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从普通棉到抗虫棉:自主创新助力植棉强国崛起

2009-09-15 00:00 张巍巍 中国农科院生物技术研究所 阅读 0
核心摘要: 本文回顾了中国抗虫棉从无到有、从依赖进口到自主创新的发展历程。20世纪90年代棉铃虫大暴发促使中国启动抗虫棉研发,1994年成功研制单价抗虫棉,随后双价、融合及三系杂交棉相继问世,市场份额从1997年的7%升至2008年的93%,并走向国际市场。国产抗虫棉显著减少了农药使用和中毒事件,带动了农业生物技术发展,体现了自主创新对强国建设的重要性。

明代宋应星在《天工开物》中记载:“棉布寸土皆有,织机十室必有。”自宋末元初棉花在内地种植以来,已过去700余年。如今,这历史悠久的棉花已通过基因工程技术转变为抗虫棉,继续造福人类。

20世纪90年代初,我国北方棉区棉铃虫连年大暴发,全国棉花总产下降约43%。棉农喷洒农药20多次仍无法控制虫害,甚至将害虫投入农药原液,虫子仍能存活。1992年至1996年,因超量使用农药中毒的人员达数万人次,土壤环境严重污染。棉花作为重要战略物资,其生产受损危及国家安全,经济损失高达数百亿元。与此同时,美国孟山都公司于1988年成功研制Bt抗虫棉,并试图进入中国市场。在与孟山都谈判破裂后,中国农科院生物技术研究所的范云六院士和郭三堆研究员决定自主研发抗虫棉。

1991年,国家863计划正式启动棉花抗虫基因工程育种研究。1994年,拥有我国自主知识产权的单价抗虫棉研制成功,使中国成为世界上第二个成功研育抗虫棉的国家。郭三堆团队通过合成和改造Bt杀虫基因,采用花粉管通道法将基因导入棉花植株。2001年,该成果获得世界知识产权组织和中国国家知识产权局联合颁发的专利金奖。

1996年,国产双价抗虫棉研制成功,同时表达Bt和CpTI两种杀虫蛋白,增强了杀虫效果并延缓了棉虫抗性产生。1999年,双价抗虫棉获准生产,比美国同类产品早了5年。2002年,融合抗虫棉研制成功,将两种杀虫蛋白融合为一种蛋白,对敏感性棉铃虫校正死亡率达94%,对抗性棉铃虫的校正死亡率是单价抗虫棉的三倍多。

2005年,郭三堆团队在国际上率先研制成功转抗虫基因三系杂交棉分子育种体系,解决了杂交棉制种效率低、纯度不高等难题。培育的“银棉2号”和“银棉8号”等新品种实现了大规模推广应用,抗虫三系杂交棉比常规抗虫棉增产26%,制种成本降低一半以上。

国产抗虫棉的产业化道路并非一帆风顺。1996年,美国孟山都公司率先在河北省大面积种植抗虫棉,但合作条件苛刻,利润的60%需交给孟山都。在国家863计划支持下,国产抗虫棉凭借物美价廉的优势逐步推广。1997年,国产抗虫棉仅占市场份额7%,到2008年已升至93%,完全主导了中国市场。目前,国产抗虫棉已开始在印度推广,并与巴基斯坦、澳大利亚等国合作。

截至2008年,全国累计推广国产抗虫棉3.15亿亩,新增产值超过440亿元,棉农增收250多亿元,减少农药用量数万吨。国产抗虫棉显著减少了人畜农药中毒事故,带动了我国自主知识产权作物的培育,巩固了中国作为抗虫棉培育强国的地位。

大事记:
单价抗虫棉:1991年启动,1994年研制成功,1997年获准生产。
双价抗虫棉:1994年启动,1996年成功,1999年获准生产。
融合抗虫棉:2000年启动,2002年成功,2003年进入安全评价。
抗虫三系杂交棉:1998年启动,2005年“银棉2号”成功,2008年“银棉8号”通过国家审定。

郭三堆研究员表示:“我是祖国的儿子,我应该回来。”他1988年从法国巴斯德研究所回国,身患直肠癌仍坚守岗位。黄大昉教授指出,自主创新是提升中国国际地位的关键,未来需将分子育种与常规育种结合,加强产业链建设。

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