玉米是世界三大主糧之一，也是最重要的飼料作物，在中國(guó)的種植面積約6.40億畝，排全球首位。眼下，黃淮海、華東北核心產(chǎn)區(qū)的玉米經(jīng)歷充沛的陽光和雨水進(jìn)入蠟熟期，褪去綠色的外衣，換上了金黃的戰(zhàn)袍。

與此同時(shí)，又一批轉(zhuǎn)基因玉米新品種也等待收獲，評(píng)估其各類性狀。在此之前的2020年1月21日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司發(fā)布文件，批準(zhǔn)192個(gè)植物品種獲頒農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書目錄。

這其中，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院沈志成教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的轉(zhuǎn)基因抗蟲耐草劑玉米“瑞豐125”，便是其中獲頒證書的兩個(gè)品種之一。這也是2010年以來，我國(guó)首次在主糧領(lǐng)域向國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因作物批準(zhǔn)頒發(fā)安全證書。

從古老的微生物中發(fā)掘目標(biāo)基因

病蟲害的侵蝕和雜草的競(jìng)爭(zhēng)是玉米大田管理的中心任務(wù)，現(xiàn)有的手段很難提供相對(duì)完善的解決方案。”沈志成介紹，在玉米核心產(chǎn)區(qū)，俗稱玉米鉆心蟲、比一顆黑芝麻還小的玉米螟，聚集起來會(huì)啃食葉片導(dǎo)致減產(chǎn)，被玉米螟咬過的玉米植株還易得腐病，產(chǎn)生黃曲霉素等霉菌毒素，影響玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量。

早在《史記》中，古人就記載：“螟蟲歲生，五谷不成。”“常用的農(nóng)藥手段很難克制玉米螟的野蠻侵蝕?！鄙蛑境烧f，一來玉米桿高噴灑效果不好，二來農(nóng)藥噴灑需要精準(zhǔn)的時(shí)機(jī)。

對(duì)雜草的防治難點(diǎn)在于“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生”。一塊有用的耕地，有各種各樣的雜草生長(zhǎng)，低成本、高效率的方法就是噴灑除草劑。草甘膦是一種非常高效的滅生性除草劑，可惜不能應(yīng)用在常規(guī)玉米上， 因?yàn)橛衩淄瑯訒?huì)被消滅。

如何解決抗蟲和耐除草劑的難題，是育種界長(zhǎng)久以來的難題。而通過優(yōu)勢(shì)功能基因的轉(zhuǎn)入，改變玉米本身已經(jīng)成為高產(chǎn)的一條重要技術(shù)路徑。

“轉(zhuǎn)基因技術(shù)并不容易，首先你得會(huì)做，還得有很長(zhǎng)的時(shí)間做。”這些優(yōu)勢(shì)基因的篩選，如同大海撈針，早已經(jīng)數(shù)不清有多少微生物經(jīng)歷過他們的篩選池。

功夫不負(fù)有心人，2007年沈志成團(tuán)隊(duì)在微生物中找到抗蟲基因，兩年之后，又從古老的抗輻射細(xì)菌中找到了耐草甘膦的基因。2009年，第一代轉(zhuǎn)基因玉米在浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生了，接下來經(jīng)過了多年的安全評(píng)價(jià)、測(cè)試和鑒定，終于在2020年獲得了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書。  

6億畝乘以8%是一個(gè)天文數(shù)字

沈志成介紹，浙江大學(xué)獨(dú)立發(fā)掘的“瑞豐125”轉(zhuǎn)基因玉米攜帶Bt殺蟲基因，能夠表達(dá)一種高效的殺蟲蛋白殺死玉米螟、棉鈴蟲等鱗翅目昆蟲。其中，玉米螟防治效果達(dá)96%。與此同時(shí)，玉米粒霉變的比例也同步下降。

多年的實(shí)驗(yàn)看，“瑞豐125”轉(zhuǎn)基因玉米較非轉(zhuǎn)基因玉米增產(chǎn)6%-10%?！斑@個(gè)數(shù)字看上去不高， 但平均每畝產(chǎn)量增加了100斤以上。 全國(guó)6億畝，那就是可以增產(chǎn)超過600億斤”。沈志成認(rèn)為，一旦通過品種審定，抗蟲耐草劑轉(zhuǎn)基因玉米能夠降低損失提高產(chǎn)量，對(duì)于保障我國(guó)糧食全具有重要意義。

