转基因玉米（禾本科玉蜀黍属植物）

物种简介

具有“高产之王”、“饲料之王”、“工业原料之王“美誉的玉米常被粮、经、果、饲综合开发利用。玉米种植需水量较少，所以成为了半干旱地区不可替代的主要作物。中国是发展中的农业大国，也是全球仅次于美国的第二大玉米生产国和消费国。在中国，玉米是仅次于水稻的第二大粮食作物，是中国粮食增产的主力军。时下世界人口日益增多，对玉米种植的研究与推动将会成为一件惠国利民的工程。^[1]

转基因玉米

转基因玉米和普通玉米相比在产量，营养含量，口感，外形等方面更具有可控性。转基因技术是生产转基因玉米的核心技术：利用DNA重组，将外源基因导入到待修饰物种的基因组中，使其获得新的生物学性状。

1986年Fromm等首次成功将转基因技术应用在玉米上，将目的基因转入了玉米原生质体中。1988年RhodesCA等首次利用电击法转化玉米获得转基因玉米植株。1990年Gordon-KammWJ等利用转基因技术首次成功培育出能稳定遗传的可育的转基因玉米植株。1995年转基因玉米在美国获得商业化生产许可。此后，从1996年到2011年，美国不断的批准转基因玉米商业化，开始大规模种植Bt抗虫玉米到耐寒转基因玉米等。

商业化种植的转基因作物主要为玉米、大豆、棉花、油菜。转基因玉米作为4大转基因作物之一，自从1996年商业化种植以来，玉米转基因技术得到了快速发展，全世界转基因玉米种植面积在不断扩大。截止到2010年全球商业化种植转基因玉米的国家共有16个，种植面积已达到4680万平方公顷。

植物文化

自 1995 年抗虫抗除草剂玉米在美国获得商业化许可后，转基因玉米的推广应用十分迅速。国际农业生物技术应用服务组织 （ISAAA）统计数据表明，从 1996 ～2016 年，全球转基因玉米累计种植面积达 6 亿 hm。在转基因玉米种植面积较大的国家中，美国排名第一，2016年达到3500万hm，占玉米总面积的92%；巴西1570万hm、阿根廷470万hm、加拿大150万hm。已登记的玉米转基因事件达 231 个，其中还不包括中国国内的绝大多数转化事件  。

在玉米上得到应用的遗传转化技术方法及其改进类型多种多样，各自具有其优点和缺点。最早成功的转基因玉米报道始于 1988 年的原生质体转化，最早培育出可育转基因玉米的遗传转化方法是基因枪转化。通过条件优化，并且多用幼胚和悬浮细胞作受体，获得了如 MON810、GA21、NK603等转化事件。农杆菌可介导的玉米遗传转化技术报道相对较晚，直到日本烟草公司发表基于农杆菌介导的幼胚转化方法及其标准程序后，在业界应用越来越广泛，该技术还在得到不断的优化与完善，使转化效率得到进一步提高  。

形态特征

玉米转基因育种涉及到抗虫、抗除草剂、优质、抗逆、抗病、高产、生物反应器等多种性状，研发出的产品中以抗虫、抗除草剂最多，应用范围最广。

抗虫

玉米虫害十分严重，但由于玉米抗虫种质资源极度缺乏，利用转基因技术培育抗虫玉米新品种成为玉米育种中的主要途径。抗虫基因主要来源于苏云金杆菌（Bacillusthuringiensis），称为Bt基因。

抗除草剂

到商业化应用的抗除草剂转化事件涉及到12个基因。推广应用的转基因产品中多为复合性状产品，其中，来自根癌农杆菌的cp4epsps应用较为广泛，孟山都公司获得的转化事件NK603在后续的抗除草剂育种中使用较多。此外还有一些基因在挖掘和应用之中。

抗逆

干旱、盐碱等非生物胁迫因子严重影响玉米生产，开展抗逆转基因玉米新品种培育是解决这个问题的有效手段。但已商业化应用的转基因抗逆玉米仅有1例。

雄性不育

玉米制种问题一直困扰着种业发展，研发智能不育亲本具有很重要的意义。已商业化应用的雄性不育基因仅4个，而真正商业化推广的仅有1个转化事件32138，该转化事件由杜邦先锋公司利用农杆菌介导的转化方法获得，涉及ms45和zm-aa1两个来自玉米的基因。

抗病

尚没有抗病转基因玉米产品商业化，但其前景光明。

优质

迄今为止，已商业化的优质转基因玉米产品仅有1个，即RenessenLLC公司通过基因枪转化法，把谷氨酸棒状杆菌（Corynebacteriumglutamicum）中的二氢甲基吡啶酸合成酶基因cordapA转入玉米，获得可提高赖氨酸含量的转化事件LY038  。

