浅谈生物技术的发展与展望

浅谈生物技术的认识与展望中国要在21世纪中叶实现三步走的战略目标，为中华民族的伟大复兴奠定强大的物质和文化基础，必须抓住新的科技革命的历史机遇，走超常规的道路，才能实现经济与社会的跨越式发展。

农业生物技术必将在发展现代农业、建设社会主义新农村、实现可持续发展等重大问题上发挥中流砥柱的引领与支撑作用。

1前所未有的历史机遇1.1基因组学带来深刻的科学革命人类、拟南芥和水稻等基因组测序与工作图谱的完成，在自然科学史上第一次将物质结构、功能及其相互作用转换为数字信息，产生了全新的学科生物信息学，提高了生命科学的研究效率，加速了其他物种物理图谱、精细全图、转录图和测序工作的进程，刺激了其他相关学科如计算机科学、材料科学等的发展，功能基因组学、生物信息学、基因芯片、蛋白质组学和代谢组学等前沿新学科的发展，使人类对生命的本质、生物进化与起源、生物的基因设计、人类的食物营养、寿命与健康控制等的认识进入一个新的时代。

1.2基因组学带来技术革命随着功能基因组学、生物信息学、基因芯片、蛋白质组学和代谢组学等的深入发展，基因组学革命以起爆的方式，正在带来一系列新的技术革命，产生一系列新的技术领域、技术平台、技术专利、知识产权、技术工艺、技术标准、生物量刚和新兴产业。

1.3基因组学带来研究方法和组织方式的革命基因组学的工业化、信息化、系统化、智能化、网络化、集约化和一体化等新的研究方法和组织方式，以及技术路线上大科学、大平台、大规模、高效率、高通量、长效性、大产业等鲜明的特点，正在带来生命科学传统研究方法、技术路线、组织方式的空前革命，并且演变成为研究、开发、产业发展一体化的生物经济发展新模式。

1.4基因组学带来新的产业革命和深远的社会革命一个基因创造一个产业，由基因革命诞生的生物经济正在与信息经济一样成为21世纪社会发展的主导力量之一。

生物技术的应用不仅在农业领域，例如针对抗逆、抗病、抗旱、抗盐碱、抗寒、抗虫害、优质、高产等问题对农作物进行遗传设计和定向改良，并且在食物与营养、医疗与保健、信息与能源、环保与新材料开发等方面，产生巨大的潜在的商业利益和机会，带来难以估量的经济效益和社会效益，产生新的生产方式、生活方式和新的伦理、观念与文化，进而发生影响深远的人类社会革命。

1.5 基因组学参与构筑国家未来核心竞争力以基因组学为标志的生物科学与技术，体现了基础性、战略性、前瞻性、全局性和国家重大需求等特征，具有多、快、好、省地占领和发展高技术产业制高点等优势，除了能够解决前述农业与农村、食物与营养、医疗与保健、信息与能源、环保与新材料以及可持续发展等问题外，还将成为国家经济发展的核心驱动力和国际竞争力的决定性因素之一，其应用和派生的系列衍生技术也将成为未来国际贸易、市场准人、外交与政治较量的杀手锏和王牌。

因此，“建立以生物基因为核心的知识产权财富”，早已成为各国政府的共识与决策，各国政府都不约而同地把农业生物技术列为首要的优先发展领域。

1.6基因组学带来跨越发展的机遇我国发展农业生物技术及其产业具有独到的生物资源优势(例如水稻远缘杂交的可交配基因、糯质基因等均在世界上是独一无二的)。

我们基本具备或可以顺利从国外买到生物技术研究所需的研究设备。

生物技术是一门大科学，需要各国大合作，国际上各类生物信息数据库对我们免费开放。

我国科学家已经参与完成了人类、水稻、家猪、家蚕和多种微生物的基因组测序，建设了平台、积累了经验、培养了人才和队伍、得到国际社会广泛认可。

农业生物技术发展现在刚刚进入关键性、实质性快速发展阶段，我们与发达国家基本站在同一起跑线上，并在若干领域已经形成特色和优势。

1.7农业生物技术是具有战略发展意义的领域经济全球化的今天，我们面I临着世界产业寡头利用新技术革命的成果和生物经济的历史机遇，重新瓜分和占领全球市场的“新寡头时代”。

