目前，中國農(nóng)業(yè)面臨著三方面的重大挑戰(zhàn)。首先耕地銳減，人均耕地面積不足世界平均水平的40%。其次，水資源匱乏，人均水資源占有率只有世界平均水平的25%左右。再次，病蟲害、旱澇等自然災(zāi)害頻發(fā)，環(huán)境惡化。
發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以有效地緩解或解決這些問題。第一，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物品種能夠顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，確保中國的糧食安全。第二，進行抗性的轉(zhuǎn)基因育種還可以降低農(nóng)藥、化肥的施用量，確保中國農(nóng)業(yè)的生態(tài)安全。第三，通過開發(fā)功能性和治療性的食品，可以提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加農(nóng)民的收入。第四，通過對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究、創(chuàng)新，可以建立中國自己的生物技術(shù)研發(fā)體系，提高中國在這方面的國際競爭力。
轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物國際研發(fā)進展
國際上對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研究已有30年歷史。目前，美國是種植轉(zhuǎn)基因作物面積最大的國家，面積達6950萬公頃，其后依次為巴西、阿根廷、加拿大、印度和中國。2012年中國轉(zhuǎn)基因作物種植面積為4百萬公頃，而且近十年來，種植面積增長趨緩，而印度、美國、阿根廷等國家均在穩(wěn)步上升。
2012年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的是大豆，有八千多萬公頃，主要是抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆，其次是轉(zhuǎn)基因玉米，再次是轉(zhuǎn)基因棉花和油菜。2012年全球大豆的播種面積的81%、棉花播種面積的81%、玉米播種面積的35%和油菜播種面積的30%都種植著轉(zhuǎn)基因的品種。近期將要陸續(xù)推廣的一些轉(zhuǎn)基因品種包括轉(zhuǎn)基因抗旱玉米、轉(zhuǎn)基因氮高效利用玉米，以及富含β-胡蘿卜素的金水稻。
轉(zhuǎn)基因作物帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，大幅度提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。在1996到2011年期間，作物產(chǎn)量增加估計達到982億美元；同時，少用殺蟲劑4.73億千克；在2011年減少231億千克二氧化碳的排放，有非常好的環(huán)境效益。
轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的廣泛應(yīng)用促進了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成，徹底改變了種業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大規(guī)模的并購與重組已于上世紀末本世紀初完成，種業(yè)已由原先的單一的種子經(jīng)營過度到了育繁推一體化的經(jīng)營模式。新技術(shù)的應(yīng)用使種業(yè)的產(chǎn)業(yè)凝聚度大幅度提升，世界上最大的三家種業(yè)公司在全球種子市場上占有份額已從1996年8%左右提高到2010年的35%。種業(yè)的國際化趨勢日趨明顯，跨國公司加速了全球種子市場的瓜分。
中國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物發(fā)展現(xiàn)狀
中國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研發(fā)總體上可以分為兩個時期。第一個時期，從1986年到2000年，目標(biāo)是追蹤世界科技前沿，有所為有所不為，研究內(nèi)容主要是基因克隆、植物轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的大田試驗。第二個時期，從2001年至今，中國開展了自主創(chuàng)新研發(fā)，主要的研究內(nèi)容是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的商業(yè)化生產(chǎn)，以及基因組測序和通過組學(xué)的手段進行基因克隆的研究。經(jīng)過這兩個時期的發(fā)展和積淀，未來中國將要進行源頭的、根本性的創(chuàng)新。
中國批準(zhǔn)商業(yè)化生產(chǎn)的首批轉(zhuǎn)基因品種包括：抗病毒番茄、耐儲存番茄、抗病毒甜椒、改變花色的矮牽牛以及抗蟲棉。其中抗蟲棉在商業(yè)化用途上成效顯著。2008年中國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積已占全國總植棉面積的72%。中國自行研制的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉占抗蟲棉推廣面積的百分比也由1999年的7%增長到2008年的93%。1999年到2008年，中國累計推廣轉(zhuǎn)基因抗蟲棉2.2億畝，受益農(nóng)戶超過3000萬戶，減少農(nóng)藥80%以上，減少的農(nóng)藥使用量約為4.5萬噸。平均每畝增收節(jié)支220元，累計為國家和棉農(nóng)增收節(jié)支大約400億元人民幣（郭三堆研究員提供），這些收益遠遠超過了國家對農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究的總投入。
