我國轉基因水稻品種已大大提升_風聞

本文系華中農業大學生命科學技術學院教授、國務院特殊津貼獲得者林擁軍在12月舉辦的2019年全國媒體記者轉基因報道研修班的報告。他的授課主題是《我國抗蟲轉基因水稻研發進展》。以下為現場文字記錄，文字已經作者審閲。

我主要是轉基因抗蟲水稻的，今天跟大家彙報一下我國轉基因抗蟲水稻研發現狀。 

我們都知道，水稻蟲害是非常嚴重的，據不完全統計有385種昆蟲危害水稻，主要為兩個目的害蟲，鱗翅目的二化螟、三化螟、稻縱卷葉螟和大螟，以及半翅目同翅亞目的褐飛蝨、白背飛蝨和灰飛蝨，同翅亞目害蟲不僅僅造成直接的危害，還是很多病毒病傳播的媒介，比如黑條矮縮病、條紋葉枯病等。所以解決了水稻的半翅目蟲害問題，在一定程度上就解決了病毒病的問題。在水稻生產上，大約80%的農藥用於防蟲，解決了蟲害問題就相當於減少了大概80%的農藥殘留。我們承擔的“抗蟲轉基因水稻新品種培育”重大課題旨在解決兩大類蟲，

我先介紹一下我們為什麼首先選擇解決鱗翅目害蟲，至今為止在稻種資源中還沒有發現有效的抗性基因資源，其次鱗翅目害蟲是水稻生產上最為嚴重的昆蟲。1995年我們用基因槍介導的雙質粒共轉化，轉化受體是明恢63（當時生產上最好的恢復系之一），我們做得時間跟世界上幾乎是同步的，當時體系不是很成熟，轉化體的數量相對較少，但幸運的是我們在少數幾個轉化體中，發現有個轉化體TT51，其在自交後代中可以把選擇標記基因分離丟失，在後代中篩選到一個僅含抗蟲基因的單株，命名為TT51-1，即我們獲得安全證書的華恢1號的前身。

這個轉化體做了很多年，分子特徵已經非常清晰。從圖片上我們可以看到，在田間接種螟蟲時，對照明恢63危害嚴重而華恢1號基本沒有危害。目前生產上種植的秈稻品種大多是雜交種。本圖片顯示的是抗蟲基因雜合狀態下（即Bt汕優63），抗蟲基因完全顯性，Bt汕優63幾乎沒有危害，而其對照種汕優63危害嚴重。

在林敏老師報告後有記者提到轉基因水稻能否留種的問題，林敏給出了回答，我這裏還要重申一下，**推廣雜交種還是常規種是種業公司決定的，跟轉基因育種還是常規育種技術無關，常規品種可以留種，而雜交種不能留種。**我想若轉基因品種推廣，種業公司就不會太在意他們推廣雜交種還是常規種了，因為轉基因品種有外源基因的標籤，不擔心農民留種和被盜種的問題。

轉基因品種的研發是個漫長的過程，也是非常費錢的。我們的華恢1號95年開始做，98年轉化體成熟，2000年開始申請安全性評價，經過中間實驗、環境釋放和生產性試驗，以及委託檢測機構進行食用飼用安全性和環境安全性測試評價，2004年完成所有的試驗，前後經過了10年時間；2005年我們申報證書，經過四年的反覆評審認證，農業部於2009年8月17日給我們培育的華恢1號及Bt汕優63頒發了生產應用安全證書。

華恢一號安全證書，後於2014年末再度續期成功

去年年初我們收到一個好消息，我們通過接近5年的時間，跟美國USDA、EPA以及FDA的推進式交流，最後跟FDA共進行了5次視頻會談以後，他們認可了中國對華恢1號所做的所有食用飼用安全檢測的數據，於2018年年初我們收到美國FDA的一封信，告知我們華恢1號已經通過了他們的全面審查並且已經認可備案，現在在FDA官網上可以查到。也就是説，備案以後中國基於華恢1號及其衍生品種的大米以及米制品出口到美國是有安全保障的，可以出口到美國市場。

