農業部官網：轉基因抗蟲玉米 - 玉米鑽心蟲的剋星_風聞

一、我國玉米生產與害蟲防治現狀

　　玉米是我國第二大糧食作物，亦用作飼料，是我國畜牧養殖業的支柱。人們記憶猶新的肉類價格上漲，就與玉米供應偏緊、價格上漲有密切的關係。玉米又是重要的工業原料，是增值作用最高的作物之一。隨着飼料、澱粉、燃料乙醇等用量迅速增加，強力拉動需求，全球玉米供應緊張的加劇，我國玉米供求關係也已發生根本性變化，從自給有餘略有出口的基本平衡型向着供應偏緊的狀態轉變。這也促使全國玉米種植面積自2000年以來不斷增加，2002年達2467萬公頃，超過小麥；2007年達2 933萬公頃，超過水稻；現在每年種植2 800萬公頃以上，與水稻接近。21世紀我國農業面臨人口不斷增加和農業資源如耕地、水不斷減少的雙重壓力，為了實現糧食安全和生態安全、提高農業生產效益的戰略目標，提高玉米品種的科技含量是具有現實意義的重要舉措之一。

　　玉米螟俗稱玉米鑽心蟲、鑽莖蟲，是玉米、穀子、高粱等糧食作物的重要害蟲，其危害是造成玉米常年減產的重要生物災害之一，嚴重影響玉米的產量和質量。一般年份玉米受玉米螟為害減產10%～15%，大發生年減產可達30％以上，甚至絕收。因玉米螟的危害，每年損失的玉米就達600萬～900萬噸。2008年全國發生1573萬公頃次，黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古通遼等主要玉米產區危害嚴重，被害率多在40%以上，嚴重的100%；黃淮夏玉米區穗期玉米螟危害中等，局部偏重發生。

　　近年來，隨着我國玉米種植結構的調整，餐桌鮮食玉米需求增加，玉米種植出現多樣化的趨勢，除普通玉米品種外，甜玉米、糯玉米、爆裂玉米等多個玉米品種的種植均有不同程度的發展，顯現出廣闊的市場前景。然而，我們吃甜、糯玉米時碰到蟲子心裏感覺一定不舒服。儘管大家在將鮮甜糯玉米煮熟前，肯定將果穗上可見的害蟲危害的部分籽粒已經切除，但穗腐病真菌產生的毒素依然有較高的殘留。另一方面，為了得到好的市場價格，農民為了防止玉米螟危害雌穗，常大量使用高毒化學農藥進行防治，導致農藥殘留嚴重。

　　玉米螟除直接危害玉米造成嚴重損失外，其危害造成的傷口又是玉米穗腐病病原菌入侵的途徑，害蟲本身常攜帶病原菌，從而誘發和加重玉米穗腐病的發生。玉米穗腐病是由真菌主要是鐮刀菌和腐黴菌引起的玉米病害，除引起穗粒腐爛、黴變而導致直接產量損失外，這些真菌還會產生黃麴黴毒素、伏馬毒素、雌性發情毒素、嘔吐毒素、赭麴黴毒素等真菌毒素，這些毒素對人體和畜禽有害，如大家熟知的黃麴黴毒素是致癌物質。伏馬毒素可破壞家禽的免疫系統，引起馬屬動物的腦白質軟化症、豬的肺水腫等。20世紀50年代我國就曾發生馬和牛的黴玉米中毒事件。1989年美國發生了由串珠鐮刀菌毒素污染玉米渣造成的馬腦白質軟化症和豬肺水腫等中毒事件。對南非食道癌高發區Transkei地區的流行病學調查和我國河南林縣食道癌病因調查中發現，伏馬毒素與人類食道癌的發生率存在某種相關性。玉米一旦發生穗腐病，籽粒中就會產生大量的真菌毒素，使玉米的品質下降。研究發現，玉米穗腐病的發病率與害蟲危害呈現顯著正相關。

二、防治玉米螟的困難與技術需求

　　我國玉米螟的防治技術有了很大的發展，在一定程度上減少了玉米螟的危害。但由於玉米螟防治存在諸多困難，因而實際進行防治的面積為20%~30%，且由於農民對各種技術使用掌握程度不同，防治效果也不相同。