另外，中國在轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻研制方面處于世界領(lǐng)先水平，目前已經(jīng)通過了安全審批，等待產(chǎn)業(yè)化。另一個重要的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物——轉(zhuǎn)植酸酶玉米，也已經(jīng)通過了中國轉(zhuǎn)基因安全審批?？棍[翅目害蟲的轉(zhuǎn)基因楊樹和轉(zhuǎn)基因抗病毒的番木瓜也已獲批進行商業(yè)化應(yīng)用。
此外，中國自行研制的生產(chǎn)人血清蛋白和品質(zhì)改良的轉(zhuǎn)基因稻米、抗蟲或抗旱的轉(zhuǎn)基因玉米、抗黃花葉病毒或抗旱的小麥、品質(zhì)改良的轉(zhuǎn)基因棉花、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆等優(yōu)良轉(zhuǎn)基因作物已完成了產(chǎn)業(yè)化前期的工作。
中國農(nóng)作物重要基因的發(fā)現(xiàn)與克隆
轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的核心知識產(chǎn)權(quán)是基因?qū)＠?。如果轉(zhuǎn)基因沒有基因的自主知識產(chǎn)權(quán)，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)就無法很好的發(fā)展。中國在新的農(nóng)作物重要功能基因的發(fā)掘與克隆方面取得了重要進展。已經(jīng)克隆的基因有決定水稻高產(chǎn)性狀的理想株型基因IPA1，決定水稻籽粒長寬比例的gl-7（t）基因，決定稻穗夾角角度的EP2基因，水稻穗形態(tài)相關(guān)的DEP1基因，耐旱相關(guān)的OsKIPa基因，與株高、產(chǎn)量、穗粒數(shù)相關(guān)的Ghd7基因，與穗發(fā)育、廣親和性相關(guān)基因等，以及抗稻飛虱的Bph14基因，抗水稻重要病害水稻細菌白葉枯病的Xa26基因。
中國的作物基因組學(xué)研究
近些年中國在作物基因組學(xué)研究也取得了重大進展。首先，中國參與了國際水稻基因組計劃，完成了粳稻‘日本晴’四號染色體的精確測序和功能解析工作；同期中國獨立完成了秈稻‘93-11’的基因組草圖和完成圖，標(biāo)志著中國農(nóng)業(yè)基因組學(xué)已經(jīng)進入了世界基因組學(xué)研究的前列。2002年以后，中國的科學(xué)家獨立或者通過國際合作完成了其他許多重要作物的基因組測序，包括馬鈴薯、大豆、黃瓜、楊樹和番茄，以及近期完成的小麥Ｄ基因組和Ａ基因組的測序工作；同時，包括其他一些生物像鵝、朱鹮、血吸蟲、鯉魚、倉鼠等。
基因組研究的核心競爭力是生物信息學(xué)，這不僅需要大量的測序工作，還需要高性能計算機和高效率算法。在這方面中國已經(jīng)具備了上述基因組研究的核心競爭力，深圳華大基因研發(fā)中心現(xiàn)在已經(jīng)成為世界最大的基因組測序中心。引領(lǐng)本世紀世界未來發(fā)展的兩大技術(shù)是生物技術(shù)和信息技術(shù)。《第三次浪潮》的作者托夫勒曾指出，在新的機遇面前，發(fā)展中國家和發(fā)達國家在同一起跑線上。在高新技術(shù)領(lǐng)域世界格局將重新洗牌，只要抓住機遇中國完全可以趕超世界領(lǐng)先水平。
中國轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化展望
從克隆基因到獲得轉(zhuǎn)基因植物，最后育成可用于生產(chǎn)的農(nóng)作物新品種是一個復(fù)雜的過程。目前中國在DNA測序、組學(xué)研究、以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)和分子育種各個環(huán)節(jié)上均取得了重要進展。問題在于如何將這些技術(shù)環(huán)節(jié)形成完整的技術(shù)鏈條和產(chǎn)業(yè)化鏈條，并最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)業(yè)化。
抗蟲棉是應(yīng)用成功的一個例子。中國批準(zhǔn)商業(yè)化的抗蟲棉是分別由中國和美國孟山都公司自行研制的。在1997年中國自行研制的抗蟲棉僅占抗蟲棉推廣面積的一小部分，孟山都的占絕大部分。但到了2008年，中國的品種已占主導(dǎo)地位，全面超過了國外產(chǎn)品。其中重要原因是中國結(jié)合使用了三系雜交棉技術(shù)和抗蟲棉技術(shù)，產(chǎn)量增加了20%以上，棉花纖維質(zhì)量明顯提高，種子成本也明顯降低，因此具有了國際競爭力。從這個例子可看出，在對待國際競爭時，我們一定要正面積極應(yīng)對。
只有發(fā)展中國自己的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)才是正確的應(yīng)對措施，通過引進、消化、模仿、吸收、自主研發(fā)和進一步創(chuàng)新以增強中國的科技競爭力。擔(dān)心國外的競爭而拒絕采用新技術(shù)最終將會導(dǎo)致中國種業(yè)徹底“崩盤”，那將是任何人都不愿見到的結(jié)果。
另一個例子是中國的大豆種植業(yè)。1995年國際上大規(guī)模培育和應(yīng)用轉(zhuǎn)基因作物的前夕，中國年生產(chǎn)大豆1600萬噸，美國年生產(chǎn)量為6000多萬噸。2012年美國年生產(chǎn)量提高到8000多萬噸，而中國則降到1260萬噸，在此期間，另外兩個主要大豆生產(chǎn)國阿根廷和巴西的產(chǎn)量增加了2~3倍。以上3個主要大豆生產(chǎn)國均大規(guī)模采用了轉(zhuǎn)基因大豆，不但增加了產(chǎn)量，同時還降低了生產(chǎn)成本，從而更具國際競爭力。1996年以前，中國是純大豆出口國，而現(xiàn)在最高的時候需進口大豆5838萬噸，是中國大豆產(chǎn)量的4倍。國外廉價大豆價格沖擊了中國大豆市場，并導(dǎo)致中國榨油產(chǎn)業(yè)70%~80%的榨力被外國公司所控制。
未來，企業(yè)將是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物育種研發(fā)、投資和應(yīng)用推廣的主體。中國連續(xù)兩年中央一號文件都提到了種業(yè)問題，而且特別地強調(diào)轉(zhuǎn)基因和生物技術(shù)育種；同時，2011年國務(wù)院的八號文件也明確了關(guān)于種業(yè)發(fā)展的意見，這些重大決策將有效地推動中國種業(yè)的發(fā)展。
