农业转基因技术专题研究报告.docx
- 文档编号:16572764
- 上传时间:2023-07-14
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:1.73MB
农业转基因技术专题研究报告.docx
《农业转基因技术专题研究报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《农业转基因技术专题研究报告.docx(28页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
农业转基因技术专题研究报告
2017年农业转基因技术专题研究报告
目录
1.转基因技术:
天使还是恶魔.......................................................................................5
1.1转基因的技术方法...........................................................................................5
1.2转基因技术的比较优势....................................................................................6
1.3转基因技术的争议...........................................................................................7
2.全球转基因作物产业化现状.......................................................................................7
3.转基因在我国的发展历程........................................................................................12
3.1转基因科研起步早,自主创新能力持续提升..................................................12
3.2商业化种植推广厚积薄发...............................................................................12
3.2.1政策高度重视...........................................................................................12
3.2.2转基因产业化初具成效............................................................................13
3.3安全监管体系成型.........................................................................................15
4.我国主要种企的转基因研发实力.............................................................................16
4.1孟山都:
转基因巨头的成长之路....................................................................17
4.2转基因商用,我国种企蓄势待发....................................................................18
5.风险提示..................................................................................................................19
图目录
图1转基因育种与传统育种技术的异同.....................................................................5
图2全球转基因产品历年累计的各个性状占比..........................................................6
图3中美玉米单产水平对比(公斤/亩)....................................................................7
图4中美大豆单产水平对比(公斤/亩)....................................................................7
图5全球转基因作物种植面积(万公顷)..................................................................8
图6全球转基因市场容量(亿美元).........................................................................8
图7发达国家与发展中国家的转基因作物种植面积...................................................8
