棉花是我国重要的经济作物，是2亿棉农的重要经济来源,还为1900多万纺织及相关行业工人提供就业。棉花也是我国重要的创汇源，2007年我国棉纺织品及服装出口创汇1700多亿美元，占全部出口创汇额的14%，在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位。因此，抓好棉花生产，尤其是转基因棉花的研发与生产显得尤为重要。
我国转基因抗虫棉研发历程
长期以来，棉铃虫是我国棉花重大害虫之一，而棉铃虫的防治主要以化学防治为主。上世纪九十年代，由于气候条件适宜、棉铃虫抗药性增强等原因，棉铃虫连续暴发为害，每年给国家造成几十亿甚至上百亿元的经济损失。因此，棉农不得不高频次、高浓度地施用杀虫剂，每年防治棉铃虫20余次，不仅增加了棉花的生产成本和棉农的劳动强度，也破坏了生态环境，同时还严重损害了棉农的身心健康。据不完全统计，1992～1996年棉农因防治棉铃虫而中毒的人数超过24万人次。
早在1938年，苏云金芽孢杆菌（即Bt）作为一种生物杀虫剂就用于防治地中海粉螟。1981年，科学家首次成功克隆了第一个编码Bt杀虫晶体蛋白基因。1988年美国孟山都（Monsanto）公司获得转Bt棉花。我国转基因抗虫棉的研究在科技部国家“863”计划、国家转基因植物研究专项等项目和农业部、发改委、财政部等部委的大力支持下取得了显著进展。1991年国家“863”计划启动抗虫棉研制工作后，我国科学家于1992年底研制成功具有自主知识产权的GFM Cry1A 融合Bt杀虫基因，并利用农杆菌介导法和花粉管通道法将其导入棉花，创造出单价转基因抗虫棉，这使我国成为继美国之后第二个能够独立研制抗虫棉的国家。1995年，利用GFM Cry1A Bt杀虫基因和豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因，构建了双价抗虫(Bt+CpTI)基因。1996年研制成功双价抗虫棉，标志着我国第二代抗虫棉的研究达到了国际领先水平。2002年由中国农业科学院棉花研究所建成“棉花规模化转基因技术体系平台”，将农杆菌介导法转化方法大大改进，培养周期由原来的12个月缩短到6个月，转基因试管苗移栽成活率提高到90%以上；可以同时利用农杆菌介导法、花粉管通道法和基因枪轰击法3种方法进行外源基因的遗传转化，实现了流水线操作，年产转基因植株8000株以上，真正做到了棉花转基因规模化和工厂化。该项研究成果于2003年获河南省科技进步一等奖，2005年获得国家科技进步二等奖。
当前，我国转基因棉花的研究正从单一抗棉铃虫向抗棉蚜虫、抗病、抗除草剂、高产优质、抗逆、复合多抗等方向发展，转基因棉花将在我国棉花生产的稳定发展中发挥更大的作用。
积极搭建转基因抗虫棉研发平台
2002年，“国家转基因棉花中试与产业化基地”项目在河南安阳中国农科院棉花所启动，2005年，基地初步建成并通过项目验收。该项目的建设目标是要以优势育种单位和转基因优势单位中国农科院棉花研究所为主体，围绕转基因棉花育种平台建设、棉花转基因和分子标记等技术创新、产业化开发等任务，系统整合转基因棉花上、中、下游科技力量，重点开展棉花基因转化的技术创新研究与高效表达系统建立以及相关技术平台的建设。
一是建立了棉花工厂化转基因技术体系，构建了我国棉花转基因平台。具体表现为：建成转基因棉花试验实验大楼及配套设施10000m2；外源基因遗传转化率平均达到7.5%，其中农杆菌介导法平均转化率为4.1%，最高达到15.1%，花粉管通道法转化率0.5%～2%之间，基因枪轰击法转化棉花茎尖转化率稳定在4.7%～9.4%之间，平均7.1%左右；利用我国自育棉花新品种——中棉所24代替传统的美国品种珂字棉201、珂字棉312，并将其发展成为模式棉花品种，其转化率高达15.1%；农杆菌介导法转化周期由原来12个月缩短到5～7个月；以双价抗虫基因、反式抗棉蚜基因、棉纤维品质改良基因、抗黄萎病基因等为目的基因，以我国主要生产品种为棉花受体材料，进行外源基因的遗传转化，实现了年产转基因植株8000株以上水平，首次在国内实现了棉花工厂化转基因。
