美國(guó)孟山都公司把蘇云金桿菌基因插入棉花植株獲得了轉(zhuǎn)基因棉花植株，經(jīng)與農(nóng)業(yè)研究局和一些大學(xué)科學(xué)家連續(xù)兩年的田間試驗(yàn)，防治蟲害效果良好。
概念
轉(zhuǎn)基因棉花是指把其他物種中的有用基因?qū)?/a>棉花的基因組后，獲得了該基因功能的棉花。1990年美國(guó)亞利桑那州試驗(yàn)田上收獲的HD-1轉(zhuǎn)基因棉的纖維質(zhì)量與Coker312的相同，但前者的纖維比后者的較粗糙，纖維長(zhǎng)度和彈性相當(dāng)，兩種棉花都有較強(qiáng)的纖維。
殺蟲劑
一項(xiàng)來自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心的研究人員的研究人員的研究提供了證據(jù)表明轉(zhuǎn)基因Bt棉花可以自己生成殺蟲劑取代噴灑殺蟲劑，促進(jìn)了昆蟲天敵回歸，為轉(zhuǎn)基因棉花及周圍的田野提供了有效的生物學(xué)蟲害防治，從而為解決農(nóng)作物病蟲害提供了更好的長(zhǎng)期解決方案。Bt棉花（轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉，Bt即蘇云金桿菌）是一種轉(zhuǎn)基因作物，由孟山都公司研發(fā)。它自身能產(chǎn)生殺滅棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）的殺蟲脒成分。
在這篇文章中，研究人員采用自然實(shí)驗(yàn)，借助中國(guó)北方農(nóng)民網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)回顧了可追溯到1990年的36個(gè)地點(diǎn)的數(shù)據(jù)。利用這一強(qiáng)大的工具，研究人員比較了Bt棉花種植前，種植期間及種植后害蟲和天敵的種群動(dòng)態(tài)。
他們發(fā)現(xiàn)所有的地點(diǎn)由于減少噴灑殺蟲劑，捕食性節(jié)肢動(dòng)物門種群數(shù)量增多，使得蚜蟲種群下降。此外，研究小組還研究了實(shí)驗(yàn)Bt棉花地，發(fā)現(xiàn)不僅Bt棉花中的捕食動(dòng)物種群較高，在周圍的花生和大豆地中也相應(yīng)增高，表明其增加天敵的益處也覆蓋到了鄰近作物。
生態(tài)系統(tǒng)中更多的天敵有助于長(zhǎng)期控制蟲害避免了通常在噴灑殺蟲劑后出現(xiàn)抗性害蟲爆發(fā)。捕食動(dòng)物的適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛分布，捕食幾種不同的害蟲，提供了天然的生物蟲害控制。
在美國(guó)情況
孟山都公司研究用的材料是蘇云金桿菌的不同菌株HD-1和HD-73基因和商業(yè)棉花可口可樂 r312，這是第一代btCotton產(chǎn)品。后又開發(fā)出第二代Bt-Cotton產(chǎn)品Bollgard II。孟山都公司與美國(guó)農(nóng)業(yè)局和大學(xué)的科學(xué)家進(jìn)行協(xié)作，1990年選擇了7個(gè)點(diǎn)，1991年6個(gè)點(diǎn)，對(duì)這種轉(zhuǎn)基因棉花作了戶外對(duì)照試驗(yàn)，幾乎消滅了煙草夜蛾、棉鈴蟲等害蟲。1990年試驗(yàn)結(jié)果表明，蘇云金桿菌棉花植株的蟲害損失不到1%，比噴灑農(nóng)藥的常規(guī)植株的蟲害還小。1991年是重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)了來自4個(gè)轉(zhuǎn)基因系的12萬棵蘇云金桿菌棉花植株，結(jié)果也令人相當(dāng)滿意。
孟山都公司正在與5家種子公司協(xié)作，把蘇云金桿菌菌株與種子公司的最佳棉花進(jìn)行逆代雜交，以改進(jìn)中棉所66質(zhì)量。
在中國(guó)情況
