從普通棉到抗蟲棉 自主創(chuàng)新助植棉強(qiáng)國快速崛起 ——中新網(wǎng)

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    從普通棉到抗蟲棉 自主創(chuàng)新助植棉強(qiáng)國快速崛起
2009年09月14日 16:46 來源:科技日報(bào) 發(fā)表評論  【字體:↑大 ↓小

  “棉布寸土皆有”,“織機(jī)十室必有”,明代宋應(yīng)星的《天工開物》中如實(shí)記載著。自宋末元初,棉花始在內(nèi)地種植,已過去700余年。而今,這歷史悠久的如雪“花朵”早已搭上了高科技的快車,變身為“百毒不侵”的抗蟲棉,繼續(xù)履行著造福于民的重大職責(zé)。

  只見過“蟲吃棉”,沒見過“棉吃蟲”,這是大多數(shù)棉農(nóng)對國產(chǎn)抗蟲棉最初的印象。20多年過去了,正是這不被眾人所接受與看好的小小棉花,帶著早已融入其體內(nèi)的抗蟲基因,走進(jìn)了千家萬戶,悄無聲息地改善著億萬棉農(nóng)的生活,更記錄著一個(gè)植棉強(qiáng)國的快速崛起。

  內(nèi)憂外患“逼”出抗蟲棉

  “那是給逼出來的!”追溯抗蟲棉誕生的原由,中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所的郭三堆研究員如是說。

  20世紀(jì)90年代初,我國北方棉區(qū)棉鈴蟲連年大暴發(fā),全國棉花總產(chǎn)下降43%左右,農(nóng)民們吃盡了種棉治蟲的苦頭。原本在棉花種植期間只需噴灑1到3次農(nóng)藥就能制住的棉鈴蟲,那時(shí)噴藥20多次依然無濟(jì)于事。當(dāng)氣壞的棉農(nóng)把害蟲扔到農(nóng)藥原液中時(shí),抗性變強(qiáng)的小蟲卻自得地游起泳來。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1992年至1996年因超量使用農(nóng)藥而中毒的人員多達(dá)數(shù)萬人次,由于土壤環(huán)境受到嚴(yán)重污染,棉田幾乎無法再種……棉農(nóng)一度“談蟲色變”。

  而棉花作為我國重要的戰(zhàn)略物資,其生產(chǎn)遭到破壞也危及著我國的國家安全。多年的棉鈴蟲暴發(fā)使得國家經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億元,作為我國出口創(chuàng)匯支柱產(chǎn)業(yè)之一的棉紡織業(yè)的大宗出口也受到了嚴(yán)重影響。

  與此同時(shí),大洋彼岸的美國孟山都公司已于1988年成功研制出Bt抗蟲棉,并將這個(gè)先進(jìn)的理念引入了中國,旨在占領(lǐng)中國極富潛力的植棉市場。在與孟山都公司談判破裂后,生物技術(shù)研究所的范云六院士和郭三堆研究員不禁感慨:“我們能不能開展自己的分子育種項(xiàng)目?”

  內(nèi)憂外患的雙重危機(jī)使得抗蟲棉的研發(fā)迫在眉睫!1991年,在科技部“遠(yuǎn)瞻前沿,背靠土地”的精神激勵(lì)下,國家863計(jì)劃正式啟動了棉花抗蟲基因工程的育種研究,中國作為植棉大國無抗蟲棉的歷史從這一刻開始被改寫。

  單價(jià)抗蟲棉:千呼萬喚始出來

  “我們即將面對的仿若是自己從未謀面的孩子,心情興奮而不安。當(dāng)放在抗蟲棉植株上的棉鈴蟲全部死光時(shí),大棚里一片歡呼雀躍……” 回想起1994年單價(jià)抗蟲棉小規(guī)模田間試驗(yàn)的那一幕,時(shí)任863計(jì)劃生物技術(shù)領(lǐng)域?qū)<椅瘑T會委員的黃大昉教授仍然激動不已。

  1994年,擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的單價(jià)抗蟲棉研育成功,這使中國成為了世界上第二個(gè)成功研育抗蟲棉的國家,打破了美國抗蟲棉對我國市場的壟斷格局,更為1997年后國產(chǎn)抗蟲棉的迅速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而這份勝利卻充滿了艱辛和挑戰(zhàn)。

