美国转基因作物品种及其商业化应用

文章来源:全球科技经济瞭望 

 

    自1983年世界上第一例转基因作物问世以来,全球转基因作物的品种选育和商业化应用获得了快速发展。1994年,通过转基因技术培育的延熟保鲜番茄在美国获准上市,使美国成了世界上最早实现转基因作物品种商业化应用的国家。尽管美国的转基因作物产品曾经受到了国内外消费者在消费观念上的挑战,但由于转基因作物在丰产、稳产、降低生产成本和改善环境质量等方面的明显优势,美国农民仍然大幅度增加了转基因作物的种植面积。目前,无论是在批准商业化应用的转基因作物品种数量上,还是在转基因作物品种的商业化应用规模上,美国都稳居世界首位。
  转基因作物品种
    美国联邦政府由三大政府机构承担着对转基因作物品种从试验研究到商业化推广应用的全方位监控和管理。其中,农业部负责试验研究和品种推广种植的安全性评价,环保局负责转基因作物品种的环境安全性评价,食品和药物管理局则负责转基因作物的食品安全性评价。任何一个转基因作物品种,都只有在通过了这三大机构的全面评价之后,才能进入商业化推广应用阶段。据统计,美国目前经过三大机构批准投入商业化应用的转基因作物品种已经达到50个。具体情况如下:
    1.作物种类
   已获准商业化应用的50个转基因作物品种中,以玉米品种最多,共有15个,占30%;其次为油菜品种,共有8个,占16%。其他依次分别为番茄品种6个,棉花品种5个,土豆品种4个,大豆品种3个,甜菜和南瓜品种各2个,水稻、亚麻、木瓜、罗马甜瓜和菊苣品种各1个。虽然转基因大豆在美国的种植规模很大,但获准商业化应用的转基因大豆品种却为数不多。
    2.品种特性
    从转基因作物品种所导入的品种特性来看,以耐除草剂的品种最多,共有26个,占52%;抗虫品种次之,有15个,占30%;抗病毒品种、延熟品种和雄性不育品种各有5个,分别占10%;导入品质特性(高油酸、高月桂酸、植酸酶等)的品种有3个,占6%。在50个品种中,有10个品种同时具有两种特性(因此上述百分率之和大于100%),如有4个品种同时具有耐除草剂和抗虫特性,有4个品种同时具有雄性不育和耐除草剂特性,有2个品种同时具有抗虫和抗病毒特性。
    3.育种单位
    从获准商业化应用的50个转基因作物品种的育种单位来看,孟山都公司共育成了15个品种,在各育种单位中稳居首位。孟山都公司的品种包括玉米品种5个、土豆品种4个、棉花品种2个以及大豆、油菜、番茄和甜菜品种各1个。该公司是目前美国转基因土豆品种的惟一来源;品种数量居第二位的是AgrEvo公司,共育成油菜品种3个、玉米品种2个以及大豆和甜菜品种各1个;Calgene公司育成了5个品种,其中包括棉花和番茄品种各2个、油菜品种1个;其余17家单位育成了21个品种,每个单位的品种数量均在2个以下。由此可见,孟山都、AgrEvo和Calgene公司在美国转基因作物品种培育方面具有雄厚的实力。
  转基因作物品种的商业化应用
    尽管美国联邦政府批准商业化应用的转基因作物品种涉及13种作物,但真正投入大规模应用的作物品种还只有大豆、棉花和玉米等少数作物。其它作物的转基因品种或是应用规模很小,或是尚未开始应用。但总的来看,美国是世界上转基因作物商业化种植面积最大的国家,据拥有可比资料的2000年统计结果,当年美国的转基因作物种植面积达3030万公顷,约占全球转基因作物种植总面积的68.6%。
    1.转基因大豆品种的商业化应用
    在已经获准商业化应用的3个转基因大豆品种中,目前应用最多的是对除草剂草丁膦和草甘膦具有耐性的2个品种。耐除草剂的转基因大豆品种于1996年开始小规模种植,因种子供应数量有限,当年面积只占大豆种植总面积的7.4%。此后种植面积迅速扩大,1999年转基因大豆种植面积占大豆种植总面积的55.8%,2002年比例达到了74%。可见,目前美国的大豆生产已经基本上普及了耐除草剂的转基因品种。值得注意的是,美国至今尚无抗虫转基因大豆品种问世,其主要原因是虫害目前还不是美国大豆生产所面临的最大难题,因而育种机构对抗虫转基因大豆品种的预期经济效益缺乏信心。