自上個(gè)世紀(jì)90年代以來，由于棉鈴蟲在我國(guó)大部分棉區(qū)持續(xù)性大發(fā)生或爆發(fā)，給棉花生產(chǎn)帶來了巨大的威脅，棉農(nóng)談“蟲”色變，僅1992年一年即造成直接經(jīng)濟(jì)損失60多億元，間接損失超過100億元，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了很大影響。同時(shí)由于棉鈴蟲的大爆發(fā)，防蟲治蟲使棉花的生產(chǎn)成本增加，植棉的比較效益降低。
我國(guó)“抗蟲棉”研究在“七五”期間開始進(jìn)行，“八五”期間，在“863”計(jì)劃資助下，人工合成的CryIA(b)和CryIA(c)殺蟲脒基因?qū)?/a>我國(guó)棉花主栽品種獲得成功，成為繼美國(guó)之后，第二個(gè)擁有自主研制抗蟲棉的國(guó)家。“九五”開始，“抗蟲棉”的研究又被國(guó)家“863”計(jì)劃立為重大項(xiàng)目，進(jìn)一步開展單價(jià)基因、雙價(jià)基因及多價(jià)基因抗蟲棉的研究，同時(shí)還將根據(jù)現(xiàn)有單價(jià)抗蟲棉可能存在的棉鈴蟲產(chǎn)生抗性的問題，在生產(chǎn)中使用的持久性問題，環(huán)境釋放的安全性問題，遺傳分離與穩(wěn)定性問題等作深入的研究。總之，培育持久性雙價(jià)抗蟲棉或既抗鱗翅目又抗同翅目害蟲的多價(jià)抗蟲棉，使之產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用于棉花生產(chǎn)，以解決棉花害蟲給棉花生產(chǎn)帶來的巨大損失，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡。
國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉已有多個(gè)品種通過審定。1998年5月和7月，GK95－1和GK-1分別通過品種審定，被定名為“晉棉26號(hào)”和“國(guó)抗1號(hào)”。1999年1月，GK－12也在山東省通過品種審定，被定名為“國(guó)抗12號(hào)”。2000年11月，GK22通過江蘇省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，定名為“國(guó)抗22號(hào)”。2001年年初，GK19通過新疆維吾爾自治區(qū)品種審定委員會(huì)審定。2001年3月，SGK321通過河北省品種審定委員會(huì)審定，并于2002年1月27日通過了國(guó)家抗蟲棉品種審定，成為國(guó)內(nèi)惟一通過品種審定的雙價(jià)抗蟲棉品種，也是世界上第一個(gè)通過品種審定的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種。在此之前，SGK321已經(jīng)通過了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全性評(píng)價(jià)，并獲準(zhǔn)在晉、冀、魯、豫、皖進(jìn)行了商品化生產(chǎn)。綜合2000－2001年兩年國(guó)家組織的生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果：SGK321早熟性明顯優(yōu)于其他品種，生育期僅128天，植株較高，株型緊湊，透光性好，抗蟲性突出。葉片大小適中，葉色較深，莖桿堅(jiān)韌，前中期長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，后期長(zhǎng)勢(shì)一般，整齊性好，開花結(jié)鈴集中，吐絮暢，衣分高，豐產(chǎn)性好。果枝始節(jié)位6.8，霜前花率90.8%，株高91.0厘米，鈴重5.17克，衣分39.8%。霜前皮棉畝產(chǎn)75.4公斤，相當(dāng)于對(duì)照抗蟲雜交種（第一年為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所29，第二年為中棉所38）的93.4%。纖維品質(zhì)：顏色潔白，平均長(zhǎng)度為29.2毫米，比強(qiáng)度29.4厘牛/特克斯，馬克隆值4.8。
動(dòng)物角蛋白基因?qū)?/a>