目前基於華恢1號已經轉育了很多不育系、恢復系和配製了組合，只要推廣出去都有大量的市場。現在做的品種不僅僅是考慮抗蟲性問題，隨着人們生活水平提高，對品質的要求越來越高，所以我們現在在保證抗蟲性的前提下，全面考慮品質。我們華農做了華兩優630，產量比對照品種II優838增產7.48%，抗蟲性號，米質優，達到國標三級米標準。

川389A/成恢5198是四川農科院利用華恢1號轉育一個組合，全程打藥防蟲的情況下比II優838增產5.36%，米質達到國家一級優質米標準。還有浙優7號，不僅僅抗螟蟲，還抗瘟病，贛香優333可以抗鱗翅目和同翅亞目的稻飛蝨。

2016年華恢1號參加了十二五成果展國家領導人看了以後覺得很振奮，認為是了不起的東西。

以上是第一代抗蟲水稻。2000年考慮不僅抗蟲是個大問題，除草也是個大問題。特別是當今採用的輕簡栽培，拋秧甚至直播稻，除草是很大的問題。另外，這時我們還考慮害蟲對Bt蛋白的抗性進化，我們我們自己新做了兩個新基因， 1C和2A，2A不僅僅毒殺鱗翅目害蟲，還殺雙翅目害蟲。這期我們採用自己獲得專利的農桿菌介導的秈稻轉化方法轉化明恢63。基於高效抗蟲性、單拷貝和農藝性狀沒有發生明顯的改變的三個標準。我們在大量轉化體中1C選擇了5個轉化體，2A選擇了4個轉化體。

我們先做抗蟲性試驗，這是接蟲7天以後的情況，明恢63對照危害嚴重，旁邊是1C的轉基因水稻，蟲子進入莖稈後就死在旁邊，死得非常徹底。2A也是這樣，上面是轉基因，下面是對照。我們對錶達量進行檢測，葉片中的1C大概是2-3ppm，即每個公斤葉片中含有2-3毫克1C蛋白。田間試驗我們看到5個1C，基本上是零危害； 2A的4個材料有零星危害。最後我們選擇了1C-19和2A-1轉化體用於後面的安全性評價實驗。安全性評價實驗從2004年開始，然後進行一系列的中間試驗、環境釋放試驗和生產性試驗，以及委託農業部檢測部門進行了食用飼用安全性和環境安全性試驗，2011年完成所有試驗，2012年申報生產應用安全證書，目前沒有批覆。

我們花了很大力氣做這兩個轉化體轉育試驗，因為這兩個轉化體所用基因以及轉基因方法都有自主知識產權，另外還能抗除草劑，至今我們於協作組一起轉育出的不育系、恢復系及組合。這代抗蟲水稻特別重視其他的性狀，例如華兩優6505，既抗鱗翅目害蟲，又抗稻飛蝨和稻瘟病，可以更好地滿足水稻生產的需要，具有更加廣闊的應用市場。

前面做了很多單個基因的抗蟲轉化體，任何基因在生產上使用一些年份以後害蟲都會進化有抗性，如果一個基因轉化體的使用壽命是十年的話，兩個沒有交互抗性基因疊加，可以大大延緩害蟲抗性的產生，理論上説可以使用100年，當然這是理想的算法。我們做的第三抗蟲水稻就是將單價Bt基因聚合成雙價Bt水稻。比如説1Ab和1C聚合，1Ab和2A聚合，2A與1C聚合。室內螟蟲接種試驗以及田間自然發蟲和人工接蟲實驗結果顯示，除了單價2A有零星的危害之外，其他的單價和雙價Bt水稻都沒有危害，效果非常明顯。

在2005年，因為我們華恢1號的生產應用安全證書以及申報，當時妖魔化轉基因謠言滿天飛，還有些人提出“Bt蛋白會殺死蟲子，難道對人不會有毒嗎？”質疑。**基於這樣簡單的命題，我們就開始做稻米中不含Bt蛋白的抗蟲水稻，原理很簡單，鱗翅目害蟲主要危害水稻的綠色組織，即葉片和莖杆，我們人吃種子的胚乳，只要在胚乳裏面不表達就可以了。**基於這個原理，我們使用綠色組織特異表達的啓動子驅動Bt基因表達，然後選擇了6個抗蟲性良好的轉化體；其中有個轉化體其胚乳裏面的Bt蛋白含量只有葉片中含量的千分之一，每公斤大米中僅含2-3微克，基本上做到大米中不含有Bt蛋白的要求。我們選擇了這個株系，田間接蟲性試驗顯示其抗蟲性不錯，我們也在將這個材料往前推。但有人説我做的是偽科學。為什麼呢？明知道Bt蛋白沒有毒，為什麼還要做這個工作呢，給別人的感覺是想要避開Bt蛋白，我自己也是這樣覺得。

