转基因技术
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    北京农业信息网报道一项最新发现,即Bt作物的害虫耐受性发展得比以前更快。2016年,世界各地的农民总共种植了超过2.4亿英亩(9800万公顷)的转基因玉米、棉花和大豆。这些作物有一个共同的特征,那就是能生产杀死害虫的苏云金芽孢杆菌(Bt)蛋白。Bt蛋白可杀死一些毛虫和甲虫等害虫,但对人体和环境无害。

    然而,一些科学家担心,在基因工程作物中广泛使用Bt蛋白会促进害虫耐受性的迅速提升,美国亚利桑那大学的研究人员便是其中的几位。他们通过研究,搞清了为什么有些害虫在某些情况下会很快适应,而在其他情况下则不能。为了验证科学家们关于耐受性的预测,农业和生命科学学院的Bruce Tabashnik和Yves Carriere对Bt作物种植以及有害生物反应的全球数据进行了统计分析,并将结果发表在了近期的《自然生物技术》杂志上。

    研究人员分析了36个案例数据,涉及发生在除南极洲以外所有大陆的10个国家的15种病虫害。他们发现,其中16个案例中出现了害虫耐受性增强的情况,同时Bt作物的抗虫效果有所下降,而在2015年,同样情况只有3例。在这16个案例中,害虫发展出耐受性的平均时间仅为5年。另外17个案例中,害虫仍未产生对Bt作物的耐受性,让人看到了一线曙光。Tabashnik指出,一些作物的抗虫效果还能持续20年。剩余的3个案例则被标记为“耐受性的早期预警”,即耐受性已经在统计学上显著,但还不足以造成明显后果。Fred Gould是北卡罗来纳州立大学昆虫学杰出教授,也是2016年国家科学院研究基因工程作物的领导者,他这样评价:“该研究为我们提供了强有力的证据,说明为延缓Bt作物耐受性而制定的高剂量或‘避难所(refuge)’策略富有成效。”

    根据该研究的结论,最好和最差的结果都支持基于进化原理所做出的预测。Carriere指出:“如同进化论所预期的那样,有利于Bt作物持续发挥抗虫作用的因素就是害虫耐受性的隐性遗传。”

    “避难所”是Bt作物之间种植的植物隔离带,通常包括标准的非Bt植物。在“避难所”中,害虫可以在不接触Bt毒素的情况下进食。在Bt作物附近建立“避难所”能减少两种具有耐受性的昆虫的交配机会,并使它们更容易与易感同伴一起繁殖后代。有了隐性遗传,耐受亲本和易感亲本之间的交配会繁殖出能被Bt作物杀死的后代。

    Carriere解释说,计算机模型分析显示,当害虫耐受性遗传是隐性时,“避难所”策略就能有效发挥作用。然而,虽然美国环境保护局已放宽了在美国建立“避难所”的要求,但对于“避难所”的价值和作用仍存在争议。Tabashnik认为,“避难所”能有效发挥作用的有力证据来棉铃虫,它们在印度已对Bt棉花迅速产生耐受性。 而在美国西南部,农民与学术界、产业界以及环境保护局的科学家合作,在农业部的领导下实施有效的“避难所”策略,并且取得了很好的效果。虽然印度同样需要实施“避难所”策略,但农民的合作意愿普遍不高。Tabashnik指出,同样的害虫,同样的作物,甚至是同样的Bt蛋白,但结果却迥然不同。

    新的研究表明,Bt作物的害虫耐受性发展得比以前更快,主要是因为对某些Bt蛋白的耐受性会导致对随后引入的作物生产的相关Bt蛋白易形成交叉耐受性。

    来源机构: 北京农业信息网 | 点击量:40
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    爱荷华州立大学的研究人员获得资助,以进一步发展创新技术,使他们能够搜索那些可能有助于增进人类健康的斑马鱼基因组的基因。

    研究人员将利用最新的基因编辑技术在斑马鱼身上制造精确的基因突变。该项目由美国国立卫生研究院提供了为期四年、合计298万美元的资助,目的是确定与人类和动物面临的一些最严重疾病有关的基因,包括癌症、血管疾病和神经系统疾病。

