转基因作物研究技术方面的进展与国际上基本同步，在发展中国家中居领先地位。但与国际先进水平相比，我们的差距仍然很大，主要表现在拥有自主知识产权的基因很少，因此转基因作物研发缺乏后劲。究其原因，主要是因为我国在植物分子生物学和农业生物技术方面的基础研究比较薄弱，投入少，人才队伍较小，创新能力不足，此外，耐转基因作物商品化生产在管理上的限制，也影响了科研人员的研发积极性以及企业参与和投人的积极性。
四、对我国转基因研究和应用的几点建议
1．理顺管理体制，实行统一领导
从一定意义讲，目前影响我国农业生物技术发展的一个主要障碍是现行管理体制上的不统一和不协调，因此急需建立一个能够统一协调、迅速决策的管理体制。由于这个问题牵涉到国务院多个部门、众多的研究机构、大量的消费者和广大农民，建议在国家层面上成立一个农业生物技术研发与产业化的具权威性的领导班子，以推动该产业的发展和保证各方面的衔接。除担负管理责任之外，这个领导班子还应进行转基因作物研发与产业化策略的研究，制定我国农业生物技术整体发展的中长期规划，重点突出今后10-15年内，我国农业生物技术研究与产业发展需要解决的核心问题及其战略对策、优先发展领域、产业化及运行管理机制等重大问题。
2．选准突破口，积极而策略地推进转基因技术的产业化
建议根据技术成熟的程度和国际竞争的形势，在权衡利弊得失的基础上推进我国转基因作物的产业化。建议在继续扩大抗虫棉种植的同时，重点推进转基因抗虫水稻的产业化。原因在于：(1)我国的转基因抗虫水稻在国际上有明显优势，转基因抗虫稻的商品化生产可抓住占领我国市场的先机，并可在国际上产生较大影响。(2)我国水稻种植面积约4.5亿亩，根据中国科协的资料，水稻螟虫的危害平均每亩损失达30元以上。转基因抗虫稻在全国的推广，将回对农民增收和生态环境的改善产生明显的效益。(3)我国水稻出口极少，种植转基因水稻不会对外贸带来不良影响。相反，生产成本的降低还有可能增加稻米及其产品在国际市场上的竞争力，给外贸带来积极的影响。(4)水稻是我国最主要的衣作物，转基因作物的产业化将会有力地促进我国农业生物技术企业的形成。(5)转基因抗虫水稻所用的为Bt类基因，用此类基因培育的转基因玉米、马铃曹、棉花等在国内外已商品化应用多年，作为食品和饲料均对人畜安全。我国科学家对转基因抗虫稻的食品和环境安全性作了大量研究，结果表明转基因抗虫稻不仅作为食品是安全的，而且还因为少打或基本不打农药，有利于害虫天敌的生存繁殖，对生态环境有益。因此，到目前为止没有任何证据表明转基因水稻存在安全性风险来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202412-46.html。(6)按我国现行安全性管理办法，转基因抗虫稻1999年以来已经在湖北、福建等省完成了中试、环境释放、生产性试验等安全评价程序和实验环节，为实验地区的农民迅速接受，具备了区域性商品化生产的条件。因此，建议尽快批准转基因抗虫稻在上述地区的商品化生产，在商品化生产的过程中加强安全性监测与研究，稳步推进，争取在4-5年内形成规模来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-208.html。
3．以科学分析为根据，修订转基因生物的安全评价与管理条例
建议在管理中将科学问题和行政策略区别开来。总结1997年以来我国实施安全性评价与管理的经验，建议对我国转基因作物安全性的评价与审批实行分类管理：(1)对于没有可预见风险和低风险的转基因作物，实行安全性评价与管理的简化程序，将目前的5个阶段减少为3-4个阶段，并根据国内外的实践和可借鉴的实验数据，简化审批程序中对有关生物学背景和安全性资料的要求。(2)将现行按“一个品种一个省”申报安全性审批的做法调整为按“转化事件”申报审批；对已审批的转化事件，其衍生系不必再申请安全性评审。(3)借鉴我国医药审批制度中“新药证书”和“药品生产文号”的做法，对转基因作物实行“安全证书”和“商品化生产许可证书”相分离的两证制。
作为行政策略的“技术壁垒”，可以考虑：凡是我国已经颁发了安全证书的转基因作物(指特定基因与作物的组合)，可以对国外研制的同类转基因作物在完成了相同的实验和评价程序后也颁发安全证书；对我国尚未颁发安全证书的转基因作物，国外研制的转基因作物则需在我国境内完成各种安全性实验和评价过程方可颁发安全证书。简而言之，国内研制的转基因作物可以借用国外的技术资料申请安全证书，而国外研制的转基因作物则只能根据国内的资料申请安全证书。这样至少可以保证我国研制的转基因作物在商品化生产的国内市场中占有先机。
