作者：姜奇彥 胡正 孫現軍 張輝 （中國農業科學院作物科學研究所）
引言
當前，以轉基因育種為代表的生物育種技術發展迅猛，正在推動常規育種全面升級，引領育種產業發生重大變革。從研發進展來看，從基因克隆到新品種培育就像一個金字塔，眾多實驗室開展了基因克隆、功能分析及優異基因挖掘的研究工作，組成了轉基因育種的重要基石。優異基因的遺傳轉化、轉基因材料的創製和目標性狀的功能效率評價，作為轉基因育種的一個重要階段承上啟下。之後優異的轉基因材料從實驗室走向田間，完成小、中、大規模的中間試驗、環境釋放、生產性試驗階段，經受住嚴格的安全性評價，包括食品安全和環境安全，然後才可以申報安全證書。走到這一階段的材料可以說是鳳毛麟角了。但隨著我國轉基因研究成果的不斷湧現，取得生物安全證書後的轉基因植物是否可以作為種質資源利用，進入育種程序，它們的育種利用價值如何，還需要深入評估，才可以不斷縮小克隆的基因與育種利用之間的差距，加速轉基因作物新品種培育的育種進程。
顧名思義，育種價值評估就是對轉基因材料進行育種利用價值進行評估，具體包括功能基因智慧財產權分析，育種利用價值評估，以及轉基因新材料保存及育種價值評估信息管理等幾個方面。
功能基因智慧財產權分析
轉基因新材料育種價值評估和智慧財產權分析有什麼關係呢？在世界各國加快培育生物產業、搶佔生物經濟發展先機的激烈競爭中，智慧財產權成為佔領生物技術制高點，圈佔世界生物遺傳資源的有力工具。據不完全統計，主要發達國家和國際生物技術公司在農業生物技術領域部署的專利、品種權等智慧財產權數量估計在30萬件以上。與跨國種業巨頭相比，國內研究機構在智慧財產權擁有量，特別是核心功能基因的專利數量與質量上還存在較大差距，很容易陷入跨國公司的智慧財產權陷阱，從糧種源頭喪失保障國家糧食安全的能力。面對發達國家遠謀深慮的智慧財產權布陣設防，必須對我國重要性狀基因的智慧財產權進行科學系統的分析，通過掌握這些重要功能基因在全球智慧財產權保護的範圍、重點及趨勢，設計出我國轉基因農作物新品種培育、轉基因育種成果產業化的合理發展路徑，才能有效突破發達國家的專利封鎖與圍剿，培育出具有自主智慧財產權的功能基因和生物新品種，這樣的轉基因新材料才具有更高的自主創新性和更大的育種利用價值。
智慧財產權的分析包括很多方面，如轉基因技術，克隆的基因，甚至包括轉基因過程中用到的一些載體、菌株、啟動子等。主要通過專利廣泛檢索獲取原始數據，然後進行數據處理、分析和解讀，進行智慧財產權分析，最終為我國的轉基因事件提出規避專利糾紛的建議策略。如日本菸草公司（Japan Tobacco INC）建立的農桿菌介導的小麥遺傳轉化新技術的轉化效率高達40%，給小麥功能基因的研究帶來了革命性的發展機遇。如果使用該技術，需要從日本菸草公司購買該項專利技術的使用權，並籤訂相關的規範性文件。而遺傳轉化過程中用到的載體如pCambia3301、菌株如LBA4404和ubiquitin啟動子都是在生物學研究常用的，不受專利保護。採用具有獨立自主智慧財產權的愈傷組織特異性表達的啟動子CP代替35S/Ubi來啟動選擇性標記基因的表達，可以迴避因Monsanto公司持有35S啟動子而可能產生的專利權糾紛。
轉基因植物新材料育種價值評估
轉基因生物育種是一項系統科學工程，包含基因克隆、遺傳轉化、轉基因材料創製、新品種培育、產業化推廣應用等環節。例如在杜邦先鋒種業公司，將轉基因生物技術發展歸納為七個階段（A到G），包含A（New ideas）、B（Evaluate genetic approaches）、C（Optimize gene construct）、D（Create commercial event）、E（Commercial event to regulatory）、F（Breeding and testing）、G（Sell product），其中將E具有育種利用價值的「最佳轉化事件」定為最重要的階段。在我國也在不斷加強基因和育種材料的利用價值評估工作，目的是篩選具有重要應用前景的基因和材料，並快速應用於新品種研發。
轉基因植物新材料的育種價值評估主要針對目標性狀，如抗病蟲、抗逆、高產、優質等等。首先明確目標性狀的鑑定技術，制定或完善轉基因植物目標性狀鑑定技術規範或技術標準，利用這些規範或標準對轉基因植物新材料的育種利用價值開展綜合評估，最終篩選出有重大育種價值的基因和轉基因作物育種新材料，應用於轉基因生物育種。
