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    作者单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所,种子创新研究院,中国农村技术开发中心

    作物育种技术常用的有9种:远源杂交、自交不亲和、杂种优势利用、单倍体育种、多倍体育种、基因组编辑、全基因组选择、分子设计育种、转基因育种。

    传统遗传育种方法是建立在有性杂交的基础上,通过遗传重组和表型选择进行新品种选培。随着所用品种遗传多样性逐步减少,传统育种瓶颈效应愈来愈为明显,利用常规育种技术已经很难育成突破性新品种。生物技术的创新极大地推动了现代育种的发展。随着分子生物学、基因组学、系统生物学、合成生物学等学科的发展和生物技术的不断进步,多学科联合催生了设计育种技术的革新。2017年生物技术发展迅猛,各项技术得到了空前的发展,尤其是基因组编辑技术、单倍体育种、分子设计育种技术的发展,正孕育着一场新的育种技术革命。?

    1、基因组编辑技术

    基因组编辑是生命科学新兴的颠覆性技术,特别是基于CRISPR?Cas9系统的基因组编辑工具近几年迅猛发展。在过去的一年里,基因组编辑技术得到空前发展。

    1)作物基因组单碱基编辑方法的建立

    在作物育种中,通过简单的方法将遗传变异引入到现代优异品种中是加速遗传改良、推进育种进程的重要手段。在过去的一年里,不同课题组分别建立了单碱基编辑方法,并在不同作物中进行了尝试。

    中国科学院上海生命科学研究院朱健康课题组在水稻中利用大鼠APOBEC1系统开发了一种单碱基置换方法。类似于哺乳动物“碱基编辑”系统,该研究小组合成了大鼠APOBEC1,并利用非结构化的16残基肽XTEN作为接头,将其融合到Cas9(D10A)的N末端。将一种核定位信号(NLS)肽添加到Cas9(D10A)的C末端。半主动式的Cas9可切割非编辑的链,并通过诱导碱基切除修复,增加碱基编辑的效率。然后,在玉米泛素启动子(UBI)的控制下,这个APOBEC1?XTEN?Cas9(D10A)融合序列被构建成一个双运载体。研究人员在水稻上对两个重要的基因NRT11B和SLR1进行了编辑,数据表明,采用这种改进的CRISPR/Cas9系统,可以有效地产生稳定C→T和C→G(G→A和G→C)替换。同期,中国农业科学院作物科学研究所夏兰琴研究组与华中农业大学“千人计划”引进人才、美国加州大学圣地亚哥分校赵云德教授实验室合作,也报道了利用改造后CRISPR/Cas9系统,成功在水稻中实现靶标基因高效单碱基定点替换。

    日本神户大学及筑波大学的三个研究团队通过借鉴哺乳动物单碱基编辑方法,成功在水稻及番茄中建立了Target?AID单碱基定点编辑技术体系。Target?AID系统由海七鳃鳗胞苷脱氨酶基因PmC?DA1(Petromyzonmarinuscytidinedeaminase)和两种Cas蛋白变体nCas9(nickaseCRISPR/Cas9)或dCas9(nuclease?deficientCas9)及sgRNAs融合而成。研究人员首先通过EGFP报告系统成功实现C至T碱基的替换,dCas9Os?PmCDA1At和nCas9Os?PmCDA1At处理的效率分别为43%和183%;继而以水稻中的除草剂靶标乙酰乳酸合成酶基因(acetolactatesynthase,ALS)作为编辑的目标,dCas9Os?PmCDA1At和nCas9Os?PmCDA1At均可创造287位点上C→T的碱基突变(A96V的氨基酸替换),从而获得对除草剂甲氧咪草烟的抗性,效率分别为156%和341%;进一步的研究发现该系统可实现三个位点(靶向两个基因FTIP1e和ALS)的同时单碱基编辑。该系统在双子叶植物番茄中也实现了高效的编辑。研究人员选取与激素信号相关的内源基因DELLA和ETR,利用未经过密码子优化的PmCDA1载体nCas9At?PmCDA1Hs以及通过拟南芥密码子优化的PmCDA1载体nCas9At?PmCDA1At均可实现单碱基编辑并最终获得了单碱基突变可稳定遗传且marker?free的番茄突变体。另外,在T0代编辑的植物中发现有部分非预期的基因片段缺失或插入还有一些C至G突变类型。

    中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞课题组在前期工作基础上,借鉴哺乳动物单碱基编辑方法,利用Cas9变体(nCas9?D10A)融合大鼠胞嘧啶脱氨酶(rAPOBEC1)和尿嘧啶糖基化酶(UGI),构成了高效的植物单碱基编辑系统nCas9?PBE,成功地在三大重要农作物(小麦、水稻和玉米)基因组中实现高效、精确的单碱基定点突变。通过在原生质体中对报告基因BFP以及三种作物中五个内源基因七个位点突变结果的详细分析,发现nCas9?PBE可实现对靶位点DNA的C至T替换,C碱基脱氨化的窗口覆盖靶序列的7个核苷酸(距离PAM远端的第3?9位);其中单个C的替换效率为039?707%,多个C的替换效率高达1248%。通过遗传转化,利用该体系获得了靶标区域单碱基替换的小麦、水稻和玉米突变植株,突变效率最高可达4348%。该技术无需在基因组的靶位点产生DNA双链断裂(DSB),也无需供体DNA的参与,具有简单、广适、高效的特点。nCas9?PBE单碱基编辑系统成功建立和应用,为高效和大规模创制单碱基突变体提供了一个可靠方案,为作物遗传改良和新品种培育提供了重要技术支撑。

    这些研究成果不仅丰富了单碱基编辑的技术手段,而且为现代作物育种提供了前景广阔的现代育种新方法。?

    2)基因组编辑效率与精度的改良

    如何提高Cas9编辑效率和避免脱靶是目前限制其发挥巨大潜力的最主要问题,提高该系统的效率和特异性一直是基因组编辑方法研究的焦点。

    中国农业科学院水稻研究所王克剑课题组和中科院遗传所李家洋课题组合作,通过优化sgRNA的结构以及使用水稻内源性强启动子来驱动Cas9?VQR变体的表达,成功将CRISPR?Cas9?VQR系统的编辑效率提高到了原有系统的3到7倍。

    中国科学院?马普计算生物学研究所杨力研究组与上海科技大学陈佳研究组、杨贝副研究员开展合作研究,利用共表达尿嘧啶糖苷酶抑制剂(uracilDNAglycosylaseinhibitor,UGI)的方法,开发了一种基于碱基编辑器3(baseeditor3,BE3)的增强型碱基编辑器(enhancedbaseeditor,eBE),实现了更高准确度的基因组单碱基编辑。

    通过蛋白质工程的方法,美国两个课题组前期分别对Cas9蛋白进行定向改造,获得了三种特异性显著提高的Cas9蛋白变体:eSpCas9(10)、eSpCas9(11)和SpCas9?HF1。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组近期的研究发现,这三种高保真的SpCas9核酸酶的基因组编辑活性会严格受到sgRNA向导序列(guidesequence)长度的影响。将向导序列设为与靶位点精确匹配的20个碱基,是确保三种高保真SpCas9核酸酶活性的重要前提。为此,高彩霞研究团队将水稻tRNAGlu序列融合到U3启动子和sgRNA之间,利用细胞內源的RNaseP和RNaseZ将未成熟的sgRNA中的向导序列加工成为与靶序列精确匹配的20个碱基,通过这一策略能够将eSpCas9(10)、eSpCas9(11)和SpCas9?HF1的活性保持在与野生型SpCas9相当的水平,并且还保持其特异性。

    丰富的遗传变异和高效的筛选体系是限制作物育种的主要因素。基因组编辑技术开创了作物遗传改良的新途径。得益于功能基因组学的研究成果,基因组编辑技术已在控制作物质量性状的功能基因改良中得到应用。与功能基因丰富的遗传变异不同,调控功能基因表达模式的顺式调控序列的自然变异有限。挖掘和创制顺式调控序列的遗传变异,不仅有助于阐明数量性状的调控模式,而且对于作物遗传改良意义重大。冷泉港实验室的番茄育种家Lippman研究组通过系统的试验证实:(1)通过CRISPR/Cas9靶向顺式调控基序能够重建人工驯化的数量性状位点;(2)多重gRNA介导的CRISPR/Cas9对启动子区域进行编辑能够创制出新的、连续的性状变异;(3)跨代CRISPR/Cas9驱动的遗传编辑体系能够高效地筛选和评价数量性状变异;(4)新创制的顺式调控序列等位变异能够在非转基因后代中得到固定;(5)顺式调控序列保守区的变异及其对转录的影响不可以通过表型差异来预测。

    利用人工转录因子同时激活生物体内多个基因在是一种强大的生物工程和系统生物学工具。转录激活子VP64与dCas9融合可以促进靶向基因的表达,但只能较小程度地提高转录水平。目前报道的三种基于dCas9技术的转录激活系统(VPR,SAM和SunTag)在动物细胞中得到很好的应用,但在植物中还没有一种有效的转录激活系统。中山大学李剑峰教授研究团队报道了一种植物中的高效的转录激活系统dCas9?TV,与dCas9?VP64相比,dCas9?TV在单基因或者多基因的激活方面都表现的比较强的激活效率,另外研究表明,该系统同样适用动物细胞。

    几乎同时,美国马里兰大学戚益平实验室和中国电子科技大学张勇实验室合作开发了两套分别基于CRISPR?Cas9和TALE的高效植物转录激活系统。第一套转录激活体系基于CRISPR?Cas9系统。通过在拟南芥和水稻中测试转录激活的多种策略,研究发现通过dCas9和经修饰的gRNA支架gRNA20(CRISPR?Act20)同时富集转录激活子VP64,要比同实验室之前在2015年报道的第一代dCas9?VP64更具转录激活效应。CRISPR?Act20系统成功的在水稻细胞中进行多基因激活,表明该系统在植物基因调控中具有很好的应用前景。第二套的转录激活体系是一个多重转录激活剂样效应物激活mTALE?Act系统,用于植物中多重转录激活。该系统允许将多达四个TALE?VP64基因快速装配成单个T?DNA载体,以同时激活植物中多达四个基因。通过在拟南芥中打靶PAP1,作者证实mTALE?act要比CRISPR?Act20更有效地激活内源基因表达。因此,这个mTALE?Act系统是一个强大的转录激活系统,可同时上调植物中的多个基因。

