转基因作物产业化现状及发展趋势

转基因作物产业化现状及发展趋势

转植作物产业是指通过产业化和商业化的发展模式，促进转植作物的发展。自1996年美国开始推动转基因作物产业化,至今已有15年。特别是进入21世纪,世界范围内转基因作物产业化的发展势头更加猛烈。无论是发达国家还是发展中国家都开始关注转基因技术在农业的应用,转基因作物产业化已经变成了一个世界性的政策议题。我国也已经充分认识到转基因作物产业化的重要性。21世纪的农业转基因生物技术将进入大规模产业化阶段,生物技术产业的总产值将占世界总产值的10%以上,植物基因工程是我国参与世界农产品竞争的最有力技术之一(王关林等,2006)。新兴的农作物生物技术育种产业已成为新经济和科技竞争的焦点,并可能改变未来的农业和经济格局(范云六等,2010)。如果我国不加快产业化步伐,在短期内技术不能投入应用就会造成一些转基因技术领先优势不复存在(吴秋凤,2008)。如果不推行转基因作物产业化政策,不仅不利于我国粮食生产持续稳定增产,失去国际竞争的先机,而且会影响到我国农业生物技术及相关领域的发展和研发队伍的稳定(沈志成等,2009)。但是,我国转基因作物产业化的总体水平还比较落后。其特点是模仿多、跟踪多、创新和具有自主知识产权的少,成果的转化周期长、转化率较低(谢铭,2005)。同时,国外用非法手段掠夺我国的作物基因资源,抢占基因研究的知识产权(梅方竹,2007)。我国目前农业企业规模相对较小、经济实力不强、研发力量薄弱,特别是“产学研”的分割和“产业链”的断裂已成为转基因技术产业发展的最大“软肋”(黄大昉,2009)。一、进入田间试验阶段1983年世界上首例转基因植物(转基因烟草)问世,1996年5例转基因植物首次获准进入田间试验,1994年首例转基因植物产品(延熟保鲜转基因番茄)进入市场,1996年转基因作物进入商品化生产阶段。目前,全世界范围内有大豆、玉米、棉花、油菜、甜菜、紫花苜蓿和木瓜等24种转基因作物被批准投入商品化生产。(一)全球转移作物产业化1.0年全球转基因作物种植面积增加,以较快增长率来提高国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)的数据表明,1996年全球转基因作物种植面积仅为170万公顷,1997年猛增到1100万公顷,2010年全球转基因作物种植面积达到1.48亿公顷,比2009年的1.34亿公顷增加了1400万公顷,年增长率达10%,这是转基因作物种植15年来排名第二的增长速度。1996—2010年的15年间,全球转基因作物的种植面积增加了87倍,转基因作物累计种植面积超过10亿公顷。2.全球主要功能强大国家分布1996年仅有6个国家种植转基因作物,2010年增至29个,其中19个为发展中国家。2010年新增的3个国家为巴基斯坦、缅甸和瑞典。另外,德国重新开始种植。2010年转基因作物面积超过100万公顷的国家增至10个,依次为美国(6680万公顷)、巴西(2540万公顷)、阿根廷(2290万公顷)、印度(940万公顷)、加拿大(880万公顷)、中国(350万公顷)、巴拉圭(260万公顷)、巴基斯坦(240万公顷)、南非(220万公顷)、乌拉圭(110万公顷)。全球除南极洲外,各大洲都有转基因作物的分布,且种植面积逐年增加,其中美洲大陆的转基因作物种植面积占全球的80%以上。2010年北美洲和南美洲的转基因作物种植面积分别为7580万公顷、5290万公顷,分别占全球转基因作物种植面积的51.2%、35.7%,而大洋洲和欧洲的种植面积均不足1%。3.旋转大豆的速度增长目前全球转基因作物以转基因大豆、玉米、棉花和油菜为主。1996—2010年四种转基因作物种植面积分别以年均超过20%的增长率增长。