“我国是世界上五大产棉国之一。全国常年植棉面积530万公顷，约占世界棉花种植面积的13%。”一说起棉花，中国农业科学院棉花研究所副所长、研究员李付广就按倷不住激动心情，滔滔不绝的向记者介绍了起来，“我国主要植棉区农业人口达2亿之多，从事棉纺及相关行业人员超过1900万人，纺织品每年出口创汇达1100多亿美元，约占全国出口总量的15%。”
2006年1月9日，全国科技奖励大会上，由中国农业科学院棉花研究所主持完成的“棉花规模化转基因技术体系平台建设及其应用”荣获“2005年度国家科技进步奖二等奖”。
“棉花规模化转基因技术体系平台建设及其应用”是国家“十五”863项目“转基因棉育种技术”的重要成果。要实现我国转基因棉花生产的快速发展，除了研发出抗虫、高产、优质等基因外，育种技术也是极其重要的一环。在由中棉所牵头的“双价抗虫基因的遗传转化及新品种选育研究”项目纳入国家“九五”863高技术计划后，“转基因棉育种技术”项目又获得国家“十五”863高技术计划的连续支持。
在中棉所、山西农科院棉花所、中国农科院生物所和浙江大学等多个单位的通力合作下，筛选获得了稳定的抗虫、抗病等转基因棉花新材料，并成功培育出适合不同棉区的5个新品种、23个新品系。在项目带动下，累计推广1000多万亩转基因棉花，创造社会效益10亿元以上。
不断寻找新型基因
尽管我国是一个产棉大国，但在上个世纪90年代，黄淮海流域棉区发生了特大棉铃虫危害，棉花产量损失超过50%，仅1992年就给国家和棉农造成直接经济损失达100多亿元。“因为棉铃虫很快就能产生抗药性，所以棉农原本在棉花种植期间只需要喷施农药1到3次，这时即使是喷施农药20余次，也无法完全防治住棉铃虫。人们曾将棉铃虫放在农药原液中，它依然悠然自在。如此特大的棉铃虫危害似乎无法阻挡，棉农谈虫色变！”李付广说。
在国家的各大项目的支持下，我国自主研发的转基因抗虫棉凭借着技术、品种等优势，硬生生地从先行一步的国外转基因抗虫棉手中，夺回了国内抗虫棉市场，2004年就超过市场份额的6%。“虽然目前我国的转基因棉花技术的一些方面在世界居领先地位，但竞争是残酷的，稍有疏忽就会落后，甚至受制于人。”李付广严肃地说，加上棉种退化、棉铃虫抗性等问题，均要求转基因棉育种技术不断前进。培育抗病品种是防治棉花黄萎病最有效的方法，“转基因棉育种技术”项目组从海岛棉中克隆出6个与抗病相关的新基因，其中海岛棉NPR1基因等4个基因是我国首次克隆。
筛选转基因材料
“发现了相关功能基因，我们还要把基因导入棉花，获得稳定遗传种质材料，再进行新品种选育。在转基因专项的支持下，我们已经建立了以农杆菌介导法转化和花粉管通道法转化为主，以基因枪轰击法转化为辅的三种方法相结合的棉花规模化转基因技术体系。”李付广兴奋地说，“这三种转基因方法取长补短，大量创造不同类型转基因棉花种质新材料，为棉花生物技术育种奠定了基础。”
课题组通过进一步完善农杆菌介导法转基因技术，建立了以中棉所24、中棉所35等27个常规陆地棉栽培种的农杆菌介导转化体系，缩短了转化周期，提高了转化率。其中，中棉所24的转化周期缩短到了5—7个月；即使公认的难再生的品种——中棉所12号的转化周期也控制在12个月以内；而其他棉种的转化周期缩短到8—10个月。一般品种转化率基本稳定在3%—6%，平均转化率为4.1%。
通过温室栽培和人工调节花期以延长花粉管通道法转化的工作时间，并通过技术改进确定最佳转化时机，提高了遗传转化效率。以中棉所27、中棉所35等12个陆地棉常规主栽品种为受体材料进行转化，转化率一般在0.5%—2%之间。课题组还进一步探索了基因枪轰击法转化棉花的最佳转化技术参数，其中以中棉所12等陆地棉与京华1号等亚洲棉为受体，进行基因枪轰击转化，其转化周期由于受体材料类型不同存在差异，顶端分生组织的转化周期通常为3—5个月，胚性愈伤轰击转化周期为3—4个月，平均转化率约为7.1%。通过进一步完善上述三种转化方法，实现了年产转基因棉花再生植株8000株以上的生产能力，转基因苗嫁接成活率高于90%，从而实现了转基因棉花材料的批量生产。
课题组还需要对获得的转基因植株进行严格的鉴定，再通过田间试验筛选，获得遗传稳定材料，再进行育种研究。主要以抗虫、抗病等基因为外源基因进行转化研究，先后筛选获得了遗传稳定材料900多份，并逐渐进入育种程序。它们不仅抗虫性好，且农艺性状稳定、品质优良。
育种“接力赛”
“合作依旧是我们致胜的法宝。”李付广说，要在现代国际竞争中获胜，不但要技高一筹，还必须和时间赛跑。如果一只手出击，五指分开力量分散，那么握成一个拳头就能有力击中对方。课题组织了上、中、下游结合的研究队伍，从基因克隆、遗传转化、抗病虫鉴定到品种选育，充分发挥各自优势。这只优势互补、强强联合、合作默契的科研团队，进行了一场快捷、高效的“接力赛”。
通过转基因，棉花科技创新承上启下地开展起来。所获得的转基因材料通过快速的田间、室内鉴定及分子检测后，筛选出高效表达的转基因材料，直接进行育种程序；接过“接力棒”的棉花育种单位，将获得的高效表达的转基因棉花材料由育种家进行筛选加工，结合分子标记技术确定与目标性状或特异性状连锁的育种材料，为选育综合性状优良的转基因棉花新品种奠定基础，并根据其不同特点进行相应选择，筛选和培育具有特异性状的转基因棉花新品种(系)；然后，将所获得的高代转基因棉花材料在各生态育种试验站进行锻炼和适应性筛选，最终为不同棉区培育具有不同性状要求的转基因棉花新品种。
获得转基因棉花新品种并不是已经达到“终点”了。棉花育种单位还要将所获得的特异性转基因棉花材料在各主要棉花种植区进行中试与示范；再利用建立的销售网络和配套的高效栽培技术服务体系进行大面积推广应用，实现转基因棉花产业化。
通过聚合育种获得目标性状基因坂进而获得优质、高产、抗病虫新品系（组合）坂通过安全性评价、生产试验等坂培育转基因棉花新品种坂实现产业化生产。通过这样科学的技术路线，保证了课题的顺利完成，并取得专利3项，成果4项，使转基因棉育种技术达到了国内领先水平。