在这场决定民族命运和国家前途的、百年一遇的战略大搏弈中，农业生物技术是目前最有希望率先赶上和超过西方的发展领域与战略方向之一。

21世纪给中华民族有两条选择：要么错过新兴产业的发展机遇——意味中国在未来的世界经济中走向非主流、边缘或大国家小经济；要么抓住百年一遇的历史机会，以前所未有的胆识、理念、战略和部署，倾举国之力在战略的农业生物技术领域打造民族和国家的未来，实现民族的伟大复兴。

2我国农业生物技术发展的若干成就改革开放以来，在党和政府的大力支持下，我国农业生物技术研究与产业快速发展，建成了一批国家级、部门级的重点开放实验室，形成了一支学科齐全的农业生物技术研究队伍，获得了一批有重要理论价值和市场前景的研究成果，研究水平在发展中国家处于领先地位，某些优势领域已经能够与国际发达国家同步发展、自主创新。

2.1 重要农艺性状基因的克隆与基因功能研究 2002年12月，我国科学家首次绘制完成水稻基因组“精细图”，“精细图”的覆盖率达97％，其中97％的基因精确定位在染色体上，其中覆盖基因组94％的染色体定位序列的单碱基准确率为99.99％，还预测出约6万个水稻基因，制备出全基因组基因芯片，为大规模分离抗病、高产、优质的相关基因奠定了基础。

近5年来，我国建成了包括水稻、小麦等主要作物的遗传资源收集和研究中心，收集鉴定和创造了一大批具有特殊抗性的遗传资源，建立了主要农作物病害和逆境抗性的筛选与鉴定体系；完善了水稻、小麦、棉花等农杆菌介导的高效遗传转化体系和T-DNA插入突变技术体系，建立容量超过20万份的水稻突变体库；发现重要农艺性状新基因或数量性状位点(QTL)657个，分离了一系列具有自主知识产权的高抗草甘膦基因、特殊抗病杀虫基因和抗旱、耐盐或低温胁迫的转录调控因子，克隆了稻谷分蘖控制基因(MOCl)、抗白叶枯病优异新基因Xa23、水稻抗稻瘟病基因、抗盐相关的SKCl基因、控制矮化的基因、小麦抗白粉病基因、棉花纤维品质相关基因、抗黄萎病相关新基因等一批重要功能基因；明确了纤维细胞发育调控基因与棉花体内乙烯代谢的关系，发现棉花抗黄萎病相关基因与黄酮代谢的一个新支路，阐明了BoroⅡ型水稻细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理，以及对称植物花瓣形成控制机理等。

2.2生物技术育种近年来，在分子标记、转基因、细胞工程等现代育种技术领域，相继创制出一批水稻、小麦、棉花、玉米、大豆、油菜、甘蓝和辣椒等作物育种新材料，构建了新型抗逆、抗病虫害或抗草甘膦转基因水稻、油菜、玉米、小麦和棉花株系等，取得了超级稻、优质专用小麦、高产优质玉米、转基因抗虫棉、高油大豆、双低油菜、转基因杨树、北京黑猪、中国荷斯坦牛、中国美利奴羊、小型蛋鸡、新吉富罗非鱼、中国对虾黄海一号等一批新成果。

2.2.1 分子标记辅助聚合育种研究高产、优质、抗逆与抗病性的分子标记聚合育种已经成为快速创造植物新种质的主要手段。

构建了水稻、玉米、小麦的高密度分子标记连锁图谱，定位了大量与抗病、抗虫、抗逆、产量、品质有关的基因或 QTL，先后开展了针对抗病、优质、耐旱性的分子标记辅助育种研究。

