抗蟲棉的研究源自國家高技術研究進展規(guī)劃(863計劃)的組織與實施。為迎接世界新技術革命與高技術競爭的挑戰(zhàn)，我國于1986年3月正式啟動863計劃，包含農(nóng)業(yè)生物技術領域在內(nèi)的中國高技術研究進展由此掀開新的篇章。鄧小平同志高度關懷中國農(nóng)業(yè)的進展，他曾指出：“將來農(nóng)業(yè)問題的出路，終要由生物工程來解決，要靠尖端技術。”正是在這一望看的指引下，根據(jù)當時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求，抗蟲棉研究迅速上馬，并列為重大關鍵技術項目。中國科學家僅用5年，不到國外公司一半的時間，就獲得抗蟲效果顯著并有生產(chǎn)應用潛力的轉基因棉花株系，實現(xiàn)跨越式進展。

　　在抗蟲棉研發(fā)過程中，中國科學家銳意進取，奮發(fā)圖強，先后自立開辟擁有自主學問產(chǎn)權的Bt殺蟲蛋白單價、雙價與融合基因技術、子房微注射等高效轉化技術、防止害蟲抗性產(chǎn)生的“天然庇護所”技術、金標試紙等基因檢測監(jiān)測技術、及三系雜交棉等先進技術，哺育出一大批高產(chǎn)、優(yōu)質、抗蟲性好、適應性強的品種，僅用10年時間就實現(xiàn)了市場占有率的逆轉，到2007年已盡全處于主導地位。

　　——摘自中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所研究員黃大昉《中國轉基因抗蟲棉進展歸眸》

　　很多人了解轉基因抗蟲棉，是從26年前爆發(fā)的那場棉鈴蟲災害開始；更多人了解中外轉基因抗蟲棉品種市場爭奪戰(zhàn)，是從一個喊做Bt的蛋白基因開始。我國棉花生產(chǎn)從絕處到逢生、棉種市場從傾覆到逆轉，轉基因抗蟲棉發(fā)揮至關重要的作用，也是改革開放以來我國棉花產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新的縮影。

　　截至2010年底，中國已獲審定的抗蟲棉品種近200個，河北、山東、河南、安徽等棉花主產(chǎn)省抗蟲棉種植率達到100%，累計推廣應用面積達3.15億畝，新增產(chǎn)值超過440億元，農(nóng)民增收250億元?？瓜x棉的應用不僅使棉花棉鈴蟲得到有效操縱，還大大減輕棉鈴蟲對玉米、大豆等作物的危害，殺蟲劑用量降低70-80%，有效愛護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，減少農(nóng)民噴藥中毒事故，為棉花生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)進展做出龐大貢獻。

　　可恨的棉鈴蟲

　　1992年秋天，中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所所長李付廣剛畢業(yè)分配到所里，就加入一場“人蟲大戰(zhàn)”。時任所長汪若海為保住研究所實驗地里珍貴的棉花種質材料，下了一道萬般無奈的命令：全所員工放下一切手頭工作，一律進入實驗地棉田，大家一起正反兩面翻著棉花葉子捉拿棉鈴蟲。從這一年開始，我國黃淮海流域、長江流域兩大主產(chǎn)棉區(qū)接連爆發(fā)棉鈴蟲災害，持續(xù)時間之長、殃及范圍之大，前所未有。棉花大省河北130斤的皮棉畝產(chǎn)量，當年僅剩下個零頭，全國直接損失接近百億元。

　　“除電線桿子不食，其他什么都食。”這句棉農(nóng)形容棉鈴蟲為害程度的話，很多人至今難忘。在中棉所植保室主任崔金杰眼里，棉鈴蟲屬于高遷飛性、高雜吃性、高生殖率植物害蟲。它一個晚上能遷飛400公里，一生能產(chǎn)1600多粒卵，幼蟲每3天左右就增添一個齡期，在第3個齡期即進入暴吃期。此時正在枝繁葉茂、現(xiàn)蕾結鈴的棉花，正好成為棉鈴蟲的饕餮首選。“蟲害爆發(fā)時期，一株棉花上十幾個蟲子，不僅能把整棵棉花食得一個棉鈴都不見，就連棉花葉片也難以避免，后只剩一個光禿禿的棉花稈。”