這個材料做成之後，**反轉人士又提出，大米中的Bt蛋白幾乎沒有了，但Bt基因還在其中，是不是可以把Bt基因去掉？基於這樣的命題（“偽命題”），我們就着手做了。原理上很簡單，Bt由綠色組織特意表達啓動子驅動，基本上可以做到大米里面不含Bt蛋白。**剔除外源基因的策略，我們用的是採用胚乳發育特異表達的啓動子驅動的Cre-lox系統，我們試驗的結果這個系統可以把外源基因剔除，但遇到一個難點。難點在哪裏呢？我們剔除了胚乳裏面的外源東西，還希望胚裏面的Bt基因還要保留，後代種子還要種植。但結果是，在胚乳剔除的種子中約有百分之三四十的胚裏面的Bt基因也被剔除，我們在努力尋找盡在胚乳裏面幹活，在其他地方不幹活的啓動子以期解決這個問題。

前面講的是做鱗翅目害蟲抗性水稻培育工作，下面我介紹一下團隊做的抗同翅亞目稻飛蝨的工作。在水稻資源中存在抗稻飛蝨的基因，但每個基因的抗性效應有限，大家可以想象一下為什麼？蟲子和水稻是並行進化的，蟲子想方設法要吃水稻，水稻想方設法不讓蟲子吃，生物是以繁衍後代作為第一生存要素，兩者之間一直在爭鬥中，所以就有妥協，你可以吃我，但不能讓你吃太多，這樣來達到平衡。因此，我們可以通過常規聚合育種方法把多個基因聚合在一起，從而提高抗蟲性。在這一塊，團隊中有不少協作研究單位發掘並利用這些內源抗性基因培育出達到生產可利用的抗性品種；鑑於本報告僅介紹轉基因抗蟲的工作，這裏就不對常規抗稻飛蝨品種培育做介紹。另一方面我們也在努力通過外源基因的方式來高效解決這個問題。

通過轉基因方法解決問題可以有兩者策略：1）過量表達內源抗性基因；2）篩選能夠直接殺死蟲子的蛋白，比如從Bt裏面篩選。我們已經做了過量表達內源克隆了顯性抗蟲基因，得到了一些材料，抗性可以達到中抗或以上。

我們最想做的是尋找外源抗蟲Bt蛋白，這個工作主要是四川農業大學李平老師做的，從四川地方Bt菌株資源裏發現表達球形晶體的Bt蛋白，進一步的研究發現其對飛蝨有毒性，進一步把基因克隆出來，證實其對稻飛蝨有毒性，然後經過密碼子優化、添加增加表達的原件構建融合基因並轉化水稻，經測試轉基因水稻對褐飛蝨的抗性最高可以達到3級。他們進一步通過Bt蛋白的結構域互換，得到了HY151c和HY151b，其活性相較於原始蛋白提高了近40倍，轉基因水稻接蟲測試效果可以達到3級及以上。

抗鞘翅目害蟲轉基因水稻培育，我們設計合成了3A和3B兩個基因，轉基因水稻對負泥蟲的抗性效果非常好，取食轉基因水稻6天后的負泥蟲死亡率百分之百。原本我們做想做的是抗稻水象甲的水稻，稻水象甲是外來入侵物種，目前已經在部分省份發生危害幼蟲主要危害根部，成蟲可以爬到地上部危害葉片和莖稈。這塊工作我們遇到較大困難，因為至今我們還沒有建立稻水象甲的飼養體系，抗性檢測工作滯後。我們也對轉基因水稻做了初步抗性測試，從取食斑來看是有效的，並且顯示3A的效果比3B要好。

抗蟲轉基因水稻研發工作就是這樣的情況，目前為止，抗鱗翅目害蟲的產品已經準備好了，隨時可以產業化；同翅亞目材料也基本具備，常規育種品系和轉基因育種材料已經有了；抗鞘翅目害蟲的轉基因水稻還處於研究階段。

