摘 要玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物,虫害和杂草防治是我国玉米生产面临的重大瓶颈问题。转基因抗虫耐除草剂玉米的应用能够减少农药使用量,在提高玉米产量、提升玉米收获品质方面具有重要作用。自1996年国外转基因抗虫耐除草剂玉米商业化应用以来,有效控制了玉米螟和草地贪夜蛾等鳞翅目害虫的为害,降低了除草成本,经济效益、社会效益和生态效益十分显著。对近10年来全球和我国转基因抗虫耐除草剂玉米的产业化发展现状进行了综述,分析了我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的机遇与挑战,并为加快推进我国转基因玉米产业化应用提供了建议。

关键词 转基因玉米;抗虫;耐除草剂;产业化

玉米是全球三大粮食作物之一,也是重要的畜牧业饲料作物,在保障世界粮食有效供给中占重要地位 [ 1] 。虫害防控和杂草防治是我国玉米产业发展的重大瓶颈问题,玉米螟、棉铃虫、草地贪夜蛾等害虫还会加重玉米穗腐病等病害的发生,造成玉米产量和品质的重大损失 [ 2] 。喷施农药等传统防治手段不仅易产生抗药性,降低防效,还会带来环境恶化等一系列问题 [ 3] 。转基因技术作为有效、可持续发展的害虫防治新方法,是培育抗虫玉米新品种的主要途径 [ 4] 。

Bt( Bacillus thuringiensis )是一种革兰氏阳性昆虫病原菌,能产生多种伴孢晶体,主要活性物质是杀虫晶体蛋白,由 cry 基因和 cyt 基因编码,对鳞翅目、鞘翅目和一些半翅目等害虫具有高度的杀虫特异性 [ 5] 。营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal proteins, Vips)也同样具有高效特异的杀虫活性 [ 6] 。利用生物工程技术将Bt基因导入玉米中,可获得转基因抗虫玉米。自1983年首次获得转基因植物以来,一大批抗虫、耐除草剂等转基因作物被成功选育 [ 7] 。转Bt蛋白基因的抗虫玉米在1996年开始大规模商业化种植,据国际农业生物技术应用服务组织(International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, ISAAA)报道,2019年有14个国家种植了转基因玉米,种植面积达6 090万hm 2 ,是除转基因大豆以外,应用最多的转基因作物 [ 8] 。

转基因玉米作为生物育种领域的重要成果之一,节本增效优势显著。抗虫和耐除草剂性状大幅减少了农药的使用,降低了生产成本,同时由于害虫为害小,玉米不易滋生霉菌,提高了作物的产量和品质 [ 9-10 ] 。通过种植转基因玉米,顺应了简化耕作方式、节省耕作时间和减少人力投入的时代需求,改变了传统的耕作模式,有利于保护生态环境,实现生态效益和经济效益的双重提高 [ 11] 。2021年我国启动了转基因玉米产业化试点工作,转基因玉米产业化应用迎来了新纪元,这必将对我国农业生产方式带来革命性的变革,对保障国家粮食安全具有十分重要的意义。

1全球转基因抗虫耐除草剂玉米产业化进展

2我国转基因抗虫耐除草剂玉米研究进展

3我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的机遇

3.1 国家高度重视生物育种产业化3.2 转基因产业化应用配套制度不断完善

3.3 转基因作物产业化试点工作成效显著

3.4 社会公众对转基因的认知度逐步提高

4我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的挑战和对策

4.1 原始创新能力有待提高4.2 以企业为主体的产业化推广方式尚需完善

4.3 转基因产业化管理措施亟需进一步健全

4.4 社会舆论环境仍然复杂

参考文献和英文摘要略

引用本文:李敏,王磊,邹俊杰.我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化应用面临的机遇与挑战[J].生物技术进展,2023,13(02):157-165. (LI Min,WANG Lei,ZOU Junjie.Opportunities and Challenges for the Industrial Application of Transgenic Insect-resistant and Herbicide-tolerant Maize in China[J].Current Biotechnology,2023,13(02):157-165.)

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