二是建立转基因棉花生物育种体系，构建了转基因棉花育种平台。根据各棉区的实际需要和转基因棉花品种的生长特点，有针对性地开展高产、优质、早熟、抗虫、抗病、耐盐碱等品种的培育与其育种技术的研究，已建立起较完善的棉花育种技术体系，并育成系列转基因棉花品种。至2005年，已选育各种类型的特异转基因棉花新品系112个；参加国家和省级棉花新品种区域试验、生产试验的棉花区试品种15个；通过国家或省级棉花品种审定委员会审定的新品种(组合)7个。
三是构建了相对稳定的国产转基因棉花产业化体系框架。以项目依托单位——中国农业科学院棉花研究所的科技成果为主要依托，在黄淮流域棉区、长江流域棉区、新疆棉区及海南建立了5个生态育种试验站和南繁基地；以中国农业科学院棉花研究所科技贸易公司为主体，建立了转基因棉花新品种示范点150个，逐步形成了国产转基因棉花示范推广网络。
四是建立了转基因棉花环境安全检测与监测实验室。对转基因棉花的安全性进行跟踪评价，为转基因棉花环境释放提供科学依据。
五是建立了转基因棉花交流与培训中心。为国内外的横向联合与纵向合作，提供良好的条件支撑与后勤保障。
基地通过转基因棉花品种的研制和辐射全国主要棉区的产业化营销网络与技术服务网络运营，一方面加快我国高技术成果的推广与转化；另一方面借助经济实力的增强，培育出具有国际竞争力的棉花高科技企业，并加强转基因技术储备和能力建设。最终将提升我国棉花产业竞争力，为我国棉花持续稳定发展、促进农业结构调整、增加农民收入提供强有力的技术支撑。
转基因抗虫棉在生产上的应用
我国采用生化辅助育种技术和棉花简化制种技术等自主创新技术，育成一系列转基因抗虫棉新品种，成为继美国之后第二个拥有自主知识产权抗虫棉的国家。特别是转双价基因抗虫棉中棉所41、45、47、48、50等新品种的成功培育，使国产转基因抗虫棉的市场占有率迅速上升。
转基因抗虫棉生产管理技术方面，在相关项目的支持下，研究明确了相应的转基因抗虫棉对肥水的需求规律，提出了以转基因抗虫棉“壮根-壮苗-早发-省工-节本-增产-增效”为核心的“棉花无土育苗无载体裸苗移栽”技术和平衡施肥技术；研究明确了抗虫棉田主要害虫地位演替规律和主要害虫的防治指标，提出了病虫害生物生态控制技术和化学防治技术，筛选出新型选择性农药和种衣剂，建立了不同耕作制度条件下的标准化主要病虫害可持续控制技术体系，提出了转基因抗虫棉田主要病虫综合防治技术规程。转基因抗虫棉配套栽培和植保技术的研究，为我国转基因抗虫棉的大面积推广种植起到了重要作用。
此外，依托科技部“国家转基因棉花中试与产业化基地”项目，以中棉所科技贸易公司为主体，按照建设育、繁、推一体化转基因抗虫棉产业化工程的目标，规划建设了技术创新、中间试验、良种繁育、生产加工、质量监控和营销推广六大产业体系；建立了国家转基因棉花检测与监测中心，对转基因棉花的安全性进行跟踪评价；建立了转基因棉花新品种示范点150多个，有力地推进了国产转基因抗虫棉的产业化发展。
在多方力量的共同努力下，2004年，国产转基因抗虫棉的种植面积达3000多万亩，占市场份额的62%；2005年国产转基因抗虫棉的市场份额达到70%左右。2008年我国转基因抗虫棉面积已达5700万亩，占全国棉田面积的70%，其中国产抗虫棉已占93%以上。目前我国已培育100余个转基因抗虫棉系列新品种：包括中棉所29、37、38、39、41、43、44、45、46、47、48、50、51、52、70号，鲁棉研15、16、18、19、20、25、28、鲁1138，晋棉26、31、33、34、38，GK12、GK19、GK22，川杂12、13，湘杂棉6号、8号，华杂302，科棉1号、2号，南抗3号，sGK321和新研96-48等。其中，双价抗虫棉中棉所41、45的培育成功标志着我国第二代国产抗虫棉达到了世界领先水平。
截止2007年，我国国产转基因抗虫棉累计推广面积2亿多亩，直接为棉农带来收益390亿元。种植转基因抗虫棉后，每年化学农药的使用量减少1～1.5万吨，相当于我国化学杀虫剂年生产总量的7.5%左右；棉田生态环境得到明显改善，棉农的劳动强度显著下降，棉农中毒事件降低了70%～80%。 责编/吴 浪
