国产转基因抗虫棉：20年领航之路

【摘要】曾经，美国科学家研究了60余年、我国科学家研究了30余年，一直未能攻克棉花三系应用研究这一技术难关。如今，转抗虫基因三系杂交棉在我国河北、河南、湖南等省大规模推广应用。

曾经，抗虫棉在特定的历史背景下，无可奈何地被“千呼万唤始出来”。如今，转抗虫基因三系杂交棉在棉花产业发展的持续较量中，大大方方地被推向产业化最前沿。

今年是国产抗虫棉研制成功20周年。20年间，抗虫棉从无到有，从美国品种垄断到独立构建拥有自主知识产权抗虫基因，从单价基因抗虫棉到双价基因抗虫棉再到转抗虫基因三系杂交棉。国产抗虫棉用20年的科研成果转化为先进生产力，引领产业更好更快发展。

中美抗虫棉市场占比变化图

国产抗虫棉逆袭而上

经过多年努力，我国育种家利用抗虫棉种质培育国审、省审品种240多个，至今累计推广5.6亿多亩，减少农药9000多万公斤，为国家和棉农累计增收900多亿元，国产转基因抗虫棉的种植面积已占全国抗虫棉种植面积的95%以上。

1992年，我国北方棉区棉铃虫连年大暴发，皮棉减产造成严重经济损失，棉农“谈虫色变”。原本种植期喷洒两三次的农药，由于一遍遍打农药产生了抗药性，接连喷洒20余次也不见效果；很多棉花区棉农在给棉花喷施农药时中毒身亡；因施药过量土壤受到极大污染，稻田无法正常耕种……

与此同时，本可以“救火”的美国孟山都公司企图占领我国植棉市场，提出苛刻条件，以谈判破裂告终。

内忧外患之下，我国“863”计划将“转基因抗虫棉研制”列为重大关键技术项目进行攻关。

“抗虫棉纯属是被逼出来的。”中国抗虫棉之父、中国农科院生物技术研究所研究员郭三堆提到此仍心有余悸，“依靠民族自主创新的成果和抗虫棉产业化体系的建立，才是制胜的法宝。”

自此，抗虫棉在郭三堆的心里开始萌芽。他带着他的科研团队开始了一场至今长达20年的国产抗虫棉分子育种革命。

为了让棉花种植强国东山再起，让棉农尽快摆脱噩运，郭三堆24小时不离实验室，潜心研究。1994年，单价抗虫棉（具备Bt杀虫蛋白）诞生；1996年，双价抗虫棉（具备Bt和CpTI两种杀虫蛋白）研制成功；1999年通过安全评价并在河北、河南、山西、山东等9省区得到推广，广大棉农亩均增收节支200元以上；2002年，融合抗虫棉研育成功，并于次年进入安全评价并获得生产试验；2005年，高产、高效、高纯度、低成本的转抗虫基因三系杂交棉分子育种体系研制成功，通过转基因技术解决恢复系恢复力不强的问题后，转抗虫基因三系杂交棉问世。

国产抗虫棉的研制成功，不仅打破了抗虫棉主要依赖美国进口的局面，保护了棉农的生命财产安全，更提升了我国农业高新技术的国际竞争力。

郭三堆，转基因抗虫棉之父，现任中国农业科学院生物技术研究所分子设计中心主任。2014年荣膺“中国种业十大功勋人物”。

转基因技术+三系法实现增产又抗虫

转基因技术与三系杂交法的结合，让“既增产又抗虫”成为可能。转抗虫基因三系杂交棉制种程序简便，制种产量比人工去雄杂交提高20%，效率提高40%，成本降低60％以上，而且纯度可达100%，适合大面积制种。

“自从推广抗虫棉以来，我国再也没有大面积暴发棉铃虫灾害。然而，如何提高土地资源利用率、降低人工投入、增加棉花产量、促进棉花产业稳步发展，引发了我的新思考。”郭三堆的研究从未停止。

郭三堆介绍，三系法包括不育系、保持系和恢复系，不育系实际指的是雄性不育系，也就是说可以用不育系作为母亲，保持系和恢复系分别作为父亲，但保持系和恢复系各司其职，保持系用来保家族，恢复系则用来卫国家。不育系和保持系结合还会生出不育系和保持系，不育系可以继续作为母亲，保持系可以继续保持家族的优良性状，继续传宗接代。不育系和恢复系结合则会生出杂种一代和恢复系，杂种一代用作地里的种子，形象的说就是保生产、卫国家。“与人工去雄杂交、两系杂交方法相比，三系法可以更好地克服前两种技术耗工多、成本高、规模受限、纯度难保证、生产应用风险较大等不足。”郭三堆说。

