世界农化网-全球转基因作物研发与产业化现状如何？产业图谱一文盘点世界农化网Agropages


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世界农化网中文网报道：转基因技术——迄今为止全球发展速度最快、应用范围最广、产业影响最大的现代生物技术。1983年，一株含有抗生素药类抗体的烟草在美国成功培育，标志着第一株转基因作物的诞生。1996年，美国批准玉米、大豆和棉花进入商业化生产种植。自此，转基因作物发展在世界范围内按下加速键，开启波澜壮阔的近30年产业化发展之路。

全球范围内，跨国农业企业瞄准新基因与新性状深入布局，生物育种技术持续突破，转基因作物面积连创新高。全球转基因作物研发与产业化现状如何？国际种业巨头在做哪些突破？中国转基因市场又是怎样的景象？

一、全球转基因种植地图

缓解资源约束、保障粮食安全、保护生态环境……以转基因技术为核心的现代农业生物技术，在多方面显现巨大潜力，也因此，全球转基因产业快速发展。

面积日益扩大，据全球咨询机构AgbioInvestor数据，2023年，全球转基因作物种植面积2.063亿公顷（30.9亿亩），是1996年（170万公顷）的118倍。目前，全球主要农作物种植面积中72.4%的大豆、34.0%的玉米、76.0%的棉花都是转基因品种。应用国家增加，批准种植转基因作物的国家从1996年的6个迅速增加到目前的29个，加上批准进口的国家，全球转基因商业化应用的国家和地区已增至71个。作物种类增多，全球批准商业化种植的转基因作物已增加至32种。

1、全球转基因TOP10种植国

2023年，位列前10的转基因种植国依次是美国、巴西、阿根廷、印度、加拿大、巴拉圭、南非、中国、巴基斯坦、玻利维亚。美国、巴西、阿根廷、加拿大、印度5个国家转基因种植面积占到全球的91%。

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其中，美国是全球最大转基因种植国。2023年，美国转基因作物种植面积为7440万公顷（11.160亿亩），占全球转基因作物种植面积的36.1%，占该国耕地总面积40%以上。目前，美国已经批准了22种转基因作物产业化，据美国农业部国家农业统计局（NASS）公布的数据，玉米、大豆、棉花的转基因品种普及率分别为93%，95%和97%，油菜、甜菜的转基因品种普及率几乎达100%。转基因是美国占领农业制高点的重要方式。

2、全球转基因作物普及率

全球种植面积前三的转基因作物分别是大豆、玉米和棉花。

2023年，全球转基因大豆达1.009亿公顷（约15.1亿亩），首次超过1亿公顷，占大豆总面积72.4%；转基因玉米6930万公顷（约10.4亿亩），占玉米总面积34.0%；转基因棉花2410万公顷（约3.6亿亩），占棉花总面积的76.0%。此外，转基因油菜1020万公顷（约1.5亿亩），占油菜总面积24.0%。转基因苜蓿种植面积约120万公顷；转基因甜菜种植面积维持在50万公顷。

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3、主要应用性状

全球应用最广泛的性状是耐除草剂（HT）和抗虫（Bt）性状。同时，复合性状由于同时具有耐除草剂、抗虫等优点，得到加速推广。

据ISAAA数据，2019年，全球复合性状增长了6%，相当于8510万公顷，覆盖了全球45%的转基因作物种植面积；单一耐除草剂性状占比为43%；单一抗虫性状占比为12%。

美国种植的转基因作物主要性状为耐除草剂、抗虫及二者的复合性状。据美国农业部统计，2023年，美国耐除草剂大豆种植比例达95%左右；耐除草剂玉米91%、抗虫玉米85%。2023年，美国大约86%的棉花种植面积和82%的玉米种植面积采用了复合性状种子。左为非转基因品种，遭受虫害；右为转基因抗虫品种。

二、全球转基因研发：逆转局势

转基因是世界各国农业科技竞争的焦点，产业核心驱动力是新基因与新性状，研发过程耗时漫长、投入巨大。拜耳、科迪华、先正达和巴斯夫等跨国农业公司作为转基因作物研发的先行者，通过近30年探索，形成了完备的高质量研发与商业化模式，积累了涵盖不同作物的具有自主知识产权的新基因和专利技术，因此，也占据了全球转基因种业市场的主导地位。