    3)高通量基因组编辑库的建立

    在植物中,利用CRISPR/Cas9/Cpf1系统进行基因编辑的步骤主要包括了特异性靶点的选择,sgRNA表达盒的设计,转化载体的构建与转化,以及后续对突变体的靶点突变的序列分析。

    华南农业大学生命科学学院刘耀光研究组对已经开发的“DSD简并序列解码法”及其在线软件工具DSDecode进行了改良,增加了配套的软件工具,并对网站硬件做了全面系统的升级,推出了一站式服务的在线基因组编辑工具软件包?CRISPR?GE(ht?tp://skl.scau.edu.cn/)。该软件包由一系列功能联动的多个子程序构成,包括特异性靶点的设计(tarDesign),潜在脱靶位点评估(offTarget),构建sgRNA表达盒和扩增与测定靶点序列的引物设计(primerDesign),以及对目标靶点突变的分析(DS?DecodeM)等。这些功能涵盖了植物基因组编辑实验中的主要步骤,可以极大地帮助研究人员高效利用CRISPR系统进行基因组编辑的设计和结果分析。另外,该软件包还提供了一个方便下载参考基因组特定区间序列的工具(seqDownload),用户只需输入目标基因号或小段标记序列,指定要下载的基因(标记)上下游序列的长度,即可下载对应的基因组片段序列。该软件包还支持对若干个动物基因组编辑的靶点设计和基因组片段序列的下载。

    水稻突变体是进行水稻功能基因组学基础研究和水稻分子设计育种的重要材料。常规的水稻突变体来源于自发突变或化学、物理及生物的诱变,具有很大的随机性和局限性,不能满足大规模的水稻功能基因组学研究和水稻分子设计育种的需求。利用高效便捷的CRISPR/Cas9基因组编辑技术和高通量的寡核苷酸芯片合成技术可以大规模地对水稻全基因组进行编辑,实现水稻突变体的高通量构建和功能筛选。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组和高彩霞研究组合作,通过农杆菌介导的水稻遗传转化法,以水稻中花11作为受体材料,对水稻茎基部和穗部高表达的12802个基因进行高通量的基因组编辑,获得了14000余个独立的T0代株系,并对它们的后代进行了部分表型和基因型分析鉴定。同期,百格基因公司研究团队也公布了他们利用CRISPR/Cas9系统构建水稻突变体库的研究进展,获得了84万个突变植株,随机抽取部分转基因植株分析后表明,突变频率可以达到80%以上。

    这些研究表明,利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术大规模构建水稻突变体库并进行功能筛选是高效便捷获得水稻重要突变体和快速克隆对应基因的有效方法,同时能够为水稻分子设计育种提供重要的供体材料。

    4)育种公司对基因组编辑技术的关注

    2017年1月4日,孟山都宣布与哈佛大学?麻省理工学院的Broad研究院就新型的CRISPR?Cpf1基因组编辑技术在农业中的应用达成全球许可协议。新的CRISPR?Cpf1系统与CRISPR?Cas9系统相比,在针对性的改善细胞DNA方面有望变得更加简单和精确,是基因编辑技术领域的重大进展。研究人员认为CRISPR?Cpf1系统相较于CRISPR?Cas9,在改善农业产品方面具有更多优点,例如编辑方式以及编辑发生位点更加灵活;CRISPR?Cpf1系统体积更小,能够更加灵活的运用于多种作物。CRISPR?Cpf1系统的专利独立于CRISPR?Cas专利,这个新的系统将为孟山都在基因编辑这个迅速发展的科学领域提供另一个更有价值的工具。

    2017年7月,Evogene宣布发现镰刀菌抗性基因,目前表现最好的一部分基因已在孟山都的玉米产品研发线上进行测试。同时,Evogene宣布完成了玉米和大豆产量及非生物胁迫逆境性状候选基因的筛选,发现了约4000个与作物性状相关的基因。同年9月,Evogene公司宣布利用基因组编辑技术改良的抗黑叶斑病香蕉获得成功。两年的田间试验结果证实,该基因编辑香蕉品种能够提高对黑叶斑病的抗性,并预计于2018年底开展第三年田间试验。

    2017年8月16日,孟山都宣布和ToolGen公司就CRISPR技术平台在农业领域的应用达成全球许可协议。ToolGen是一家专注于基因编辑的生物技术公司,是基因编辑研究领域的先驱。上述许可协议的签署,授权孟山都在植物应用领域使用ToolGen全套CRISPR知识产权保护技术。?

    2、单倍体育种机理研究

    单倍体诱导也具有巨大的商业育种价值,最近几十年,单倍体育种已经广泛应用于玉米育种中,利用单倍体诱导产生单倍体然后加倍产生纯合的二倍体,可以大大加快育种进程,解析单倍体诱导形成的机制将有利于进一步提高诱导率,助力作物的遗传改良。

    尽管双受精是开花植物所特有的生殖方式,但现在有越来越多的植物育种者试图“绕过”这一过程,而是通过对诱导的单倍体采用药剂处理从而产生双单倍体来完成开花植物的繁衍。由于产生的双单倍体自交系能够直接稳定单倍体所携带的遗传变异,从而可以加速育种进程。植物组织培养目前已普遍应用于作物育种,但以种子生产为目标的双单倍体育种体系还很少有研究以及大规模成功应用。Stock6是玉米中发现的第一个孤雌生殖诱导系,于1956年被首次报道,并在随后几十年的玉米单倍体诱导中广为应用。但有关玉米Stock6及其衍生系诱导单倍体的分子机理并不十分清楚。先正达公司的Kelliher等通过图位克隆,基因组重测序,遗传互补以及基因编辑等方法,证实玉米中单倍体诱导是由一个花粉特异表达的磷酸酯酶基因MATRILIN?EAL(MTL)移码突变造成的。通过基因编辑获得的mtl突变体可以达到67%的单倍体诱导率。MTL定位于花粉母细胞质中,并且通过对花粉转录组RNA?seq分析表明,在单倍体诱导过程中,一系列花粉特异表达的基因均显著上调,这些过表达基因很可能部分参与了单倍体种子的形成。该研究成果表明雄配子细胞质成分对于有性生殖过程的顺利完成以及雄配子所携带染色体组在后代中的稳定传递均起了重要的作用[14]。值得一提的是,2月4日,中国科学家(中国农大的陈绍江教授、金危危教授及华中农大的严建兵教授团队)联合在MolecularPlant上同样也报道了该诱导基因(基因命名为ZMPLA1)。鉴于MTL基因在农作物中的保守性,这一发现有助于在其它农作物中发展单倍体诱导体系来加速育种进程。

    玉米中存在天然的单倍体诱导系:当诱导系与普通玉米材料杂交之后,后代有一定几率产生仅含有普通玉米材料染色体的单倍体个体。剖析单倍体诱导过程对理解染色体行为及遗传稳定与物种进化的关系有重要价值。华中农业大学玉米团队严建兵课题组与中国农业大学金危危课题组合作利用单核测序技术,初步解析了玉米单倍体诱导的机制。该研究首先利用显微观察证明诱导系花粉减数分裂过程中染色体行为并无异常,近而利用单细胞单核测序技术发现诱导系成熟花粉的精核中存在高频的染色体片段化,这些结果表明发生于花粉有丝分裂时期的精子染色体片段化是造成受精后染色体消除及单倍体诱导的直接原因。该研究结果为进一步研究单倍体诱导的分子机制提供理论支持,有利于进一步提高诱导率,助力作物的遗传改良。

    3、转基因技术进展

    发展高效、安全的新型遗传转化方法,一直是基因工程、分子生物学和遗传育种等领域的研究热点之一。传统植物转基因方法,通常需要比较繁杂的组织培养等植物再生程序,才能获得转基因植株,尤其像诸如棉花等难再生作物的转基因植物制备更加困难。中国农业科学院环发所崔海信研究员领衔的“多功能纳米材料及农业应用”创新团队同生物所的“作物分子育种技术”创新团队合作在纳米生物技术研究方面取得重要突破。合作团队通过利用磁性纳米粒子作为基因载体,创立了一种高通量、操作便捷和用途广泛的植物遗传转化新方法。此次研发的基于磁性纳米颗粒基因载体的花粉磁转化植物遗传修饰方法,可以利用Fe3O4磁性纳米颗粒作为载体,在外加磁场介导下将外源基因输送至花粉内部,通过人工授粉利用自然生殖过程直接获得转化种子,然后再经过选育获得稳定遗传的转基因后代。该方法将纳米磁转化和花粉介导法相结合,克服了传统转基因方法组织再生培养和寄主适应性i2等方面的瓶颈问题,可以提高遗传转化效率,缩短转基因植物培育周期,实现高通量与多基因协同并转化,适用范围与用途非常广泛,对于加速转基因生物新品种培育具有重要意义,并在作物遗传学、合成生物学和生物反应器等领域也具有广泛应用前景[17]。该研究推动纳米载体基因输送与遗传介导系统研究取得了重要进展,开辟了纳米生物技术研究的新方向。

    2017年6月15日,美环保署首次批准了孟山都以RNA干扰技术为基础研发的一种特殊杀虫剂?DvSnf7双链RNA(dsRNA)。DvSnf7双链RNA作为杀虫剂产品将会添加到SmartStaxPro转基因玉米中,当西方玉米根虫开始取食植物时,这种植物自己产生的DvSnf7双链RNA能够干扰玉米根虫一个重要的基因,进而杀死害虫。孟山都预计这款RNAi转基因玉米将于2020年上市。?