其中转基因大豆和转基因玉米的年均增长率超过40%,分别以年均42.8%和43.43%的速度增长;转基因油菜和转基因棉花的种植面积也分别以年均35.45%和26.29%的速度增长。2010年转基因大豆、玉米、油菜和棉花的种植面积分别占全球转基因作物种植面积的50%、31%、14%和5%。4.全球转基因作物种植情况1996—2010年种植的主要转基因作物以抗除草剂、抗虫和多基因复合性状为主。2010年抗除草剂的大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜和苜蓿的种植面积达8930万公顷,占全球转基因作物种植面积的61%。双性状或三性状转基因作物的种植面积为3230万公顷,占全球转基因作物种植面积的22%。抗虫转基因作物种植面积2630万公顷,占17%。抗虫特性的增长率最高,2009—2010年达21%,复合性状和除草剂耐性的增长率分别为13%和7%。5.聚丙胺及其他聚糖种子市场1996年转基因作物的市场价值仅为2.35亿美元,此后一路攀升,2010年已达112亿美元,占全球商业种子市场的33%。自1996年转基因作物开始商业化种植以来,15年来全球累计市场价值约为735亿美元。1996—2009年对农药活性成分的节约累计约3.93亿公斤,相当于少用了8.8%的农药。(二)全球转移作物产业的发展趋势1.主要种植基因技术随着全球工业化、城镇化进程不断加快,耕地、水等资源约束日趋明显,确保全球粮食、饲料和纤维安全和充足供应推动着转基因技术在农业领域的广泛应用。随着众多的转基因作物新品种的开发,有专家预计,今后全世界转基因作物的种植面积将会有更大幅度的增加,到2020年世界整个耕地面积的80%都将种植转基因作物。据ISAAA预测,2011年转基因作物的市场价值将超过120亿美元,到2015年将有40个国家的2000万农民种植转基因作物,种植面积将达2亿公顷。2.国外种植基因作物的面积及增长率高于发达国家受全球粮食危机的影响,转基因作物种植面积正在快速增长,尤其是在发展中国家。1997年发展中国家转基因作物种植面积占全球转基因作物面积的14%,2003年达到30%,2007年增至43%。2010年在已种植转基因作物的29个国家中,19个为发展中国家,其转基因作物的种植面积占全球转基因作物种植面积的48%。2010年发展中国家的转基因作物种植面积增长了1020万公顷,增长率达到17%,而发达国家转基因作物种植面积仅增长了380万公顷,增长率仅为5%。因此,无论以绝对种植面积还是以增长率为标准,2009—2010年发展中国家的增长量(率)都明显高于发达国家。由于发展中国家资源匮乏的农户和农村无土地人口的贫困状况使得对转基因作物的种植愿望十分强烈,这种趋势将长期存在。3.开发适应农民需要的转基因作物目前商业化种植的转基因作物性状主要集中在抗除草剂、抗虫、抗病毒、抗逆等,这类作物能够降低耕种成本、增加作物产量以及减少农药的使用量,给农民带来实惠。目前正在开发的转基因作物侧重提高产品品质,如改善食品味道、增加食物营养、减少食物中的反式脂肪酸、提高油料作物的含油量等,从而使消费者直接受益。有的还注重增加产品的附加值、用作工业原料等。另外,为了满足农户和消费者的多样化需求,双性状或多性状的转基因作物也是未来的一个发展趋势。未来的复合性状产品将包括抗虫、耐除草剂和耐干旱性,加上营养改良性状,如高Ω-3油用大豆或增强型维他命原A玉米。4.植物基因型转基因作物的推广应用带来了巨大的社会经济效益,成为新的经济增长点,各国纷纷出台国家级研究计划,在这一领域展开竞争。美国于1997年实施了国家植物基因组(NPGI)计划,孟山都与杜邦公司旗下的其他农业公司也投入巨额资金进行研发,主宰了世界转基因作物的种子市场。德国制定了“植物转基因研发计划”(GABI),2006年出台的“高科技战略”中对生物技术研发投资达到2.35亿欧元。