    2.转基因棉花品种的商业化应用
    在美国进行商业化种植的转基因棉花品种主要包括三类:抗虫棉花、耐除草剂棉花以及兼具抗虫和耐除草剂特性的棉花。耐除草剂棉花品种的商业化种植发展最快,1996年仅占美国棉花种植总面积的2.2%,1999年上升到42.1%,2002年达到了59%(含单一耐除草剂的棉花以及兼具抗虫和耐除草剂特性的棉花);相比之下,抗虫棉花的种植面积发展稍慢,1999年和2000年分别占当年棉花种植总面积的32.3%和35%;兼具抗虫和耐除草剂特性的棉花品种于1998年才获准商业化应用,近三年来的种植面积约占棉花种植总面积的20%—24%。从各种转基因棉花品种的种植总面积来看,1996年约占美国棉花种植总面积的16.8%,1999年达到74.4%,为历史最高水平。此后,转基因棉花的种植面积出现下降,2000年下降到棉花种植总面积的61%。近年来虽呈上升趋势,但仍未恢复到历史最高水平。
    3.转基因玉米品种的商业化应用
    总的来看,转基因玉米品种的商业化应用情况并不如大豆和棉花理想。最早的转基因玉米品种于1995年获准商业化种植,1996年约占玉米种植总面积的4.4%,1999年达到了33.9%,为历史最高水平。2000年下降到25%,2002年虽有较大幅度的增长,但仍未到历史最好水平。从不同类型转基因玉米品种的种植情况看,抗虫玉米的种植面积发展最快,所占比例最大,2002年约占玉米种植总面积的24%;耐除草剂玉米的种植面积近年来一直徘徊在玉米种植总面积的7%—10%之间;兼具抗虫和耐除草剂特性的转基因玉米品种虽然在1996年就获准了商业化应用,但至今种植规模仍然不大,近年来仅占玉米种植总面积的1%—2%。2000年和2001年转基因玉米种植面积的下降,主要是由于抗虫玉米种植面积减少所造成的。
    除上述三种主要作物之外,转基因土豆、油菜、番茄等作物也有种植。例如,1996年美国的转基因土豆种植面积约有1万英亩,1999年增加到了5万英亩,约占土豆种植总面积的4%左右。
  效益评价
    1.经济效益
    目前投入商业化应用的转基因作物品种的单产潜力并不一定比常规品种高,导入抗虫和耐除草剂特性后,这些转基因品种的单产潜力有时比常规品种还低。那么转基因作物品种商业化应用的经济效益是如何实现的呢?研究结果表明,农民从转基因作物品种商业化中获益的主要途径有三个:①当遇到虫害和杂草危害时,常规品种减产幅度较大,转基因作物品种相对增产;②由于减少了杀虫剂和除草剂等农药的用量,降低了生产成本,农民的纯收入相对增加;③通过减少农田害虫和杂草防治的工作量,节省劳力成本,相对增加了农民的经济收入。
    2.环境效益
  综合相关研究结果发现,种植转基因作物对改善生态环境的有利作用主要表现在以下几个方面:①增加了农田有益昆虫和动物种群的数量;②由于农药施用总量的减少,流失到环境中的农药数量也相应减少;③减轻了因施用农药而造成的空气污染和农药残留问题;④降低了农场工人和邻近农户农药中毒的危险;⑤减轻了农药施用过程中化石燃油消耗所导致的环境污染;⑥用安全性更高的高效低毒农药替代了一些高残留的剧毒农药,对环境和生物更为有利;⑦有利于少耕和免耕等保护性耕作制度的实施。美国农业部的研究结果表明,1996年开始推广种植抗虫和耐除草剂玉米、大豆和棉花后,1998年与1997年相比,这3种作物的农药施用面积约减少了1910万英亩,相当于这3种作物农药施用总面积的6.2%,农药有效成份的用量也减少了大约250万磅。另据北美鸟类种群调查队和美国地质调查队观测,1996至2000年期间与1991至1995年期间相比,美国棉田各种鸟类的数量均有明显增加。其中,阿拉巴马州平均增加了34%,亚利桑那州平均增加了20%,密西西比州平均增加了37%,得克萨斯州平均增加了10%。这是1996年开始推广种植转基因棉花之后棉田生态环境明显改善的重要标志这一。

 

 

网站制作:中国农科院作物科学研究所信息室