    4、分子模块设计育种的发展

    不同团队分别在不同作物上开展了分子模块设计育种的探索,在过去的一年里,分子设计育种取得了较好的进展。以中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队为例,与中国农科院水稻所、深圳农业基因组所钱前研究组联合,经过精心设计,以超高产但综合品质差的品种“特青”作为受体,以蒸煮和外观品质具有良好特性的品种“日本晴”和“93?11”为供体,对涉及水稻产量、稻米外观品质、蒸煮食味品质和生态适应性的28个目标基因进行优化组合,经过8年多的努力,利用杂交、回交与分子标记定向选择等技术,成功将优质目标基因的优异等位聚合到受体材料,并充分保留了“特青”的高产特性。这些优异的“品种设计”材料,在高产的基础上,稻米外观品质、蒸煮食味品质、口感和风味等方面均有显著改良,并且以其配组的杂交稻稻米品质也显著提高。这项研究结果将极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变[18]。最近,其研究团队与浙江省嘉兴市农业科学院合作,运用“分子模块设计”技术育成的水稻新品种“嘉优中科系列新品种”获得了丰收,种植嘉优中科1号水稻品种的两块田实收测产表明,平均亩产分别为913公斤和9095公斤,比当地主栽品种亩产增产200公斤以上。

    不同复杂性状间的耦合是分子设计育种的关键科学问题。作物的产量、品质等大都是多基因控制的复杂性状,由于受到一因多效和遗传连锁累赘的影响,使某些性状在不同材料和育种后代中协同变化,呈现耦合性相关。解析复杂性状间耦合的遗传调控网络,明确关键调控单元,对分子设计育种具有重要意义。中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员联合王国栋研究员、朱保葛研究员、华盛顿州立大学张志武研究员等多家研究团队深入解析了大豆84个农艺性状间的遗传调控网络,揭示了不同性状间相互耦合的遗传基础,发现其中重要节点基因对不同性状的形成起到关键调控作用。该研究为大豆的分子设计育种提供了重要的理论基础,对于提高大豆的品质和产量具有非常重要的意义,同时也为其他作物性状耦合研究提供了借鉴。

    目前,大批水稻、小麦、玉米和大豆分子模块育种品系正在区域性生产评比试验中,对作物新品种培育起到了重要推动作用。?

    5、大数据育种的发展

    大数据正快速发展为发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态,已成为基础性战略资源。各个国家和各大育种公司也在大力推进大数据育种。2017年主要动态如下:

    NRGene是一家全球领先的基因组大数据公司,该公司开发的GenoMAGICTM平台能够分析海量的基因组数据,鉴别出广泛的序列多态性和单体型,使基因组选择和性状定位更加高效。目前,该软件被全球多家种子公司以及学术研究团队广泛采用,大数据的加速使用使育种的年限和成本都得到大幅的缩减。

    2017年1月5日,先正达宣布与NRGene进一步加强合作,选择使用基于云计算的软件GenoMAGICTM,以加快性状开发和作物育种的进度。此前,先正达与NRGene已开展了为期两年的合作,并对GenoMAGIC软件进行测试,评估分析了该软件所带来的好处。这次两家公司开展进一步的合作,以期更全面广泛的评估GenoMagic在整个育种过程的收益。

    2017年1月12日,孟山都与NRGene公司就先进基因组分析技术达成了全球性多年的、非排他专利许可协议。该合作将有助于孟山都研发人员从其海量的遗传学、基因组和性状信息数据库,更好地预测、比较并筛选出最佳的遗传修饰,进一步提升孟山都在基因组筛选、性状发现以及基因组改造领域的研发能力。?

    2017年6月14日,孟山都宣布与Atomwise公司达成合作,利用Atomwise旗下人工智能技术AtomNet加速挖掘和开发新的作物保护产品。补充了该公司对作物保护发现的独特合作方式。Atomwise公司开创性的AtomNet技术能够通过强大的深度学习算法和超级计算机来分析百万个潜在的作物保护产品分子,预测哪些分子可能对控制疾病和害虫产生积极影响,缩短前期研发时间。目前,孟山都是农业界首家与Atomwise合作的公司,并计划将AtomNet这一人工智能系统与其公司旗下育种、生物技术、作物保护、农业生物学和数据科学平台几大业务进行有效结合,缩短新产品的研发时间,及时推出能帮助农民获得更高种植收益的新产品。

    可以预见,随着大数据的发展,作物数量遗传学、全基因组关联分析、作物基因组编辑技术将不断突破和改进,通过定点编辑、定点修饰顺式调控序列、定点激活基因表达实现对数量性状的精准操控,必将引领新一轮的育种技术革命。

    6、未来育种技术发展

    性状的形成同时受到基因型和环境的影响。即使生物体本身也是一个复杂的整体,是多模块互作的系统。涉及多尺度、多过程、多层次的调控。复杂性状多维控制是育种的巨大挑战。大数据、人工智能和基因组编辑技术的发展为未来育种带来机遇,一些颠覆性的技术也正在孕育。未来育种技术的发展应该会向精准、高效、智能方向发展。

    来源:植物遗传资源学报 2018,19(3)

    来源机构: 基因农业 | 点击量:1088
  • 摘要:

    氮元素是所有有机体的必需营养成分,是蛋白质、核酸以及植物中叶绿素等有机大分子的基本组成元素。在作物生产中,是决定生物量和产量的核心因素之一。氮肥的使用为作物增产起到了巨大的推动作用。但氮肥的大量施用不仅增加了农业生产成本,而且导致了包括气候变化、土壤酸化及水体富营养化等一系列环境问题。在农业生产上,过度施用氮肥还会导致作物“贪青晚熟”(开花和成熟延迟),不仅影响(双季或三季中)后茬作物的播种,而且在高纬度地区,还可能由于后期温度较低而影响作物灌浆,导致作物产量的大幅降低。因此,提高作物氮肥利用效率同时避免“贪青晚熟”是作物氮利用改良研究中的重大科学问题。

    在植物中,豆科类等植物能够通过生物固氮将无机氮转化为有机氮供植物利用。对大多数非豆科植物,氮的吸收利用主要包括3个重要环节:通过根部细胞膜定位的转运蛋白从土壤环境中吸收转运硝酸盐、氨等无机氮、在体内将无机氮转化为可被植物利用的氨基酸等有机氮(即氮同化过程)、以及将衰老组织器官中的大分子含氮有机物转化为小分子氮化合物并运送到新生组织器官中(例如种子)。科学家们过去几十年的研究对上述过程有了基本的认识,但对调控氮代谢和氮利用的分子机理了解很少。

    水稻是世界上最重要的粮食作物,全球超过1/2的人口以稻米为主食,其中约90%水稻在亚洲种植消费。水稻氮高效利用的分子机理的研究不仅具有重大的理论价值,也是生产实践中面临的重大科学问题。针对这一重大科学问题,中国科学院遗传与发育生物学研究所组织所属三个国家重点实验室的相关科研团队进行联合攻关,在水稻氮高效利用研究领域取得了系统性的重要成果。植物基因组国家重点实验室储成才研究组发现籼稻品种利用硝酸盐的能力显著高于粳稻品种,并证明编码硝酸盐转运蛋白基因OsNRT1.1B的单碱基变异是导致粳稻与籼稻间氮肥利用效率差异的重要因素之一(Hu et al., Nature Genetics, 2015)。植物细胞与染色体工程国家重点实验室傅向东研究组发现水稻DEP1基因直接调控氮肥利用效率(Sun et al., Nature Genetics, 2014)。在上述研究工作的基础上,研究团队最近在相关领域又取得了突破性进展。

    储成才研究组前期研究硝酸盐转运蛋白基因OsNRT1.1B的基础上,对其同源基因OsNRT1.1A的功能进行了进一步探索。亚细胞定位分析显示,OsNRT1.1B主要定位于细胞膜,而OsNRT1.1A主要定位于液泡膜;OsNRT1.1B受硝酸盐诱导,而OsNRT1.1A受铵盐诱导。进一步功能研究表明,OsNRT1.1B主要参与水稻对外界硝酸盐刺激的初级应答反应,而OsNRT1.1A则参与水稻对细胞内硝酸盐及铵盐利用的调节。由于硝态氮和铵态氮是植物利用氮的两种主要形式。水稻作为水生植物,铵态氮是其主要利用方式。水稻OsNRT1.1A的这种功能分化对其环境适应性具有重要意义。

    值得指出的是,在北京、长沙及海南等多年多点的田间试验表明,OsNRT1.1A过表达植株在高氮和低氮条件下均表现出显著的增产效果。尤其在低氮条件下,OsNRT1.1A过表达株系小区产量以及氮利用效率最高可提高至60%, 且在高氮条件下可提早开花2周以上,从而有效缩短了水稻成熟时间。该研究成果为培育兼具高产与早熟品种,克服农业生产中高肥导致的“贪青晚熟”问题提供了解决方案,具有巨大的应用潜力。该项成果于2月24日在Plant Cell杂志在线发表,并被该刊作为该期的精品论文推送。

    与此同时,植物基因组国家重点实验室左建儒研究员、李家洋院士、分子发育国家重点实验室陈凡研究员与中国水稻所钱前研究员、山东省农科院谢先芝研究员等团队合作,于2月21日在Nature Communications杂志报道鉴定了一个调控氮利用效率的基因ARE1,发现其通过调控氮利用效率提高水稻产量的遗传学机制。

    该团队前期的工作发现,氮同化的一个关键酶谷氨酸合成酶基因的突变导致氮缺乏综合征(Yang et al., Molecular Plant, 2016)。在后续研究中,团队科研人员发现are1突变可以部分抑制谷氨酸合成酶基因突变导致的氮缺乏综合征表型。分子遗传学研究发现这种氮缺乏综合征的抑制效应是由一个高度保守基因ARE1的突变(即are1突变)导致。are1变异具有延缓水稻植株衰老和耐受氮饥饿的特征,在低氮肥施用条件下(约正常施氮量的50%)具有较高的氮素利用效率,因而提高10%-20%的产量。对2155份水稻材料基因组的分析发现,在部分18%籼稻品种和48% aus (一类主要种植在南亚土壤贫瘠地区的品种)中,ARE1启动子中都有一段小的插入片段,导致ARE1的表达降低,而ARE1表达量的降低与产量直接相关。因此,ARE1是一个氮利用效率的重要调控基因,对减少氮肥施用和提高水稻产量具有重要应用前景。

    最近数年,中国科学院遗传与发育生物学研究所及其所属三个国家重点实验室的水稻氮高效研究团队获得了系统性的成果,在国际相关领域引起了广泛关注。在团队联合攻关的基础上形成了以储成才研究员为学术带头人、左建儒研究员等为学术骨干的科技部“资源高效利用水稻的分子设计”创新团队,旨在系统深入研究水稻氮高效、光合高效等重大科学问题。我们期待团队成员在相关领域取得的更多突破性进展,为分子设计主导的新绿色革命做出原创性的科学贡献。