    通过识别与疾病相关的特定基因,然后再把它们重新打开,研究人员希望他们的发现能为各种疾病带来新的治疗方法。

    “我们需要确定基因治疗是否可行,”来自该研究小组的遗传发育与细胞生物学教授Jeff Essner说,“我们希望开发一个工具箱,使我们能够识别斑马鱼的基因,并最终识别人类的基因,由此达到可以治疗各种疾病的目标。”许多导致人类疾病的基因同样存在于斑马鱼基因组中,研究小组中一个遗传学和细胞生物学助理教授Maura McGrail说。“如果我们能发现影响斑马鱼疾病的基因,那么就有机会应用到人类身上,在人类疾病的研究上取得重大突破。”McGrail说。“基因组的大小和复杂性是相同的。尽管也有不同之处,但这是一个很好的起点。”艾斯和麦克格拉尔实验室拥有适合像斑马鱼这类小的淡水物种的生长的环境,此类物种只有几厘米长。而且斑马鱼的胚胎在母体外受精,是透明的,这使得科学家很容易利用基因编辑技术进行收集和靶向研究。

    研究人员甚至可以激活斑马鱼体内的荧光基因,使某些组织发光。Essner说,这样做提供了一个与预期目标一致的确定的基因编辑技术。它有着举世瞩目的关注度。

    ISU的团队还包括Drena Dobbs,一个遗传发育和细胞生物学的大学教授。团队将与罗切斯特、明尼苏达的梅奥诊所的Karl Clark和Stephen Ekker进行合作,正在进行人类细胞基因在体外培养的类似的基因编辑研究。

    来源机构: 爱荷华州立大学 | 点击量:73
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    农民们常常不遗余力地阻止病毒和蚜虫接触他们的田地,但爱荷华州立大学的科学家们正在设想未来这些有害物质有益于农作物。

    研究人员承认这是一个狂野的、高度投机的想法。但是这项研究将发现病毒、昆虫和植物之间如何相互作用的有价值的线索,并可能会诞生新的干预措施来保护食物供应。

    植物病理学和微生物学教授W. Allen Miller和Steve Whitham,正在为一个由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的多方面合作下的研究而不懈地努力,这要求研究者们设计一种方法改变昆虫传播植物病毒的途径由此传递抗病基因以供植物应对压力。四年来,该项目的资助资金总计为1030万美元,除爱荷华州外,还包括博伊斯汤普森研究、明尼苏达大学和加利福尼亚大学戴维斯学院的研究人员。博伊斯汤普森研究所的Georg Jander是该项目的首席研究员。

    这项研究的目的是利用成熟的玉米植株,利用昆虫传播病毒,激活具有理想特性的病毒。该小组希望开发一种快速应对作物威胁的方法,如干旱和疾病,在一个生长季节内给予保护。

    Miller说:“病毒非常适合这种用途,因为它们是天然的、可移动的基因包,可以在植物中表达蛋白质,但它们不会在植物种子中遗传。”。

    他说,这提供了一种内置的生物安全机制,以防止这些基因不再需要时在植物中长期存在。

    这是植物的大规模的基因疗法,”Whitham说。

    这个概念的原理是这样的:研究人员会通过将蚜虫,即植物树液上的微小昆虫的叮咬,将病毒引入玉米植株。当病毒感染玉米植株时,它们会激活玉米中的基因,从而帮助植物抵御干旱带来的压力或其他一系列问题。研究人员说,这样的过程可以比传统植物育种更快地发展抗逆性。

    Miller说,以这种方式部署病毒和昆虫需要经过数年的安全和环境测试,因此农民不应该期望很快使用这项研究。他说,仅仅通过这种方式研究病毒可能会对它们如何感染农作物和其他植物产生新的认识。

    Miller说:“不管最终结果如何,我们将学到很多关于病毒如何与昆虫媒介和植物相互作用的知识。” “我们希望本研究将为粮食生产应对各种不断变化的威胁提供一道曙光。”

    这项工作是DARPA的昆虫联盟计划的一部分,该计划旨在通过开发应对作物压力的传统应对措施来保障粮食生产,以确保粮食安全。Miller强调,研究人员将在整个项目中严格遵守安全规程,不会对环境造成污染。测试的最后阶段将在加利福尼亚大学的严格控制的温室里进行。

    来源机构: 爱荷华州立大学 | 点击量:29
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    一个由来自纽约康奈尔大学和德国图宾根普朗克遗传生物学研究所的研究人员组成的研究小组发现,在4000年前美国西南部的土著人开始使玉米适应温和的季节变化,并在接下来的2000年中不断改良玉米。研究人员们发表在《科学》杂志上的论文中,研究小组揭示了基因变异使植物适应于生活在更恶劣的环境中。