图8转基因作物种植面积的主要影响因素..................................................................9
图9巴西大豆和玉米出口量(万吨).......................................................................11
图10阿根廷大豆和玉米出口量(万吨)...................................................................11
图11巴西转基因作物种植面积(万公顷)................................................................11
图12阿根廷转基因作物种植面积(万公顷)............................................................11
图13转基因作物种植面积前十大国家(2016).......................................................12
图14我国大豆进口量(万吨)..................................................................................13
图15我国玉米进口量(吨).....................................................................................13
图16我国转基因作物产业化路线图..........................................................................13
图17我国转基因作物种植面积(万公顷)................................................................15
图18各国转基因作物事件获批数量(个)................................................................15
图19我国农业转基因生物的分阶段评价流程............................................................16
图202015年世界前几大种业企业销售额(亿美元)...............................................17
图21全球种业市场集中度高(2013)......................................................................17
图22孟山都历年种子业务销售额(亿美元)............................................................17
图23孟山都种子业务收入结构(2016)..................................................................17
图24境外转基因产品入境流程..................................................................................18
表目录
表1常见的反对转基因作物的理由............................................................................7
表2美国转基因农作物种植概览(2016).................................................................9
表3欧盟各国近年转基因作物种植面积(公顷).....................................................10
表4巴西转基因农作物种植概览(2016)...............................................................10
表5阿根廷转基因农作物种植概览(2016)...........................................................11
表6近年中央一号文件对转基因的表述...................................................................13
表72002-2010年转基因作物试验安全许可和生产应用安全证书(项)................14
表8我国获批安全证书的转基因作物.......................................................................14
表92016年转基因重大专项农业领域研究类项目...................................................15
表102017年农业转基因生物安全证书(进口)批准清单........................................16
表11上市种企主要转基因技术储备..........................................................................19
1.转基因技术:
天使还是恶魔