      

    来源机构: 中国科学院遗传与发育生物学研究所 | 点击量:1076
  • 摘要:

    4月19日,在北京举行的《食物进化》观影暨转基因科普交流会上,中国工程院院士陈君石解读了美国毒理学会的声明,并强调,大量科学数据表明,转基因食品和传统食品同样安全和具有营养,这也是科学界的共识。《食物进化》是一部探讨转基因话题的纪录片,影片于2017年在北美上映。

    2017年11月,美国毒理学会发表了一项关于转基因食品和饲料安全性的立场声明,该声明表示,在 20 年中,没有任何可证实的证据表明转基因作物有可能对健康产生不利影响。

    陈君石说,该声明的主要观点是,转基因作物中表达的蛋白质经过系统的安全性评价程序,新作物和母体作物在营养和非营养成分方面没有明显差异,其它如基因组/转录组和代谢物表达、动物致敏性试验等方面也未见异常,因此可以说转基因食品与传统食品同样安全和具有营养;转基因食品的标识与其安全性无关,而是出于消费者知情权的需要。

    北京大学中国农业政策研究中心主任黄季焜教授分享了其团队关于转基因产业化对社会经济影响的研究。黄季焜指出,农业生产并不只是“增产”的问题,还在考虑农民的收入提高、健康和环保问题,“转基因具有综合优势,能够增加农民收入、增强中国农业竞争力、减少进口、改善环境,还有利于保障消费者的食品安全。”

    《食物进化》制片人斯科特·肯尼迪在观影现场表示,一些反对转基因产品的人是在传播谣言或不正确的信息。

    中国科学院遗传与发育研究所高级工程师姜韬认为该片给予了正反两方充分表达的机会,强调对话、交流、沟通。

    巴拉圭大豆生产者协会董事艾诺·米歇尔斯表示,公众仍然缺乏转基因技术的相关信息,需要告诉他们科学的知识,尤其要让公众知道任何一个转基因作物在市场前都要经过漫长、严格的审评,所以它们是安全的。

    来源机构: 科学网 | 点击量:1166
  • 摘要:

    水稻是我国三大主粮之一,其谷粒大小和形状(粒型)决定稻米的产量和外观品质。近十年来,水稻粒型调控机理研究取得了较大的进展,许多重要粒型基因被克隆和研究。但目前已知的多数粒型基因难以归类到已知调控途径,报道的信号通路信息也呈现片断化的特点,极大限制了对粒型调控分子机理的认识,制约了其在作物高产优质分子育种中的应用。

    近日,中国科学院植物研究所宋献军研究组与中国水稻研究所庄杰云研究组合作,借助现代高通量SLAF测序技术,在水稻中鉴定到超过40个粒型和产量QTL位点。在此基础上,研究人员定位并克隆了一个控制谷粒长度和产量的基因TGW3,该基因编码一个类似于GSK3/SHAGGY的激酶TGW3。研究发现,TGW3是谷粒大小的负向调节因子,能够通过增加颖壳细胞大小、减少细胞数目,从而使颖壳变长,谷粒变大、变重;TGW3的大粒等位基因的第三内含子核苷酸碱基发生转变,改变其mRNA的剪切方式,导致其第三和第四外显子的丢失,其编码蛋白丧失形成二聚体的功能。通过水稻种质资源序列测定分析,研究人员找到了其他两个具有长粒表型的遗传材料,其编码序列与本次发现的大粒亲本相同,显示了该基因位点的稀缺性。进一步研究表明,TGW3位点在水稻驯化过程中,并没有受到人工的选择,将其大粒等位基因TGW3JZ导入主栽品种“黄华占”中可以提高产量10%以上,显示了该位点在水稻高产育种中具有较好的利用潜力。

    该研究深入揭示了水稻超大粒的遗传构成,并找到一个新的谷粒大小调控开关,为深入研究作物粒型调控的分子机制和遗传调控网络提供了新的切入点,对高产、优质作物的分子育种具有重要意义。

    相关研究成果发表在Molecular Plant上。中国水稻研究所副研究员应杰政、植物所宋献军组博士研究生马铭和硕士研究生白琛为论文共同第一作者,研究员宋献军为通讯作者。该研究得到了中科院“分子模块设计育种创新体系先导科技专项”和国家自然科学基金项目资助。

    来源机构: 中国科学院 | 点击量:1193
  • 摘要:

    耕地盐碱化影响粮食作物生长,提高作物的耐盐性,使盐碱地像普通耕地那样造福人类,是全球植物学家的追求。近日,湖南大学生物学院刘选明教授研究团队发现了一个能够降低土地盐碱化对水稻产量影响的新基因STRK1,并揭示了背后的分子作用机制。相关研究成果3月27日发表在国际顶尖植物学期刊Plant Cell,同时被作为亮点推荐。这项成果将为水稻耐盐品种的选育提供理论指导和技术支持。

    目前,全球有9.5亿公顷盐碱地,其中1亿公顷在中国。同时,还约有20%的灌溉农田因气候变暖导致盐碱化,影响作物产量。水稻是我国的第一大粮食作物,容易受到高盐环境产生的高渗透影响而减产或死亡。如何提高水稻的耐盐性,使盐碱地里也稻花飘香,湖南大学刘选明团队开展了近5年的研究。

    研究过程中,团队成功筛选、鉴定到了一个可以提高水稻耐盐性的基因STRK1,其转基因株系在正常条件下与普通水稻没有区别,而高盐渗透条件下能明显提高水稻耐盐性和产量。该团队进一步探究了STRK1提高水稻耐盐性的分子机制。

    “我们发现STRK1在受到高盐渗透后发生自磷酸化,并通过磷酸化与其相互作用的过氧化氢酶C的210位的酪氨酸残基,显著提高过氧化氢酶活性,从而将过量有害的过氧化氢分解为水和氧气,降低高盐渗透造成的危害,提高水稻耐盐性和产量。”研究团队成员林建中告诉记者。

    该研究为进一步解析植物耐盐的分子机制奠定了重要基础,并提供了耐盐的特征性分子标记。另据了解,该论文也是湖南省本土水稻基础研究领域首次发表在该期刊的研究成果。湖南大学生物学院周延彪、刘聪、唐冬英和燕璐为论文的共同第一作者,刘选明和林建中为共同通讯作者。湖南亚华种业科学研究院杨远柱研究员团队和中国科学院上海植物生理生态研究所李来庚研究员团队参与了部分研究。

    来源机构: 基因农业 | 点击量:1190
  • 摘要:

    21世纪是生命科学的世纪,转基因作为生命科学的核心技术,在食品、农业、环保、医药等领域有着广阔的应用。转基因技术在农业领域的研发和应用,促使转基因农作物种植面积逐渐扩大,因而转基因农产品和含转基因成分的食品所占市场比重越来越大。与此同时,转基因食品食用安全性越来越受到各方关注。转基因食品即基因修饰食品(geneticallymodifiedfood,GMF),是指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品和食品添加剂,是以转基因生物为原料加工生产的食品。衡量转基因农产品食用安全性的指标主要包括营养成分(与非转基因农产品之间是否存在显著性差异)和抗营养因子、毒性及致敏性、标记基因的安全性(如耐抗生素)以及非预期效应(长期效应)。2016年转基因作物的全球种植面积高达1.851亿hm2,比2015年的1.797亿hm2增加了540万hm2,即增加了3%,除2015年以外,这是第20个增长年份。全球26个国家(包括19个发展中国家和7个发达国家)种植了转基因作物,其中发展中国家的种植面积占全球转基因作物种植面积的54%,而发达国家的种植面积占46%。除了四大作物(玉米、大豆、棉花和油菜)外,转基因作物还扩展到了甜菜、苹果、木瓜、茄子和马铃薯等农作物,为消费者提供了更多样的选择。

    与传统育种技术不同,转基因技术为创造优良种质资源和培育植物新品种开辟了新的道路。然而,转基因作物对环境和人类健康可能存在的风险也不能忽视。目前,一些人认为转基因作物的开发和使用是农业发展的关键,而一些人则对转基因农产品的营养成分、毒理性、潜在致敏性、外源基因等安全性存在担忧,认为这种技术进一步加大了食品安全的风险。因此,有必要加强转基因食品的安全性评价研究,本文从营养学、毒理学、致敏性、免疫性等角度评价了转基因农产品食用安全性,阐述了国内外转基因农产品的安全监管现状,并在此基础上指出了我国转基因产业发展存在的问题,提出了合理的发展建议,以期为转基因产业的发展提供参考。

    一、转基因农产品食用安全性研究现状

    目前,关于转基因农产品食用安全性的评价主要包括营养学评价、新表达蛋白和全食品的毒理学评价、致敏性评价和免疫安全性评价,并结合期望效应和非期望效应进行综合性评价。

    1、转基因农产品营养学评价

    营养学评价是转基因农产品食用安全性评价的重要组成部分,其主要依据实质等同性原则。目前,国内外许多学者已对转基因番茄、大豆、水稻、玉米、马铃薯等农产品的营养组成、含量及其营养价值等进行大量研究。如美国食品和药物管理局评估比较了反义PGcDNA转基因番茄FLAVRSAVR和常规番茄的营养成分,发现两者没有显著区别。美国Monsanto公司有关人员对草苷膦抗性转基因大豆与常规对照大豆种子之间的关键营养成分进行了比较研究,结果并未发现两者存在差异。朱元招等研究抗草甘膦大豆及豆粕营养成分和抗营养因子时发现,两者相比未发生显著变化,在营养上具有实质等同性。Cao等发现转BtCry1c基因水稻和非转基因对照的营养成分相似。杨瑞芳等通过对比转基因抗虫水稻秀水134-Bt与其原亲本秀水13中稻米的关键营养成分,指出134-Bt保留了原亲本水稻的关键营养成分。左娇等归纳多年研究结果,均得出“食用转基因玉米是安全”的结论。研究表明,国际上批准生产的转基因农产品、我国颁发安全证书的转Bt基因水稻和转植酸酶玉米均与非转基因农产品具有等同的营养功效。

    2、转基因农产品毒理学评价

    毒理学评价是转基因农产品安全性评价必不可少的一部分。目前国内外关于转基因农产品的毒理学评价报道较多,研究均表明转基因食品与其亲本对照具有同样的安全性。如荷兰瓦赫宁根大学的学者用转Bt基因的西红柿喂养老鼠和兔子,并对其进行了健康评价,发现短期内老鼠和兔子均未出现不良反应,在其体内也没检测到发生免疫毒性的蛋白质。Cao等分别把转BtCry1c基因水稻和非转基因对照按照70%的比例添加到饲料中,对大鼠进行90d的喂养试验,发现动物无进食量、血生化、脏器重及病理学等不良现象及异常现象。Liu等通过大鼠90d喂养实验发现,食用转cryAc-M玉米的大鼠未出现不良反应,转基因玉米与传统玉米同样安全。此外,2002年美国国家研究委员会(USNationalResearchCouncil)调查8.1亿hm2商业化种植的转基因作物长达14年,宣布未发现其对人类健康和环境有害。Nicolia等总结了从2002-2012年总共1783项关于转基因作物的研究结果,均表明转基因作物到目前为止对人类或动物无害,其中有43.2%与转基因食品、饲料有关。

    经外源基因表达产物和转基因全食品毒理学评价证明,国际及国内批准生产和颁发安全证书的转基因农产品(包括大豆、玉米、大米等)与非转基因对照同样不具有毒理学意义上的安全风险。

    3、转基因农产品致敏性评价?