　　棉鈴蟲不僅吃量驚人，還表現(xiàn)出出奇的抗藥性能，無論打多少次藥、無論藥性多重，都起不到殺蟲作用。崔金杰當年正在河南省內(nèi)黃縣蹲點指導棉花蟲害防治，該縣有55萬畝棉花，鬧棉鈴蟲嚴峻的時候，棉農(nóng)天天都要提著一個籃子，里面放上5、6種農(nóng)藥，一遍又一遍地輪番往棉田里打藥，可棉鈴蟲照樣不死。

　　反反復復打藥，不但難以取得防治效果，還增添生產(chǎn)成本、破壞了生態(tài)環(huán)境，更威脅著棉農(nóng)生命健康，棉農(nóng)因防治棉鈴蟲導致的農(nóng)藥中毒事件時有發(fā)生。

　　眼瞧著棉花被棉鈴蟲啃成絕收的光稈，棉農(nóng)無可奈何，只好拔下來攤在地頭晾干當柴火燒。談蟲色變、心急如焚、欲哭無淚……這都是記錄棉鈴蟲為害棉花生產(chǎn)時的據(jù)實寫照。棉鈴蟲危害，驚動從中心到地方，當時農(nóng)業(yè)主管部門的一位領導，急得口頭開出一道懸賞令：“誰能治住棉鈴蟲，獎勵一百萬！”

　　貪欲的外來者

　　因為棉花對國家來說確實太重要。當年我國外匯收入的1/4來自棉花及其相關產(chǎn)業(yè)，全國有近3億農(nóng)民以種植棉花為主要收入來源。產(chǎn)業(yè)關聯(lián)極強的棉花，不僅是國家戰(zhàn)略物資、出口創(chuàng)匯支柱，更是一項國計民生保障。假如棉鈴蟲無治，棉花生產(chǎn)必將不保，整個棉花紡織工業(yè)都將嚴峻萎縮。嚴重現(xiàn)實擺在面前，嚴峻后果可想而知。這邊，已是急火攻心；那邊，一個比防治棉鈴蟲還顯緊迫的形勢，也在緊逼而來。

　　棉鈴蟲在中國主產(chǎn)棉區(qū)爆發(fā)為害，讓國外一家種業(yè)公司察覺到其中蘊含的機遇，他們憑借用生物育種技術研發(fā)的轉基因抗蟲棉品種，趁中國還沒有形成生物技術育種研發(fā)能力，一邊到處游說，讓中方出巨資購買其品種使用權；一邊加緊布局，在棉花主產(chǎn)省份成站棉花種子公司，進而壟斷性銷售其擁有學問產(chǎn)權的轉基因抗蟲棉棉種。其意圖非常明顯，全方位占據(jù)并操縱中國棉花種子市場。

　　從1994年開始，對方和中棉所前后談了3年，提出的條件非?？量蹋壕揞~轉讓其轉基因抗蟲棉品種使用權，雙方合作不能少于50年。“近乎天價的轉讓費，卻只能買來個不包含核心技術的品種使用權，50年合作期限又相當于把中棉所幾代人的科研心血都廢掉了。”李付廣說。

　　見和中棉所談判向來難有結果，這家公司又調(diào)轉方向另行布局，開始在各棉花主產(chǎn)省份注冊成站合資棉花種子公司，分離在1995、1996年成站冀岱棉種子公司、安岱棉種子公司，緊接其后還打算成站鄂岱、魯岱、湘岱等省級種子公司。聲稱要在轉基因抗蟲棉種市場“3年占據(jù)華北，5年占據(jù)中國”。這樣持續(xù)到1999年，國外轉基因抗蟲棉品種已占領我國市場90%以上的份額。

　　但是沒過幾年，這一危局就實現(xiàn)徹底反轉。中國科學家盡全自主研發(fā)的轉基因抗蟲棉，從核心技術到育種應用迅速成勢，240多個防蟲效果好、產(chǎn)量高、地域適應性強的單價轉基因抗蟲棉、雙價轉基因抗蟲棉及轉基因抗蟲雜交棉品種，以不斷超越外來抗蟲棉的品種表現(xiàn)，迅速贏得棉農(nóng)認可，品種占有率從1997年的7%，到5年后的不相上下，2007年時已盡全取得主導地位，一舉實現(xiàn)轉基因抗蟲棉品種95%國產(chǎn)化。