为何转基因技术一经面世，就成为巨头们竞相攻克的农业皇冠明珠？

优异的产品表现带来的市场认可与价值是重要的驱动力之一。转基因技术带来的农业生产方式的进步，惠及全球数千万农民，因而促进了全球转基因种业市场的快速发展。

根据标普全球大宗商品洞察的报告，2022年，全球转基因种子的销售额为245.10亿美元（按出厂水平计），同比增长12%；如果按固定汇率计，销售额则同比增长16%以上。预计到2027年将达到374.6亿美元。可见转基因作物性状的商业价值仍有很大的成长空间。

作为一项新兴的技术，科学的安全风险评估，对产业健康发展必不可少。1986年，美国率先行动，白宫科学技术政策办公室（OSTP）发布美国生物技术法规协调框架，制定确保生物技术产品安全的全面联邦监管政策。该框架为监管生物技术产品安全提供了重要依据，为即将到来的美国转基因植物商业化做好了铺垫，使转基因商业化进程初具雏形。

各大公司纷纷作出承诺，在相关法律框架允许的前提下推动转基因作物的合法化和商业化。当前，转基因食品成功实现″0″事故成就。世界卫生组织在官方文件中明确表示，目前没有发生过一起因食用转基因食品出现的安全问题。

各大农业公司因巨大的市场需求选择押注转基因技术，全球数千万农民选择转基因的原因是什么？

一场令中国棉农印象深刻的″棉花危机″或许可以给出答案。

1992年，″棉铃虫″肆虐中国棉区，棉花产业进入生死危机。当年我国外汇收入的1/4来自棉花及其相关产业，全国有近3亿农民以种植棉花为主要收入来源。棉花，不仅是国家战略物资、出口创汇支柱，更是一项国计民生保障。为解决此次危机，全国三分之二的农药（主要是菊酯类农药），都投入到棉铃虫防治上，但收效甚微。也无抗虫能力的野生棉花品种可用于杂交。关键时刻，转基因技术逆转局势。1997年，原孟山都公司将转基因抗虫棉引入中国，该产品通过生物技术引入苏云金芽孢杆菌的B.t基因，能够在棉花中表达杀虫蛋白，有效杀死棉铃虫。转基因抗虫的引进使棉铃虫得到了有效控制，拯救了中国的棉花产业，同时也为中国转基因产品研发带来了新的机遇。

在中国，被誉为″中国抗虫棉之父″的郭三堆，在国家支持下，于1992年牵头″棉花抗虫基因工程研究″项目，1994年底，加入B.t单价抗虫棉选育成功，并于次年进入田间试验，我国成为了世界上第二个独立培育出抗虫棉的国家。1997年，加入CPTI基因的双价抗虫棉培育成功，郭三堆研究团队的国产版抗虫棉正式开始商业化种植，当年即取得7%的转基因抗虫棉市场份额，直至2007年时完全取得主导地位，一举实现了转基因抗虫棉品种95%国产化。

目前，国产抗虫棉占市场份额99%以上，减少农药使用65万吨，直接带动增产累计650亿元，实现了转基因抗虫棉的全面国产化。类似的故事，同样发生在番木瓜产业上。番木瓜环斑病毒，自1949年在美国被发现后，在随后70多年时间里重创墨西哥、日本、中国、澳大利亚等数十个国家和地区的番木瓜产业，同样是转基因技术拯救了这个产业。

1、抗虫之″矛″

虫害一直是影响全球农业生产的关键问题。据联合国粮农组织的数据显示，全球每年多达40%的农作物产量因虫害而损失，而入侵昆虫造成的损失至少为700亿美元（约合人民币4466亿）。

安全有效的害虫治理措施也是全球农民最为关切的农业解决方案之一。转基因产品问世前，杀虫剂的大量使用不仅对环境，也对农民及消费者的健康带来巨大负面影响，因此，转基因抗虫产品一经上市，即获得了巨大成功。每家转基因种子研发企业都拥有当家抗虫品种。