4．继续增加科研投入，保障转基因作物和农业生物技术的持续发展
近年来我国政府的科技投入较过去有了显著增加，为我国农业生物技术的迅速发展提供了有力保证，但与发达国家相比仍有很大差距，目前我国用于农业生物技术的研究经费甚至不及发达国家的一家跨国公司。因此，应从多方面人手，继续加大投入。
建议设立“国家植物功能基因组研究重大科技专项”，支持水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜等作物的功能基因组研究。我国在植物分子生物学方面研究基础整体上比较薄弱，在功能基因的分离方面与国际上差距较大，拥有独立自主知识产权的基因很少。目前，根据从序列分析的结果预测，农作物基因组中有4-6万个基因，在今后的8-10年内，这些基因都将逐渐被分离克隆，注册为知识产权。因此，未来10年将是国际上关于基因产权争夺的关键时期。我国近年启动了水稻功能基因组研究计划，并建立了相应的研究中心，水稻功能基因组的研究在国际上已形成了较大的优势，应重点支持，在小麦、玉米、棉花、大豆、油菜基因组的研究方面，我国也已有了较好的工作基础，应加强支持，形成特色。设立植物功能基因组研究的重大专项，将能保证我国成批量地获得功能基因的知识产权，使我国在植物功能基因组研究方面取得与农业大国相称的国际地位来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-192.html。
建议继续设立“国家转基因农作物研究和产业化专项”，支持转基因作物的研发和产业化。1998年国务院批准立项的“国家转基因农作物研究和产业化专项”对推进我国的转基因农作物研发和产业化起到了很大的作用，转基因棉花已形成规模，水稻、玉米、油菜、番茄作物等转基因研究取得了重大进展．应继续加强支持来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-207.html。建议以新的发展观来支持农业生命科学研发。我国以五年计划为期的模式不大适合农业生命科学研究，弊端很多。建议将上述两大专项形成中央财政支持下的较长期稳定的重大科技专项，并在实施过程中对项目实行定期评估，目标和内容适时更新，以保证我国农业生命科学的长期稳定发展。
基因组学在农业上的应用有：作物抗病性的研究、提高作物产量和品质、指导作物育种、有助于研究作物的营养需求、兽医诊断。来源:https://www.atermamicrowave.com/zhishi/202412-28.html
1、作物抗病性的研究：通过对作物基因组的研究，可以了解作物对不同病害的抗性，为培育抗性更强的作物提供理论依据。
2、提高作物产量和品质：通过基因组学方法，可以了解作物生长和发育的机制，进而通过转基因等手段改良作物，提高其产量和品质。来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-254.html
3、指导作物育种：通过对作物基因组信息的分析，可以了解作物的遗传特性，为育种专家提供依据，从而培育出更加适合当地环境和市场的作物新品种1。
4、有助于研究作物的营养需求：通过基因组学方法，可以了解作物对不同营养元素的需求，指导农业生产合理施肥，提高作物的营养利用率。
5、兽医诊断：通过对动物基因组的研究，可以了解动物的遗传特性，为兽医提供诊断和治疗依据来源:https://www.atermamicrowave.com/xwzx/202412-73.html。
基因组学的好处
1、基础研究：基因组学研究的结果可以为基础生物学提供更深入的了解，揭示生物体基因和基因组的演化规律，探究基因功能以及疾病的发生机制等。
2、医学研究：基因组学可以对人类疾病的诊断、治疗和预防提供更深刻的认识。通过研究多基因疾病和单基因疾病的基因组信息，可以帮助医学界更好地了解疾病的发生机理和治疗方法，从而实现个体化治疗。
3、食品、农业、环保等领域：在食品、农业、环保等领域，基因组学可以研究植物、动物、微生物等生物体基因组特征，以及生物种群的遗传多样性和谱系关系，从而提高作物产量、改善品质、增强抗逆性等。
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