在２０世紀(jì)９０年代，我國分子生物學(xué)家和育種學(xué)家合作，獲得了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花植株和相關(guān)專利，育成的眾多品種已在全國各個棉區(qū)普遍種植。農(nóng)業(yè)部在上世紀(jì)９０年代，分別對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗病番茄、甜椒等授予了安全證書，但后兩者由于無明顯商業(yè)價值，并未應(yīng)用于生產(chǎn)。按照我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例，經(jīng)過５個階段嚴(yán)格的安全評價后，農(nóng)業(yè)部于２００９年１１月向轉(zhuǎn)ｃｒｙ１Ａｂ／ｃｒｙ１Ａｃ基因抗蟲水稻華恢１號、轉(zhuǎn)ｃｒｙ１Ａｂ／ｃｒｙ１Ａｃ基因抗蟲水稻Ｂｔ汕優(yōu)６３在湖北省的生產(chǎn)應(yīng)用，以及轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米ＢＶＬＡ４３０１０１在山東省生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)放了安全證書，但這些品種仍須通過品種審定方可進(jìn)入種子銷售市場。　

作為植物生物技術(shù)發(fā)展較早的國家，美國自上世紀(jì)９０年代以來，不斷有新產(chǎn)品（品種）的研發(fā)，并經(jīng)由美國農(nóng)業(yè)部動植物檢疫部門、環(huán)保局、食品藥品管理局等生物技術(shù)產(chǎn)品監(jiān)管機(jī)構(gòu)根據(jù)產(chǎn)品對人類或動物食用、對環(huán)境安全影響的全面評價而確定能否進(jìn)入市場。表２列出了１９９０—２０１２年美國已批準(zhǔn)種植的轉(zhuǎn)基因作物及所改造的性狀。表中列出的１０種植物中，馬鈴薯和番茄生物技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)主要在２０世紀(jì)９０年代，但由于應(yīng)用價值不高，并未得到廣泛應(yīng)用；苜蓿、水稻等為較近期開發(fā)的產(chǎn)品。改造的性狀已從早期單純集中于耐除草劑（大豆、油菜）、抗蟲（玉米、棉花）發(fā)展到通過基因改造與常規(guī)雜交等手段結(jié)合，同時改造多個性狀，包括改良營養(yǎng)性狀（如提高大豆、油菜種子油成分中不飽和脂肪酸含量，以改進(jìn)油營養(yǎng)成分），提高對非生物脅迫抗性（如抗旱玉米的培育）等。而復(fù)合２種或３種性狀的生物技術(shù)作物的種植面積有明顯的增長，已有不少商用品種是既耐除草劑又抗蟲的，近年來復(fù)合性狀的范圍更有所擴(kuò)大，如，應(yīng)用大豆遺傳圖譜定位和轉(zhuǎn)基因技術(shù)結(jié)合，美國孟山都生物技術(shù)公司（簡稱孟山都）２００９年推出了既耐除草劑又可增產(chǎn)７％～１１％的大豆新品種ＲＲｅａｄｙ２Ｙｉｅｌｄ。

植物生物技術(shù)的新進(jìn)展及前景

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計(jì)，為保證全球人口增長的需求，在２００５—２０５０年期間，全球食品生產(chǎn)的增加要達(dá)到７０％。在增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的同時，還須面對減少資源耗用、滿足消費(fèi)者對健康食品需求等問題，這些都對植物育種提出了新的要求。作為當(dāng)代育種重要手段之一的生物技術(shù)育種，近年來也把育種目標(biāo)更多地轉(zhuǎn)向高產(chǎn)、抗逆（非生物脅迫）、高品質(zhì)等，即所謂第２代轉(zhuǎn)基因育種。能合成類胡蘿卜素的金稻米和抗旱玉米ＭＯＮ８７４６０是其中２個成功的例子。