  由于當(dāng)時(shí)我國在分子育種領(lǐng)域仍處于起步階段,自行研制抗蟲棉并不被外界所看好。美國的研究團(tuán)隊(duì)有上百名科學(xué)家,我們卻只有六七個(gè)人。到底能不能成功?什么時(shí)候能成功?這樣的疑問迫使原本就單薄的小組再次“縮水”,只剩下兩三個(gè)人繼續(xù)研究。“做了就不能半途而廢,拼了命也要把它搞成!” 作為課題組的負(fù)責(zé)人,郭三堆的心中滿是堅(jiān)定。

  24小時(shí)“耗”在實(shí)驗(yàn)室,行軍床就是他們?nèi)康摹凹耶?dāng)”。功夫不負(fù)有心人,經(jīng)過一年零八個(gè)月的刻苦攻關(guān),郭三堆和組員們成功合成和改造了Bt殺蟲基因,研制出具有國際先進(jìn)水平的表達(dá)載體,并以中國特色的花粉管通道法將殺蟲基因?qū)肓嗣藁ㄖ仓辍?/p>

  “這不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗,最后的成功源自多位科學(xué)家的共同努力! 郭三堆強(qiáng)調(diào)說。

  的確,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的研制成功融入了若干專家的辛勤工作。無論是倡導(dǎo)我國自行研制抗蟲棉花的范云六院士,還是將轉(zhuǎn)基因抗蟲棉力推為863計(jì)劃重大關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目的責(zé)任專家賈士榮教授,或是日夜攻關(guān)、奉獻(xiàn)所有在法國所學(xué)知識的課題組負(fù)責(zé)人郭三堆研究員,以及許許多多不為外人所知的無名英雄們。

  2001年12月,當(dāng)郭三堆接過世界知識產(chǎn)權(quán)組織和中國國家知識產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合為國產(chǎn)單價(jià)抗蟲棉頒發(fā)的專利金獎(jiǎng)時(shí),他的心中滿是自豪。這沉甸甸的獎(jiǎng)杯標(biāo)志著我國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育技術(shù)的重大突破,中國不再是依賴國外抗蟲棉的植棉落后大國,而躋身為享譽(yù)海外的抗蟲棉培育強(qiáng)國。

  雙價(jià)抗蟲棉:一舉超越美國棉

  1996年,是我國抗蟲棉發(fā)展歷程中極為重要的一年。國產(chǎn)雙價(jià)抗蟲棉的誕生宣告著:在中美的又一次對決中,我們領(lǐng)先了!

  1999年,雙價(jià)抗蟲棉通過安全評價(jià)并獲準(zhǔn)生產(chǎn),比美國雙價(jià)抗蟲棉應(yīng)用于生產(chǎn)早了整整5年。

  在國產(chǎn)單價(jià)抗蟲棉研育成功后,來自各界的質(zhì)疑聲一直不絕于耳,甚至有人認(rèn)為項(xiàng)目組使用了國外的材料。為向國內(nèi)外證明我國科學(xué)家具備成功研育抗蟲棉的實(shí)力,郭三堆和組員們又在1994年開始了雙價(jià)抗蟲棉的研制工作。經(jīng)過兩年的技術(shù)攻關(guān),生物技術(shù)研究所的科學(xué)家們率先研制出具備Bt和CpTI兩種殺蟲蛋白的雙價(jià)抗蟲棉。“雙管齊下”有效地增強(qiáng)了殺蟲效果,也大大延緩了棉蟲產(chǎn)生抗性的時(shí)間!皣a(chǎn)雙價(jià)抗蟲棉的研制成功使我國在國際上占有了一席之地! 郭三堆如是說。

  在向各界證明了自己的實(shí)力后,郭三堆帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)并未就此止步。他們大膽地向含有融合殺蟲蛋白的抗蟲棉發(fā)起了沖擊!八^融合殺蟲蛋白就是把Bt和CpTI兩種殺蟲蛋白‘揉’在一起,成為一個(gè)蛋白,使兩個(gè)蛋白的獨(dú)立功能能夠同步發(fā)揮作用,切實(shí)提升融合抗蟲棉的殺蟲效果。這一技術(shù)已走在了世界前列!” 郭三堆開心地說道。