    FAO/WHO在国际食品生物技术委员会与国际生命科学会判定树的基础上进行修改和补充的判定树法是目前国际上转基因农产品致敏性安全评价最常用的方法,主要从外源基因来源判断、氨基酸序列相似性比较、特异血清筛选试验、靶向血清筛选试验、模拟胃肠液消化试验、动物模型建立这五方面进行评价。其中BN大鼠是转基因农产品蛋白致敏性评价中最适合的动物模型。向钱等研究也证实BN大鼠致敏动物模型是比较理想的评价食物蛋白质过敏性的动物模型。Dearman等和Knippels等研究表明,BN大鼠免疫球蛋白(特别是IgE)具有高反应性,在遗传特性上与食物过敏人群非常相似,较适合作为转基因食品蛋白致敏的动物模型。Zhou等研究发现BN大鼠会对重组后的人乳铁蛋白产生的过敏反应较弱。贾旭东等通过全食品喂饲的方式给予BN大鼠S86转基因大米,结果并未发现该转基因大米对BN大鼠具有致敏性。

    4、转基因农产品免疫性评价

    免疫安全性评价作为转基因食品安全性评价中极为敏感、有效的评价手段已成为科学家研究的热点之一,主要包括组织病理学观察、免疫器官指数分析、常规非特异性免疫功能分析、特异性体液免疫分析、细胞免疫分析、肠道黏膜免疫分析6个方面。例如邢福国等结果表明转Cry1Ac/Sck基因大米对小鼠免疫功能的影响与非转基因亲本大米基本相同,未对小鼠免疫功能产生不良影响。Zhou等发现重组人乳铁蛋白(rhlF)与已知的牛乳过敏原氨基酸序列的相似度高达71.4%,而且未发现rhLF与鸡蛋、牛奶过敏患者血清中的IgE发生特异性免疫结合。Teshima等评价转基因玉米对实验动物(大鼠和小鼠)机体免疫力的影响,结果发现转基因玉米组除血清中目的蛋白IgA和IgE未被检出,并且目的蛋白IgG轻度升高外,其他指标均未发现异常。目前,国内对转基因农产品免疫性评价的研究多集中在对全血和血液生化指标的分析,因此,建立一套实用完善的转基因食品免疫安全性评价标准和规程刻不容缓。

    5、转基因农产品非预期效应

    非预期效应包括可预料的非预期效应和非可预料的预期效应,其研究方法主要包括转录组学、蛋白质组学和代谢学。Cheng等研究表明,在转录组学水平上,常规大豆品系间基因表达差异水平要显著高于转CP4-epsps基因大豆与非转基因对照间的差异。Lehesranta等应用蛋白质组学技术筛查转基因马铃薯与受体马铃薯的差异蛋白质。Le等应用代谢组学技术筛查转基因拟南芥与受体拟南芥的差异代谢产物等。

    二、国内外转基因农产品生产及监管现状

    目前全球26个国家(19个发展中国家和7个发达国家)种植了转基因作物(表1),截至2016年种植面积达到1.851亿hm2,自1996年转基因作物商业化以来增加了110倍。其中,转基因大豆的种植面积占全球转基因作物种植面积的50%,复合性状转基因作物占全球转基因作物种植面积的41%,仅次于耐除草剂转基因作物(占比为47%)。然而在对转基因作物及食品的安全性监管理念和现状上,全球主要转基因作物种植国家,如发达国家美国、欧盟、日本、加拿大等,发展中国家巴西、阿根廷等,存在差异较大。

    1、主要发达国家和地区?

    1)美国

    2016年国际农业生物技术应用服务组织(TheInternationalServicefortheAcquisitionofAgri-biotechApplications,ISAAA)报告称,美国转基因农作物种植面积达到7290万hm2,占全球种植面积的40%,是全球转基因作物的主要种植国家。除转基因小麦未被批准商业化种植(仅允许试验和研发)外,主要作物如大豆、玉米、棉花等皆有转基因品种。美国农业部(USDA)统计表明,截至2016年,美国各州种植大豆平均90%以上为转基因品种。在民众态度方面,McCluskey等调查发现,当转基因食品价格低于非转基因食品约23.9%时,大部分美国受访者会选择购买。

    在立法和监管上,美国采取的是以产品为基础的立法模式,奉行“可靠的科学原则”,施行非强制性的标识制度,要求只有转基因食品与传统食物的成分有重大不同,或含有致敏性成分时才需标识。在州立法层面上,俄勒冈州、加利福尼亚和华盛顿州分别于2002年、2012年、2013年试图以公民投票方式对强制转基因标识等加以立法,但结果都未通过。2013年5月起,美国东北部的康涅狄格、缅因、佛蒙特三个州,分别通过了转基因强制标识法案。三个州法案相似之处在于:

    转基因食品必须强制标识,且规定了标识产品范围与内容;

    处罚规定相同,要求任何被发现违法者将按每件商品,处以每天不超过1000美元的民事罚款;

    转基因食品不得被称为“天然的”食品。

    由于长期以来美国缺乏关于转基因食品标识的统一规定,美国总统奥巴马于2016年7月29日签署了强制标识转基因食品的法案。新法要求,食品生产商需要标识产品中的转基因成分,但可自主选择标识形式,使用文字、符号或由智能手机读取的二维码。农业部将利用两年时间撰写相关规定,包括说明食品中究竟含有多少成分的“生物工程加工物质”才必须标注转基因成分。该法案将取代美国佛蒙特州此前通过的一项法案,成为全美通用的转基因标识法案。

    2)欧盟

    与美国不同,欧盟严格限制转基因农作物的种植,针对转基因农作物种植采取下放决定权的管理模式,即允许欧盟成员国自行批准、禁止或限制在本国境内种植转基因农作物。以玉米为例,MON810型玉米是目前唯一在欧盟获批可商业化种植的转基因作物,但其种植面积仅占欧盟玉米总种植面积的1.56%,仅限于几个欧盟国家内种植。在消费者认知和态度上,欧盟有70%的人表示不想吃转基因食品,他们对转基因食品安全问题十分敏感。但同时也有一些研究显示有小部分的欧盟消费者愿意购买转基因产品。截至2016年,欧盟仅有4个国家种植了转基因玉米:西班牙(129081hm2)、葡萄牙(7069hm2)、斯洛伐克(138hm2)、捷克(75hm2),总种植面积136363hm2,比2015年的116870hm2增加了17%。除种植以外,欧洲也进口转基因农产品以满足地区内各国的需求。进口作物中,转基因大豆尤为受到欢迎。美国农业部的数据显示,2016年欧盟地区进口豆粕约2095万t,大豆1300万t,是世界第二的大豆及大豆制品进口市场。欧盟委员会在一份声明中提到:所有通过审批的转基因作物及其产品在进入欧盟市场前都证明了其安全性,并指出所有审批对象均经过了欧洲食品安全局(EuropeanFoodSafetyAuthority)的严格检查。

    当前全球范围内关于转基因食品的管理和监督,欧盟转基因法规体系比较系统和全面。欧盟在20世纪80年代末建立了生物技术法规,以后不断根据形势变化,进行了多次修改和补充,由于欧盟境内频发的关于转基因产品食用安全上的报道,促使欧盟在法律层面对转基因技术及产品制定了较为严格的规定。其法律管制框架分为两个层次:第一层次针对转基因生物(如农作物);第二层次针对转基因食品和转基因生物加工过程中出现的特殊问题。此外,欧盟还设立了欧盟食品安全管理局(EFSA),用于监督管理食品的安全生产,包括转基因农产品的生产和进口。在转基因农产品审批方面,取消了各成员国进行风险评估和审批的权力,统一交由欧盟行使,并废除允许各成员国自行决定是否进口转基因农产品的权力,即废除原有的“简易程序”。另外,欧盟标识制度和可追溯性法规也值得一提:标识制度规定转基因食品安全性的阈值为0.9%,即食品中转基因成分含量在0.9%以下时才可不贴标签;可追溯性法规则规定,应建立转基因生物的标识系统,使每一种转基因生物都有一个独一无二的标识代码,无论生产商还是经销商都必须建立信息档案,从而形成了一个可以严格追踪转基因食品去向的系统。

    3)日本

    目前日本尚未批准在其境内商业化种植转基因农作物,但市场上有大量经食品安全委员会审查后允许进口的转基因农产品,包括8种土豆、12种大豆、181种玉米等。《朝日新闻》曾报道,在日本进口的约3000万t谷物中,约有1700万t为转基因农作物。

