在全球粮食供应屡受关注的情况下,发展生物育种技术将有助于保障中国粮食安全。日前,在农业农村部科技教育司指导、北京科技报社主办、北京科技记者编辑协会承办的一场媒体活动上,多位专家表达了前述观点。
通过不同的生物育种技术,可以使农作物产生抗病虫害、抗倒伏、抗药害、增加单产等优良性状,同时,也可以培养高附加值品种,如改善口味、提高蛋白质含量、增加微量元素等。
与会专家建议,国家应对育种领域的基因编辑技术给出明确的监管政策,并加大在农业科技领域的科研投资。
新华社记者 牟宇 摄
为什么需要生物育种?
近年来,生物育种技术愈发受到业内关注,而在国内,粮食安全也被提到新的高度。在这样的背景下,十九届五中全会提出将生物育种等技术纳入具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。受到关注的生物育种技术对粮食安全有哪些帮助?
在中国科学院院士、中国科学院遗传与发育研究所研究员李家洋看来,随着社会发展、诊疗水平提高,全球人口依然存在加速增长的趋势,但全球耕地面积基本恒定,粮食生产需要越来越快。
就中国而言,需要用约全球9%的耕地维持约全球20%的人口。“我们必须要生产得更多,特别是单产要更高,才能保证中国人的粮食安全,才能保证健康的食物供给。”李家洋说。
“种子作为农业最重要的核心资料”,李家洋介绍,可以从遗传学和育种学两方面的重要进展培育出优异的好种子。育种学就是找到控制作物目标性状的基因,并聚合到同一品种中,如抗虫害、抗药害、抗倒伏、高产量,或具有更好的口感、更受欢迎的颜色等。
如何控制农作物性状?
据介绍,育种家有多种技术手段培育出合适的种子,包括诱变育种、杂交育种、分子标记辅助选择育种、转基因育种、基因(组)编辑育种、分子设计育种等。
李家洋介绍,农作物的每个性状,都是遗传和变异在环境影响下展现出的结果,而基因是控制农作物性状的核心。“我们育种家就是希望创造不同的遗传变异去得到更多的材料。”这也是前述几种技术的作用。
在过去,经过杂交等方式人工培育后,若想测试一款种子能否达到预期要求,只能待其成熟后观测其表型。“例如,我要培育好吃的大米品种,得把稻谷种出来然后去煮,好吃了我就要,不好吃就不要,效率非常低。”李家洋介绍,随着生物学基础研究的发展,育种家可以通过基因测序分析与功能基因解析,找到每个基因对应的性状,进而大幅缩短研发时间。
转基因、基因(组)编辑等现代育种方式的应用,可以高效直接增加或改造种子的基因表达,使之产生所需要的优良性状。其中,转基因是将人工分离或修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体性状的可遗传改变。
基因编辑:育种事业竞争制高点
谈及转基因技术,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心主任、美国科学院院士朱健康坦言社会上存在一定争议,“你不管怎么解释,最后很难让对方接受你的观点”。在他看来,公众所关注的安全性问题,需要考察具体转入了哪些外源基因,培育出什么产品,而非一刀切否定。
相比之下,朱健康认为,基因编辑技术则有更高的民意基础。他介绍,中国在基因编辑方面投入了大量人力物力,具有较高水平,要把研发优势尽快转化为产品优势、产业优势,给国家粮食安全提供保障。
事实上,基因编辑技术也与转基因技术有一定区别。朱健康介绍,基因编辑是对植物自身基因简单修饰做减法,不含外源基因。正因如此,很多国家也未将基因编辑纳入转基因管理。
李家洋举例,转基因技术更像是修改文章时,插入一大段内容,而基因编辑技术则是修改具体某个词。“一个很小的核苷酸变化,就可以导致你吃的大米是糯米还是软米,基因编辑是育种事业正在竞争的制高点。”他说。
基因编辑可将大豆油酸含量从20%提高到80%
正如前文所说,使用各类生物育种技术的目的,是让农作物产生需要的优良性状。为何需要这些性状呢?
以玉米为例,中国农业科学院生物技术研究所所长李新海介绍,玉米生产面临诸多挑战。例如,耕地质量有待提升,存在干旱高温台风等逆境胁迫。茎腐病、大斑病、锈病等病虫害,也造成产量损失。
在农业资源利用率上,我国化肥、农药平均利用率低,为39%左右,而欧美发达国家达到了50%~60%。
通过生物育种,则可以产生抗虫、耐除草剂、耐旱等类型的品种。
朱健康举例,一般大豆油酸含量只有20%或更低,通过简单的基因编辑就能提高到80%甚至80%以上。“它的油酸含量提高对人体健康特别好。在储藏等方面,使油的品质大幅提高。高油酸的豆油比一般的豆油经济价值高40%以上。”
建议明确基因编辑监管政策,加大科研投入
多位专家都强调,发展生物育种技术对保障国家粮食安全具有重要作用,国家层面需要提供更多支持。
“限制我们最大的瓶颈,就是没有明确的政策。”朱健康举例,中国蔬菜产量非常大甚至远销海外,但高端种子资源绝大多数要靠国外提供。
他表示,这些高端种子大多是国外机构经过多年育种后才培育出的品种,若使用传统育种技术可能需要十数年才能赶上。但使用基因编辑等新技术,可以大幅度压缩研发时间。“咱们国家对研发的投入很大,技术积累是足够的。”
他建议,应当畅通科技成果的转化渠道,并给出明确的监管政策。据了解,因与转基因技术不同,基因编辑并未转入外源基因,因此日本、美国、俄罗斯等国家都采取不同程度的免监管政策。
南都记者 宋承翰 发自北京
编辑:吴斌