印度、巴基斯坦、孟加拉国、印度尼西亚、越南等亚洲国家均大力投资生物技术的研发,促进转基因农作物的商业化发展,尤其是印度每年用于农作物生物技术研究的投入达到5亿美元。二、我国农业产业化的现状和问题(一)认识到转基因技术的迅速扩散我国从1997年开始商业化种植转基因作物,到2010年累计种植面积超过3500万公顷。其中2010年转基因作物种植面积350万公顷,延续了2009年面积减少的趋势。2007年以后转基因作物的种植面积连年减少,可能与近年来转基因作物的争议愈演愈烈有关。我国对转基因技术一直持谨慎态度,在转基因作物安全性问题还不明朗的情况下,控制转基因技术的急剧扩散是有必要的。但转基因作物产业化势头仍然强劲。1.经济效益分析转基因抗虫棉是我国第一个获准商业化生产的转基因农作物,也是我国目前唯一在生产上大规模应用的转基因产品。自1997年开始商业化种植以来,转基因抗虫棉迅速在国内扩散并被农民广泛种植。当年Bt抗虫棉面积3.4万公顷,仅占全部棉花播种面积的0.8%,1998年达到5.8%,2001年达到44.87%,2005年更高达62.7%,2008年达到383.3万公顷,占全部棉花播种面积的66.58%。1997—2008年累计种植面积2760.6万公顷,农田环境污染指数降低21%,按平均每亩增收节支约180元计算,产生的经济效益超过745亿元。在转基因抗虫棉商业化生产过程中,国外品种在刚开始商业化种植的年份占绝对优势,但随着我国在转基因抗虫棉方面的研究日益成熟(已育成并审定单、双价抗虫棉品种160个,以及抗虫三系杂交棉品种4个),国产品种逐渐替代国外品种并且逐渐使其边缘化。2003年国产品种与国外品种所占的比例几乎相同,2003年以后国外品种占棉花种植面积的比例逐渐降低,2009年国产转基因抗虫棉10年累计推广3.15亿亩,市场占有率超过93%,产生直接经济效益约490亿元,棉农增收250亿元。2.入田间合作研究自1988年首次获得转基因水稻植株以来,水稻转基因研究已获得突飞猛进的发展,研发出一系列抗虫、抗病、抗除草剂转基因水稻,已经有多项进入田间试验。部分科研单位已经与种子公司进行合作,具备了产业化的前期条件。2009年11月27日我国通过了对转基因Bt水稻的生物安全认证,对转基因作物在我国、亚洲乃至世界应用将产生重大影响。2009年我国自主研发的转植酸酶基因玉米通过了安全性评价,获得了安全证书。其他主要作物(小麦、大豆、油菜、马铃薯等作物)均已进入生产试验阶段。其中,转基因油菜、小麦和大豆于2007年分别被批准进入生产性试验。(二)存在的问题1.国内发展现状和国外研发技术创新需求是制约我国基因人类从产业链的角度来看,转基因作物产业的发展取决于产业链条的源头,即转基因技术的创新能力,这也是决定转基因作物核心竞争力的主要因素之一。从整体水平看,目前我国在转基因作物研究技术方面的进展与国际基本同步,在发展中国家居领先地位。但与国际先进水平相比仍有较大差距,主要表现在我国拥有自主知识产权同时又能使转基因作物技术发挥巨大产业化潜力的源头基因相对较少,转基因作物研发缺乏后劲,这种状况将严重制约我国转基因作物的研发进展。据统计,美国、日本、澳大利亚等发达国家拥有全球70%以上的水稻基因专利、90%以上的玉米基因专利、80%以上的小麦基因专利、75%以上的棉花基因专利。而我国目前获得的基因专利总数不足美国的10%。究其原因,主要是因为我国在农业生物技术方面的基础研究比较薄弱,投入少,人才缺乏,创新能力不足。2.部分民众缺乏基因技术的知识,对认识较低转基因作物有很多优点,但是其潜在危害和风险也是巨大的,对人类自身的健康以及周边环境存在不确定性影响。由于在转基因作物领域存在巨大的信息不对称和技术不对等,这些优点和缺点尚未被民众完全认知或达到一定程度的了解。