除了轉(zhuǎn)基因抗病、抗蟲棉的研究外，目前我國(guó)還進(jìn)行其他方面的轉(zhuǎn)基因研究，由中國(guó)科學(xué)家陳曉亞教授為首發(fā)明的動(dòng)物角蛋白轉(zhuǎn)基因棉花，即將兔、羊毛的角蛋白轉(zhuǎn)棉花纖維中，已獲國(guó)家專利。將動(dòng)物角蛋白基因?qū)朊蘩w維中，使之特異表達(dá)，從而使棉纖維得以改良，具有光澤好，手感柔軟，彈性好，保暖性強(qiáng)等特性，既保留了傳統(tǒng)棉花的天然本質(zhì)，又具有了兔、羊毛的品質(zhì)。
基因?qū)敕绞竭M(jìn)展
在迄今發(fā)展起來的棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化應(yīng)用最為廣泛。自1987年Umbeck等通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法成功獲得坷字棉轉(zhuǎn)基因植株后，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法逐漸成為國(guó)際上最普遍的轉(zhuǎn)化手段，并且取得很大進(jìn)展。中國(guó)農(nóng)科院棉花研究所成功建立了20多個(gè)棉花品種的高效、穩(wěn)定的規(guī)模化轉(zhuǎn)化體系，實(shí)現(xiàn)了流水線操作，建立了高效、工廠化的棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系。盡管農(nóng)桿菌介導(dǎo)法是理論和實(shí)踐都較為完善的一種轉(zhuǎn)化技術(shù)，且已被廣泛用于雙子葉作物的轉(zhuǎn)化，但該方法受宿主基因型范圍的限制，很多優(yōu)良品種(系)很難以此法進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并且轉(zhuǎn)化程序煩瑣復(fù)雜。花粉管通道轉(zhuǎn)化法雖然沒有基因型、種屬控制，但其轉(zhuǎn)化技術(shù)不太完善，對(duì)轉(zhuǎn)化機(jī)制缺乏系統(tǒng)的研究，常局限于開花期才能應(yīng)用。因此，需要發(fā)展出有效的基因轉(zhuǎn)化方法。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所葉武威等人在2013年開發(fā)出一種棉花的基因槍活體快速轉(zhuǎn)化方法，通過第三代便攜式基因槍和優(yōu)化轉(zhuǎn)化的參數(shù)使活體轉(zhuǎn)化時(shí)對(duì)花蕾和花粉形成微創(chuàng)傷，大大縮短了獲得轉(zhuǎn)基因植株的周期。該方法包括如下步驟:(1)利用基因槍轟擊的方法，將含有外源基因的載體轟入父本棉花的花粉中;(2)將基因槍轟擊后的父本花粉授粉到活體母本棉花中;(3)授粉后的母本棉花所結(jié)的種子便是轉(zhuǎn)基因棉花種子，實(shí)現(xiàn)了棉花的基因轉(zhuǎn)化。此方法無需組織培養(yǎng)步驟，直接在活體棉花上便實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)化，實(shí)用、易操作、不依賴組織培養(yǎng)、穩(wěn)定性好。
其他國(guó)家
在巴基斯坦
巴基斯坦國(guó)內(nèi)已開展轉(zhuǎn)基因棉花種子生產(chǎn)工作，另外，巴方正在和美國(guó)孟山都公司(Monsanto)公司洽談10億美元轉(zhuǎn)基因棉花種子的購(gòu)銷合同。
據(jù)悉，巴基斯坦棉花種植總面積為800萬英畝，現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因棉花種植面積約270萬英畝，目標(biāo)是使轉(zhuǎn)基因棉花種植面積要達(dá)到棉花種植總面積的60%，預(yù)計(jì)棉花產(chǎn)量將因此提高40%。
在印度
