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“杂交育种技术和转基因技术不仅对保证我国粮食安全有战略意义，对健康、医药、能源、环保等技术和产业的融合发展同样具有深远的影响。

第一次绿色革命是指在上世纪50年代初，利用“矮化基因”，培育和推广矮秆、耐肥、抗倒伏的高产水稻、小麦、玉米等品种为主要内容的生产技术活动，使全球的粮食产量提高了约20%。第二次绿色革命则是指由世界粮食理事会在1990年提出，通过运用以基因工程为核心的现代生物技术，培育既高产又富含营养的动植物新品种以及功能菌种，促使农业生产方式发生革命性变化。第二次绿色革命从酝酿到发力，已经成为人类可持续发展的重要组成部分，利用科学技术解决人类粮食安全已成为其中的核心问题。杂交育种、转基因育种等现代育种技术不断取得突破，良种不再是一粒米、一颗豆，而是当代科学技术的重要组成部分，也是国计民生安全的压舱石。

杂交育种技术发展已有60多年的历史，已经成为比较成熟的技术，也是目前为止对粮食生产贡献最大的育种技术。袁隆平院士主持研究的杂交水稻，从最初的“三系法”到20世纪90年代以光温敏不育系为基本材料的“两系”法，现在又进一步发展到了以遗传工程技术创制不育系的第三代杂交育种技术新阶段。杂交水稻技术的不断发展，为解决我国温饱问题做出了重大贡献。

01

揭开转基因的秘密

转基因技术始于20世纪70年代，科恩（Cohen）将金黄色葡萄球菌质粒上的抗青霉素基因转到大肠杆菌体内，揭开了转基因技术应用的序幕。科学家发现，基因是控制生物性状的基本遗传单位，由四种核苷酸组成，不同遗传信息差异包含在这四种核苷酸的排列顺序中，基因通过遗传信息控制生物性状。转基因是指一种生物原来没有某种基因，而外来的某种基因转到这种生物里面去。可以说，天然转基因是30亿年来生命进程最普遍的现象，是生物进化的动力源泉，没有转基因就没有今天多姿多彩的大千世界。

转基因有两类，一是自然过程转基因，二是人工干预过程转基因，两种方式本质相同。天然转基因又叫基因转移或漂移，人类约有8%的基因就是来自病毒基因的转移，也正是有了自然转基因，才有了生物多样性，生物才能不断地适应自然环境变化。科学新发现的所有陆地生物最近缘的共同祖先——双星藻纲单细胞绿藻(Spirogloea muscicola)，有两个关键基因就是从土壤细菌中“转”来的，这次6亿年前发生的自然转基因，使陆地植物祖先在功能和适应性上获得质的飞跃。

人工干预转基因，称为“转基因技术”或“基因工程”，是近50年发展起来的新兴生物技术。转基因技术的原理是将人工分离和修饰过的目标基因，导入到生物体基因组，导入基因的表达引起生物体性状的可遗传修饰改变，使重组生物具备人们所期望的新性状，培育出新品种。

杂交育种技术和转基因育种技术的实质都是通过获得优良基因进行遗传改良，理论上一脉相承，技术路径上有所不同。目前农作物育种中应用最广泛、最有效的技术是杂交育种技术。杂交育种的一个突出特点是形成和利用所特有的杂种优势。杂种优势指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种在某些表现型或者在生长势的平均值上超越其双亲的现象。在农作中培育的一批小麦、水稻、大豆等优秀品种，在农作物增产过程中发挥了重大作用。以杂交水稻为例，它的研究与利用，不仅丰富了作物遗传育种的理论和实践，更为粮食生产的发展做出了巨大贡献，成为人类农业发展史上的一座里程碑。