對於重大育種價值基因針對不同性狀，我國也有初步的判定標準。總體來講，轉基因或分子標記輔助育種研究結果表明重大育種價值基因應該對目標生物的重要經濟性狀具有顯著改良效果，但對其他性狀無不良影響。具體舉例來講，如抗棉鈴蟲性狀，參考國家現有棉鈴蟲抗性標準，抗性達1級以上；如小麥各類抗病性狀，抗性達1級以上；如植物抗逆性狀，在半致死劑量逆境條件下，與對照相比，轉基因作物存活率提高10%以上；在正常環境下，對作物生長發育沒有顯著負面影響；抗除草劑性狀，抗草甘瞵EPSP合酶基因，可以耐受4倍生產上使用劑量的草甘膦，抗草甘瞵N-乙醯轉移酶基因，可以耐受4倍生產上使用劑量的草甘膦；作物高產性狀，通過轉基因或分子標記輔助選擇在作物中進行了基因功能驗證，提高作物產量5%以上；作物品質性狀，極顯著改進外觀品質，如籽粒外觀、加工品質、食味、營養價值等性狀，極顯著改進度量品質，如纖維長度、強度、細度；作物蛋白質、澱粉、油分、油酸和不飽和脂肪酸、賴氨酸、含硫胺基酸等性狀，性狀值提高5%以上。養分高效性狀，能明顯提高養分的吸收或利用效率，與對照相比，在產量不變的前提下，能減少5%-10%氮、磷或鉀肥的用量，或在同等施肥條件下，產量比對照提高5%以上；光能高效性狀，能明顯提高目標作物的光能吸收或利用效率，與對照相比，光能利用效率或抗光氧化能力提高5%以上，或生物量/產量比對照提高5%以上。
對於轉基因育種新材料需要具備目標性狀表現突出、重要經濟性狀表現穩定的特點。舉例來講，抗白葉枯病轉基因水稻，抗白葉枯病效果達到高抗。鑑定標準參照國際水稻研究所9級分級標準。耐鹽轉基因水稻，耐鹽效果達到中抗以上，鑑定標準參照國際水稻研究所制定的9級分級標準制定。高產轉基因水稻，與受體對照品種比較，產量增加10%以上；與區試對照品種比較，產量增加5%以上。抗逆轉基因小麥，抗旱性達到極強或強水平，鑑定方法參照2008年農業部頒布實施的「小麥抗旱性鑑定評價技術規範」（GB/T 21127—2007）。高產轉基因玉米，東北春玉米區，與受體對照品種比較，產量增加8%以上，與區試對照品種比較，產量增加6%以上；黃淮海夏玉米區，與受體對照品種比較，產量增加5%以上，與區試對照品種比較，產量增加3%以上；西南山地玉米區：與受體對照品種比較，產量增加10%以上；與區試對照品種比較，產量增加5%以上。針對不同的作物，不同的性狀，都有各自初步的判定標準。
轉基因新材料保存及育種價值評估信息管理
完成了對自主創新的新基因或轉基因新材料的目標性狀的評價似乎就完成了轉基因作物育種價值評估過程。但從長遠來講，這些新材料的保存及信息、材料的共享利用，對於轉基因材料在作物育種中的安全、廣泛應用也很重要。
我國已建立了國家農作物種質資源庫和保存中心，長期保存各類農作物基因資源39萬餘份，建立了農作物基因資源信息系統和農作物基因資源共享平臺。國家種質庫未針對轉基因材料建立專門的保存設施，尚無轉基因材料保存的相關技術標準，在保存手段上相對單一，不能較好地滿足轉基因材料的保存需求；現有的基因資源信息系統也未制定基因和轉基因材料的相關數據標準，轉基因材料的信息尚未進入基因信息資料庫中，基因和轉基因材料的信息，尤其是育種價值評估信息的共享幾乎是空白，嚴重影響了轉基因材料的深入和持續利用。許多轉基因新材料未納入國家種質資源保存體系，導致轉基因材料分散於各研究單位或專家手中，不利於轉基因材料的長期保存和利用，也容易引起潛在的基因汙染。因此，迫切需要在國家農作物種質資源庫的基礎上建立轉基因材料的國家管理和保存體系，對轉基因材料進行集中編目、接收、檢測、保存和分發利用，並建立基因和轉基因新材料的資料庫，開發信息管理系統，實施跟蹤管理，並實現新材料與信息的社會共享。對轉基因作物育種價值評估的範疇也應該包括對轉基因材料保存的安全性、基因和轉基因信息資料庫的完善度、信息及材料共享利用的可行性等進行評估，為轉基因材料在作物育種中的安全、廣泛應用提供重要的保障。
當然，隨著各種類型的轉基因新材料的不斷湧現，轉基因新材料在作物育種應用中各種新問題的出現，以及育種家對轉基因新材料應用的各種新要求的提出等，對轉基因植物育種價值評估的內容及標準也會不斷完善和更新，確保轉基因新材料在未來轉基因生物育種中發揮更重要的作用。
來源：基因農業網