四月的河南安阳,万物复苏,一派欣欣向荣。一个国家级的转基因抗虫棉研究基地———中国农科院棉花研究所(下简称“中棉所”)就坐落于此。记者在短短几天的采访中深切感受到,其之所以闻名国内外,就在于其拥有国际领先水平的创新技术和转基因抗虫棉等品种,拥有一个创新的领导班子和一个创新的团队。
不能跟在别人屁股后面走
何为转基因抗虫棉?中棉所所长喻树迅概括为:在棉花细胞染色体上整合外源抗虫基因,使棉株体内合成Bt杀虫蛋白。棉铃虫等害虫取食后,Bt蛋白在其碱性肠道中转变为毒素,从而短时间内使害虫死亡。
上世纪90年代,我国棉铃虫大面积暴发,每年都给国家造成几十亿甚至上百亿元的经济损失。由于棉铃虫很快就能产生抗药性,1992年至1996年间,棉农即使喷农药20余次,也无法完全防治。如此不仅大大增加了棉农的生产成本和劳动强度,也严重破坏了生态环境,同时更对棉农的身心健康造成了严重损害。这短短几年,农民因防治棉铃虫中毒人数高达24万人次。
与此同时,由于我国抗虫棉在研制水平和商业化程度上与国外存在较大差距,国外试图以此为“筹码”与中棉所开展技术合作,竟然要求我方在50年合作期内放弃抗虫棉在内的棉花品种的自主研究,谈判三年无果而终。
1997年,国外抗虫棉进入我国河北省,第二年进入安徽省。到2000年,三年间国外抗虫棉占据我国抗虫棉市场份额的95%左右。而中棉所十几年独占棉花市场半壁江山的优势瞬间直降20%。
形势十分逼人。发展国产转基因抗虫棉势在必行,一定要研制出自己的棉花转基因技术和国产转基因抗虫棉新品种!
目标是拥有自主知识产权
以喻树迅为首的中棉人说干就干,很快一场与时间、与棉铃虫抗争的攻坚战全面铺开。以中棉所为龙头的全国各级科研单位全都开足了马力,加快研制步伐。“那时候,课题组的每个人内心都承受着巨大压力。”作为该项目领军人物的李付广博士说道:“农民盼望技术的迫切心情、国外公司的技术炫耀、国家不遗余力的全力支持,让每一位科研人员感到自己肩上的责任无比重大。”不摸索出国产抗虫棉的转基因技术路线决不停歇!成了每一位科研人员无声的誓言。
几年努力,国产转基因抗虫棉研究取得突破性进展,我国成为继美国之后第二个拥有Bt杀虫基因自主知识产权的国家。在此基础上,为进一步提高抗虫稳定性,中国农科院生物所将修饰后的CpTI基因与单价基因重新构建、整合,成功研制出具有国际领先水平的双价抗虫基因(Bt+CpTI)。目前,在转基因抗虫棉研究方面,我国成为全世界第二个,也是发展中国家第一个可以与发达国家相抗衡的国家。
“国外抗虫棉品种单一,只有中早熟品种,而国产转基因抗虫棉除了中早熟类型外,还有早熟、杂交抗虫棉等类型,可以实现抗虫棉与小麦的有效间作套种。”李付广兴奋地说道:“国产抗虫棉普遍比国外抗虫棉增产10%以上,杂交抗虫棉则增产20%以上。”
棉花规模化转基因技术体系平台的创建,使中棉所可以同时利用“农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法”三种方法建立高效规模化转基因技术体系,并能够快速获得转基因抗虫棉花新材料,每年可获得转基因棉花植株10000余株,与国际上最高水平基本相当。如今,中棉所已获得转基因抗虫棉花材料数万株,筛选出有利用价值的种质新材料2000余份,其中600余份已提供给育种家,从中直接育成抗虫棉花新品种10余个,累计培育新品种40多个,大大加快了国产抗虫棉的研发进程。
上中下一盘棋共享成果
实际上,我国抗虫棉研究与国外相比,起步时间虽然稍晚,但技术并不落后,中国农科院生物研究所郭三堆研究员研究的抗虫基因已达到或超过国外同期水平。但遗憾的是,我国转基因能力迟迟达不到育种家的需求。国外一年能培育出1万棵转基因棉花苗,而我国仅能培育几十棵,远远满足不了棉花育种的需要。
怎么办?喻树迅找到了“答案”:上中下游协同攻关,形成整体作战的创新团队。即上游研究单位提供的抗虫转基因,通过中游转基因技术将其导入棉花植株细胞中,并开展相关试验及育种,最后育成的抗虫转基因棉种在下游终端中试和产业化。时至今日,郭三堆仍不忘当初李付广寻求合作的情形:“生物所之所以能和中棉所走到一起,与他多次真诚的合作努力分不开!”
在尊重知识产权、成果利益共享的情况下,中棉所与我国从事基础研究的8家上游基因构建单位展开全面合作,将获得的转基因棉花种质新材料快速发放给全国10余家棉花育种单位,迅速培育出适宜不同棉区种植的一系列国产抗虫棉新品种,实现了全国一盘棋、一体化的运作效果。在我国棉花界形成了“松散式”、上中下游优势互补、强强联合、具有国际竞争力的“联合舰队”。
2002年,国产转基因抗虫棉打赢了一场漂亮的翻身仗。这一年,国产抗虫棉占到了全国抗虫棉市场份额的35%。而到了2005年,这一比例已高达70%。这数字的变化,标志着我国彻底打破了国外抗虫棉在中国市场的垄断地位!