　　玉米螟是以幼蟲潛藏、鑽蛀危害，即心葉期在包卷而未展開的幼嫩心葉危害，抽絲散粉後危害花絲、雌穗，大齡幼蟲則蛀入玉米莖稈、雌穗等危害，因此防治難度很大。玉米螟在我國從北到南一年可發生1~7代，世代不整齊。成蟲具有很強的飛行擴散能力，因此在東北白僵菌封垛、燈誘等防治越冬蟲需要大面積連片進行，實施有難度。後期玉米植株高大，田間操作困難，諸如使用生物防治的人工釋放赤眼蜂等方法實施操作技術要求高，不易被農民掌握且成本高，防治效果受氣候變化影響大，不穩定。使用化學顆粒劑一定程度上可防治心葉期危害世代，但化學殺蟲劑也會有污染環境，使用時操作不當亦會引起使用者中毒等不良後果。因此，需要發展高效、經濟、簡便易行的防治技術。

　　我們知道，在玉米與其害蟲的長期協同進化過程中，玉米對害蟲也產生了一定的抗生作用。在玉米組織內不同程度的含有一種或數種抗蟲物質，如已有報道的丁布等。利用玉米本身的抗蟲性防治害蟲，農民不需要掌握特殊的技術，只要種植了具有抗蟲性的品種就能達到防蟲的目的，因此品種本身的抗蟲性利用是經濟、簡便易行、安全有效的防治措施。利用抗螟品種可減少化學農藥防治面積和農藥對環境的污染，有利於天敵的繁殖，且可與化學防治及生物防治配合和協調使用，達到良好的生態和社會效益，該措施也容易被農民所接受。但具有抗蟲性的品種常常產量低，農藝性狀差，因而在傳統的育種中常被淘汰。因此，生產上真正高抗蟲性的常規品種幾乎沒有。而利用生物技術產生的轉基因抗蟲玉米使這一高效、經濟、簡便易行的防治技術的實施成為可能。

​三、轉基因抗蟲玉米及其殺蟲效果

　　Bt即大家熟知的蘇雲金桿菌，它是自然界廣泛存在於土壤中的一種有益殺蟲微生物，自1959年Bt作為生物殺蟲劑應用於作物保護以來已經有50年的歷史。但Bt作為生物殺蟲劑在目前農作物保護市場上佔的份額仍然不足1%，主要原因是Bt製劑在應用上存在很多的缺點，如田間不穩定、在紫外線下易分解、持效期短、對隱蔽害蟲效果不大、在玉米田使用操作困難等。

　　鑑於此，科學家將在Bt中表達的能專殺昆蟲的蛋白基因轉到玉米中，使玉米亦能生產這種蛋白，當害蟲危害取食玉米時，就將這種蛋白吃到“肚裏”，在其中腸鹼性溶液及酶的作用下被活化，從而殺死害蟲。由於害蟲在其初次取食時就吃進了這種蛋白，而這時害蟲剛剛孵化，抵抗力很弱，危害力也不大，因此容易被殺死，即在其造成嚴重危害和損失前就被殺死，因此是一種非常有效的防治害蟲的方法。

　　攜有Bt殺蟲基因的轉基因玉米，能分泌出高效的殺蟲蛋白，兩天內就可殺死99％以上的玉米螟幼蟲。田間試驗表明，轉Bt基因玉米對亞洲玉米螟防治效果可達95%~99%，且基本沒有影響玉米生長的危害，而最好的化學殺蟲劑最好的防治效果也僅為80%~90%，且由於是在心葉末期進行一次防治，往往已經造成了一定程度的危害。此外，轉基因玉米對棉鈴蟲、黏蟲、桃蛀螟等鱗翅目害蟲都有很好的防治效果。有效防治蟲害的同時，穗腐病發病率亦顯著下降，糧食中黴菌毒素的含量亦顯著降低，品質得到提高。

四、轉基因抗蟲玉米的安全性

　　目前國際上推廣應用的轉基因抗蟲玉米多為表達Cry1Ab或Cry1F晶體蛋白等，這類蛋白是專一性的高效殺蟲蛋白，當鱗翅目昆蟲的幼蟲如玉米螟取食後會穿過其圍食膜並與腸道上皮細胞的特異性受體結合，形成穿孔，細胞因失去滲透平衡死亡，最後導致害蟲死亡。由於只有鱗翅目害蟲的腸壁細胞上含有這類蛋白的有效結合位點，而其他昆蟲和動物腸道上皮細胞則沒有，因此其殺蟲作用具有高度專一性，只對“靶標昆蟲”鱗翅目害蟲有效，同時對這些害蟲的天敵，如捕食性天敵七星瓢蟲、草蛉、蜘蛛和其他有益昆蟲如蜜蜂等是安全的，並得到了大量的科學實驗數據證明。因此，轉Bt基因抗蟲玉米可作為玉米害蟲綜合治理的一項重要措施與防治害蟲的其他方法如生物防治協調使用，從而建立高效、可持續、環境友好、經濟、可操作性強的玉米害蟲綜合治理體系。