1996年，原孟山都的转基因MON810最先在美国获批商业化种植，并于1998年在欧盟获得了商业种植许可。然而，与农药类似，转基因抗虫产品长期反复应用也会出现害虫抗性，效果下降。不断研发新型的抗虫产品是延缓抗性产生的重要手段。因此，原孟山都在MON 810上市后又相继推出了MON 863、MON 89034、MON 88017、MON 87411等抗虫玉米产品，抵御玉米螟、棉铃虫、草地贪夜蛾和玉米根虫等主要害虫。此外，包括原先锋和先正达在内的其他跨国公司也相继推出了BT11、TC1507和MIR162等抗虫玉米产品，使农民有更多的选择来更有效防控害虫危害。

在各类害虫中，草地贪夜蛾属于鳞翅目害虫，是一种具有重大迁飞性的外来有害生物，联合国粮农组织曾就其发出全球预警，主要危害玉米、水稻、高粱、甘蔗等作物，具有危害严重、繁殖力强、防控难度大等特点，已在近100个国家发生，在发生国家曾造成20%-50%的损失，严重威胁全球农业生产和粮食安全。2019年，草地贪夜蛾入侵云南地区，随后迅速扩散到其他20多个省区。目前，草地贪夜蛾完成了在中国的入侵和定殖过程，严重威胁玉米和糖业生产安全。

要如何赢得这场″人虫大战″？转基因技术给出最优解。拜耳公司的MON 89034抗虫玉米表达Cry1A.105和Cry2Ab2杀虫蛋白，对草地贪夜蛾有优良的防控效果。先正达的抗草地贪夜蛾产品MIR162能够表达的Vip3Aa20蛋白，对草地贪夜蛾抗性同样卓越。目前Cry1、Cry2和VIP3复合应用的转基因产品在防控草地贪夜蛾方面依然表现优异。此外，为了长期有效防控草地贪夜蛾，也需要不断研发新的抗草地贪夜蛾产品。

MON95379（LEP4）是拜耳公司利用现代生物技术为巴西等南美市场量身定制的，防治草地贪夜蛾的新工具。该产品与已经商业化的抗草贪产品作用模式不同，能够表达两种新型抗虫蛋白，可以提高对抗草地贪夜蛾的功效，助力提高农场投资回报率，促进农业可持续发展。目前已在巴西获得种植批准。

在实际应用中，为了能够有效控制靶标害虫、延缓抗性产生，往往需要将含有不同抗虫基因的转基因产品复合应用。如拜耳推出的SmartStax Pro玉米，含有多种抗地上和地下玉米害虫的性状，能够同时抵御玉米螟、棉铃虫、玉米根虫、草地贪夜蛾等主要玉米害虫。先正达性状品牌″爱丰硕″三价复合性状产品（ZL）将Bt11、MIR162、GA21三大转化体融合，强化杀虫谱广、耐高虫压的特性。

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拜耳基于RNAi技术的SmartStax Pro有效防治玉米根虫。图源拜耳官网

2、耐除草剂之″盾″

转基因技术，就像为作物赋予了一件杀虫″锋利之矛″。而在另一方面，转基因技术则为作物套上了一层″坚实之盾″。那就是″耐除草剂″性能。

在农业生产中，除草是一项基础且至关重要的工作。杂草与作物争夺养分、水分和阳光，严重影响作物的生长发育和最终产量。而最经济有效的除草方式，就是使用除草剂。

草甘膦，则是最有效的除草剂成分之一。草甘膦于20世纪50年代被发现并合成，并于1974年首次在美国以商品名农达®（Roundup）注册、上市、推广。目前，拜耳是这一全球最大农药品牌的拥有者。作为一种具有广泛适用性的除草剂，农达®适用于含DBN9936转化体耐草甘膦的玉米田、水稻田埂、柑橘园、桑园、棉田行间、棉花免耕田、茶园、橡胶园、玉米田等场景下的各类杂草（根据在中国登记信息）。每年，全球有超过6亿公顷的土地使用草甘膦除草剂，且目前还没有其他活性成分能够取代它，充分显示了产品使用的领导地位。