　　此時的中國棉田里，已再難瞧到國外轉基因棉花品種的蛛絲馬跡。

　　構建擁有自主學問產(chǎn)權的抗蟲基因

　　我國轉基因抗蟲棉的研發(fā)成功，不僅為我國進展生物技術、搶占科技創(chuàng)新制高點開發(fā)一條充滿信心的道路，還雄辯證明一個事實：核心技術買不來更要不來，唯有站足于自主創(chuàng)新，敢于參和國際競爭，才干在高技術領域占有一席之地。每一個參和這項工作并做出貢獻的科研人員，都值得社會恭敬。這一群體之中，有一個人的名字與中國轉基因抗蟲棉密不可分，他就是負責發(fā)掘新型殺蟲蛋白基因的中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所郭三堆研究員。

　　采訪郭三堆是在他放滿書籍資料的辦公室里，與采訪李付廣時很是相似，這位棉花轉基因研究項目負責人、國家“863”計劃“棉花抗蟲基因工程研究”項目首席科學家，同樣不大習慣坐在辦公桌后的靠背椅上接受采訪，而是更情愿隨便搬把折疊椅，面對面坐著與你娓娓道來。

　　“這個成果是在國家領導人的高度重視下，在國家‘863’計劃等好幾個國家項目的全力支持下盡成的。前前后后有全國各大農(nóng)業(yè)科研單位近百名生物技術能手、育種家、企業(yè)家與相關政府部門的治理者參和，是靠各方整體合作、上中下游團隊精誠協(xié)作，才得以盡成的。”郭三堆真誠地說道。

　　上世紀80年代，外源基因整合到植物上色體上的生物技術進展迅速，成功實現(xiàn)把殺蟲基因導入煙草植株，打破物種界限。這一顛覆傳統(tǒng)技術的新型技術，給農(nóng)業(yè)進展帶來革命性曙光。通過轉基因生物技術手段，解決農(nóng)作物病蟲害防治等諸多難題，由此受到各國政府高度重視。

　　因為棉花地位特別突出重要，1992年，我國就把“棉花抗蟲基因工程研究”項目，領先列入首批“863”計劃，1994年又提升為重大關鍵技術項目，從政策到財力給和重點支持。1988年，在法國巴斯德研究所從事Bt蛋白基因結構和功能研究的郭三堆學成歸國，飛快被任命為該課題主持人，交給他的科研任務是，用生物技術為棉花育種構建擁有自主學問產(chǎn)權的新型抗蟲基因。

　　關于Bt殺蟲蛋白的機理，郭三堆是這樣詳細解釋的：Bt是蘇云金芽孢桿菌的簡稱，它能夠產(chǎn)生一種殺蟲晶體蛋白，被屬于鱗翅目害蟲的棉鈴蟲食下后，在堿性環(huán)境的腸胃中，迅速釋放出核心殺蟲蛋白，并和害蟲腸胃中的特殊受體結合，引起腸胃潰爛，進而將其殺死。郭三堆反復強調(diào)，包含人在內(nèi)的哺乳動物屬于酸性腸胃環(huán)境，且沒有害蟲腸胃的特殊受體，即使食下去，也不會釋放核心殺蟲蛋白。而鱗翅目害蟲屬于堿性腸胃環(huán)境，且具有結合Bt的特殊受體結構，因此Bt殺蟲蛋白只會殺死鱗翅目害蟲，而絕不會對人與哺乳動物等產(chǎn)生任何副作用。

　　他進一步解釋說，棉鈴蟲等鱗翅目害蟲一旦食到含有Bt的植物，核心殺蟲蛋白在害蟲腸胃鈣粘蛋白的作用下，就會形成寡聚體，這個寡聚體與鱗翅目害蟲的受體位點特異性結合，會像釘子一樣插入害蟲胃腸道細胞膜內(nèi)，快速引起細胞裂解，造成腸胃穿孔潰爛，從而達到殺蟲目的。轉有Bt殺蟲基因的棉花不需要依靠農(nóng)藥防治棉鈴蟲，依據(jù)的就是這一機理。當時，全世界惟獨美國擁有這項技術，并先行哺育出了轉基因抗蟲棉品種。