应用分子标记辅助选择技术成功地将Xa21转入大面积推广应用的优良杂交稻恢复系明恢63和密阳46中，获得了具有白叶枯病抗性的水稻品种，培育出第一个通过审定的杂交稻协优218；使用抗玉米矮花叶病基因与耐旱性及其他抗病性基因聚合培育出有利用价值的玉米自交系，建立了适于玉米自交系选育的分子标记辅助选育体系；将小麦抗黄矮病基因Bdv2的 SSR标记和RAPD标记转化为SCAR标记并应用于小麦抗黄矮病育种，利用小麦SSR标记定位了2个新的抗白粉病基因Pr030和Pr031，分别在小麦抗病、抗逆基因的分子标记研究和标记辅助选择方面取得了明显进展；先后构建了3张大豆标记连锁图谱，涉及的性状包括农艺性状、抗病性(花叶病毒病、胞囊线虫病)、抗逆性(耐盐性、抗旱性)和品质性状(蛋白质、脂肪含量)等。

2.2.2 转基因植物育种研究在国家相关计划项目资助下，我国转基因技术发展迅速，建立了多种主要农作物的遗传转化技术，应用这些转化技术已获得具有不同性状的转基因植物180种，涉及的基因种类超过200种，改良的性状包括抗虫性、抗病性、抗除草剂、品质和耐储性等，进人田问环境释放的转基因植物有水稻、玉米、棉花、大豆、烟草、马铃薯、番茄、甜椒和杨树等22种，获准商业化生产的植物种类有棉花、番茄、甜椒和矮牵牛等6种，植物转基因技术进入规模化应用阶段，转基因抗虫棉已进人商品化生产阶段，已审定的抗虫、高产、优质的抗虫棉品种60多个，累计推广面积已超过666.7万hm2。

仅“十五”期问国家转基因植物研究与产业化专项就产生通过品种审定或获得品种保护权的转基因植物新品种(系)35个，其中转基因大豆新品种2个，转基因玉米自交系23个、优良杂交组合8个，转基因杂交水稻组合2个。

2.2.3分子育种研究与高效育种体系在作物分子育种理论和方法研究方面，建立了大规模发掘功能基因标记和克隆基因的理论方法及技术体系，开发出数干个主要农作物功能型分子标记，向国内外开放利用；形成了标记检测与回交转育相结合的分子标记选择和基因定向选择方法，建立了高效转基因技术体系；完成了DNA与蛋白质数据库构建系统，研制出表型和基因型互作模型与预测软件，建立了品种的定性和定量分子设汁方法；集成分子标记育种、转基因育种、分子设计育种的理论和技术，形成了作物分子育种理论和方法体系，成功选育出含目标基因的水稻、小麦和乇米等主要农作物新品种。

在作物高效育种技术体系研究方面，构建了超级稻高产理论与新品种选育技术体系、转抗虫基因三系杂交棉分子育种新体系、油菜小孢子培养技术体系、甘蓝显性雄性不育系等以分子育种和杂种优势利用为核心的主要农作物高效育种技术体系，培育出水稻协优9308、棉花中棉所41、sGKz8、油菜中双9号、中甘系列甘蓝等一批高产、优质、抗逆的超级新品种和特色、专用新品种。

在国际上，首次成功创建高产量、高纯度、高效率、低成本的转抗虫基因三系杂交棉及育种新体系，该技术推广应用后增产超过25％，每年新增的皮棉相当于目前66.7万hm2棉田的总产量，等于再造一个长江流域棉区。

建立了国际领先的矮败小麦轮回选择育种技术平台，大大提高了育种效率，被“绿色革命之父”布劳格先生誉为“小麦育种的革命”。

继成功选育出国际公认的超级稻组合协优9308之后，相继培育出国稻l号、国稻6号、协优107等创造世界水稻最新高产纪录的优质高产超级稻新品种，超过农业部制定的超级稻第二阶段800kg/667㎡。

的产量目标，正在向单产超900kg/667m2。

的第三期目标奋进。

选育出以“六高、两优、多用”优质油菜新品种中双9号为代表的一批双低油菜新品种，综合性状突出，品质、产量和抗性均达到国际先进水平。

利用植物细胞工程和染色体工程技术育成了小偃6号小麦、京花1号小麦、中花号水稻等一批重要品种。