为避免除草剂的误伤，让作物拥有耐除草剂性能是最优解，转基因技术则成功实现这个目标。截至2023年，美国生产的93%的玉米、95%的大豆和97%的棉花都来自经过基因改造的耐除草剂品种——包括但不限于草甘膦。

以草甘膦为例，孟山都科学家们经过反复试验，在CP4农杆菌菌株中发现了一种既能抗草甘膦又能有效驱动植物充分生长的酶，并首先成功将该CP4 EPSPS基因转入大豆中。1996年，转基因大豆开始商业化。自此耐草甘膦的转基因作物配合草甘膦，相辅相成，形成了一套有效的种植系统。耐草甘膦性状上市后，为了满足农民多元的除草需求，特别是针对难以防除杂草和延缓杂草抗性的产生，各家转基因产品研发公司相继推出了新型耐除草剂性状，如耐草铵膦、耐麦草畏等产品。

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向抗草甘膦作物喷洒农达®，使杂草管理更加容易。图源拜耳作物科学中国

目前，拜耳公司在研发管线中正在进行法规审批的第四代耐除草剂大豆MON 94313能够耐受包括草铵膦、麦草畏、硝磺草酮和2，4-D四种除草剂，为农民提供更加灵活多样的除草选择。

除抗虫和耐除草剂两大最具市场价值的作物性状外，转基因技术还在提高抗逆性能、改良营养价值等多个方面具备重大价值。

三、全球转基因监管评价三大流派

转基因作物在多个领域具有巨大的潜力，其监管和安全性问题亦受到有关国际组织、各国政府及消费者的高度关注。

由联合国粮食及农业组织和世界卫生组织共同成立的国际食品法典委员会（CAC），从2003年起先后通过了4个有关转基因生物安全评价的标准，主要包括环境安全性评价和食用安全性评价等。

各国转基因安全评价的程序和方法虽然有所不同，但总的评价原则都是按照CAC的标准制定的。

1、以美国为代表，侧重监管最终产品

美国是全球最早实施转基因生物技术监管的国家。该国对转基因生物及产品采用″实质等同″原则，无论是否是转基因产品，都只在有科学证据证明其存在安全问题并可能导致损害时，政府才采取管制措施。根据这个原则，不对转基因单独立法，而是由美国农业部（USDA）、食品与药物管理局（FDA）和环境保护局（EPA）三个部门分工协作管理。转基因标识方面，美国仅对终端产品中含有转基因成分的产品需要标识，标识阈值为5%。

2、以欧盟为典型，主要采用″预防原则″

欧盟对农作物应用转基因生物技术一直持谨慎保守的态度，实行科学预防原则，强调过程安全评价管理，即关注研发过程中是否采用了转基因技术，并通过专门的法规加以管理和限制。强制标识制度，严格管控转基因作物种植，但允许进口转基因饲料。

3、中国不仅监管研发过程，还监管产品终端

中国是国际上较早建立转基因监管体系的国家之一，不仅监管研发的过程，还监管研发产品的终端。我国设立国家农业转基因生物安全委员会，负责农业转基因生物的安全评价工作；农业农村部设立农业转基因生物安全管理办公室，负责农业转基因生物安全评价管理工作。转基因安全评价过程分为实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验和申请安全证书5个阶段。任一阶段存在可能潜在的风险，就会终止整个研发过程。在获得转基因生物安全证书后，进入作物种子新品种审定流程，需要进行区域试验、生产试验和DUS测试，后续还需要获得生产许可证和经营许可证。同时，相关部门依法打击制种、售种、种植、加工、销售等环节非法行为，落实产品标识管理制度，确保产业化应用规范有序。

总体来说，全球转基因监管评价各有不同，但都是依据国际标准为总原则制定。其中，较为典型的有三大派：重视监管结果的″美国派″；重视监管过程的″欧盟派″；不仅监管过程，还监管终端的″中国派″。中国可以说是监管转基因作物最严格的国家之一。