　　瑞士聯邦Reckenholz-Tnikon研究所科學家Joerg Romeis在轉基因抗蟲作物對非靶標昆蟲特別是通過食物鏈對有益昆蟲天敵的影響方面，開展了大量的實驗研究。在其撰寫的轉基因抗蟲作物對地上非靶標節肢動物的影響一文中指出，現今已有的轉基因抗蟲作物表達的Bt蛋白由於其殺蟲譜專一，對害蟲天敵沒有直接影響，而且由於種植轉基因抗蟲作物，殺蟲劑使用量顯著減少，自然天敵對害蟲的控制作用顯著提高。

　　1999年《自然》雜誌發表的一篇文章曾説，這種轉基因抗蟲玉米會影響北美洲帝王斑蝶的生存，曾引起人們的高度關注。然而，2001年9月以後，在《美國科學院學報》上發表的5篇研究論文的結論卻正好與之相悖。事實是，只有人工將一種最早在美國種植的叫做176的轉基因玉米花粉大量飼養帝王蝶幼蟲，才會引起後者死亡率增加。然而在自然條件下帝王斑蝶的幼蟲是生活在一種名為馬利筋的雜草上，而這種植物主要生長在撂荒地及田邊地頭，即生長在玉米地田邊地頭的馬利筋草，其葉片上散落的玉米花粉亦非常少，不會對帝王斑蝶幼蟲構成威脅。與此相比，帝王斑蝶更多會受到飛機播撒的化學殺蟲劑的殺害。此外，據美國科學家室內外實驗證明，表達Cry1F蛋白的轉基因玉米對帝王斑蝶幼蟲沒有殺蟲作用。法國科學家在《環境生物安全研究》雜誌上發表研究結果，表明轉基因玉米不存在“旁系殺蟲效應”。一般來説，農田中很少存在稀有受保護的昆蟲種類，在已大面積種植轉基因抗蟲玉米的國家並沒有發現其會危及珍稀野生昆蟲或其他動物。對比轉基因抗蟲玉米田和非轉基因普通玉米田節肢動物多樣性試驗，沒有發現轉基因抗蟲玉米對節肢動物多樣性產生不良影響，如果與使用化學農藥防治的普通玉米田相比，由於化學農藥施用的減少，轉基因玉米田的自然天敵等有益昆蟲種羣結構和功能及多樣性甚至增加。

　　曾有人在《自然》雜誌發表文章，認為墨西哥野生玉米受到了轉基因玉米“污染”，然而隨後有8位科學家在英國《自然》雜誌網站上發表觀點，認為墨西哥野生玉米受轉基因玉米“侵蝕”的結論缺乏根據。他們呼籲，“關於轉基因作物的信息一定要準確、可靠，因為這會影響到政治決策”。《自然》雜誌也已要求認為墨西哥野生玉米受轉基因玉米“污染”的作者為他們的結論提供新的證據。雜誌社還決定，把這一問題交給讀者自己來“判別”。一般認為玉米及其近緣種原產於新大陸，主要是墨西哥等中美洲地區。我國沒有與玉米親緣關係較近的大芻草或摩擦禾屬植物，因此不存在轉基因抗蟲玉米的目的基因通過天然串粉的雜交方式向野生植物轉移。

　　由於人的腸胃液環境是酸性，Bt蛋白在人體不會被活化，其次人、魚、家畜禽等腸道細胞沒有這類蛋白的有效結合位點，因此是安全的。Bt蛋白在自然環境中很快就會分解，試驗表明，轉Bt基因抗蟲玉米間苗後留在田間的幼苗殘體中Cry1Ab殺蟲蛋白在間苗後50天可以完全降解，玉米散粉時沉積在玉米葉腋處花粉中Cry1Ab殺蟲蛋白，分別在15天和18天完全降解，進入冬小麥田的轉基因玉米碎秸稈中Cry1Ab殺蟲蛋白30天后90%已被降解，因此不會在田間累積。

