自人類耕作以來,就在探索有效防除雜草的途徑。草甘膦,因能在結構上阻斷植物體內芳香族氨基酸生物合成,導致雜草和作物死亡,有效控制危害最嚴重78種雜草中的76種,而佔據著農藥銷售榜的首位。
科學家夢想將抗草甘膦基因導入作物中,獲得抗草甘膦的轉基因作物。
“種植抗除草劑轉基因作物可採用窄行間距方法,比如轉基因抗除草劑大豆的行間距能從76厘米縮小到33厘米或更小。”中國農業科學院生物技術研究所所長林敏介紹説,從1996年以來,美國採用窄行間距方式使大豆增産35%。
此外,種植的抗除草劑轉基因農作物在使用除草劑後,對田間作物的殘留物無需進行處理,減少了勞動力的數量和力度。據了解,如果每年種植抗草甘膦轉基因玉米1000萬畝,平均每畝可減少除草用工3個,每年可減少3000萬勞動工作日。同時,因為每畝玉米增産3050公斤,農民每畝可增收50100元。
我國每年因雜草引起的損失約佔糧食總産的10%。但由於抗草甘膦基因長期開發的欠缺,始終沒有商業化生産的抗草甘膦轉基因作物品種。突出跨國公司的壟斷,成為緊迫的使命。
為此,中國農業科學院生物技術研究所研究小組與北京大學等研究單位密切合作,開始了自主創新抗除草劑轉基因農作物的研發之路。
中國科學家們首先利用我國極其豐富的污染環境微生物基因資源優勢,建成一批具有中國特色和自主知識産權的功能菌株庫、功能基因庫和分子酶庫。另一方面,建立環境基因組學技術、功能基因組學分析技術等先進技術進行集成。
通過努力,結構新穎、功能明確、草甘膦抗性顯著的EPSP合成酶基因誕生。這是一個具有自主知識産權的新型抗草甘膦基因,同時獲得了國內發明專利和美國專利。 其中,G2-EPSPS基因作為第一個抗草甘膦基因,成為草甘膦抗性最強、酶活最高的基因之一。
從2010年開始,經過北京、海南兩地連續三代試驗,研究人員發現轉基因玉米在田間生産上能穩定耐受使用劑量5倍的草甘膦。模擬農民噴施除草劑的方法後,也發現轉基因玉米能耐8倍的草甘瞵。研究人員在北京、海南兩地的兩個生長季節,對轉基因玉米的農藝性狀進行了觀察和測量,結果表明,與非轉基因受體玉米相比,轉基因玉米除耐草甘膦目標性狀以外,其他農藝性狀等均與非轉基因受體玉米沒有差異。
同時,對進入生産性試驗的抗草甘膦轉基因玉米的環境安全和食品安全,研究小組委託國家認可的兩家檢測機構中國農科院植保所和中國農業大學食品安全檢測中心分別進行試驗。
“我們利用本發明專利所保護的EPSP合成酶基因培育出轉基因抗草甘膦玉米,進行了轉基因生物安全的中間試驗和環境釋放試驗,于2012年獲得農業部批准,進入生産性試驗階段,這也是轉基因作物産業化應用的關鍵階段,如能在今後兩年內獲得生物安全評價的安全證書,三五年內獲得品種審定並實現商品化生産,將有利於打破跨國公司在抗除草劑轉基因産業上的壟斷。”林敏説。馬愛平