四、中国转基因产业化：扩面提速

中国转基因研发历来受到国家高度重视。

上世纪80年代起，通过863、973和转基因重大专项等为转基因产品研发提供了强有力的资金与政策支持。

农业领域唯一的国家级重大专项″转基因生物新品种培育重大专项″于2008年启动实施，支持力度创农业科技项目之最。

两个中长期国家规划，历时30年持续投入，体现了我国对转基因产业的高度重视：2006年，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》将″转基因生物新品种培育″列为确定的16个重大专项之一，该项目与大飞机、载人航天探月工程等并列。2021年，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》将″农业生物育种″列为重大科技项目之一，该项目也被认为是转基因重大专项的延续。

然而，包含转基因在内的生物育种产业化发展却显得相对滞后。

1997年，我国开始规模化种植转基因棉花，进口转基因大豆，并陆续批准转基因玉米、油菜的进口。2009年8月，3种转基因玉米、水稻获得了原农业部发放的转基因安全证书。而在2009-2019年约10年左右的时间里，我国生物育种产业化几乎是原地踏步。影响因素有很多，除了公众的科学认知不足等社会因素外，还有关键核心技术原创不足、企业主体尚不成熟、配套政策研究滞后等。

近年来，随着全球粮食产业链、供应链不确定性风险增加，迫切需要提高粮食生产能力，牢牢把握粮食安全主动权。

也因此，中国政府不断推进对生物育种产业化发展的政策支持：2020年中央经济工作会议和2021年中央一号文件明确要求，尊重科学、严格监管，有序推进生物育种产业化应用；2023年中央″一号文件″明确提出，全面实施生物育种重大项目。加快玉米大豆生物育种产业化步伐，有序扩大试点范围，规范种植管理；2024年中央一号文件明确提出，加快推进种业振兴行动。开展重大品种研发推广应用一体化试点。推动生物育种产业化扩面提速。

从″有序推进″到″扩面提速″，显现出国家高度重视生物育种带来的产业变革，着力加速转基因作物从研发到产业化的进程。

相关举措正推动生物育种产业化进入实质阶段。2019年以来，农业农村部为多批转基因玉米和大豆转化体颁发了安全生产证书，为产业化做准备；2021年以来，为解决草地贪夜蛾虫害和草害等重大问题，农业农村部组织开展了转基因大豆和玉米在部分地区产业化试点工作；2022年试点范围扩展到内蒙古、云南的农户大田，2023年扩展到河北、内蒙古、吉林、四川、云南5省区20个县，并在甘肃安排制种。

与此同时，我国生物育种产业化相关配套条例逐渐完善，制度体系基本形成。2022年，农业农村部陆续修订了《农业转基因生物安全评价管理办法》《主要农作物品种审定办法》《农作物种子生产经营许可管理办法》等规章，制定了《国家级转基因大豆品种审定标准（试行）》、《国家级转基因玉米品种审定标准（试行）》等。

随着2023年12月37个转基因玉米品种、14个转基因大豆品种通过国家审定，26家企业获批转基因玉米、大豆种子生产经营许可证，表明我国转基因玉米、大豆品种进入市场的最后一步已经走通。合法合规种植转基因作物成为现实。

五、中国转基因研发与产业配套：破釜沉舟

我国转基因作物进入合法产业化，需要经过一系列流程，取得安全证书、通过品种审定、获得种子生产经营许可证等。产业化涉及″性状、种、药″，串联起科研单位、生物公司、种子公司、农化公司。一批企业在产业化尚不明晰的阶段，投入了大量资金进行转基因研发储备，一批行业龙头取得先发优势。

1、转基因性状——20个转基因玉米转化体获安全证书，转基因大豆7个

根据农业农村部2019年至今发布的批准清单统计，截至目前，我国共有20个转基因玉米转化体、7个转基因大豆转化体获得生产应用安全证书。值得一提的是，最新的几批批准清单中，多个转基因玉米、大豆的有效区域由部分适宜生态区扩展到了全国。

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