當(dāng)然，沈志成在育種上的探索不止于此，他們發(fā)現(xiàn)就像人類對(duì)抗生素的抗藥性，蟲子也會(huì)進(jìn)化產(chǎn)生對(duì)毒性的抗體，為此對(duì)下一代的研制早已提上了他們的議事日程?！暗诙褪菍⒃瓉淼囊环N抗蟲蛋白、一種耐草劑擴(kuò)容，讓轉(zhuǎn)基因玉米更具保護(hù)力和對(duì)蟲草的殺傷力?！钡谌夹g(shù)也已走向試驗(yàn)田。

也有人提出質(zhì)疑，既然對(duì)蟲害有殺傷力，會(huì)否波及人體安全。

沈志成解釋說，轉(zhuǎn)基因植物所擁有的抗蟲性，主要是轉(zhuǎn)入了來自微生物的Bt蛋白，實(shí)驗(yàn)表明這類蛋白到人體消化系統(tǒng)后會(huì)徹底降解為小肽和氨基酸，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響?！斑@種毒素只針對(duì)特定昆蟲有效，對(duì)蜜蜂、瓢蟲等有益昆蟲是無害的?！彼f。

應(yīng)對(duì)長(zhǎng)周期長(zhǎng)早投入才有先發(fā)優(yōu)勢(shì)

種子是農(nóng)業(yè)的芯片，在沈志成看來基因是生物育種的芯片。

“轉(zhuǎn)入的優(yōu)勢(shì)基因要從環(huán)境中尋找，比如殺蟲的基因就主要向土壤微生物要資源?！睘榇耍瑘F(tuán)隊(duì)就天南海北去挖土，尋找豐富的微生物資源。

生物育種研究是否成功的關(guān)鍵一躍是獲批農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書。 安全證書意味著一個(gè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品經(jīng)過了我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)的嚴(yán)格的安全評(píng)價(jià)審查和功能性狀評(píng)價(jià)， 就可以安全地種植推廣，造福人類。

根據(jù)我國(guó)《轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》及配套規(guī)章，轉(zhuǎn)基因安全證書申領(lǐng)全流程需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室研究、中間試驗(yàn)、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗(yàn)、安全證書申請(qǐng)等程序。每一個(gè)環(huán)節(jié)需要耗時(shí)1-2年。也就是說，轉(zhuǎn)基因品種的研發(fā)周期相當(dāng)長(zhǎng)，可謂是十年磨一劍。“因此轉(zhuǎn)基因研發(fā)肯定是早投入就有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。”浙江大學(xué)沈志成團(tuán)隊(duì)是目前國(guó)內(nèi)比較早投入轉(zhuǎn)基因玉米研發(fā)的團(tuán)隊(duì)之一。

多地多點(diǎn)的交叉驗(yàn)證，是確保轉(zhuǎn)基因玉米品種安全的必要條件。沈志成說：“從2017年申請(qǐng)安全證書到2020年1月正式獲得，相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)我們開展了五年以上?！?/p>

從2004年回國(guó)加入浙江大學(xué)算起，沈志成在國(guó)內(nèi)從事轉(zhuǎn)基因玉米材料的研發(fā)已有17個(gè)年頭。這種對(duì)生物育種的堅(jiān)守，他認(rèn)為是團(tuán)隊(duì)最重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前，沈志成團(tuán)隊(duì)已經(jīng)申請(qǐng)了15個(gè)國(guó)內(nèi)外專利，為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化提供了有利的支撐。

而與企業(yè)的合作則是高等學(xué)校生物育種研究走向產(chǎn)業(yè)化的重要橋梁?！吧镉N與傳統(tǒng)育種相結(jié)合是大學(xué)生物育種研發(fā)轉(zhuǎn)化為具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品的種業(yè)途徑?！?/p>

（柯溢能）