“勤奮基因”、高油酸大豆、含胡蘿卜素的“金米”……這些不是科學家們的奇思妙想，而是正在逐漸變為現實，并可能帶來生物產業的革命性變化。隨著新一代生物技術的發展，資源環境以及農民、消費者的利益受到更多的重視，全球生物產業進入了2.0時代。
《經濟參考報》記者就全球生物技術的發展前沿專訪植保(中國)協會、孟山都、杜邦等跨國機構和企業負責人，力求為讀者盡可能詳細地描述一幅生物產業的藍圖。
各國競爭生物技術制高點
“盡管時常聽到對轉基因有不同的聲音，但現在不管是歐美發達國家還是發展中國家，都將生物技術的研發放在非常重要的位置，作為戰略制高點。”孟山都中國生物技術研發中心總經理張蓓接受《經濟參考報》記者采訪時說。
國際農業生物技術應用服務組織(ISAAA)2011年的報告顯示，1996年轉基因作物的種植面積為170萬公頃，2011年已達到1.6億公頃，增長94倍，這一增長使得轉基因技術成為現代農業史上應用最為迅速的作物技術。
美國是轉基因作物的主要種植國，其種植面積為6900萬公頃(占全球43%)。2011年美國轉基因玉米和棉花增長尤為迅速，且重新開始種植抗除草劑苜蓿。2011年12月1日，美國的抗病毒番木瓜正式獲批在日本被作為新鮮水果/食品上市銷售。
歐盟轉基因抗蟲BT玉米種植面積達到11.45萬公頃，比2010年增加了26%即2.33萬公頃。如獲審批，一種抗晚疫病馬鈴薯“Fortuna”將在2014年上市，這可能成為一種重要產品，以滿足歐盟政策及環境需求，并且可以通過大量減少殺菌劑應用和降低生產損失來實現馬鈴薯的可持續生產。
巴西成為轉基因作物的增長引擎。該國首次批準了抗蟲和耐除草劑復合性狀大豆，并將于2012年商業化 。年預算為10億
美元的公共機構EMBRAPA，獲批商業化生產擁有自主知識產權的轉基因抗病毒大豆(水稻和大豆為拉丁美洲的主要產品)。
張蓓介紹說，目前全球農業方面的大公司，對生物技術的研發正朝著更多的方向發展，比如孟山都開始做轉基因小麥，先正達和杜邦有轉基因水稻。
據植保(中國)協會介紹，公共和私人部門的合作正為發展中國家帶來機遇。比如蔬菜是高價值的作物，但由于種植面積較小，往往不是跨國公司的關注對象。但對于公共研究機構和本地公司來說確是一個好機會，可以研發出適于本地和區域市場的產品，其中一個成功的例子是印度Mahyco公司研發的抗蟲Bt茄子。
生物農業邁向第二代技術
農業領域的生物技術主要應用于育種方面，包括轉基因技術、分子育種技術等。杜邦中國先鋒種子事務部產業與業務事務總監張孟玉告訴《經濟參考報》記者，“高產、優質、多抗，一直是作物育種的目標，而生物技術是實現這個目標的最好、最快的技術”。
“高產”是發展生物農業最重要的任務之一。張蓓認為，怎么能從成千上萬的基因中真正找到提高產量的基因，這本身就是非常具有挑戰性的。孟山都正在研究一種“勤奮基因”，它能夠調節大豆的生物鐘。大豆一般要在早上7、8點后才開始生長活動，轉入這種基因后6點鐘就可以開始了，更多地利用白天時間，生長周期也更長。
先鋒公司則從制種環節入手，原創了一種玉米種子生產技術(SPT技術)，不僅能夠提高種子產量，降低制種成本，而且能夠使種子純度更好，質量更高，從而有利于產量的提升。
提升作物抗逆性是產量的重要保障，這方面國際上已經取得了不少新進展。比如，玉米是非洲大陸廣泛種植的主糧作物，而玉米又非常容易受到頻繁的干旱天氣的影響，抗旱作物被認為是整個作物改良項目中最重要的目標。非洲農業技術基因會(AATF)領導了一項公共-私人合作的伙伴項目——非洲抗旱玉米項目(WEMA)。該項目通過常規育種、分子標記育種和生物技術等工具開發抗旱玉米。
張蓓介紹說，孟山都的第一代抗旱基因是從微生物里分離出來的，能夠更好應對環境變化。把這種基因轉入玉米，將幫助植物在干旱的情況下更好地渡過難關。
為了應對病蟲產生抗藥性等問題，復合性狀日益成為轉基因作物的一個重要的特色。國際農業生物技術應用服務組織的報告稱，2011年，12個國家種植了兩種或更多性狀復合的轉基因作物，其種植面積占到了全球1.6億轉基因作物種植面積的四分之一。
張蓓說，孟山都的轉基因大豆最初是抗除草劑的，后來疊加兩種性狀，現在則可以做到8個基因、6種性狀疊加。比如抗蟲有兩套基因，具有不同的機制，大大降低抗性產生的可能性。