    玉米起源于墨西哥,大约4000年前就扩展到现在的美国西南部,迅速成为北美洲最重要的农作物之一。然而,研究人员注意到,在接下来的2000年玉米没有再向高地发展。为了更好地理解为什么发生延迟,研究人员研究了早在上世纪70年代在犹他高地的一个山洞里发现的2000岁的玉米棒子的化石样本。

    研究团队测序了15棒子的基因组并与其他玉米品系进行了比较。他们发现,洞穴周围的玉米植株不如其他生长在低海拔地区的玉米植株高,而且有更多的树枝,把这些植物描述得比其他玉米植物更浓密,这是一种能使植物在寒冷地区生长的特性。他们还发现,这种植物开花时间比大多数其他玉米植株早,这一特性有助于它在高海拔地区霜冻之前产生种子。

    预了解更多的细节,可阅读Max Planck Gesellschaft研究新闻。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:26
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    包括肯塔基大学(英国)的植物病理学家在内的研究人员发现了小麦瘟病这一毁灭性疾病的一个重要环节。北美洲的小麦没有受到小麦瘟病的影响,但2011年英国的研究人员在肯塔基普林斯顿的英国研究和教育中心的一个研究试验区发现了一个染病的小麦穗头。2016年小麦瘟病流行于孟加拉,今年又一次席卷全球。

    英国植物病理学系进行的研究显示,2011年收集到的病原体与南美小麦瘟病有着不同的遗传特性。这与美国一年生黑麦草和高羊茅的菌株密切相关,表明2011年事件是由禾本科牧草向小麦的“寄主跳跃”引起的。该研究小组还发现,孟加拉国2016年爆发的传染病很可能是通过引进南美真菌菌株而引起的。

    英国植物病理学家Mark Farman与来自日本的合作者一起发现了2011年小麦温病经历了一个关键的基因突变,该基因编码的蛋白质通常被认为是小麦品种具有抗病蛋白的关键。这种突变破坏了“良好”的蛋白质,使真菌通过避免识别来逃避小麦的抗性反应。这些信息将有助于刺激作物品种的发展与更持久的抗病性,”Farman说。

    想了解更多信息,请阅读肯塔基大学新闻。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:12
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    CRISPR Cas9 系统依靠 RNA 向导(gRNA) 来确定其目标。通过共同表达多个 gRNAs,CRISPR Cas9 系统可以执行多个基因编辑任务。宾夕法尼亚州立大学的研究团队通过CRISPR 编辑的基因突变体,分别确定了水稻基因 MPK1 和 MPK6,同系物的拟南芥基因 AtMPK6 和 AtMPK4,这些基因是水稻发育中重要的基因。

    研究小组发现,MPK1 基因突变的敲除会导致水稻严重萎缩和不育,杂合子父母基因MPK1种子胚胎发育有缺陷,同时,mpk6 杂合突变体植株未能培育出纯合子 mpk6 种子。这些调查结果均证明 MPK 基因在水稻胚胎发育中的重要性。然而,不同于拟南芥 MPK 基因,拟南芥的基因可以被关闭,对作物表型没有明显的影响,水稻个体MPK基因的敲除对胚胎有致命的影响。 这项研究揭示了 MPK1 和 MPK6 在水稻生长发育的重要性。它使未来的每个 MPK 基因的功能研究更为具体。予了解这项研究更为详细的信息,请阅读植物杂志上的这篇文章。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:112
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    由特拉维夫大学的Assaf Distelfeld博士领导的全球研究小组发表了首个野生二粒小麦基因组,这类小麦是世界上几乎所有驯化小麦(硬粒小麦和面包小麦)的原始形态。该研究小组与世界各地的研究人员和科学家一起,创建了一个“时间隧道”,用于检验农业起源之前的小麦品种。这些新的资源使该团队得以识别早期的人类在驯化小麦时控制小麦主要性状的大量基因。这些基因将用于未来的小麦育种工作。

    该团队已经收集到了野生二粒小麦的14条染色体中发现的非常庞大和复杂的基因组,并首次序列折叠成一个精致的秩序。Distelfeld博士总结道,“我们现在有工具来直接研究作物并且可以比之前更有效地应用我们的研究发现。”

    欲了解更多详情,请阅读特拉维夫大学新闻。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:352
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    密歇根州立大学的宋国庆研究了DDF1基因在蓝莓中的过表达。研究发现,VcDDF1基因的过表达会增强四倍体蓝莓个体的耐寒性,但不会对植株大小和花期造成显著的改变。同时,分析研究了转基因与非转基因的蓝莓在低温应答、花期、Della蛋白以及植物激素方面的差异表达基因。