互動環節：

記者：我是藥師網的專欄作者，我們現在做科普，這方面還真的沒有報道過，聽完了課覺得非常有意義，公益宣傳有很多年了，大家在認識轉基因產品上都是低毒產品為共識，我們在北京上大學的時候老師就説轉基因是低毒產品，那時候就有先入為主的概念。但是轉基因也是分個體的，有A2就有毒性，其他的品種沒有毒性。作為藥師這方面，比較重視食品和藥品的安全性。我想説咱們在安全性方面，對於人的食品安全要有大數據，我們寫科普文章也要搜索這些數據，然後做科普宣傳。這方面的數據非常少，醫務界有一句俗話，離開劑量談不良反應都叫耍流氓，咱們都在吃轉基因的東西，就像我這麼大的婦女吃大豆補充雌激素，實際上我們吃了很多年，但吃多大的量，對人體有什麼影響，這方面要做大數據統計，得到普遍大眾的認可，只要認可度高了，就有市場了。

另一位記者：吃鹽之前有沒有大數據統計，吃鹽多了立刻要命。

記者：人也是有大數據的，為什麼加碘，為什麼WTO要限制鹽的攝入量，要在6克，我們也是這麼宣傳的。根據疾病譜加碘鹽做產業，是根據疾病譜做的，轉基因還沒有作為主食在全國範圍內推廣。

另一位記者：我覺得食物和藥不一樣，老鼠吃幾十年，後代吃幾十年，不現實。但是藥必須上臨牀，這不是兩個概念。

林擁軍：説得非常好，但這塊數據不是我們做的，我是研發人，無論是食用安全還是環境安全，都是農業部的資質單位做的。一般做過敏性、急性毒性和慢性毒性、營養成分和抗營養因子試驗等；但我們做得更多，包括三代繁殖、致畸性等試驗檢測。華恢1號已經批了安全證書，簡易版的數據掛在農業信息網上了，在上面可以查到。

主持人：也可以查一下農業部專門的網站，關於轉基因的相關問答和數據，也都是挺齊全的。

記者：在轉基因作物各個研發領域，水稻是比較受委曲的，1995年到現在二十多年了，還是這樣的情況。我見過您幾次，一直是笑呵呵的，你做這個事情的時候是無奈的笑呵呵嗎？

林擁軍：有些無奈，但沒有辦法，但我一直想春天總會來的，至少期盼着。

記者：我是知識分子的，我同意很多研究確實是偽命題，為了應對批評而做的。包括基因編輯的東西，別人説雜交幾千上萬段，我現在就改一個。完了説不行，那個東西是整個複合物進去，還是留下了。好，現在就用其他技術，甚至不要這個東西進去。我覺得很多研究，包括正規的科學論文，都變成了這個樣子，如果是純粹科學的話，很多研究都不用做。

林擁軍：你説得非常對，有人説我做的胚乳中剔除Bt蛋白和外源基因的工作是偽科學，因為本身我們研究的Bt蛋白就是無毒的，每天我們也要食入大量的外源基因。我做的目的僅僅想告訴大家，科學上是能夠解決這些問題的。 

記者：我是中國經營報的記者，我們比較關注財經的角度，我想請教將Bt蛋白剔除胚乳的研究，這種種子生產成本是不是比普通的轉基因種子成本更高一些？開始提到了轉基因留種的問題，如果有標識收費的話，這樣種子生產成本是不是比雜交的要低？

林擁軍：材料做成以後，就沒有成本了。美國人選擇不標識，是因為任何標識是需要成本的，他們相信科學，不願意為這個標識而增加成本。

記者：我是科技日報的記者，有些研究是為公眾輿論而做，這些在科學上沒有那麼必要的研究，對於轉基因科普到底是會起正向的作用還是可能會起負向的作用，公眾覺得這是不必要解決的問題你非要解決，那肯定是有問題的，這是第一個。第二個是前一位報告人林敏老師講到現在階段科普已經沒有意義了，重要的是產業化，您怎麼看？

林擁軍：我同意林敏老師的觀點，如果不產業化的話永遠説不清，永遠解釋不清。為了產業化的科普沒有意義，而產業化後的科普意義很大。

來源：http://www.agrogene.cn/info-5804.shtml