作者：徐樂天（湖北大學生命科學學院副教授）

你是否曾經思考過這樣的問題：用于制作各種美食的小麥、水稻等常見農作物是從哪里來的？幾百年甚至幾千年前它們長什么樣？實際上，現在的這些農作物與它們的“祖先”有著很大的區別。

早在公元1萬年以前，人類就開始從他們生活的環境中搜尋食物。同時，為了更好的品質和更高的產量，人類開始有意識地改造和馴化農作物的“祖先”，最終一步一步將這些野生植物變成了可以為人類穩定生產食物的栽培作物，而且具備了更多優良的性狀。例如，更短的生長周期、更強的抵抗病蟲的能力、更大的果實或種子、更豐富的營養等。

伴隨著人類文明的不斷發展，特別是進入農耕文明后，全球人口數量呈現爆發式增長，為了滿足人類對食物數量、質量日益增長的需求，對農作物改造的需求愈加強烈，要求也越來越高。根據2015年世界銀行的統計，到2050年，全球需要1.5倍當前糧食總量以支持90億人的需求。

1950-2050年世界人口統計及預測

農業生物技術作為助力人類馴化野生植物的一門實用科學應運而生。實際上，人類在理解基本生物遺傳規律之前就已經具有一定的農業生物技術的初步探索，例如：公元前8000年，土豆是第一個馴化的糧食作物；公元前500年，中國人就利用腐霉的大豆作為抗生素治療疾病。隨后，孟德爾發現了生物在產生配子的過程中會發生基因的分離，受精后基因會隨機組合，即遺傳學的分離定律和自由組合定律。這一發現為人類篩選自己想要的植物性狀奠定了基礎。

得益于生物遺傳規律的發現，農業生物技術在近幾個世紀得到了迅猛發展。就像交通工具從步行、自行車、汽車、火車到飛機的進步一樣，農業也朝著更高效、更安全的方向前進。以農業最為發達的國家美國為例：為滿足全美糧食供應需求，1870年，美國3800萬人口，其中有53%人口從事農業生產；而到了21世紀，美國接近3億人口，僅有1.8%的人從事農業生產就可以滿足全美糧食需求。

按照時間先后順序，人類馴化和改造農作物的方式大致可以分為以下三類：

第一，傳統雜交育種

傳統雜交育種過程是通過品種間雜交，在雜交后代中篩選具有優良性狀的新個體，直至獲得性狀穩定的新品種。且雜交育種僅限于同一個物種內或親緣關系比較近的同屬的不同物種內。雜交后代的新性狀可能單獨來自父本或母本，也有可能來自父母本的組合。

傳統的雜交育種會產生性狀各異的后代，包含了符合人們預期以及與期望差距較遠的性狀。這一切源于父母本DNA的隨機組合。雖然人們可以控制父母本，但是無法改變遺傳規律，從而導致后代性狀的不可控。因此，傳統雜交育種耗時耗力：需要進行大量的父母本雜交組配篩選符合目標性狀的子代，再經過多年的追蹤獲得性狀穩定的新個體。通過雜交培育一個新品種一般需要12-15年。

第二，人工誘變育種

在自然界中，任何生物體都有可能發生基因變異，并因此產生新的性狀，包括一些人類想要獲得的性狀，但過程緩慢。1940年，作物育種科學家們發現，輻射或化學物質處理等因素可以誘發植物基因產生變異，從而在短時間內獲得具有不同表型特征的植株，并從中篩選具有優良性狀的農作物，即人工誘變育種。

自1940到1970年期間，人工誘變育種得到廣泛應用。據統計，人類獲得了超過2500種具有新性狀的農作物，包括大米、小麥、生菜、葡萄柚以及一些其他水果。然而，人工誘變雖然提高了基因變異頻率，加快了育種進程，但產生的基因變異具有不定向性，有利變異少；需要對大量材料進行誘變處理，從中篩選目標性狀，工作量很大；且誘變劑多為有毒物質，會對人體健康和環境安全帶來危害。

基因突變產生顏色多樣的胡蘿卜品種

第三，轉基因育種

隨著分子生物學技術的發展，特別是DNA重組技術的誕生，科學家們已經可以將一個或者幾個已知功能的基因導入到某一生物體內。例如：1978年，利用基因重組技術，科學家們完成了人造胰島素的合成。1988年，人造凝乳酶獲批用作食物添加劑。

隨后，這一技術應用于作物育種：將產生或控制某一優良性狀的基因，導入待改造作物的基因組內，從而獲得具有該優良性狀的新作物-我們稱為“轉基因作物”。轉基因育種可以跨越物種隔閡、拓寬基因來源，實現目標性狀的精準改良，效率更高、針對性更強。

其實轉基因育種技術與傳統育種技術、人工誘變育種技術是一脈相承的，本質都是通過改變作物基因來獲得我們需要的優良性狀，區別只是讓作物獲得目的基因的方法不同罷了。

農業生物技術的發展歷史(作者編譯)

農業育種的發展歸根結底是服務于人類的糧食和生活需求。進入21世紀以來，轉基因技術、基因編輯技術、全基因組選擇、合成生物學等新的農業生物技術方法出現并應用于農作物育種，是促進現代種業高質量發展，保障國家糧食安全和重要農產品有效供給的必然選擇。轉基因技術已成為迄今為止全球發展速度最快、應用范圍最廣、產業影響最大的現代生物技術。然而，任何一門新興技術的出現到被公眾廣泛接受都需要經歷認知的過程，尤其對于科學性、專業性較強的新技術。總而言之，隨著人類文明的進步，科學技術的迅猛發展推動社會生活向精準化、高效化和智能化發展。新的生物育種技術也將會更好地造福人類。

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