據(jù)亞太地區(qū)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)聯(lián)盟（APCoAB）的新報(bào)告，2008-2009年，印度的轉(zhuǎn)基因棉花種植面積達(dá)到760萬公頃，占印度棉花總面積近81%。 APCoAB是亞太地區(qū)農(nóng)業(yè)研究協(xié)會(huì)（APAARI）的一個(gè)項(xiàng)目。報(bào)告說，35個(gè)以上的種子公司和公共部門從事發(fā)展轉(zhuǎn)基因棉花，轉(zhuǎn)基因棉花雜交種用于商業(yè)品種數(shù)已超過600個(gè)。此外，印度農(nóng)業(yè)研究理事會(huì)——一個(gè)公共研究機(jī)構(gòu)——已發(fā)布第一個(gè)真正的新品種。根據(jù)該報(bào)告，這為農(nóng)民提供了個(gè)機(jī)會(huì)，可在不失去轉(zhuǎn)基因的效果的同時(shí)保護(hù)自己的種子。
合理觀點(diǎn)
經(jīng)過農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)評(píng)審，農(nóng)業(yè)部1997年首次批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花商業(yè)化種植。此后，我國(guó)科學(xué)家對(duì)不同棉區(qū)大面積種植抗蟲棉后對(duì)農(nóng)田生態(tài)和自然環(huán)境的影響進(jìn)行了連續(xù)10多年跟蹤監(jiān)測(cè)，積累了大量第一手資料，得出了幾個(gè)明確的結(jié)論： （一）在全國(guó)范圍內(nèi)有效控制了棉鈴蟲和紅鈴蟲的危害。棉鈴蟲和紅鈴蟲是我國(guó)棉花生產(chǎn)的主要害蟲，以往棉農(nóng)防治棉鈴蟲一年需要打藥10次到20次，大量用藥導(dǎo)致農(nóng)民成本提高，收益減少，人畜中毒，環(huán)境污染，天敵減少，害蟲對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)生抗藥性等一系列問題。種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉之后，品種本身就具有良好的抗蟲效果，一般只需要打藥2次到5次，就能有效控制這兩種主要害蟲，不僅棉花上農(nóng)藥用量減少達(dá)70%以上，而且大豆/玉蜀黍?qū)?/a>/花生上棉鈴蟲的數(shù)量也顯著減少。
（二）為天敵和益蟲提供了良好的環(huán)境條件，農(nóng)田生物多樣性更加豐富。由于減輕了農(nóng)藥對(duì)害蟲天敵和有益昆蟲的傷害，瓢蟲/草蛉/蜘蛛和寄生蜂等害蟲天敵和有益昆蟲的數(shù)量成幾倍到幾百倍的增加，抗蟲棉田及其周邊生物多樣性更加豐富多樣，有利于農(nóng)田環(huán)境保護(hù)。
（三）發(fā)展了配套的害蟲綜合治理技術(shù)。隨著主要害蟲得到有效控制和農(nóng)藥用量顯著減少，次要害蟲種群數(shù)量發(fā)生了變化，主要表現(xiàn)為蚜蟲數(shù)量減少，盲象數(shù)量增加。圍繞抗蟲棉的栽培管理，及時(shí)滅除雜草和轉(zhuǎn)主寄主，合理使用低毒農(nóng)藥，可以確保棉花豐收。
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是解決棉鈴蟲危害的有效手段，在我國(guó)已經(jīng)取得了巨大成功。李付廣說：“本課題的研發(fā)將使抗蟲棉的產(chǎn)量、適應(yīng)性等更上一層樓，同時(shí)，建立的高效規(guī)模化轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系也為其它棉花功能基因或調(diào)控基因的驗(yàn)證提供了保障。”
此外，課題組還對(duì)獲得的新品種進(jìn)行推廣生產(chǎn)。在河南省、山東省、浙江省、安徽、山西省、陜西省等省累計(jì)推廣1000多萬畝，項(xiàng)目實(shí)施期間，其中中棉所41累計(jì)推廣810萬畝，中棉所45也已成為我國(guó)的棉花主栽品種；獲得的抗病新品系也為解決黃萎病長(zhǎng)期為害提供了新的育種材料。
從經(jīng)濟(jì)效益來看，根據(jù)通常的方法計(jì)算，種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉每畝比對(duì)照可平均增產(chǎn)7.5千克皮棉，按10元/千克計(jì)，每畝可增收75元；每畝減少農(nóng)藥投入50元、減少人工投入計(jì)工費(fèi)30元，也就是說，推廣轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，每畝可增收節(jié)支155元。
