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来,跟着院士一起认识转基因

三春晖 发表于 2018-10-10 07:57:58


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同一植物,基因变异,大小不一。 来源:视觉中国


■ 中国妇女报·中国女网记者 富东燕    实习生 蒋楚珊


“转基因不是魔鬼,也不是亡国灭种的阴谋,它只是一项高新的科学技术。” 中国农村杂志社总编辑雷刘功在第七届全国媒体记者转基因报道研修班上致辞道。

研修班举行之际,2018年国际农业生物技术大会同时在山东潍坊召开,三位院士和三位顶尖外籍专家主持了这场生动的前沿生物技术的科普“课堂”。

转基因为何物?

出于对食品安全问题的担忧,转基因技术的商业化应用一直备受关注,该生物技术也因此陷入了舆论的“漩涡”。在了解转基因究竟是“何方神圣”之前,先了解一下,我们今天所吃的农产品到底是如何产生的。

据中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员曹晓风介绍,最初的作物育种技术是驯化。以水稻为例,野生水稻是匍匐生长,成熟后的野生水稻会掉粒,以方便繁衍后代。通过改变其中一个基因的活性,野生水稻被驯化为如今我们所食用的栽培稻。水稻从“趴”在地上变成了直立生长。

曹晓风进一步解释:今天的农产品绝大多数都是人类通过长期驯化与人工选育的结果。人类对能遗传的变异加以有意识地选择、分离和繁殖,最终便将野生植物驯化成栽培价值更高的作物类型,变得更易为人们利用。

除了驯化,杂交育种是另一种改变生物基因的方式。“通过诱变育种,使基因百万倍或者亿万倍变化,据此来选择我们所需要的性状,大大提高了可选性状的范围,增加作物种类。”美国科学院院士、北京大学现代农学院教授邓兴旺介绍道。

“驯化是有什么我就用什么,诱变育种是诱导出新的东西。而转基因育种是我们引入植物中本来没有的基因。譬如,牛身上有个好东西,植物怎么也用不上。转基因可以把牛的基因放到植物里面去,或者把细菌的基因放到植物里面,跨物种利用起来。”

曹晓风表示,“转基因技术是将人工分离和修饰过的优质基因,导入到生物体基因组中,从而达到改造生物的目的。由于导入基因的表达,引起生物体的性状发生改变,这一技术被称为人工转基因技术。该技术可以增加人们所期望的新性状,培育出新品种。”

但是,转基因并不是直接把其他物种的基因注入植物的基因组里,而是利用大自然的转化体系,“鬼斧神工”地完成这一过程。邓兴旺进一步介绍,20世纪初,人们在研究植物肿瘤时便发现了农杆菌。“农杆菌使植物在根和茎的交界处经常长瘤子,与人类的癌症一样,细胞没有控制地分裂,称为植物根瘤,即癌症。”

农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后,把自己的一小段环形DNA,从自身一个细胞里面转出来,最终转移整合到植物基因组中。农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系,被誉为“自然界最小的遗传工程师”。20世纪70年代末,科学家们在弄清其原理后,便研究将该技术应用到育种中。“现在大部分转基因植物的产生都是应用这个方法。” 邓兴旺说道。

如何看待转基因作物?

“吃了转基因会不育”“美国人不吃转基因”“圣女果和彩椒是转基因”等谣言曾广泛传播,人们也因此谈转基因“色变”。

一直以来转基因的安全性都是争议的源头。

对此,发展中国家科学院院士、北京大学中国农业政策研究中心主任黄季焜表示,自1996年转基因作物商业化种植以来,到目前为止,全球尚未发现一例身体健康问题与转基因产品有关。

而就美国人到底吃不吃转基因这一问题,邓兴旺给出了一组数据:美国人转基因作物种植面积中,转基因大豆和玉米种植面积占总面积的百分比分别为94%和96%。“实际上美国人是肯定吃的,不吃就会饿死。”

市面上一些“另类”的蔬菜、水果、作物和花卉,如玉米花斑粒、番茄果实由圆形伸长为椭圆、白色葡萄等等,常被一些人误传是“转基因”的。对此,曹晓风辟谣道:这是由于我们生活中经常吃的多种蔬菜、水果、粮食以及花卉中转座子跳跃造成的天然“转基因”现象。