转基因技术是通过基因工程手段,将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,通过外源基因的稳定遗传和表达,达到品种创新和遗传改良的目的。
转基因技术包含了几个关键的步骤:
一是取得符合要求的目的基因,二是将目的基因连接成重组DNA,三是将重组DNA导入到受体细胞中,四是将能表达目的基因的受体细胞挑选出来,得到高效表达的产品。
转基因技术是现代分子生物学发展的产物:
在20世纪50年代科学家揭示了DNA双螺旋结构之后,世界开始真正从分子水平认识了基因,同时也开始了通过直接改造基因来改造生物的科学实践。
相较于传统的育种技术,转基因技术可以打破物种的种间隔离,实现传统育种技术无法实现的物种间的基因转移,理论上可实现任何物种间的基因交流。
其次,转基因技术可对具体基因进行精确操作。
传统育种技术通常是在基因组水平上对目标物种进行选择,对于目标物种后代性状的预见性相对较差;而转基因技术则是针对功能明确的基因进行操作和转移,可以准确地预知转基因后代的性状。
科学家通过转基因技术可以更加快速、高效地改变目标物种的性状特征,从而极大地加快育种的速度、提高育种的效率。
图1转基因育种与传统育种技术的异同
1.1转基因的技术方法
人类对农杆菌侵染植物的机理研究推动了世界上转基因植物的第一次成功获得。
1983年,利用农杆菌介导的方法,美国华盛顿大学和威斯康星大学的科学家分别宣布将卡那霉素抗性基因导入烟草和将大豆基因转入向日葵,标志着植物转基因技术改良农作物的开端。
目前,植物转基因主要采用农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法三种技术方法。
(1)农杆菌介导法:
目前双子叶植物遗传转化最常用的方法。
它是将植物表达载体转入根癌农杆菌,以根癌农杆菌工程菌为介导,通过侵染受体植物后将其所携带的Ti-质粒上的一段目的DNA插入到受体细胞基因组中,从而实现新基因的导入与整合。
根癌农杆菌Ti-质粒转化系统是目前技术方法最成熟的基因转化途径。
长期以来,农杆菌介导转化方法仅局限于双子叶植物,直到近年才在单子叶植物(如水稻、玉米等)中得到广泛应用。
(2)基因枪法:
利用火药爆炸、高压放电或高压气体驱动力,通过基因枪将包裹了带外源目的基因的高速微弹直接送入完整植物细胞中。
外源目的基因随机插入到植物
基因组中,从而实现转基因操作。
与农杆菌介导法相比,基因枪法不受植物是否单子叶或双子叶类型的限制,对靶细胞、受体材料来源基本无严格要求,小到细胞大至组织、器官等均可作为受体实现转化;但基因枪法产生的转基因植物中,外源基因的表达不如农杆菌介导法稳定,成本也相对较高。
(3)花粉管通道法:
这种方法由我国科学家周光宇于上世纪80年代初发明,主要原理是利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道,将外源DNA液用微量注射器注入花中,带入受精卵而自然发育成种子。
该法最大的优点是不依赖植物组织培养,也不需要特殊仪器设备,技术相对简单易行。
1.2转基因技术的比较优势
转基因技术在农业生产中应用最广泛的领域是转基因育种,这其中转基因抗虫和耐除草剂农作物的培育最为普遍。
多年的生产实践证明,这些具有植物保护的性状是农业害虫控制和杂草防除的有效途径,对于保护生态环境和生物多样性具有重要的意义。
以转基因抗虫玉米为例,世界范围内玉米害虫约350种,其中以玉米螟的分布最广、危害最大。
在我国,玉米螟属周期性大爆发害虫,一般发生年可使春玉米减产10%左右,夏玉米减产20%~30%,并能危害多种作物。
目前国际上推广应用的转基因抗虫玉米多为表达Cry1Ab或Cry1F等晶体蛋白,这类蛋白是专一性的高效杀虫蛋白,当玉米螟取食后会穿过其围食膜并与肠道上皮细胞的特异性受体结合,形成穿孔,细胞因失去渗透平衡死亡,最后导致害虫死亡。
根据国际农业生物技术应用服务组织的统计,以输入耐除草剂、抗虫和抗病毒等性状为目标的第一代转基因作物使全球农民和粮食种植者在1996至2015年间获得5.74
亿吨作物的经济收益,价值达1678亿美元。
图2全球转基因产品历年累计的各个性状占比
(1)提高作物产量
具有耐除草剂或抗虫功能的转基因作物可以通过减少资源浪费来间接提高农作物的产量,从而提高农业的效率。
据Brookes&Barfoot的统计,1996-2014年间相较于传统作物,抗虫玉米的产量平均提升了13%,抗虫棉产量提升了17%,抗虫大豆的产出提升了9%。
此外,耐除草剂技术通过有效控制杂草也能显著提高作物的产出。
对比中美两国的玉米和大豆的单产水平,由于我国种植的均是常规作物,而美国玉米和大豆中转基因比例极高,导致两者之间单产水平的差距相当明显,且有差距扩大之势。
图3中美玉米单产水平对比(公斤/亩)
图4中美大豆单产水平对比(公斤/亩)
随着全球人口的不断增长和平均生活水平的持续提高,世界上包括大米、小麦和马铃薯等在内的主粮需求在未来的20年内将增加40%,到2050年将比当前增加70%。
在这样的趋势之下,转基因作物的商业化种植能大幅提高作物的单产水平,可能将成为应对未来粮食供应挑战的重要途径之一。
(2)减轻环境压力
转基因作物能够大大减轻现代农业对环境的影响。
据ISAAA统计,1996-2015年种植具有抗虫和耐除草剂功能的转基因作物使农药的使用量减少了6.2亿公斤,这相当于少喷洒了8.1%的农药。
此外,由于使用耐除草剂作物品种,不仅减少了除草剂的用量,还使少耕或免耕等保护型耕作方式的大面积推广成为可能,减少对土壤的扰动,同时减少了机械操作、节省了燃料,也直接减少了二氧化碳等温室气体的排放。
1.3转基因技术的争议
传统育种技术一般限于一个生物体内的内部基因转移,而转基因技术则打破了物种之间的隔离,实现跨物种之间的基因转移和组合,允许不同物种之间遗传物质的交流,从而大大拓宽了生物遗传资源的利用范围。