    关于标识制度,日本采取的是定量部分强制性标识,即对特定类别产品只要其转基因成分含量超过阈值就必须标识,如日本规定对豆腐、玉米小食品、纳豆等24种由大豆或玉米制成的食品进行转基因标识,设定阈值为5%。在转基因食品溯源上,日本在农林水产省和厚生劳动省的监督管理下,依据转基因食品标识标注法,主要通过IP身份保存系统和标签标识系统,初步建立了日本转基因产品溯源管理模式。文部科学省、通产省、农林水产省和厚生劳动省四个主管部门分别制定了相关管理法规,规定安全性评价程序为开发者先行评价,继而由政府组织专家进行再次审查。

    4)加拿大

    加拿大是全球排名第四的转基因作物种植国,2016年种植面积为1155万hm2,比2015年(1095万hm2)增加了5%,平均应用率为93%,与2015年持平。2016年加拿大种植的四大转基因作物为油菜(753万hm2)、大豆(208万hm2)、玉米(149万hm2)和甜菜(8000hm2,应用率为100%),并且首次种植了低木质素苜蓿(809hm2)。这些作物的总种植面积也增加了5%,从2015年的1174万hm2增加到1238万hm2。该国在增加油菜、大豆和玉米总种植面积的同时,增加了相应转基因品种的种植面积。加拿大油菜委员会通过增产技术积极推进到2025年生产2600万t油菜的战略计划。大豆种植面积的增加是由于其盈利性和高油籽价格。对于玉米来说,因为较低的汽油价格,汽油和乙醇消费的增加刺激了玉米的种植。

    作为转基因作物种植和出口大国,加拿大政府对转基因食品持支持态度。在立法和监管上面,加拿大没有针对转基因生物安全的专门立法,而是在法律制度中分散存在。加拿大政府对转基因食品的安全管理以产品本身为基础,而不涉及产品生产过程,主要体现在全面上市前安全评估制度和食品标签制度两个方面。转基因食品在加拿大进行商业化上市销售前需经过加拿大卫生部、环境部和渔业海洋部等部门严格的安全评估过程,上市后接受加拿大卫生部和加拿大食品检验局通过食品标签制度管理。当某一转基因食品通过安全性评估上市销售后,加拿大政府对转基因食品的种植不作继续监管。在标签管理制度上,目前加拿大对转基因生物及其产品的标签采取自愿标识的方式,也没有明确要求转基因成分含量限值。

    2、主要发展中国家?

    1)巴西

    自2003年巴西政府正式批准转基因大豆以来,转基因作物种植面积逐年递增,成为转基因作物种植面积增长最快的国家。目前巴西已成为全球转基因作物种植面积和大豆出口的第二大国家。在立法和监管上,巴西最新的《生物安全法》实施条例指出转基因生物风险评估最终由国家生物安全技术委员会决定。在管理体系上,巴西转基因生物安全管理机构分工明确,其中转基因生物及产品安全评价由国家生物安全技术委员会或国家生物安全理事会批准决定。此外,国家建立了生物安全信息发布系统(SIB),系统发布与转基因生物技术及其产品相关的分析、批准、注册、监控和调查活动的信息。在标识管理上,巴西《生物安全法》及相关条例规定,转基因成分含量超过1%的食品必须在商品标签含有警示标识,警示标识由一个黄色三角形中间黑色大写字母“T”构成。但该警示标识限制了对转基因食品的消费,巴西众议院全会于2015年4月28日通过了关于转基因食品标签无须带有警示标识的法律草案。根据此法律草案,以转基因饲料饲养的动物,其衍生产品也不需要在标签中带有警示标识;制成品中转基因成分含量超过1%的食品,厂商仍必须向消费者提供关于转基因性质的信息,但该法律草案并未规定信息提供的标准。

    2)阿根廷

    2016年,阿根廷仍然保持其全球第三大转基因作物生产国的排名,仅次于美国和巴西,占全球种植面积的13%。该国种植了2382万hm2转基因作物,其中包括870万hm2转基因大豆、达到最高纪录的474万hm2转基因玉米和种植面积有所减少的38万hm2转基因棉花,比2015年的2429万hm2减少67万hm2,这主要是因为大豆种植面积的减少,还有小部分原因是全球棉花价格低导致的棉花种植面积的减少。不利的气候条件影响了小麦的种植,还影响了仅次于小麦的第二大作物大豆的种植。另一方面,玉米种植面积的增加主要是因为有利的气候条件。由于阿根廷转基因作物几乎达到了97%的最大应用率,转基因作物商业化的扩张将通过应用新的作物和性状来实现。

    在立法和监管方面,阿根廷具有较为完整的法律监管体系。其中,农畜渔食秘书处(SAGPYA)是该国生物技术及其产品的主管部门,也是转基因作物产业化的最终决策机构。审批程序有环境释放、生产性试验和产业化种植的审批。体系管理采用分阶段的模式,即在转基因作物的实验研究阶段、环境释放阶段、生产性试验阶段和产业化生产阶段采取不同的监管措施。在转基因食品标识方面,阿根廷不强制要求对转基因食品进行标识,因为民众充分信任本国国内的法规和标准体系,转基因作物经审批后,其食用安全性便已经得到确认,同时目前转基因食品和非转基因食品在营养成分方面并无不同,也没有负面作用,因此阿根廷认为不应该强制对转基因食品进行标识。

    综上所述,不同国家和地区在转基因作物及食品的安全性监管理念和现状上存在差异。美国作为当前世界上主要转基因研发和大规模商业化种植的大国,在现行法律和法规上对转基因监管较为包容和支持,而民众大多以价格进行经济理性上的选择和接纳。整体而言,相比较于欧盟和日本的谨慎和保守的监管体制,美国大众主流观念和法律对转基因安全性持较为信任的态度。

    3、我国转基因生产及监管现状?

    1)我国转基因农作物种植现状及公众态度

    2016年,ISAAA发布年度报告称我国转基因作物种植面积约为279万公顷,居世界第八位,主要种植作物为转Bt基因棉花,种植面积为278万公顷,此外,我国还种植少部分转基因番木瓜和杨树,转基因抗病毒番木瓜种植面积为9000公顷,转基因杨树种植面积不到10000公顷。截至2012年底,我国转基因棉花种植率已达95%,河北、山东、河南、安徽等植棉大省已达100%。2014年我国进口转基因大豆7017万吨,转基因豆粕超过5600万吨。

    公众态度方面,不同调查研究的结果并不一致。例如,McCluskey等于2002年在北京的一家超市、两个市外市场和一个购物区内对599人进行的采访表明,我国消费者对转基因的态度相比于其他欧盟、日本等国家是较为赞成的,趋向于积极方面。而黄季焜等在调查中发现大约20%的中国消费表明即使转基因食物价格有大幅度下降也绝不会购买。

    2)我国转基因相关法律法规

    我国在2000年修订的《中华人民共和国食品安全法》第六十九条规定,生产经营转基因食品应当按照规定显著标识,未按规定进行标识,最高可处货值5倍以上10倍以下罚款,情节严重的责令停产停业,直至吊销许可证;并对我国转基因安全监管机构职责进行初步划分,其中建立了食品安全风险监测制度、食品安全风险评估制度等,在一定程度上解决了我国食品安全领域面临的一些亟待解决的问题。2001年,中国国务院颁布的《农业转基因生物安全管理条例》在农业生物转基因工程的试验和研究、生产和加工、经营和流通、进口和出口各活动环节的所需条件等作了较详细的规定。2002年以来,农业部和国家质检总局根据《农业转基因生物安全管理条例》先后制定了5个配套规章,即《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》、《农业转基因生物标识管理办法》、《农业转基因生物加工审批办法》和《进出境转基因产品检验检疫管理办法》,发布了农业转基因生物标识目录,并建立了从研究、实验、生产、加工、经营、进口许可审批到标识管理的一系列制度。2002年卫生部根据《中华人民共和国食品卫生法》和《农业转基因生物安全管理条例》,制定并公布了《转基因食品卫生管理办法》,针对转基因食品安全和卫生管理制定的法规,建立了转基因食品食用安全性和营养质量评价制度和标识制度。2009年2月28日,《中华人民共和国食品安全法》发布,明确转基因食品安全管理适用本法;法律、行政法规另有规定的,依照其规定,即在《农业转基因生物安全管理条例》没有规定的情况下,适用《食品安全法》。2015年和2016年,农业部分别印发和制定了《农业部2015年农业转基因生物安全监管工作方案》和《2016年农业转基因生物安全监管工作方案》,以持续加强农业转基因生物研究、试验、生产、加工的安全监管,并确保其规范有序。

    三、我国现阶段发展转基因农产品面临的问题

    1、转基因相关法律不完善

    目前我国关于转基因食品安全立法存在立法层次低、部门协调不好等问题,如现阶段法律仅局限于一些行政法规和部门规章,尚未见一部从整个生物安全角度对转基因生物技术及产品的监督管理作出全面、系统规定的高立法层次的综合法律。此外,当前我国法律中强制标识制度虽然严格,但却对转基因成分的含量没有规定。加之标签上呈递的内容有限,过于简单的信息难以保障消费者的知情权。同时由于“显著标识”的定义不明确,在转基因与非转基因产品相比没有优势的现状下,转基因标识系统的不规范造成消费者在超市消费时,会有误买转基因食品的情况发生。

    2、安全监管执行难

    当前转基因相关法律和法规在执行中出现很多现实难题,如机构设置、安全性认定和商业种植认定等。此外,依托一些科研院校进行安全性认定和资质评定出现了信息不对称状态下的认定失责和监管不力现象,加剧了公众的恐慌和不信任。另外,基层农业从业者和食品安全从业人员虽然自2009年以来对农产品质量安全监管和食品安全监管力度加大,但现实中“属地管理”使得中央与地方权责划分出现脱节,即政策法律制度在中央,执行操作在地方,导致现实中的地方监管出现实质性的缺位。

    3、公众对转基因安全性了解甚少

    在现有国情下,发展转基因生物技术已势不可挡。我国转基因重大专项中有25%的经费用于安全性研究,但由于相关科研成果并未公开,再加上当前某些媒体和公众人物及组织对转基因安全的“妖魔化”宣传和引导,加剧了公众对转基因食品安全的担忧和不信任。现如今农业部并未批准任何转基因主粮的种植,但是因为农作物的消耗量远远大于自给率,我国不得不选择大量进口转基因农作物如大豆等。这种自相矛盾的做法加剧了公众对转基因安全的担忧。同时,由于缺少相关转基因安全知识的宣传普及,而公众用来获取相关资讯的各大网站、社交平台等媒体又存在一些失真的内容和报道,导致公众对转基因农产品的食用安全性产生了极大的误解。另外,当前我国的转基因论战,“挺转”和“反转”意见分歧较大,且相关人士和群体的知识结构和储备差异甚大,因此客观且理性的对话较为欠缺,更加剧了公众的猜想和担忧,对政府监管和公信力形成较大压力。