高产

提高玉米产量是玉米育种的永恒主题，这里的产量传统上是指食用或饲用的子粒产量，现在也指加工后的生物乙醇产量。提高子粒产量的转基因途径探索不多，其中有意义的例子包括杜邦先锋公司把玉米本身的ARGOS1（ZAR1）基因进行过表达，发现可提高玉米生长量、子粒产量和抗旱性，当把该基因的两个优良等位基因进行基因叠加后，产量和适应性会更好。

养分高效利用

养分高效利用的玉米转基因产品尚未商业化应用，但研究上取得了一定进展。总体来说，提高氮磷钾利用效率的研究成果公开发表的还不多。

生物反应器

玉米是用于生物反应器很好的作物之一，每hm玉米可产重组蛋白74～740g，利用玉米进行生物反应器产品开发取得了突破性进展。ProdiGene公司在1997年利用玉米生产抗生物素蛋白avidin，先锋公司在1999年利用玉米生产抑酶肽。针对产生肠毒素的大肠杆菌（导致腹泻）的疫苗原型已进入临床I期评估中，转基因玉米表达的目标蛋白是大肠杆菌热不稳定肠毒素的B亚基（LTB）。另有一些针对细菌和病毒的转基因玉米疫苗产品处于临床前期的评估阶段。另外，玉米也用于其他蛋白或代谢产物的生产。

复合性状

近年来聚合多个基因的基因叠加（genestacking）技术得到飞速发展，其中包括仅涉及一个性状的基因叠加和涉及多种性状的基因叠加。在遗传转化环节通过多基因单载体转化、多基因多载体共转化等实现基因叠加是重要途径，获得了一批有重要价值的复合性状转化事件。

在商业化应用的复合性状转化事件中，大多数是通过不同转化事件之间的杂交后代筛选获得的。其中主要是抗虫抗除草剂两个性状复合的事件，但也有抗虫优质、抗虫高产（乙醇产量高）、抗除草剂高产、抗除草剂抗旱的转化事件。

安全性

转基因作物的安全性问题主要体现在以下方面：可能发生基因漂移，外源基因可能会通过杂交的方法从转基因作物转入非转基因作物中，影响非转基因作物的生长，从而对生物群落结构造成影响。可能导致过敏，外源基因表达的蛋白质可能是过敏原，导致一些人群发生过敏反应。超级杂草问题，转基因作物因其优势更容易生存下来，其抗性基因片段在环境中的概率就会增加，可能会传给野生杂草使其变为除不去的超级杂草。但这些安全问题也不用特别担心，因为要表现出新性状，必须具有一定的水肥等条件，以及配套的种植技术。由于生殖隔离的存在，它们很难与其他植物杂交，花粉传播的距离有限、存活时间有限。

栽培技术

遗传转化技术

遗传转化技术即将携带目标性状的外源基因导入受体植物细胞或组织，经组织培养获得转基因植株的技术。转基因玉米的遗传转化技术主要为农杆菌介导转化法和微粒轰击法。电穿孔法及化学介导原生质体转化法等其他方法也逐步得到开发。美国孟山都公司主要采用微粒轰击法和农杆菌介导转化法，瑞士先正达公司和杜邦先锋公司主要采用农杆菌介导转化法。遗传转化技术实现了基因在不同物种之间的定向转移，目的性强、操作高效，后代性状表现可以实现准确预期。

进展情况

从种植规模来看，转基因玉米是全球种植面积仅次于大豆的第二大转基因作物。自1996年转基因玉米首次在美国商业化种植以来，其种植面积增长迅速,19年间增长了300倍，在转基因作物中的比重也增加了20%。

从产品性状来看，转基因玉米包含抗除草剂玉米、抗虫玉米及复合性状的双抗转基因玉米。截止2014年，全球转基因玉米种植面积为5430万平方公顷，占玉米总种植面积的30%。其中，耐除草剂转基因玉米种植面积约为1630万平方公顷。欧盟五国现种植的转基因玉米全部表现为抗虫性状，种植面积达116870平方公顷。其中以西班牙种植面积为最大，约合107749平方公顷。

从国别来看,ISAAA2015年度转基因报告显示，全球共有28个国家批准了29种转基因作物的商业化种植。其中种植转基因玉米的国家上升到17个。美国是世界上最大的转基因玉米种植国,2016年转基因玉米种植面积达到3505万平方公顷，占美国玉米总播种面积的92%。其中76%为复合性状转基因玉米。2003年，菲律宾引入了转基因抗虫玉米，成为亚洲首个批准种植转基因主粮的国家。2014年，转基因玉米在菲律宾的种植面积达83.1万平方公顷，在本国玉米中的占有率已超过25%。2015年，越南首次加入转基因作物种植行列，种植作物为复合性状的转基因抗虫/抗除草剂玉米。截止到2020年全球转基因玉米种植面积有望占总作物种植面积的30%~50%。

