| ■ 農藥一路發 20075 期 (2001/11/10) 主編: 方麗萍 www.ag168.com 主題: 生物技術對未來農藥發展的影響 生物技術是九十年代發展最迅速的一種技術，也將在二十一世紀 給人類生活帶來最重大的變化。生物技術已並將不斷在工、農、醫和 國防等部門和領域得到廣泛的應用。一般來說，生物技術主要指基因 技術、細胞技術、烸術和發酵技術，其中基因技術處於先導地位。發 酵技術在生物農藥的生產中早已使用，但真正對農藥生產和使用將產 生重大影響和衝擊的是基因技術。基因技術的最大成果是轉基因植物 的產生，它從一誕生就迅速發展，並將成為二十一世紀的最重要技術 之一；而轉基因抗病抗蟲和耐除草劑作物的大量開發和使用將對農藥 的生產和應用產生重大影響。 1 生物技術（轉基因作物）的發展狀況 1.1 世界轉基因作物的發展在世界範圍內，轉基因技術發展的速度及 其帶來的變化是十分驚人的。雖然轉基因植物是從八十年代中後期發 展的，但至今已有 35 科 120 種植物轉基因成功，有 30 個國家先 後批准了 3000 多例田間試驗，涉及的植物種類有 40 多種.1999 年 已有 12 個國家種植了商品化的轉基因植物，種植面積 1996 年約 280 萬公頃，1997 年增加到 1100 萬公頃，1999 年將增加到 3990 萬公頃，比 1996 年增加了 14 倍。轉基因作物大部分種植在發達國 家，其中美國種植的面積最大，1999 年為 2870 萬公頃，占全球的 72 ％，其次為加拿大。發展中國家以阿根廷和中國較多。所種植的 作物主要為大豆、玉米、棉花、馬鈴薯以及南瓜等，轉基因作物的性 狀主要為耐除草劑，其次為抗蟲和抗病毒病。總的說來，轉基因作物 在過去十年的發展速度是驚人的，隨著技術的發展和成熟，生物技術 的應用將越來越廣，轉基因作物的種植面積將越來越大，預計轉基因 作物的產值將由 1999 年的 30 億美元增加到 2010 年的 2000 億美 元，其中相當部分為抗病抗蟲和耐除草劑作物。 1.2 中國轉基因作物的情況我國的農業基因工程研究於八十年代初期 開始啟動，並於八十年代中期開始將生物技術列入國家高科技發展規 劃，即 863 計劃。據中國農業生物技術學會統計，我國正在研究的 轉基因植物種類達 47 種，涉及各類基因 103 個。目前我國已有 6 種轉基因植物被批准進行商業化生產，其中抗蟲棉的總面積有 500 萬畝，其他的多處於制種階段。我國在生物技術研究方面，總體水平 不是很落後，一些技術處於世界先進水平。在發展中國家乃至整個亞 洲，我國生物技術水平在許多方面起先鋒作用。國內許多科研單位多 在從事農業生物技術研究和開發，也取得了很大的成就，目前進行中 間試驗的有 48 項，批准環境釋放的有 49 項。其中中間試驗 48 項 ，涉及植物有水稻、小麥、玉米、番茄、甜瓜、番木瓜、花生、廣藿 香、棉花、煙草 11 種，涉及性狀有抗蟲（螟蟲、飛虱）、抗病（真 菌、細菌、病毒）、耐鹽、抗凍、抗衰老；批准環境釋放 49 項，涉 及植物有水稻、玉米、大豆、馬鈴薯、番茄、甜椒、紅辣椒、楊樹、 棉花、煙草 10 種，涉及性狀有抗蟲、抗病、耐除草劑、耐貯藏。在 政府的支援下，經科學家的努力，可以相信，在不久的將來，我國的 生物技術將取得巨大的成果。 2 生物技術對農藥的影響 2.1 轉基因作物的開發和應用將是一種趨勢生物技術對農藥的影響主 要將通過基因工程技術培育抗蟲、抗病或耐除草劑植物來實現的。相 對化學農藥它們具有自己的特點和優點，也符合防治病蟲草害的需要 。通過種植抗蟲、抗病或耐除草劑作物，不僅能減少化學農藥的使用 ，保護環境，也能使農民增產增收，還能解決人類所面臨的糧食安全 、資源匱乏和效益衰減等問題。一般來說，抗蟲、抗病作物具有以下 一些優點：(1) 能有效地防治蟲害或病害，特別是對於一些難防治的 病蟲害, 如 Bt 玉米就比傳統方法包括化學方法更有效地防治玉米螟 。 (2) 減少農藥的使用量。抗蟲、抗病或耐除草劑作物將不同程度地減 少農藥的使用。(3) 增加產量，提高產品品質，省時省工，增加收入 。在美國，Bt 玉米的產量比普通玉米增加 5 ％，每年 Bt 玉米農民 增收答達 10 億美金。(4) 有利於環境保護。而轉基因耐除草劑植物 也有許多特點：（1）使農業耕作管理更加容易。（2）除草效果更加 明顯。（3）減少除草劑用量。（4）增產增收。（5）有利於保護環 境。正因為具有這些優點，所以開發和使用轉基因抗病、抗蟲和耐除 草劑植物深受人們的歡迎，將是一種趨勢和方向。 2.2 生物技術對農藥生產和使用將產生重大影響 2.2.1 發酵技術和基因工程技術將促進生物農藥的發展. 鑒於環境保護 、農業可持續發展以及綠色食品生產的需要，生物農藥的發展無疑是 一個熱點。發酵技術和基因工程技術將使生物農藥的開發、生產和發 展將起突破性的作用。先進高效的發酵技術將大大提高生物農藥的產 量、質量和效益；基因工程將使生物農藥的開發具有突破性。應用基 因工程對微生物農藥進行基因重組，提高其生物活性、提高發酵水平 和質量；或將某種控制殺蟲活性基因轉移到安全易培養的細菌中即遺 傳工程農藥，以使生產更加容易。病毒製劑目前還只能通過活體培養 進行生產，其產量應受蟲源的極大限制，一般產量很低。而新的生物 技術將使病毒製劑生產採用游離細胞培養的生產工藝，不僅使產量能 無限地擴大，而且使產品質量穩定和提高。生物技術不僅能幫助開發 生物農藥，提高產量和質量，而且能改進生物農藥。Bt 產品的一個 特點是在光照下易分解，並易被沖淋掉。最近美國的 MYCOGEN 公司 通過 DNA 重組技術將 Bt 基因以及 CELLCAP 技術, 將其移入另一種 天然存在的細菌（熒光極光桿菌），在 Bt 毒素四周的細胞壁形成一 個保護囊，使其藥效得以充分發揮，有效期延長。由此可見，生物技 術的不斷發展和應用將大大促進生物農藥的發展。 2.2.2 轉基因植物將影響農藥的生產和使用轉基因抗病抗蟲或耐除草劑 作物的開發和應用不僅是農藥概念的延伸，更是對化學農藥生產應用 的挑戰。轉基因作物對農藥將產生兩方面的影響，一是農藥使用量的 減少，二是對農藥選擇性要求的提高。試驗結果證明, 轉基因 Bt 抗 蟲棉使農藥的使用量減少 1/3 ～ 2/3。我國培育成功的能抗多種害 蟲的轉基因超級稻也使水稻農藥使用量可大大減少。耐抗多種害蟲的 轉基因草甘磷和草銨磷作物的種植將大大減少除草劑的使用量，1996 年美國種植具有耐草趕甘磷的大豆，每公頃除草劑用量減少 9 ％至 39 ％；同時，1996 年加拿大種植了耐草銨膦的作物，使除草劑平均 每公頃的用量比常規減少了 1.0 千克。因為，草甘膦為廣譜除草劑 ，由於作物對其有耐性，因此可以僅用草甘膦除草就可以了，不需再 用幾種有選擇性的除草劑，整體除草劑用量減少；同時，在芽後使用 草甘膦，用藥時間和劑量可根據雜草大小和發生的種類來決定，從而 具有進一步減少除草劑用量的可能。轉基因作物的種植使對農藥種類 的要求有所降低，而對農藥的選擇性卻提出了更高的要求。如在耐草 甘膦的作物上，將主要使用草甘膦進行除草，其他除草劑將不會或不 會大量使用，只會使用防治特定雜草的藥劑。在 Bt 棉或玉米上，防 治棉鈴蟲或玉米螟的藥劑將減少，整個蟲害防治將更趨於採用選擇性 強的殺蟲劑。農藥的使用將具有很強的針對性，因此，要求藥劑具有 較高的選擇性。 3 未來的展望 目前，國際上農作物基因工程正在進入一個飛速發展的時期，越 來越多的轉基因植物和產品進入市場。除了種植具有特定農藝性狀（ 如抗病、抗蟲、抗旱、耐鹽、耐藥等）以及高質量食品（高蛋白、高 油酸、含維生素等）作物外，特定用途（如生物制藥、植物制塑等） 的植物也將得到開發和應用。