上世纪90年代前期,中国遭遇大面积棉铃虫灾害,部分棉区棉花亩产降幅高达80%。与此同时,一家跨国公司凭借领先的生物技术研制出转基因抗虫棉,一度占据中国95%的抗虫棉市场份额。为打破技术垄断,中国自1996年起,以中国农科院棉花研究所(中棉所)为核心,构建了国产转基因抗虫棉创新体系,成功研制出20个新品种,夺回70%的市场份额,使中国棉花育种重回世界前沿。
棉铃虫灾害与跨国垄断:棉铃虫抗药性迅速增强,过量农药导致成本上升、生态破坏和棉农健康受损。1992-1996年,棉农因防治棉铃虫中毒超过24万人次。1992年直接经济损失超100亿元。跨国公司提出以9000万美元转让技术,但拒绝转让核心知识产权。中国选择自主创新,成为继美国后第二个拥有Bt杀虫基因自主知识产权的国家。
突破规模化转化瓶颈:中棉所建立规模化棉花转基因技术体系平台,整合农杆菌介导法、花粉管通道法和基因枪轰击法,将基因转化周期从12个月缩短至5-7个月,嫁接成活率达90%以上,年转基因材料生产能力达1万株,与跨国公司水平相当。自2000年以来,共获得转基因棉花植株2万余份,筛选出1000多份有价值种质,培育20多个新品种。
构建科研联合舰队:中棉所以规模化转基因平台为纽带,联合上游基因构建单位、中游育种单位和下游推广单位,形成创新链条。例如,中棉所41号由微生物所提供基因,中棉所导入并选育,科技贸易公司推广,已应用1500多万亩。国产抗虫棉除中早熟类型外,还有早熟、杂交等特异类型,普遍比国外品种增产10%以上,杂交种增产20%以上。至2005年,累计推广9000多万亩,创造社会经济效益150多亿元。
产业化与市场拓展:通过“科研单位+制种公司+农户”模式,制种面积达12万亩,种子价格从每斤150元降至30元。建立350个销售代理网点,年销售种子近1000万公斤,销售收入2亿多元。农药用量减少60%-80%,每年节约化学农药2000-3000万公斤,中毒事件降低70%-80%。
栽培技术创新:“两无两化”(无土育苗、无载体裸苗移栽、育苗规模化和工厂化、移栽机械化)技术通过农业部审定,节省用种50%-70%,每亩节省成本45元,皮棉增产8%-10%。2004年示范以来,示范县从8个增至188个,预计年示范面积超50万亩。
新闻背景:转基因抗虫棉原理:转基因抗虫棉将苏云金芽孢杆菌的晶体蛋白基因转入棉花。棉铃虫碱性胃中,该蛋白被酶切产生毒性;而哺乳动物酸性胃中,蛋白被完全消化为氨基酸,对人畜安全。转基因技术还可改良纤维品质,如尝试将兔毛角蛋白基因与棉花结合,培育新型棉纤维。