“但三系杂交法之前一直存在恢复系恢复能力不强的问题。”基于此，郭三堆想到了将转基因技术与三系杂交法相结合，让“既增产又抗虫”成为可能。中国农科院生物技术研究所与邯郸农业科学院科研团队联合攻关，采取基因工程、遗传转育、基因聚合、免疫试纸和分子标记相结合的技术集成及优势互补策略，创造出了陆地棉细胞质雄性不育的转抗虫基因的保持系、不育系和强恢复系；首次在国际上创建了“三系抗虫棉分子育种技术新体系”，有效地克服了国内外其他三系杂交棉无抗虫性、不育性不稳、恢复力不强、杂种产量优势缺乏而不能应用于规模生产的世界性难题。

2005年3月，银棉2号通过国家审定，成为我国第一个通过国家审定并应用于生产的优质、高产转抗虫基因三系杂交棉品种，标志着我国抗虫三系杂交棉育种技术体系已经成熟，意味着中国将成为世界上第一个大规模应用抗虫三系杂交棉的国家。

转基因抗虫棉在抵御病害上成果显著

找准突破口快速大面积推广

转抗虫基因三系杂交棉生物育种研究项目推广后，每年新增皮棉80万吨~100万吨，增收100亿元~120亿元，相当于再造一个长江流域棉区。以种子产业化为突破口，进一步扩大优质、高产的转抗虫基因三系杂交棉品种的推广面积是当务之急。

抗虫棉系着种业强国梦，种业盼着抗虫棉产业化迅速崛起。

“三系抗虫棉能够比常规棉增产25％以上，在制种成本上比人工去雄杂交减少约50％，制种产量增加约20％。”郭三堆说，“在如此明显的优势下，以种子产业化为突破口，进一步扩大优质、高产的国产转基因抗虫棉品种的推广面积是当务之急。”

为把科研成果的潜在生产力转化为现实生产力，中国农科院生物技术研究所、棉花所等与国内有关棉花科研单位和企业联合组建的科技贸易公司等主导型企业，以买断品种权或给予技术股的形式，进行转基因抗虫棉的产业化开发。江苏省农业技术推广中心联合本省优质棉基地县棉花原种场、良棉厂共同组建的江苏科腾棉业有限责任公司，河南省农业厅经作站联合本省优质棉基地县良种棉加工厂组建的豫棉公司等基地主导型企业，以优质棉基地为依托进行转基因抗虫棉良种产业化开发；湖北省优质棉产业协会、河北省河间市欣农研会等协会联合相关棉种企业，走“公司+农户”的产业化之路，通过股份合作、联产联销、特许经营、品种权转让等多种形式，形成了多种转基因抗虫棉种子产业化经营模式。

主推转抗虫基因三系杂交棉品种

银棉2号

是中国农科院生物技术研究所、邯郸农业科学院和北京银土地生物技术有限公司合作选育的高产、抗虫、抗病三系杂交棉品种。2003年参加国家棉花品种区试，该品种于2005年获得国家转基因生物安全证书，同年3月通过国家农作物品种审定委员会审定。该品种为我国第一个双价转基因抗虫三系杂交棉，解决了棉花常规杂交制种中存在的成本高、纯度难保证的问题，同时克服了三系杂交棉中胞质不育与产量呈负相关的难题。适宜河北东部和南部，山东、河南东部、北部和中部，江苏、安徽淮河以北，天津、山西南部，陕西关中地区等黄河流域棉区作春棉品种种植。

银棉8号

是中国农业科学院生物技术研究所、北京银土地生物技术有限公司合作选育的转抗虫基因中熟三系杂交一代品种。已取得农业转基因生物生产应用安全证书（转基因生物名称为SGKz34-3（银抗8号）），符合国家棉花品种审定标准，通过审定。适宜在河北中南部，山东西北部，河南东部，安徽淮河以北，山西南部，陕西关中春播种植。

来源：农民日报（http://xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show?paperid=66f6515df1f099f224020cdeb175bf87&site=xueshu_se）