自从转基因技术为世人所知以来,其安全风险一直是争议的最大焦点。
纵然目前鲜有数据可以证明转基因食品对人体健康有不良的影响,公众对转基因产品安全性的讨论从未停止。
表1常见的反对转基因作物的理由
2.全球转基因作物产业化现状
据Cropnosis预计,全球转基因市场规模达158亿美元,占全球商业化种子市场规模的35%。
2016年,全球转基因作物的种植面积从1996年的170万公顷增加到1.85
亿公顷,21年间增加了110倍,成为近年来应用最为迅速的作物技术。
从1996年至2016
年,转基因作物的商业化种植面积累计达到了21亿公顷,其中转基因大豆累计种植面
积10亿公顷,转基因玉米累计种植面积6亿公顷,转基因棉花累计种植面积3亿公顷,
转基因油菜累计种植面积1亿公顷。
图5全球转基因作物种植面积(万公顷)
图6全球转基因市场容量(亿美元)
目前,一共有26个国家进行商业化种植转基因作物,其中19个为发展中国家,7
个为发达国家。
自2011年开始,发展中国家的转基因作物种植面积开始超过发达国家;
2016年,发展中国家转基因作物种植面积占全球种植面积的54%,而发达国家的种植面积占46%。
图7发达国家与发展中国家的转基因作物种植面积
转基因作物种植面积大小的影响因素较多,包括农产品的价格,生物质能的需求量,畜禽饲料需求量,生态环境的压力,政府的监管政策以及消费者的观念等。
目前,大豆、玉米、棉花和油菜是种植最多的四大主要转基因作物,其中转基因大豆的种植面积最大,为9140万公顷,占全球转基因作物总种植面积的一半。
图8转基因作物种植
从转基因作物的性状来看,除草剂耐性是转基因大豆、油菜、玉米、苜蓿和棉花的主要性状,但随着复合性状(抗虫、耐除草剂和其它性状的结合)的增加,耐除草剂作物的种植面积呈下降趋势。
据ISAAA统计,2016年耐除草剂作物的种植面积为8650万公顷,占全球转基因作物种植面积的47%,而复合性状转基因作物的种植面积从2015年的5840万公顷增加到7540万公顷,占全球转基因作物种植面积的41%。
美国
美国是最早开始进行商业化种植转基因作物的国家,自1996年以来一直是全球转
基因作物商业化的领导者。
目前,美国允许种植的主要转基因作物有8种,包括玉米、
大豆、棉花、油菜、苜蓿、甜菜、木瓜和西葫芦。
从1985年起至今,美国农业部32年
来批准了接近2万项田间试验许可和公告,包含了229种生物,几乎涉及到了所有的主
要农作物,研究最多的是玉米,约占总数的45%,其次是大豆、棉花、马铃薯等,这4
大作物约占总数的70%。
2016年,美国转基因作物种植面积约7300万公顷,同比增长3%,其中转基因玉
米3505万公顷、转基因大豆3184万公顷、转基因棉花370万公顷,其它转基因作物
包括:
苜蓿123万公顷、油菜62万公顷、甜菜47万公顷等。
就作物性状而言,美国转基因技术研究涉及最多的是耐除草剂,其次是农艺性状,再次是产品品质和抗虫,抗真菌、抗病毒的研究也不少。
农艺性状的研究有望很快超过抗除草剂,成为最重要的研究目标。
产品质量方面的研究,已超越抗虫性,成为第三,表明美国转基因研究早已转向农艺性状、产品质量等直接改良作物性状的方向,并没有停留在抗除草剂、抗虫等方面。
可以预期,改良农艺性状、品质特性的转基因作物将在美国陆续面世。
表2美国转基因农作物种植概览(2016)
欧盟
欧盟是对转基因作物及其产品管理最为严格的地区之一。
2016年,欧盟28个国家中仅有4个国家种植转基因作物,即孟山都的转基因BT抗虫玉米,分别为西班牙
(129081公顷)、葡萄牙(7069公顷),斯洛伐克(138公顷)和捷克(75公顷),总
种植面积136363公顷,比2015年大幅增长了17%,其中由于毁灭性的欧洲玉米螟的侵扰,西班牙大范围地种植转基因玉米,种植面积占了整个欧盟的95%。
尽管欧盟批准种植的转基因作物品种及实际种植面积远远低于美国等转基因种植大国,但欧盟消费者仍高度依赖于转基因作物,在欧洲食品市场上流通的转基因作物很多,包括玉米、油菜、大豆、甜菜等。
国际农业生物技术应用组织发布的数据显示,欧盟每年大约进口3千万吨转基因作物,其中绝大部分转基因作物都可以作为食品成分使用。
表3欧盟各国近年转基因作物种植面积(公顷)
巴西和阿根廷
南美的巴西和阿根廷均是世界重要的农业国,也是重要的转基因作物种植大国。
2016年,巴西的转基因作物种植面积达4910万公顷,居于美国之后位列世界第二;阿
根廷的转基因作物种植面积达2381万公顷,居世界第三。
巴西先后于1998、2005和2008年批准种植转基因大豆、棉花和玉米。
至2016年,巴西已有33例玉米、10例大豆、12例棉花转基因品种获准商业化。
转基因技术的应用,促进了巴西农业的快速发展。
巴西于2013年取代美国成为全球第一大大豆出口国,玉米出口量也居世界前四。
表4巴西转基因农作物种植概览(2016)
阿根廷是最早进行转基因商业化种植的国家之一,1996年开始种植转基因大豆和转基因棉花,并占据世界第二大转基因种植国长达13年。
至2016年,阿根廷已有47例
转基因品种获准商业化,包括35例玉米、8例大豆和4例棉花,其中转基因大豆的普及
率达到100%。
目前,阿根廷已成为玉米、大豆、高粱、小麦等多种农产品的出口大国。
表5阿根廷转基因农作物种植概览(2016)
图9巴西大豆和玉米出口量(万吨)
图10阿根廷大豆和玉米出口量(万吨)
图11巴西转基因作物种植面积(万公顷)
图12阿根廷转基因作
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 农业 转基因 技术 专题研究 报告