  2002年,融合抗蟲棉研制成功;次年,進(jìn)入安全評價(jià)并生產(chǎn)試驗(yàn)。課題組提供的數(shù)據(jù)表明,融合抗蟲棉對敏感性棉鈴蟲的校正死亡率可達(dá)94%,其對抗性棉鈴蟲的校正死亡率也是單價(jià)抗蟲棉的三倍還多。

  三系抗蟲棉:有“身份證”的高產(chǎn)抗蟲棉

  “看到這個(gè)分子標(biāo)記了么?這就像三系抗蟲棉特有的‘身份證’,有了這個(gè)依據(jù),別人再也不敢亂談我們的棉種是他們的了!惫炎院赖卣f。

  這是我國轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉首次采用分子標(biāo)記技術(shù)?蒲腥藛T可借助差異序列獲得特殊的SCAR標(biāo)記,用于辨別種子的真?zhèn)魏蜌w屬。為保護(hù)育種者的自主知識產(chǎn)權(quán)提供了有力的科學(xué)依據(jù)。

  “以前棉花常規(guī)雜交制種要靠手工去除雄蕊,效率低、規(guī)模小、投入高,純度還不能保證!惫鸦貞浀馈榻鉀Q這個(gè)世界性難題,他帶領(lǐng)的課題組又開始了高強(qiáng)度的技術(shù)攻關(guān)。2005年,課題組率先在國際上研制成功高產(chǎn)、高效、高純度、低成本的轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉分子育種體系,驅(qū)散了困擾各國科學(xué)家多年的夢魘,打開了三系雜交棉的產(chǎn)業(yè)化大門。

  生物技術(shù)研究所和邯鄲市農(nóng)科院通力協(xié)作,先后培育出我國第一個(gè)轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲基因三系雜交棉“銀棉2號”,和高產(chǎn)、多抗的抗蟲三系雜交棉“銀棉8號”等新品種。并首開國際先河,在生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模推廣應(yīng)用。

  中國農(nóng)科院副院長劉旭表示,轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉的研制成功是棉花雜交育種技術(shù)的又一次重大突破,“銀棉2號”的培育、示范成功勢將成為雜交棉產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)新起點(diǎn)。

  數(shù)據(jù)顯示,抗蟲三系雜交棉可比常規(guī)抗蟲棉增產(chǎn)26%,制種成本可降低一半以上。若每年種植5000萬畝,可增產(chǎn)皮棉80至100萬噸,約等于目前1000萬畝常規(guī)抗蟲棉田的總產(chǎn)量,亦相當(dāng)于再造了大半個(gè)長江流域棉區(qū),直接增收可超96億元。這是怎樣的壯舉!

  產(chǎn)業(yè)化:“收復(fù)失地”后走向世界

  國產(chǎn)抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化道路絕非一帆風(fēng)順。

  1996年,在我國自行研制成功的單價(jià)抗蟲棉尚未得到普遍認(rèn)可時(shí),美國孟山都公司搶先一步,進(jìn)駐“植棉大省”河北省實(shí)現(xiàn)了大面積種植!暗渑c國內(nèi)種業(yè)公司的合作條件十分苛刻,出售一斤棉種所獲利潤的6成都要交與孟山都公司!秉S大昉回憶說。

  面對跨國公司的“剝削壓榨”,國家863計(jì)劃為抗蟲棉的培育課題提供了更多支持,使國產(chǎn)抗蟲棉先后推廣至多個(gè)棉區(qū)。在我國自行研制棉種物美價(jià)廉、品種眾多的巨大優(yōu)勢下,生物技術(shù)研究所與石家莊農(nóng)科院展開緊密合作,借助“橋頭堡”效應(yīng)將我自主棉種推廣至整個(gè)河北省,收復(fù)了這塊寶貴的“植棉失地”。

  1997年,我國抗蟲棉僅占市場份額的7%,剩余均被美國所占據(jù)。1997年之后,國產(chǎn)抗蟲棉進(jìn)入山西、河北、山東、河南、安徽、湖南、湖北等省市的植棉市場,開始了大面積推廣應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

  1999年至2006年間,國產(chǎn)抗蟲棉的市場份額約以每年10%的速率遞增;至2008年,國產(chǎn)抗蟲棉所占的市場份額已達(dá)到93%,完全主導(dǎo)了中國市場!