主要问题

1知识产权的缺失性与复杂性

在转基因玉米方面，我国虽开发出一定数量的功能基因，但实质授权的基因少。而且基因的研发会涉及标记基因、启动子、终止子等多种类型的基因。同样，目的基因的导入离不开已有的几种转化方法。我国使用最多的转化方法为农杆菌介导转化法和基因枪法。国外在申请专利时往往采取“转化体”式的捆绑式申请方式，即我国开发出的转基因玉米育种材料，其使用的基因序列与转化方法都可能会不同程度地侵犯到国外专利，无法实现拥有完全知识产权。

2安全性评价体系不健全

首先，复合性状转基因玉米的研发已呈现出明显的趋势性。由于复合性状类植物会引入多个外源基因，基因之间若存在关联性可能会相互作用而引起毒害等反应。国外一些国家对此已实施了不同类型的管理评价政策。我国虽颁布实施了《农业转基因生物安全评价管理办法》、《转基因植物安全评价指南》等规章制度，但还未建立起一套完善的复合性状转基因植物的安全评价体系；其次，我国转基因生物评价原则中的“比较分析原则”实质上是一种宽泛和带有模糊性的原则，随着转基因技术的不断发展，新的转基因产物很可能找不到恰当的传统参照物，其安全性评价就缺乏可操作性。

3消费者对转基因玉米的接受程度模糊

当前，国内外学者围绕消费者对转基因食品的认知、接受度等各方面展开了诸多研究。结果显示，消费者对转基因食品的接受程度较低，影响因素也大多涉及产品品质、价格、地理位置、收入水平及人的个体特征等。我国进口的转基因玉米主要充当饲料产品，并未涉及到食品。鉴于消费者的接受程度和种植者的利益紧密相关，也会制约市场推广力度，转基因玉米一旦在我国产业化，涉及养殖业的消费群对其接受程度是否将有所提高？接受程度是否受到上面所述因素的影响？这些问题的答案都有待加以细致考究。

4产业化审批程序繁琐

美国转基因作物的商业化由农业部动植物卫生检验局负责监管审批。进行试验的种子公司在完成田间释放且作物的性状及安全性均满足相关要求后，便可以向卫生检验局申请商业化的批准文件，即要求取消转基因安全法规的监管。检验局审核通过，对种子公司发出解除监管的通知，转基因作物品种就同普通品种一样自由用于杂交育种。我国转基因作物商业化审批程序相对繁琐。首先，国家对田间释放的申请时间严格限制，一年只审批一次；其次，转基因育种材料取得安全证书后往往进行杂交选育获得转基因衍生品种。衍生品种也须通过转基因生物安全评价并获得安全证书；常规作物品种审定与转基因作物品种审定不能实现有效对接，致使转基因作物区域化试验受到相关法规的制约；转基因作物即使能够通过品种审定，但真正实现商业化，还要拿到种子生产(经营)许可证。科教司与种子管理局工作协调困难，两部门在种子安全方面的意见难以统一；农业部修订的最新《主要农作物品种审定办法》依然没有给出除转基因棉花外其他转基因作物的品种审定制度。转基因玉米缺乏流程细则，便无法取得品种审定证书，难以实施产业化。

存在问题

相关法律不完善

中国关于转基因食品安全立法存在立法层次低、部门协调不好等问题，如现阶段法律仅局限于一些行政法规和部门规章，尚未见一部从整个生物安全角度对转基因生物技术及产品的监督管理作出全面、系统规定的高立法层次的综合法律  。

安全监管执行难

当前转基因相关法律和法规在执行中出现很多现实难题，如机构设置、安全性认定和商业种植认定等。此外，依托一些科研院校进行安全性认定和资质评定出现了信息不对称状态下的认定失责和监管不力现象，加剧了公众的恐慌和不信任  。

公众了解甚少

由于缺少相关转基因安全知识的宣传普及，而公众用来获取相关资讯的各大网站、社交平台等媒体又存在一些失真的内容和报道，导致公众对转基因农产品的食用安全性产生了极大的误解。另外，当前中国的转基因论战，“挺转”和“反转”意见分歧较大，且相关人士和群体的知识结构和储备差异甚大，因此客观且理性的对话较为欠缺，加剧了公众的猜想和担忧，对政府监管和公信力形成较大压力。

审定标准出台

2022年6月8日，国家农作物品种审定委员会发布通知，印发《国家级转基因大豆品种审定标准(试行)》和《国家级转基因玉米品种审定标准(试行)》，要求国家农作物品种审定委员会各专业委员会于印发之日起实施，并遵照执行。^[2]