　　靶標害蟲是否會像對化學農藥產生抗性一樣，在大面積推廣種植後對轉基因抗蟲玉米亦產生抗性？這一問題也是各國科學家關注的問題。其答案是，如果合理種植並採取合理的治理策略，即可延緩或解決靶標害蟲抗性的產生。法國國家農業研究院和美國明尼蘇達大學的專家用兩年時間監測了分別來自沒有種植轉基因抗蟲玉米的法國西南部和已大面積種植了5年轉基因玉米的美國的1 200個歐洲玉米螟雌蛾的譜系，最後得出結論是抗性基因在法國種羣和美國種羣中出現的頻率沒有顯著性差異，均低於0.1%，因此具有抗性基因的歐洲玉米螟在田間出現的概率是0.000 1%。這個結果發表在《理論應用基因工程學》雜誌上。

　　科學家還指出，對於涉及轉基因植物安全性的每一個問題，應具體討論而不是一概而論。只有在科學實驗不斷完善的基礎上，合理利用，降低風險，造福人類。

五、國際轉基因抗蟲玉米應用概況及趨勢

　　轉Bt基因抗蟲玉米於1996年在美國開始大規模商業化種植，之後世界各地陸續引進種植。截至2008年，全球轉基因玉米（抗蟲、耐除草劑或二者兼備）種植面積約3 733萬公頃，佔全球轉基因作物種植面積的31%。目前包括美國、加拿大、阿根廷、洪都拉斯、智利、烏拉圭、巴西、西班牙、法國、德國、葡萄牙、捷克、斯洛伐克、波蘭、羅馬尼亞、南非、埃及、菲律賓等18個國家商業化種植，全球轉基因玉米種植率已達到24%。

　　美國一直是轉基因玉米種植大國，在商業化種植前10年，轉基因抗蟲玉米一直處於領先地位，之後兼具抗蟲和耐除草劑玉米種植面積迅速上升。2009年，美國玉米種植面積的85%是轉基因玉米，其中轉Bt基因抗蟲玉米佔總面積的17%，46%為兼具抗蟲和耐除草劑，22%為耐除草劑玉米。1995—2002年，平均每年對1 108個（最少495個，最多2 625個）農場進行的調查數據顯示，平均每公頃增產玉米423千克。1996—2006年，美國種植轉基因抗蟲玉米為農民帶來36億多美元的收益。

　　為了控制秋黏蟲，巴西於2008/2009生長季開始種植轉Bt基因抗蟲玉米，2009/2010生長季其面積已佔玉米總面積的39.5%。據專家預測，如果今後10年巴西農民不種植轉基因玉米將損失69億美元。

　　在歐洲，西班牙2008年轉Bt基因抗蟲玉米種植面積佔其玉米總播種面積的22%。葡萄牙農民種植轉Bt基因抗蟲玉米每公頃可增收150美元。在法國，轉Bt基因玉米對歐洲玉米螟的防效為95%~99%，增產5%~25%，每公頃增收150~210美元。德國種植轉基因抗蟲玉米防治歐洲玉米螟的效果達到98%，增產14%，每公頃增收111美元多，而採用化學防治每公頃僅增收24美元。

　　菲律賓是首先利用轉基因抗蟲玉米防治亞洲玉米螟的亞洲國家，2008年種植轉基因玉米35萬公頃（其中抗蟲玉米28萬公頃），農民增收4900多萬美元，2003—2008年因種植轉基因玉米農民增收8 800萬美元。

　　我國現在雖然沒有種植轉基因玉米，但關於轉基因玉米的研究與開發受到了各方面的高度重視，取得了顯著的進展。在　　1993年我國就已經成功地將Bt基因轉入玉米，完全掌握了轉基因玉米的研發技術。目前，已建成了先進的基因轉化平台，克隆了一批具有自主知識產權的功能基因，培育出了一批性狀優異的轉基因玉米材料，並具備了工廠化生產能力。從而，形成了從基因克隆、規模化轉化、安全評價、品種培育甚至商業化開發的完善的轉基因玉米開發體系。

來源：

農業部官方網站

中國農業科學院植物保護研究所

相關新聞：

吉林大安一糧庫競拍玉米有大量蟲眼