　　“自主構建基因的過程，在當時是十分艱苦的。”郭三堆說，那時連他們研究試驗用的試劑材料，都會受到國外封鎖。前后經(jīng)過1年零8個月的反復試驗，郭三堆團隊總算合成82個基因小片段，然后又將這82個基因小片段，拼接成9個基因大片段。后，他們又用這9個基因大片段，組成一個盡整的Bt殺蟲基因。同時盡成表達調(diào)控元件與植物高效表達載體構建，并由中游轉化單位導入棉花獲得種質，再由下游育種單位利用種質哺育出品種。說到這里，郭三堆形象地作了個比喻：“這時棉花中的Bt基因所產(chǎn)生的殺蟲蛋白，好比一顆準確制導炸彈，能夠定向識別直擊棉鈴蟲的特殊位點，然后在它的腸胃里引爆開炸。”

　　至此，繼美國之后，我國成為能夠合成Bt殺蟲蛋白基因、擁有自立學問產(chǎn)權的第2個國家，邁出轉基因抗蟲棉國產(chǎn)化為關鍵的一步。

　　制造全國共享的抗蟲棉種質材料

　　抗蟲基因構建到植物表達載體后，惟獨有效轉入受體材料的棉花植株當中，才干哺育出具有殺蟲效果的種質材料，交給育種家進行篩選栽培，再經(jīng)過一系列復雜的育種過程，后才干選育出兼具抗蟲作用與生產(chǎn)價值的轉基因棉花品種。這些過程，貫通著被稱為上、中、下游育種研發(fā)的三個階段，其中任何一環(huán)浮現(xiàn)問題，都將半途而廢。

　　李付廣負責的中棉所轉基因研究課題組，工作性質就屬于中游階段。與其他課題組一樣，他們特意負責將來自郭三堆團隊構建的Bt殺蟲基因載體轉入到棉花中。那個時候，團隊全部人員加班加點搶時間制造種質材料。“我們的課題組，實際上是一個棉花規(guī)?；D基因技術體系平臺。因為形勢逼人，惟獨提供足夠多的種質材料，才干充分滿足育種家的育種需求。”

　　只用了幾年時間，課題組就制造出2000多種基礎種質材料，不間斷地向下游上百個棉花育種團隊大規(guī)模無償提供。“這種速度效率與協(xié)作方式，盡全是在與咄咄逼人的對手爭分奪秒。這是惟獨在中國才會有的科研團隊攻關協(xié)作，各團隊之間不搞技術封鎖、不計名利得失，全部人心中都共同擁有一個目標，完快哺育出中國自己的轉基因抗蟲棉品種。“我們提供的種質材料，等于讓上百個育種團隊一下子都有充足的彈藥、充沛的米糧。”李付廣說。

　　從成功構建Bt殺蟲基因載體，到轉入棉花形成種質材料，再到進行大規(guī)模品種選育，轉基因抗蟲棉研發(fā)的所有過程，都是在沒有任何外援情況下，由我國科學家自立自主盡成的。正是因為各育種團隊都免費拿到轉入Bt殺蟲基因的育種材料，才有眾多轉基因抗蟲棉品種相繼問世，用比國外少一半的時間，促成我國轉基因抗蟲棉研發(fā)的歷史性突破，直至奪歸被國外品種搶先占領的絕對市場份額。

　　哺育更多有競爭力的棉花品種

　　在眾多轉基因抗蟲棉品種中，中棉所原育種研究室主任郭香墨哺育中棉所41的過程，就是國產(chǎn)轉基因抗蟲棉勝出的一個例證與縮寫。

　　與育種家交談，能明顯感受他們那種“精益求精、好上加好”的職業(yè)特質?，F(xiàn)已退休的郭香墨說起選育中棉所41，眼神頓時亮了起來。他說，十幾年前，國產(chǎn)轉基因抗蟲棉的品種已顯露優(yōu)勢，棉農(nóng)對品種的要求，開始從完可能少打藥，提升到了好不打藥、又要能夠高產(chǎn)還方便采收。“大家都在思量，中國棉花育種的下一個方向在何處。”恰在這個時候，郭三堆團隊又取得了新的成果——Bt+CpTI雙價抗蟲基因，李付廣課題組也迅速盡成基因導入，向育種團隊提供多達114份轉入雙價抗蟲基因的種質材料。