“第一代生物技術作物實現了產量的大量增長。”國際農業生物技術應用服務組織的報告稱，與之相比，第二代生物技術作物還可以提高產品產量，將為農民提供更多新的驚喜。例如，富含維生素A的大米，不含反式脂肪、飽和脂肪含量減少、Omega-3含量豐富的大豆等優質特性將更加普及，可提供更多吸引消費者的混合特性。
杜邦中國先鋒種子事業部生物技術與法規事務總監王琴芳接受《經濟參考報》記者采訪時說，2010年杜邦先鋒利用大豆自身的基因研制成功了轉基因高油酸大豆，生產出的豆油中的油酸成分達到75%，不容易被氧化，存放時間更長；成分相當于橄欖油，更有利于消費者的健康。
在一些營養匱乏地區，兒童由于缺乏胡蘿卜素而容易失明。據了解，2011年，菲律賓水稻研究所對帶有“金米”性狀(含有較高水平的β-胡蘿卜素)的品種展開限制性田間試驗，其結果和合規試驗結果將于2013年被提交給菲律賓當局，預計“金米”將于2013/2014年在菲律賓首次進入市場。
生物能源：二代技術商業化在望
“隨著能源需求的增長，農業生物技術也可以在滿足能源增長方面發揮作用。”植保(中國)協會介紹說，比如乙醇來自玉米、甘蔗和其他作物，生物柴油則來自大豆和其他油籽作物的產物。與此同時，研究人員正在開發新的生物燃料。
據了解，針對生物燃料應用專門設計的生物技術作物包括，在2011年在美國通過法規審批并允許流通和種植的α-淀粉玉米，通過該玉米生產的α-淀粉酶使淀粉轉化更加有效，消耗的能源更少，生產的乙醇也更便宜、更環保。
不過，如果玉米作為能源作物，畢竟存在著“與糧爭地、與人爭糧”的問題。研究人員將更多的目光放在了包括纖維素乙醇在內的第二代生物乙醇技術，或者在鹽堿地上種植改良過的甜高粱、纖維素高粱等能源作物。
杜邦工業應用生物科技事業部生物燃料亞太區業務總監王建平告訴記者，第二代纖維素乙醇技術是把含有纖維素和半纖維素的秸稈等農林廢棄物拿來，通過生物化工的技術讓其轉化成糖，然后發酵變成酒精，再與汽油混合成為生物燃料。按照吉林省的玉米種植面積，如果把玉米秸稈的50%拿來生產纖維素乙醇，可以建設25個年產75000噸的纖維素乙醇工廠。如果通過先進的種子技術將玉米畝產再提高20%，或可以再額外建設10個工廠。
“纖維素乙醇的研發和商業化取得了很大的突破。”王建平說，杜邦兩年前在美國建造了年產758噸的示范工廠，并希望在今年下半年建設全球第一個商業化工廠，纖維素乙醇年產將達到82000噸。其他公司在美國、巴西、意大利等國都在推進纖維素乙醇商業化，美國大概有三到四家商業化纖維素乙醇工廠正在建設，到2013年底或者2014年這些工廠都會正式投產。
王建平說，杜邦已經在與國內一些企業就纖維素乙醇商業化項目進行談判，預計到2015年，中國應該也會有1至3家生產纖維素乙醇的商業化工廠。
王建平同時認為，生物燃料應該多樣化發展，比如1.5代乙醇、纖維素乙醇需要并存，還可能發展第3代海藻生物乙醇技術，生物丁醇也是未來很好的發展方向。
以需求為導向的商業模式
事實上，生物產業的創新不僅是技術創新，更是商業模式的創新。對于孟山都、杜邦等跨國公司來說，“需求和價值”是其構建研發體系和商業模式的核心取向。
張蓓介紹說，孟山都的研發體系以“發現”為起點，即對數以萬計的基因進行高通量的測試，來篩選需要的性狀，比如是否能夠提高生長速度，是否能夠增加葉綠素含量，是否能夠抗旱等。
一旦找到“有前途”的基因，就進入概念認證期，孟山都的研發線上每年有上千的基因在作物里進行測試，一般一個基因至少要測試兩三年，才能知道是否有商業價值。
接下來是商業化的早期開發期，在大量的轉基因材料中篩選出最佳的轉化事件，然后將其整合到不同種質資源中，看基因表達是不是同樣高效，是不是有穩定的性狀，同時進行安全評價，并在全球范圍內申請批準。最后，經過營銷準備，產品投放市場。
張孟玉說，像IPhone這樣的電子產品在全球范圍內都可以使用，而農作物品種必須根據不同地區的氣候、土壤等環境因素來進行培育。只有以客戶為導向，以當地農民需求為導向，才能培育出最好的品種。
此外，生物技術的安全性是公眾最為關注和擔憂的問題，這就要求生物技術的商業化必須堅持科學謹慎的原則。
張蓓特別強調說，孟山都的常規育種和生物育種屬于兩個不同的“平行線”，一旦發現商業價值便會很快結合起來，進行產品的測試和開發。但科研和商業化之間有著嚴格的“防火墻”，保證產品在獲得政府批準之前不得流入市場。
王琴芳說，為了保證轉基因作物對環境和人類的安全，杜邦先鋒在轉基因產品的合規和安全監管方面投入了大量的人力物力，現在對所有的轉基因材料和育種材料進行全程跟蹤，每一步都有人監管并執行最嚴格的標準。