  目前,國產(chǎn)抗蟲棉已走出國門開始在印度推廣,與巴基斯坦、澳大利亞、越南等國亦有合作意向。

  提起我國抗蟲棉培育和產(chǎn)業(yè)化的巨大進(jìn)展,黃大昉不無感慨:“印、巴等發(fā)展中國家的抗蟲棉知識產(chǎn)權(quán)始終掌握在跨國公司手中,無法獨(dú)立開發(fā)轉(zhuǎn)基因棉株使得他們處處受制于人。而正是因?yàn)橹袊辛俗灾髦R產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,發(fā)達(dá)國家不敢再小視中國!”

  國產(chǎn)抗蟲棉的廣泛應(yīng)用,顯示了中國農(nóng)業(yè)高技術(shù)研發(fā)的強(qiáng)勁勢頭和雄厚實(shí)力,也為我國在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域激烈的國際競爭中爭得了一席之地。作為我國目前唯一大面積種植并初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物,抗蟲棉顯著減少了人畜農(nóng)藥中毒和死亡事故的發(fā)生,造福了億萬棉農(nóng)。它就像一個(gè)助推器,帶動了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的作物的培育,也使中國作為世界抗蟲棉培育強(qiáng)國的地位更加穩(wěn)固。

  隨著國產(chǎn)抗蟲棉產(chǎn)業(yè)化的逐步深入,國外市場的進(jìn)一步開拓,我國抗蟲棉的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益得到了顯著提升。生物技術(shù)研究所提供的數(shù)據(jù)表明,截至2008年,全國累計(jì)推廣國產(chǎn)抗蟲棉3.15億畝,新增產(chǎn)值超過440億元,棉農(nóng)增收250多億元,減少農(nóng)藥用量數(shù)萬噸……

  20多年的時(shí)光轉(zhuǎn)瞬即逝,我國抗蟲棉自主研育和推廣的歷程雖然充滿艱辛,但卻在中美抗蟲棉發(fā)展的持續(xù)較量中書寫下了輝煌的篇章。榮譽(yù)過后,仍有眾多的技術(shù)難題等待著科研工作者前去攻關(guān)。

  國產(chǎn)抗蟲棉的研究,依舊在路上……

  大事記

  單價(jià)抗蟲棉:

  1991年 國家863計(jì)劃正式啟動了棉花抗蟲基因工程的育種研究。

  1994年 擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的單價(jià)抗蟲棉研制成功,同年進(jìn)入田間試驗(yàn)并通過中國農(nóng)科院植保所的鑒定。

  1995年 國產(chǎn)單價(jià)抗蟲棉申請國家專利。

  1997年 單價(jià)抗蟲棉通過安全評價(jià)并獲準(zhǔn)生產(chǎn)。

  雙價(jià)抗蟲棉:

  1994年 雙價(jià)抗蟲棉研制項(xiàng)目啟動。

  1996年 國產(chǎn)雙價(jià)抗蟲棉研制獲得成功。

  1999年 雙價(jià)抗蟲棉通過安全評價(jià)并獲準(zhǔn)生產(chǎn)。

  融合抗蟲棉:

  2000年 融合抗蟲棉研制項(xiàng)目啟動。

  2002年 國產(chǎn)融合抗蟲棉研制獲得成功。

  2003年 進(jìn)入安全評價(jià)并生產(chǎn)試驗(yàn)。

  抗蟲三系雜交棉:

  1980年 我國從美國引進(jìn)哈克尼西棉細(xì)胞質(zhì)不育三系材料,但始終未能解決哈克尼西棉胞質(zhì)不育恢復(fù)系狹窄、育性不強(qiáng)、抗蟲性缺乏、胞質(zhì)不育導(dǎo)致減產(chǎn)的難題。