当前，利用杂种优势培育超高产水稻品种，依然是农业生产技术的热点、重点和难点。但是，传统的杂交育种技术无法确保得到设定的性状运用基因工程技术，而且随着逐代传递，性状变化可能衰减。另外，杂交一般只在同一物种的不同品种之间进行，跨物种、跨属杂交很难实现。第三代杂交育种技术采用了基因工程技术，通过转入特定基因作为雄性不育株制备，再进行杂交，这与转基因技术趋于重合。有所不同的是，如果说杂交育种一次“转”成千上万个基因，有一些是科学家不掌握的，那么转基因育种一次只精准“转”几个特定基因，科学家对所“转”基因是完全掌握的。两大育种技术各有优势、各有特色。我国在杂交育种技术上已经取得很大的成就，在转基因技术上还要下大力气。

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发展现代育种技术的重大意义

杂交育种技术和转基因技术不仅对保证我国粮食安全有战略意义，对健康、医药、能源、环保等技术和产业的融合发展同样具有深远的影响。

一是中国粮食安全的战略保证。我国现有的耕地不能保证粮食的充足供应，现代育种技术能否解决这个问题？结论是肯定的。新培育的品种可以在严酷的条件下生长，有很强的自然适应性；转基因大豆和转基因玉米在我国已经进口和消费多年，经历了时间考验，在品质和安全方面没有受到任何有科学根据的质疑。我们以这两种转基因作物为例，探讨转基因作物在保证国家粮食安全方面所具有的巨大潜力。

根据计算，如果我国将每年进口的8803万吨转基因大豆和自产的1600万吨普通大豆（1.33亿亩耕地）全部转为使用转基因技术，在大豆供应总量不变的情况下，需要净增加3.1亿亩耕地；同时，如果将每年自产的2.5733亿吨玉米（6.19亿亩耕地）全部转为转基因玉米，将减少2.8亿亩耕地。也就是说，在耕地面积少量增加的情况下，只要将大豆和玉米全部调整为转基因品种，并在提高土地质量、生产集约化程度、田间管理水平等方面下功夫，即使不进口大豆和玉米，也可以保持我国粮食自给，保障我国粮食的战略安全。

二是保护粮食市场、增加农民收入。转基因作物在质量、品质和价格上均优于传统作物。据统计，大多数转基因食品产量可增加20%，成本只有传统食品的40%至60%。

以大豆为例，和普通大豆相比运用基因工程技术，转基因大豆不仅亩产量平均增加30%，出油率平均增加7%、千粒重、颗粒均匀，油酸含量能从25%增加到85%。再以棉花为例，我国棉花主产区新疆曾受到棉铃虫的困扰，几乎全军覆没，使用转基因抗虫棉以后，又恢复了勃勃生机。仅抗虫棉一个作物，其产生的经济价值就超过了我国在转基因研发领域的全部投入。当前，转基因作物已使全球种植农户增收25%，累计获得纯经济效益340亿美元。

三是保护生态环境有显著成效。抗病虫、抗除草剂、抗旱、耐盐碱等转基因品种，可显著减少农药、化肥和水的使用。如我国转基因抗虫水稻比常规水稻，每公顷可减少80%农药用量，如果全国有50%的稻田种植转基因抗虫水稻，将减少农药用量2.5亿千克。美国在1996—2015年间，种植的转基因抗虫和耐除草剂作物减少了农药用量5.84亿千克。转基因作物在减少环境污染方面优势明显，“生物农业”未来的优势远超“化学农业”。

四是提供生物制品的原料。我们许多人并不了解，诸多疫苗、干扰素和抗生素的原料都是依靠转基因技术制备的。宫颈癌是目前女性肿瘤的第二大杀手，利用转基因技术研制成功的宫颈癌疫苗就使世界众多妇女受益。糖尿病是中国食品高营养化以后面临的越来越严重的疾病，胰岛素是治疗糖尿病最有效的药物。传统胰岛素是从牛的胰腺分离出来，一个普通糖尿病人一年所用的胰岛素需要宰杀几十到几百头牛，药物十分昂贵；而通过转基因技术研制的胰岛素，不仅具有注射量少、稳定性高、价格低等特点，而且不发生过敏反应，大大减轻了我国1.16亿名糖尿病患者的痛苦和经济负担。