20世纪50年代,美国女科学家芭芭拉·麦克林托克在研究玉米花斑籽粒的时候首次发现了转座子的存在。

“转座子是可以‘跳跃’的序列,可以从基因组的一个位置跳到另一个位置,从而产生重复序列。转座子跳跃会产生好的影响和坏的影响,其中品质优良的转座子跳跃现象被人工选择或者自然选择保留下来。”曹晓风总结道。

曹晓风以玉米花斑籽粒现象为例对“转座子”进一步解释:玉米的基因组里有一个控制花青素合成的基因,当有一个转座子发生跳跃,插入到花青素基因的位置时,便破坏了该基因的表达,所以玉米籽粒就呈现黄色或白色。由于转座子不稳定,其还有可能跳走,若第一个细胞分裂时便跳走了,花青素基因表达,整个籽粒都会呈现紫色。若在玉米籽粒生长的中途转座子跳走,那么后续的细胞再分裂就呈现紫颜色,而之前的细胞则为白色或黄色,所以便出现花斑籽粒。玉米的花斑籽粒也是一种天然的“转基因”现象。

曹晓风表示,转座子的跳跃实际上就是天然的转基因过程。所有生物都有基因,转基因事件在地球的演化过程中一直在发生。科学家的联合研究表明,当前全球种植的291个甘薯栽培种,通过测序发现它们的基因组中均含有至少一个土壤农杆菌的基因片段。所以,早在130万年前农杆菌就对甘薯祖先进行了“转基因”,这是天然的转基因事件。转基因是自然界存在的现象。

对于转基因技术的产业化应用,黄季焜教授指出,从现在国家农业发展面临的挑战来看,转基因技术可提高产量、降低成本,减少进口,“对保障食物安全只有好处没有坏处。”他表示,转基因生物技术能够大幅度减少农药施用量,节省大量水资源,在提高单产的同时节省土地资源。

1999年,黄季焜在山东和河北开展转基因抗虫棉农药施用调研。当时不种转基因棉花的农民,每个生长季节需要打农药20次,而种植转基因棉花的农民,农药施用减少了13次。而后,黄季焜又对整个华北地区进行调研,直至2012年,农民减少农药施量次数为10~14次不等。“总之,转基因生物技术对提高农业生产力和竞争力,促进食物和食品安全,促进农业科学持续发展和农民增收都可发挥很重要的作用。‘产业化’是最好的科普宣传,要逐步推进转基因技术产业化。”黄季焜强调。
国际作物科学协会CropLife International董事Graham Brookes补充,作物生物技术有利于推动可持续农业的发展,减少温室气体的排放。“在南美由于这种转基因耐除草剂的使用,让我们的农民很好地控制了杂草的问题,从而促进了免耕系统。经过这种生物技术的使用,我们在2016年二氧化碳的排放量减少达到29亿千克,相当于我们的公路上每年减少1675万辆汽车,这比英国每年登记数量的一半还要多。”

探索全新的育种方式

2013年,全新的育种方式——基因编辑育种出现。基因组编辑技术是指对基因组的已被搞清楚的特定DNA序列进行编辑,实现对特定DNA片段的删除、添加等。

曹晓风认为,基因编辑技术的出现,有望实现快速有效的分子设计育种,极大地加快育种的进程,“基因编辑技术的研究和应用是目前生命科学研究的前沿和热点。目前,利用基因编辑技术,已经获得了防止褐化的白蘑菇、含有高支链淀粉的玉米和高油酸的大豆等产品。”

目前,我国科学家已成功将基因编辑技术应用在水稻、玉米、大豆和马铃薯等植物中,使得农作物定向分子育种成为可能。曹晓风强调,该技术精度更精确,基因组中无新片段的插入,美国、加拿大、智利、日本、以色列等国家已将部分基因组编辑作物归为非转基因作物,并且产品的升级换代快,改造精细,作物更高产优质。

“我们从科学和技术的角度认为基因编辑技术是安全的。而国家法律和政策的制定是需要一个过程的,目前国家对基因编辑技术,包括对转基因宣传都是正面的,同时也是谨慎的。”曹晓风在回答记者关于基因编辑技术安全方面的问题时表示。

原题:来,跟着院士研修转基因——记2018国际农业生物技术大会上的前沿生物技术科普课堂

来源:中国妇女报



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