  1998年 中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所抗蟲棉課題組,開始了轉(zhuǎn)基因抗蟲三系雜交棉分子育種研究。

  2005年 “銀棉2號”研制成功,同年獲得國家轉(zhuǎn)基因生物安全證書,并通過國家農(nóng)作物品種審定委員會審定。

  2005-2006年 “銀棉8號”參加黃河流域棉區(qū)中熟雜交組區(qū)域試驗(yàn)。

  2008年8月 “銀棉8號”通過國家審定。

  我的親歷

  郭三堆: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物分子育種中心主任

  “我是祖國的兒子,我應(yīng)該回來”

  雖然我國對于Bt基因的研究始于20世紀(jì)80年代,但10年多的研究結(jié)果并不盡如人意。為尋求更大的技術(shù)突破,1986年郭三堆遠(yuǎn)赴法國著名的巴斯德研究所擔(dān)任訪問學(xué)者,學(xué)習(xí)先進(jìn)的分子生物技術(shù)。兩年中,他無時(shí)不渴望能早日歸國,繼續(xù)自己的事業(yè)。1988年,郭三堆拒絕了多位外國同行的盛情邀請和高薪挽留,用自己的薪水購買了國內(nèi)研究所需的試劑和基礎(chǔ)工具,毅然踏上了回國的道路。

  “那時(shí)我們的國家確實(shí)不算發(fā)達(dá),但正是這樣,才需要更多的科學(xué)家回到祖國,推動我國自身科學(xué)技術(shù)的發(fā)展!惫焉钋榈卣f道。

  正是這一腔熱血,這一份執(zhí)著,使得身患直腸癌的郭三堆仍然駐守在工作崗位,與各地的育種單位一起加班加點(diǎn),為抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化而不輟努力。他一直堅(jiān)持:“我們要學(xué)會‘算大賬’,多做對國家、農(nóng)民有益的事是科研工作者義不容辭的責(zé)任!”

  黃大昉:中國農(nóng)業(yè)部農(nóng)作物分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任

  “我深切地感到,自主創(chuàng)新才能強(qiáng)國”

  隨著國產(chǎn)單價(jià)抗蟲棉的研制成功,我國抗蟲棉的研育工作初見成效。美國孟山都公司見勢主動提議與中國農(nóng)科院建立聯(lián)合研究中心,旨在以技術(shù)換市場,敲開中國的大門。在兩方初次談判破裂后,孟山都并未就此死心,1998年再次邀請農(nóng)業(yè)部高級代表團(tuán)赴美參觀。談判期間,其總裁親自出馬,并攜多位律師到場,試圖讓農(nóng)業(yè)部同意開放中國棉種市場。

  但國產(chǎn)抗蟲棉的研究進(jìn)展讓美國人吃了一驚,當(dāng)黃大昉將我方成果一一展示后,孟山都的強(qiáng)勢態(tài)度有了180度的轉(zhuǎn)變:“我們確實(shí)沒有想到中國的抗蟲棉有了如此巨大的進(jìn)展,希望我們以后能在培育抗蟲棉上緊密合作,共同關(guān)注國際市場的發(fā)展! 他們表示。

  這一轉(zhuǎn)折性的事件極大地鼓舞了奮斗在國產(chǎn)抗蟲棉一線的人們,也讓我國科學(xué)家深刻地感到,自主創(chuàng)新才是提升中國國際地位的關(guān)鍵法寶。

  但黃大昉也指出,國產(chǎn)抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化之路仍充滿挑戰(zhàn)。未來要將分子育種與常規(guī)育種相結(jié)合,進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。只有將鏈條上游的基因培育,中游的基因?qū)朊藁ê蛿U(kuò)大實(shí)驗(yàn)以及下游的選育推廣有效關(guān)聯(lián),國產(chǎn)抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化之路才能走得更加順暢。 (張巍巍)

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直隸巴人的原貼:
我國實(shí)施高溫補(bǔ)貼政策已有年頭了,但是多地標(biāo)準(zhǔn)已數(shù)年未漲,高溫津貼落實(shí)遭遇尷尬。
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