    4促进我国转基因产业发展的相关对策及建议

    1、健全转基因相关法规

    对于我国法律法规出现上述的问题,制定一部完整的《生物安全法》势在必行,对转基因食品的安全保障适用此法。此外,通过完善强制标识法规和可追溯原则可以进一步保护消费者的知情权,并公开透明信息,保障生产者知情权。建议相关部门从我国现有技术条件以及消费者的态度出发,基于我国国情切实可行的规定能安全检测出的转基因成分的比例,借鉴欧盟和日本的法规,在0.9%和5%之间作出一个科学的选择,便于量化操作和执行。鉴于目前市场上转基因食品管理较为混乱,与美国不提倡消费者“知情权”不同的是,我国管制转基因食品的立足点始终以保障我国人民身体健康为首要目标,严格管理转基因作物种植和食品生产,同时加大处罚力度如提高罚款额度等,建立生产主体和企业的诚信档案。增加法律法规应有的透明度和公开度,配套相应的操作细则,做到有法可依、有法必依、执法必严、违法必究。

    2、加大转基因安全执行力度

    设立专门的转基因农产品商业化种植资质评定和转基因食品安全性认定机构,制定并严格执行详尽、统一的转基因安全评定标准。机构可依托科研院校设立,但应保持一定的独立性。实现专门的转基因农产品食用安全性监管小组在我国各地区、各级政府全覆盖,统一贯彻中央法律法规,加大地方监管力度,并确保不同行政层级之间的信息对称,减少中央和地方在政策制定和现实执行之间的矛盾。

    3、加强科普宣传

    由于我国公众对于转基因产品的态度不一,有必要适时进行科普活动。建议我国成立专门科普小组,学习美国联邦政府建立专门的网站,加强转基因有关知识的科普宣传。还可以在各大社交网站上及时收集和发布信息,并适时在各大高校、公共场所进行讲座,提高全民素养,为转基因技术的健康发展营造良好气氛。可以适当考虑增加公开且理性的辩论和对话,以引导公众正确认识转基因产品。转基因是一项新技术,也是一个新产业,具有广阔发展前景。作为一个新生事物,公众对其安全性的认识有一个过程,存在一些疑虑和担心也是很正常的。正是基于此,2015年的中央一号文件提出“加强农业转基因生物技术科学普及”。要对转基因发展的科研、产业化和行业管理三个层面作出全面统筹,使这项新技术实现服务社会、造福人类的价值。

    五、结语

    目前我国可耕地面积不断减少,人口数量持续上升,人们对食品品质的需求也日益增长。转基因农产品以其高产、抗病虫等优点得到快速发展,转基因农作物比重日益增加,发展转基因生物技术是不可回避的议题。虽然我国对转基因食品的食用安全性检测手段已与发达国家持平,检测指标也已超过了国外的标准,但缺少对成分含量的规定,以及一套信息明确的标识体系。社会各界在这一研究方面的关注度还远远不够,国家需进一步开展更为细致的研究。另一方面,需要对公众态度进行全面的调查,并采用恰当的手段普及转基因相关知识。为减少食品安全事故的发生,应综合借鉴美国、欧盟等发达国家相应法律法规,基于我国国情改进现有法规的不足,并加大各级执行力度,最大化减小转基因食品的安全隐患。

    来源机构: 基因农业 | 点击量:1184
  • 摘要:

    1月20日—21日,农业生物技术科研工作者的朋友圈被微信公众号“莱肯生物”的一则报道——《转基因抗虫水稻华恢1号获得美国FDA的商业化许可》刷屏。21日,科技日报记者就此采访了华恢1号水稻研发团队成员和相关业内专家。

    美国FDA:华恢1号水稻在美上市无需审批。

    “1月11日,我校张启发教授收到美国食品药品监督管理局(FDA)食品安全中心食品添加剂安全办公室主管Dennis M.Keefe博士的邮件。”21日,华恢1号水稻研发团队成员华中农业大学生命科学技术学院教授林拥军说。

    “邮件告知,FDA认为华中农业大学已经就华恢1号水稻的食用及饲用安全得出结论,即相较于源自商业化稻米的人类食品和动物饲料,来源于华恢1号稻米的人类食品和动物饲料在营养成分、安全性和其他相关参数上与其无实质性差异。因此,华恢1号稻米上市前无需经FDA的审查和批准。”林拥军说。

    据了解,本次审查的行政案卷已以文件形式存档,并保存于FDA食品安全和应用营养中心的食品添加剂安全办公室。

    “这说明FDA认可我国检测机构对华恢1号水稻进行的食用饲用安全评价以及营养评价的实验方法和数据,相信华恢1号的食用和饲用安全性。”林拥军说。

    华农团队:历时5年方获美国FDA许可

    华恢1号水稻由华中农业大学培育成功并于2009年获得中国农业部颁发的安全证书,2014年证书到期后续申请获批。

    业内人士透露,中国转基因水稻的产业化次序被置于玉米和大豆之后,并没有列入“十三五”期间转基因产业化作物名单,华中农业大学转基因水稻研发团队随之将目光投向了对生物技术产品态度更加开放的美国。

    “我们2013年向FDA正式提交申请,到最终获得商业化许可,经历了5年的时间。”林拥军说。

    研发团队成员华中农业大学生命科学技术学院副教授陈浩说,整个申请流程非常复杂,此后,FDA于2016年6月13日正式收到了来自华中农业大学的安全应用申请,团队在后续又提交了来自美国环保署(EPA)的信件和一些其他补充文件后最终顺利获得使用许可。

    业内专家:美国转基因商业化成熟一个推广一个

    “如此,一旦华恢1号水稻及其衍生组合产业化,其大米以及米粉、粉条等加工产品,就可以像青岛啤酒出口到美国一样简单。”曾任中国水稻所生物工程系第一任系主任、洛克菲勒基金会中国水稻生物工程项目首任首席科学家王大元说。“同时,这一事件也表明我国转基因安全评估严格全面,能顺利获得EPA的使用许可和FDA的食用安全认可。”中科院遗传与发育研究所生物学研究中心高级工程师姜韬说。

    自1996年以来,经FDA咨询后获得食品安全认证的转基因安全食品的案件已有156个。姜韬介绍,美国转基因安全评估采用科学原则,口粮转基因也无需特殊前提或条件,而是按照科学原则和市场规律,成熟一个推广一个。

    “这种美国让吃、我国还没让种的滞后局面希望能够改变。”姜韬说,相信我国会积极应对国际转基因产业化稳步发展的形势,不断创新监管和推广机制,以“十三五”的转基因产业化为主体目标,加快实施自主转基因作物的产业化。

    来源机构: 科技日报 | 点击量:1109
  • 摘要:

    据全国农技中心组织各省(区、市)测报技术人员和有关专家会商,结合水稻病虫基数、栽培制度、水稻品种、冬春季气候条件等因素综合分析,预计2018年水稻病虫害将呈偏重发生态势,重于上年,发生面积13.2亿亩次。其中,虫害发生面积9亿亩次,病害发生面积4.2亿亩次。发生特点:一是稻飞虱、稻纵卷叶螟发生区域广,华南、江南和长江中下游稻区偏重发生;二是二化螟在大部稻区呈明显回升态势,江南和长江中游稻区重发态势明显;三是稻瘟病在西南、江南、长江中下游和东北局部稻区偏重流行风险高,南方水稻黑条矮缩病在南方局部稻区存在重发流行风险。

    1 发生趋势

    1.1 虫害

    稻飞虱在华南、江南、长江中下游和西南部分稻区偏重发生,其他稻区中等发生,发生面积3.8亿亩次。稻纵卷叶螟总体中等发生,其中长江下游和江南部分稻区偏重发生,发生面积2.3亿亩次。二化螟在大部稻区呈明显回升趋势,总体偏重发生,其中江南和长江中游大部稻区偏重、部分稻区大发生,华南北部、西南北部和江淮中等发生,发生面积2.2亿亩次。三化螟总体偏轻发生,华南南部和西南北部中等发生,发生面积2,000万亩次。

    1.2 病害

    水稻纹枯病总体偏重发生,其中长江中游局部大发生,东北大部和西南南部中等发生,发生面积2.6亿亩。稻瘟病总体中等发生,西南东部、江南南部、长江中下游及东北局部稻区偏重流行风险高,发生面积7,500万亩次。稻曲病总体偏轻至中等发生,江南、长江中下游和江淮稻区中、晚稻局部偏重发生,发生面积4,500万亩。水稻病毒病总体偏轻发生,发生面积1,000万亩次,其中南方水稻黑条矮缩病在华南和江南局部稻区存在重发流行风险。

    2 预测依据

    2.1 病虫基数

    二化螟冬前越冬虫源面积和基数偏高,全国虫源面积分别比2016年和近5年同期增加6.4%和14.1%,平均每亩活虫量分别比2016年和近5年同期增加58.3%和15.3%,其中江南稻区和长江中游稻区亩活虫数分别高达4,000~9,000头、2,200~3,000头,具备偏重以上发生的虫源基数;“两迁”害虫境外虫源地冬春季温度偏高,有利于其越冬和春季的虫源积累。据越南植保局统计,2017年南方水稻黑条矮缩病在越南北部发生面积剧增,接近2010年重发年份,具备偏重流行的毒源基础。稻瘟病、稻曲病、水稻纹枯病等病害在常发区由于菌源基数不断积累,田间菌源量大,具备中等以上发生程度的菌源基础。