同时,由于受社会伦理和宗教信仰的影响,部分民众对转基因作物具有不同程度的偏见,如担心、疑虑甚至恐惧。这些对我国转基因作物的产业化有着直接或间接的负面影响。当前我国农民十分缺乏转基因技术相关知识,农民对转基因作物的认知仅建立在有限的知识上。受教育程度的影响,我国农民在转基因作物的产量预期、农药化肥投入预期、销售难易预期以及食用安全性预期方面难以做出科学的判断,从而使农民对转基因作物的生产意愿不高,直接导致了转基因作物产业化发展进程缓慢。3.制约基因作物产业化生产的防控措施一方面,对转基因作物安全研究投入不足,导致转基因作物安全性评价严重落后于转基因技术的发展,对转基因作物及其产品可能存在的潜在风险认识不足,难以了解、把握其影响,在推动转基因作物产业化生产应用中举步维艰。另一方面,目前我国转基因作物研究与应用的安全监管体系还不健全和完善,对转基因作物应用的后果不能进行长期的、不间断的跟踪研究,缺乏充分的科学评估依据,同时,在现有的农业生产条件下不能有效地采取相应的防控措施,在一定程度上制约了转基因作物的产业化发展。再者,转基因作物的产业化进程涉及到农业、科技、卫生、环保、专利等众多管理部门,而我国尚缺乏有效的管理机制及各部门之间的协调管理,这种局面极大影响了管理效率,进而限制了我国转基因作物研究和产业化的发展。4.配套措施的支撑一个单一技术不可能解决农业生产上的多个问题,甚至解决一个关键问题也不能只靠单一的一项技术。转基因技术作为核心和引领技术,在培育出优良的种子资源的同时,也会带来相应的耕作、栽培和管理等一系列措施的改变。因此,要实现转基因作物产业化发展,除了依靠转基因技术获得优良的品种资源外,还需要杂交育种、耕作栽培、土肥植保等各种综合措施的配套。但我国在转基因作物新品种的应用环节没有建立起相应配套的耕作与种植制度(包括作物布局、种植模式等),管理措施(包括整地、播种、肥水投入、中耕、收获)也不完善,转基因技术的优势得不到充分显现,严重影响了转基因作物的产业化进程。5.“品种、技术和知识产权,加快推动我国转基因产业的发展在转基因作物市场上,通过企业重组、并购,孟山都、安万特、巴斯夫、先正达、杜邦等农业生物技术大型企业已逐渐成为生物技术研发的主体,主导着转基因作物品种、技术和知识产权,加快推进其在转基因产业中的垄断地位。如美国孟山都公司占据了转基因作物市场80%的份额,德国安万特公司占有7%,德国巴斯夫公司和瑞士先正达公司各占5%,美国杜邦公司占3%。但是,由于我国资本市场尚不完善,融资渠道不畅,缺乏具有国际竞争力的大型农业科技企业集团,加上国家政策取向不明,企业参与研发的投资力度很小,风险投资甚微,导致我国转基因技术的成果转化和产业化渠道不畅通,进而导致转基因作物技术及其产业化难以持续。三、关于政治建议(一)加强国内立法,加大国内科技对暴力人物的研究关于转基因食品的安全性及其他一系列涉及转基因技术的争论一直存在,但有关国家并未停止转基因技术发展的步伐,甚至连一向对转基因技术持保守态度的欧盟和中东地区也开始大力研究转基因技术,以期占领未来科技竞争的制高点。因此,必须加大转基因科研的投入,尤其是加快具有自主知识产权的转基因技术的研究工作。在转基因作物研发过程中,要注重研发适应我国各种地理条件和自然环境需要的转基因作物品种,保障转基因作物的可持续发展。(二)加强人才引进与交流,促进我国基因知识产权保护转基因作物产业化的核心是拥有自主知识产权并具有巨大产业化潜力的重要功能基因。因此,要充分利用国际转基因作物的研发成果,加强人才和技术交流,提升我国转基因作物的研发能力,加速我国转基因作物产业化步伐。加强与国家知识产权中心的沟通与协调,促进我国基因知识产权保护。加快与国外知识产权保护中介机构的合作,加快有关基因申请国际专利的进程。(三)