　　科研需要不斷創(chuàng)新，才干不斷制造科學奇跡。相比此前的Bt單價抗蟲基因，Bt+CpTI雙價抗蟲基因有哪些獨到之處呢？郭三堆介紹說，為加重與國外抗蟲棉品種競爭的籌碼，他提出在一個載體上掛兩個自立表達的基因：一個是Bt，其它一個是來源于豇豆的蛋白酶抑制劑基因，簡稱Cp？TI。后者的作用是，當?shù)鞍酌冈龃蟮娇隙康臅r候，CpTI就可以抑制害蟲消化道里的酶，阻撓其腸胃消化。這樣的結果就是，既可以讓食了Bt殺蟲蛋白的害蟲腸胃裂解，同時還能讓它沒法食東西，“雙管齊下，殺蟲性能自然會大大增強。”這個技高一籌、中國獨有的成果，頓時就與國外抗蟲棉在核心技術上拉開了明顯距離。

　　“既然這個雙價基因能轉入棉株，我們就能育出更優(yōu)秀的抗蟲棉。”這個幾天不見棉花就想進棉田，每次出差歸來就急著下試驗地的育種家，頓時確定自己新的育種方向。從此，從大陸內(nèi)地到天涯海島，郭香墨不停在兩地往來穿梭，起點、終點都是棉花育種田。“在海南加代生殖，能縮短一半的育種時間。”不斷尋覓、反復篩選，既像大海撈針、又像蜜蜂找蜜，3年之后，我國個雙價轉基因抗蟲棉品種宣告哺育成功，2002年通過國家審定。瞧到品種總算成功的那一刻，郭香墨說他的感受，“就像是飲了一碗冰糖水”。

　　截至2008年，該品種在黃河、長江流域兩大棉區(qū)累計推廣面積4800萬畝，其間延續(xù)保持全國推廣面積大的年度紀錄。更為可喜的是，該品種并非一枝獨秀，還引來百花爭艷，作為其他育種團隊的親本材料，又相繼跟進育成新品種50余個，讓國產(chǎn)轉基因抗蟲棉品種的競爭實力大大增強，穩(wěn)穩(wěn)占領轉基因抗蟲棉國內(nèi)市場的絕對優(yōu)勢。

　　國產(chǎn)轉基因抗蟲棉家族中，還有一個種群喊轉基因抗蟲雜交棉，在和外來品種的競爭中表現(xiàn)耀眼。按照中棉所棉花雜種優(yōu)勢利用課題組組長邢朝柱研究員的介紹，這類品種“更具中國特色”。在品種選育與生產(chǎn)應用中，育種家與棉農(nóng)有一個高度一致的觀點，“沒有好，惟獨更好。”邢朝柱說，棉花雜種優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在產(chǎn)量，還在抗逆性、抗病蟲、抗旱抗?jié)车确矫姹憩F(xiàn)突出，因此“轉基因抗蟲雜交種可以讓父母親本的遺傳性狀，一同在品種表現(xiàn)中發(fā)揮到極致”。

　　邢朝柱以我國個轉基因抗蟲雜交棉中棉所29為例介紹說，我國是人口眾多的植棉大國，具有利用人工制種的特殊優(yōu)勢，加之品種表現(xiàn)突出，這個品種曾制造年度推廣800萬畝的高紀錄，一度在兩大流域棉區(qū)占領50%的市場份額，成為各產(chǎn)棉省的主推品種，是轉基因抗蟲棉爭奪戰(zhàn)中當之無愧的角斗士。

　　一個時代有一個時代的精彩，如同太陽每天都會發(fā)出新的光芒，科學技術同樣要不斷創(chuàng)新，才干永續(xù)活力生機。那場跨越十余年的轉基因抗蟲棉競爭中，雖以中國品種全方位勝出告終，但從長遠觀看審察，依舊只是屬于一個階段的榮光。我們的科學家是清醒鎮(zhèn)靜的，他們從未停下攻關求新的腳步，正在從一個起點，走向又一個起點。如同郭三堆等人正在“結鈴吐絮”地更新科研成果，又將超越自我、超越過去，給我國棉花產(chǎn)業(yè)注入新的活力。

　　來源：農(nóng)民日報

　　標題：抗蟲棉：為了棉花姓“中國”