    2.2 耕作制度

    当前,全国水稻主产区以种植粗秆大穗、优质高产型品种为主,易形成适温高湿的田间小气候,有利于水稻病虫的发生为害。主栽品种抗病性参差不齐,加之抗病品种田间占比低、部分品种抗性退化或丧失,有利于稻瘟病、稻曲病等病害发生流行。南方稻区单、双季稻混栽面积大,桥梁田多,有利于“两迁”害虫、螟虫等水稻害虫辗转为害。另外,秸秆禁烧、自然还田等耕作措施虽有利于增加土壤有机质、培肥地力,但也有利于虫源、菌源基数的积累和病虫害的加重发生。

    2.3 气象条件

    据国家气候中心预测,2017年冬季,全国呈现气温偏高、降水北多南少的特征,温湿条件适合南方水稻主产区螟虫、水稻纹枯病、稻瘟病等病虫的越冬;2018年春季全国大部地区温度偏高,降水偏少,其中浙江南部、江西南部、湖南东南部、福建、广东大部偏少2~5成,有利于水稻螟虫的发生为害。

    来源机构: 世界农化网 | 点击量:1276
  • 摘要:

    中国科学院日前对提名2018年度国家科学技术奖励项目进行公示,其中包括2项植物保护领域成果。

    1 一种扩大杀虫谱高效杆状病毒生物农药的研制和产业化应用

    主要完成单位:中国科学院武汉病毒研究所、江西新龙生物科技股份有限公司、全国农业技术推广服务中心

    昆虫杆状病毒具有高效、安全、无污染,不易产生抗性等优点,是防治害虫的安全生物农药。但其产业化难,存在杀虫谱窄、杀虫速度慢、对紫外光敏感和生产成本偏高等4个世界性技术难题,难以大规模发展。该项目通过4个发明点取得突破:① 发现并分离具有自主知识产权的广谱甘蓝夜蛾核型多角体病毒中国株(MbMNPV-CHb1),该病毒可防治32种害虫,对我国11种重要农林害虫具有高杀虫活性,解决昆虫病毒杀虫谱窄,1种病毒只能防治1种害虫的技术难题;② 发明用两种替代宿主交替生产1种昆虫杆状病毒方法,解决该病毒难以用原始宿主大规模生产难题,并防止病毒长期在单一替代宿主中复制可能出现变异的风险;③ 发明新型环境友好昆虫病毒速效剂、光保护剂,用昆虫几丁质合成抑制剂、芳香族氨基酸等分别作为速效剂和光保护剂,研制杀虫速度快且高抗紫外光的制剂,解决杀虫速度慢和对紫外光敏感的难题;④ 创新生产工艺,发明病毒生产机械设备,发明病毒真菌生物防虫有机肥制作工艺,通过循环利用和减少劳动力解决生产成本偏高问题。广谱高效杆状病毒杀虫剂获得 4个制剂农药登记证、1个原药农药登记证,1个欧盟有机认证,建成年产千吨级昆虫病毒制剂生产线,在我国21个省(市、区)累计应用 4,066万亩,取得显著生态效益和经济效益,推动了我国及全球昆虫病毒生物农药产业发展。该项目成果具有国际领先水平,提名该项目为国家技术发明奖二等奖。

    2 寡糖植物免疫诱导剂创制关键技术研究及应用

    主要完成单位:中国科学院大连化学物理研究所、海南正业中农高科股份有限公司、全国农业技术推广服务中心、中国科学院过程工程研究所、大连凯飞化学股份有限公司、大连中科格莱克生物科技有限公司

    该项目创制了系列寡糖植物免疫诱导剂并实现了大规模推广应用。项目首先创制了系列具有自主知识产权的高效多糖降解酶,在此基础上,发明了酶法和膜分离耦合的寡糖制备工艺,攻克了寡糖制备过程中聚合度难以调控的技术瓶颈,实现了技术创新,形成清洁高效、具有我国自主知识产权的新技术和工艺路线。建立了系列寡糖单体分离技术,得到单一聚合度寡糖标准品30余种,制定了氨基寡糖素农药原药和母药的行业标准,并已实施。发现寡糖诱导植物抗病、抗逆等多种生物功能,深入揭示寡糖作用机制,提出糖链植物疫苗的新概念,攻克功能与机制的瓶颈问题。在上述基础上,研制出10余种寡糖植物免疫诱导剂并成功实现产业化,获得农药登记证11个,肥料登记证3个,建成1条年产寡糖百吨级原药生产线和两条年产千吨级寡糖植物免疫诱导剂生产线;在实际应用过程中研究并优化了寡糖植物免疫诱导剂在主要农作物上的田间应用技术,建立了以寡糖为核心的绿色防控技术体系,目前已在全国大规模应用推广8,580万亩次,取得直接和间接经济效益200多亿元,带动了我国生物农药产业发展,为解决我国食品安全及环境保护提供了技术和产品保障,实现了科技进步对经济和社会发展的有力推动。提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

    来源机构: 世界农化网 | 点击量:1785
  • 摘要:

    澳大利亚和新西兰食品标准局(FSANZ,简称“澳新局”)近日发布通告称,批准黄金大米(GR2E)在该国用于食品。这意味着转基因食品黄金大米离进入澳大利亚和新西兰的市场又近了一步。

    但黄金大米目前尚未获准在澳大利亚和新西兰种植,也不作为大宗商品或食品供应两国市场,而仅仅作为进出口贸易中的豁免条款:当出口到澳大利亚或新西兰的稻米或制品中无意混有黄金大米时,不再成为贸易事件,被退运或销毁。

    黄金大米通体金黄,被人们认为可以用于对抗贫困人口的维生素A缺乏症,但由于它是一种转基因稻米,长期以来面临安全性的争议。

    2008年6月,美国塔夫茨大学研究人员在湖南省衡南县江口镇中心小学对学生进行了“黄金大米”烹制米饭的人体实验,该实验未按《国务院农业转基因安全管理规定》向国内相关机构申报,而且未向受试儿童和家长充分说明情况,导致儿童“被实验”,其安全性和实验规范性遭遇强烈质疑,并引发公众疑虑。

    33份公众意见来源地包括中国

    2017年12月20日,澳新局在其官网发布通告,正式将黄金大米列入该局制定的《食品标准准则》(foodstandardscode)的S26(Schedule26)文件中。

    该公告显示,列入S26文件是一种澳新局的上市前批准(Pre-marketApproval)。获得该上市前批准,是转基因食品进入澳洲和新西兰市场的先决条件。

    根据当地法令,黄金大米需要标注转基因(geneticallymodified)标签——除非满足一系列的限定条件,比如在食物中含量极微,一千克食品中含量低于一克。这一要求针对所有在澳获批的转基因食品。

    澳大利亚政府联邦立法登记官网公布的最新的S26文件中汇编至2017年12月7日,尚未将黄金大米列入更新。已列入该文件的转基因食品包括74个转基因油菜、土豆、大豆品种。但转基因水稻此前只有一种获批:耐受除草剂的转基因水稻LLRICE62。

    黄金大米是澳新局批准的第二种转基因水稻品种。

    2016年11月16日,国际水稻研究所(IRRI)向澳新局递交了“将黄金大米列入S26文件”的申请,编号为A1138。国际水稻研究所总部位于菲律宾。它是一个非赢利性的、国际性的水稻研究机构。

    澳新局随后对该转基因稻米进行了食用安全性和营养方面的评价。

    2017年8月3日,澳新局在其官网发布公告称,该局经全面评估,包括饮食摄入(DIA)评估,确定黄金大米没有公共健康或安全问题。所以,他们开始征集公众意见。征集时间截至2017年9月14日18:00(堪培拉时间)。

    在该公告中,澳新局的首席执行官MarkBooth称,饮食摄入评估模拟了一种情况,假设澳大利亚居民食用都是黄金大米,那么,这可能导致人们对β-胡萝卜素的摄入量增加2%-13%,相当于大约1茶匙左右胡萝卜汁中胡萝卜素的量。

    MarkBooth表示,国际水稻研究所之所以申请将黄金大米列入澳新局的《食品标准准则》中,是为了避免贸易“事故”,比如,在他们出口到澳大利亚的稻米中无意混入了少量的黄金大米。

    在获得相应的贸易许可之前,货物中检出违禁的转基因农作物往往面临被销毁或被退运的结局。

    澳新局通报称,他们共收到33份公众意见,这些公众意见除了来自澳大利亚和新西兰,还有来自中国、巴西、荷兰/美国、日本、越南、肯尼亚、西班牙、阿根廷等国家的,其中23份意见支持黄金大米获批。

    黄金大米曾违规进入中国小学午餐被查处

    中国科学院院士、中国科学院上海生命科学研究院植物生态研究所研究员、上海辰山植物科学研究中心主任陈晓亚在2017年暑期院士专家论坛上曾表示,与普通的大米相比,黄金大米富含类胡萝卜素,能够给人们补充更多的维生素A。普通大米中维生素含量很低。

    但他也在回答网友提问时指出,任何技术都可以是一把“双刃剑”,转基因也不例外,需要通过严格生物监测和试验研究,加强转基因生物的安全管理和安全性评价,让生物技术更好地造福人类。

    GR2E是第二代黄金大米,其研发者——国际水稻研究所除了向澳新局提出申请,还向菲律宾、加拿大和美国提出了与食品相关的安全评估和监管申请,以谋求进入这些国家的市场。

    2000年1月,来自德国弗赖堡大学应用生物科学中心的PeterBeyer等人在国际学术期刊《科学》(Science)发表论文,提出了黄金大米的理论设计。

    黄金大米与中国消费者的“纠葛”始于生物医学研究伦理和科研诚信争端。

    据中国疾控中心官网2012年12月6日发布的调查情况通报,2008年6月2日中午,湖南省衡南县江口镇中心小学1组25名儿童随午餐每人食用了60克“黄金大米”米饭。“黄金大米”米饭系由美国塔夫茨大学研究人员汤光文在美国进行烹调后,携带入境。

    调查认定,项目所用“黄金大米”从境外带入时未经申报批准,违反了国务院农业转基因生物安全管理有关规定。项目在伦理审批和知情同意告知过程中,刻意隐瞒了试验中使用的是转基因大米,没有向学生家长提供完整的知情同意书,违反了卫生部《涉及人的生物医学研究伦理审查办法(试行)》规定以及科研伦理原则。参与该项目的中方研究者因此被给予了撤职、降级、党内警告等处分。

    来源机构: 世界农化网 | 点击量:1376