存在問題
變種蟲、草
轉(zhuǎn)基因作物存在后遺癥，出現(xiàn)了變種的蟲子和草。以棉花為例，中美兩國(guó)科學(xué)家對(duì)轉(zhuǎn)基因棉花跟蹤七年的調(diào)查表明，孟山都公司的轉(zhuǎn)基因棉花的優(yōu)勢(shì)在第三年發(fā)生逆轉(zhuǎn)，不僅產(chǎn)量下降，使用農(nóng)藥等農(nóng)化產(chǎn)品的數(shù)量也大幅度上升。
轉(zhuǎn)基因棉籽油粕的飼料監(jiān)管
轉(zhuǎn)基因棉籽粕大量直接進(jìn)入飼養(yǎng)業(yè)。轉(zhuǎn)基因棉籽并沒類似轉(zhuǎn)基因水稻做BT蛋白的表達(dá)抑制。
抗性、品種單一，監(jiān)管有待加強(qiáng)
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積在我國(guó)逐年增加，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但存在的抗性單一、缺乏品質(zhì)改良品種以及市場(chǎng)監(jiān)管混亂等問題，嚴(yán)重影響了我國(guó)棉業(yè)的健康發(fā)展。所以必須加快轉(zhuǎn)基因育種，由第一代的簡(jiǎn)單抗病、抗蟲性等單性狀改良到第二代復(fù)合性狀和品種品質(zhì)改良。此外必須加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管，一方面我國(guó)法規(guī)有待進(jìn)步完善，如增加相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和參照指標(biāo)，加強(qiáng)處罰力度；另一方面需要增加安全監(jiān)管的投入，使轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究與安全監(jiān)管并重。
盲蝽特征
盲蝽是盲蝽科（Miridae）一些昆蟲的統(tǒng)稱，以前在中國(guó)北方只是一種數(shù)量較少、危害并不嚴(yán)重的害蟲。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)自從1997年以來它們的數(shù)量增加了12倍。“現(xiàn)在盲蝽成了北方地區(qū)的主要害蟲。”吳孔明說， “它們的數(shù)量大量增加與大規(guī)模種植Bt轉(zhuǎn)基因棉花有很大的關(guān)系。”吳孔明和他的同事推測(cè)盲蝽種群數(shù)量的激增與引進(jìn)Bt轉(zhuǎn)基因棉花之后農(nóng)田里使用廣譜殺蟲劑減少有關(guān)。“盲蝽對(duì)Bt毒素并不敏感，因此當(dāng)農(nóng)民不再使用殺蟲劑后它們就開始興盛蔓延。”吳孔明說。他們的研究成果發(fā)表在這周的《科學(xué)》雜志上。
“盲蝽科和棉鈴蟲一樣，如果不加控制可以使棉花減產(chǎn)高達(dá)50%。”吳孔明補(bǔ)充說。這些昆蟲同樣也會(huì)對(duì)其他農(nóng)作物形成威脅，例如青豆、谷物、蔬菜和各種水果。
吳孔明和他的同事正在尋找利用殺蟲劑的最有效的方式，并且他們?cè)诿尢锔浇N植害蟲喜歡吃的普通作物來減少盲蝽對(duì)棉花的損害。同時(shí)中國(guó)研究人員也在試圖開發(fā)能夠同時(shí)殺死棉鈴蟲和盲蝽的轉(zhuǎn)基因棉花品種。然而，吳孔明強(qiáng)調(diào)害蟲防控必須保持整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的視野。 “轉(zhuǎn)基因作物的影響必須在環(huán)境水平上進(jìn)行評(píng)估，考慮到不同生物物種的生態(tài)環(huán)境上的投入。”他說，“這是確保它們的可持續(xù)性應(yīng)用的唯一方法。”
參考資料 >
中國(guó)轉(zhuǎn)基因棉花研究又獲重大突破.新浪.2014-04-17