維生素Ａ缺乏可引起夜盲、干眼病、角膜軟化，甚至與兒童腹瀉等有關(guān)，估計(jì)全球有過億兒童處于維生素Ａ缺乏狀態(tài)。２０００年，瑞士和德國的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《Ｓｃｉｅｎｃｅ》上發(fā)表了他們通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法，把來自植物黃水仙和細(xì)菌的β－胡蘿卜素合成途徑相關(guān)酶基因———八氫番茄紅素合成酶基因（ＰＳＹ）、番茄紅素脫氫酶基因（ＣＲＴ１）、番茄紅素環(huán)化酶基因（帶轉(zhuǎn)運(yùn)肽），用３個質(zhì)粒共轉(zhuǎn)化水稻未成熟胚，潮霉素篩選，獲得了種子胚乳為黃色、干種子中胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１?６μｇ／ｇ的轉(zhuǎn)基因水稻株系，開創(chuàng)了這一通過轉(zhuǎn)基因賦予稻米新營養(yǎng)成分的新領(lǐng)域，因其黃色的胚乳而被命名為金稻米。然而，由于產(chǎn)生的胡蘿卜素含量太低，缺乏實(shí)用上的意義。隨后的數(shù)年，這２位科學(xué)家與先正達(dá)公司合作，從導(dǎo)入的基因、啟動子來源、篩選標(biāo)記以及載體的選擇等方面，作了一系列的改變［２］，如用以糖為篩選基礎(chǔ)的標(biāo)記代替了抗生素抗性的篩選系統(tǒng)，選用胚乳特異表達(dá)啟動子、不同水稻品種用于轉(zhuǎn)化等；而關(guān)鍵的突破來自ＰＳＹ來源的改變，先正達(dá)公司的科學(xué)家經(jīng)大量的比較、分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入來自玉米的ＰＳＹ，可明顯把轉(zhuǎn)基因水稻干種子胚乳中胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到最高可達(dá)３６?７μｇ／ｇ的水平，其中維生素Ａ的前體β－胡蘿卜素占８０％以上，獲得了ＧＲ１／ＧＲ２等株系。β－胡蘿卜素被人吸收后，可經(jīng)歷酶解過程而轉(zhuǎn)化為維生素Ａ，按照美國國家科學(xué)院醫(yī)學(xué)研究所推薦的兒童每天所需維生素Ａ的攝入量，如以金稻米中胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的保守估計(jì)為２４μｇ／ｇ計(jì)算，只需食用７２ｇ大米即可提供兒童每天維生素Ａ需求的５０％。成人的自愿食用試驗(yàn)結(jié)果表明，食用量為６５～９８ｇ即可明顯提高血液中維生素Ａ的含量，可見大米中的β－胡蘿卜素能有效地轉(zhuǎn)化為維生素Ａ。

金稻米的開發(fā)是學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)（公共部門）和生物技術(shù)企業(yè)（私人部門）合作完成的，為保證其使用達(dá)到減少世界上貧困人口、特別是兒童中的維生素Ａ缺乏癥的研發(fā)目標(biāo)，享有發(fā)明權(quán)和專利權(quán)的科學(xué)家和公司已達(dá)成協(xié)議，無償授予發(fā)展中國家對相關(guān)品種的使用權(quán)。２００５—２０１０年，通過一系列育種項(xiàng)目，這一性狀已轉(zhuǎn)育到世界各地多個地方品種中，近期已在國際水稻研究所和菲律賓水稻研究所完成田間試驗(yàn)，后者擬在２０１３年向菲律賓政府監(jiān)管當(dāng)局申報(bào)，爭取２０１４年開始交給農(nóng)民種植。

全球氣候的異常變化、水資源的短缺使耐旱成為了一個重要的育種目標(biāo)。孟山都的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)把來自細(xì)菌的冷擊蛋白ＣＳＰ轉(zhuǎn)入植物，能賦予受體對非生物脅迫的抵抗能力，如寒冷（擬南芥），冷、熱和缺水（水稻），干旱（玉米）等。初步研究顯示，ＣＳＰ為一類ＲＮＡ伴侶蛋白，存在于細(xì)菌和植物中，可能通過在轉(zhuǎn)錄和翻譯中起作用而調(diào)節(jié)生物對脅迫的反應(yīng)。鑒于美國中西部玉米種植區(qū)常有旱情，他們的進(jìn)一步研究集中于玉米的抗旱性，在對多個基因和轉(zhuǎn)化事件的表型和表達(dá)分析比較后，選定了產(chǎn)量、葉片生長、光合效率均表現(xiàn)良好的ＣｓｐＢ?Ｚｍ事件１株系，并與生產(chǎn)品種配成３個雜交組合，進(jìn)行控制給水條件下的田間試驗(yàn)，與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ毡容^，主要表現(xiàn)在籽粒數(shù)和帶籽粒的穗數(shù)增加，平均可增產(chǎn)０?５ｔ／ｈｍ２（１０?５％）；隨后在美國中西部干旱地區(qū)田間種植，增產(chǎn)達(dá)０?７５ｔ／ｈｍ２（１５％）。該品系內(nèi)轉(zhuǎn)入的目標(biāo)基因ＣｓｐＢ來自枯草芽孢桿菌，命名為ＭＯＮ８７４６０，２０１０年１２月美國食品藥品監(jiān)管局已承認(rèn)該產(chǎn)品的食用安全評價，２０１１年１２月美國農(nóng)業(yè)部解除對其監(jiān)管，成為全球第１個可供生產(chǎn)應(yīng)用的抗旱轉(zhuǎn)基因作物品種。其與常規(guī)品種雜交獲得的雜交種Ｄｒｏｕｇｈｔ?ＧａｒｄＨｙｂｒｉｄ已作為孟山都公司的重要新產(chǎn)品在美國推出，以圖提高干旱地區(qū)的玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性，有利于農(nóng)民及環(huán)境。