可以預見，轉基因抗病、抗蟲和耐藥植 物的應用將越來越廣，對化學農藥生產和使用也必將產生一定的影響 。但這種影響的速度和程度受下面幾個因素的影響。 3.1 轉基因植物及其食品的安全性安全性是目前國際上最關心的問題 ，也是討論最激烈的話題。轉基因作物及其食品的安全性包括對人體 和環境的安全性兩個方面。轉基因食品必須在天然有毒物質、營養成 分及抗營養因數、過敏原等方面與自然食品實質性相同，才能是安全 的。到目前為止，儘管還沒有依據證實轉基因食品是不安全的，但人 們對其安全性的顧慮也是不會輕易消除的。而環境安全性問題卻更為 複雜，如果新基因是易發生飄移的，那麼，是將很危險的，可能會迫 使轉基因作物開發的停止。 3.2 糧食供求問題轉基因植物發展的一個主要動力是解決人類糧食問 題。1999 年 10 月全球人口已達 60 億，而到 2050 年將增到 90 億, 增長 50 ％；而耕地在減少，人均耕地減少更快，傳統農業技術 和方法將不可能使糧食增產速度跟上人類需求的速度，特別是在亞洲 和非洲。而中國和印度所面臨的挑戰和壓力最大。目前，全球仍有 8 億 4 千萬人沒有解決溫飽問題，13 億人仍生活在貧困狀態。因此人 們自然而然地把生物技術作為將來解決糧食短缺、提高食品質量和消 除貧苦的一種希望。 3.3 生物技術本身的發展基因和遺傳工程技術的發展僅有十幾年的歷 史，許多技術還沒成熟，正因此，目前許多轉基因植物及其產品，在 技術的可操作性、對人和環境的安全性、遺傳穩定性、基因的漂移、 病蟲害抗性的產生等方面存在問題和風險，生物技術本身的發展將決 定這些問題的解決程度，也將決定轉基因產品的接受和應用程度，甚 至決定其命運。如果技術本身不能徹底解決這些問題和風險，那麼生 物技術仍還被認為是危險的技術。 3.4 公眾的態度這是一個非技術因素，但也對轉基因植物的健康成長 和發展具有重要影響。生物技術在歐洲研究和發展是很普及的，但由 於環保組織和綠色組織等的反對，加上普通公眾對轉基因食品的不認 同，使得轉基因作物在歐洲的發展十分緩慢。公眾的態度也是決定轉 基因植物命運的一個重要因素，如果公眾不接受轉基因食品，那麼轉 基因作物的前景是暗淡的。不論現在生物技術和產品還存在一些問題 和疑慮，但毫無疑問，生物技術將迅速發展。今後，也將會有更多的 轉基因抗病抗蟲或耐除草劑作物得到開發和應用，並對農藥的生產和 使用產生深刻的影響。但轉基因植物對農藥的影響在可預見的將來是 有限的，儘管在一些國家，它們在作物病蟲草害的防治上佔有一席之 地。作為一種新型作物，在未來將產生越來越大的影響，逐漸佔領市 場。轉基因作物的出現增強了防除病蟲草害的能力和水平，同時減少 了對傳統農藥的依賴，它們可以優化化學防治方法。但無法替代它們 ，因為轉基因作物的抗病、抗蟲和耐藥能力和範圍是有限的。科學而 成功的系統應是轉基因作物和相應的化學防治協調運作，提高病蟲草 害的效率，促進病蟲草害的可持續治理。轉基因作物的應用範圍和程 度是有限的，因此，農藥仍將是作物病蟲草害防治的主要手段，但生 物技術的發展及其帶來的影響和變化是不能忽視的。由生物技術發展 產生的農藥企業與種子企業相結合的現象以及對不同作用機理農藥需 求的增強是必須認真對待的二個問題，要在二十一世紀能持續發展， 農藥企業必須考慮生物技術。 (顧寶根 / 農業部農藥檢定所–轉自中國農藥周刊總第 29 期 ) ------------------------------------------------------------------------------- 方麗萍 電話: (0919278319) / 訂報e-mail: rdai@ms1.hinet.net / 傳真 (02-27644109) ------------------------------------------------------------------------------- |