    研究结果表明,蓝莓耐寒性能的提升,与冷调控基因和乙烯传导途径基因的表达有关。而由于基因VcDDF1-OX对DELLA蛋白质合成、花期以及其他植物激素基因表达的调控影响甚微,因此蓝莓植株的大小、休眠期以及花期均无太大改变。此外,在植物生长素和细胞分裂素的合成途径中的差异性表达基因也同样显示出基因过表达对植物耐旱性和耐盐性能力的改变。

    因此,VcDDF1基因以及其同源基因的过表达可作为提高木本植物耐寒性的一种新方法。

    为获取更多研究信息,请参阅 BMC Plant Biology。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:455
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    中国生物信息网编译报道默克首个CRISPR专利获得澳大利亚专利局批准。该专利涉及染色体整合,或切割真核细胞染色体序列并采用CRISPR将外部或捐赠者DNA序列植入真核细胞。

    该专利是基因组编辑领导者默克在CRISPR技术方面获得的首个专利。此专利涉及染色体整合,或切割真核细胞(例如哺乳动物和植物细胞)染色体序列并采用CRISPR将外部或捐赠者DNA序列植入真核细胞。

    默克执行委员会成员兼生命科学首席执行官吴博达(Udit Batra)表示:“默克开发了一款不可思议的工具,让科学家能够找到针对治疗选择有限的疾病的全新疗法,包括癌症、罕见疾病和糖尿病等慢性疾病。此次专利获批认可了我们在致力于发展的知识体系——CRISPR技术方面的专长。”

    默克在巴西、加拿大、中国、欧洲、印度、以色列、日本、新加坡、韩国和美国,为其CRISPR植入法提交了专利申请。

    CRISPR基因组编辑技术支持对活细胞染色体的精确转变,推进开发面向当前所面临的一些最严重医学病症的治疗选择。CRISPR的应用范围甚广,从识别与癌症和罕见疾病相关的基因到扭转致盲的突变。

    默克在基因组编辑领域拥有14年的历史,是第一家在全球范围内为全球基因组编辑提供定制生物分子((TargeTron™ RNA引导性II型内含子和CompoZr™锌指核酸酶)的公司,推动全球研究者采用这些技术。默克还是第一家制造覆盖整个人类基因组的成簇CRISPR序列库的公司,让科学家能够探究更多关于疾病产生根源的问题,由此加快治愈疾病的进程。

    利用默克的CRISPR基因组整合技术,科学家能够用有益或有用的序列替代疾病相关的突变,而这种方法对开发疾病模型和基因疗法非常重要。此外,科学家还可以采用这种方法来植入转基因,而这种转基因可以在细胞内标记用于视觉跟踪的内源性蛋白。

    2017年5月,默克宣布该公司开发了替代性CRISPR基因组编辑方法proxy-CRISPR。与其它系统不同,默克的proxy-CRISPR技术可以切割先前无法到达的细胞位置,从而让CRISPR更具效率、灵活性和特异性,并且为研究者提供更多的实验选择。默克为其proxy-CRISPR技术提交了数项专利申请,而这些申请仅是该公司自2012年以来提出的众多CRISPR专利申请的最新内容。

    除了基础基因编辑研究之外,默克还为开发基因和细胞疗法提供支持,并且制造病毒载体。2016年,默克推出了一项基因组编辑计划,目标是通过专业团队和增加资源,推动对从基因组编辑到基因药物制造等新型模式的研究,进一步加强该公司在这个方面的承诺。

    默克公司的所有新闻稿会在发布于默克官方网站的同时通过邮件发送。敬请访问www.merckgroup.com/subscribe,以便在线注册、更改选项或停止此项服务。

    来源机构: 中国生物技术信息网 | 点击量:737
  • 摘要:

    PG经济学的最新报告中指出作物生物技术在过去20年中大大减少了农业对环境的影响,刺激了经济增长。在1996-2015年间转基因作物对全球社会经济和环境的影响的同行评审报告由Graham Brookes和Peter Barfoot撰写,报告中呈现了生物技术在帮助农民们提高农作物产量和质量的同时还能兼顾保护地球自然资源。

    该报告指出了作物生物技术所具有的的优势如下:

    采用了生物技术种植农作物可以耕地的使用面积,由此减少农业作物的温室气体排放,相当于减少1190万辆车上路所带来的排放。

    减少为保护农作物所需喷洒的喷雾6亿1900万公斤,直接贡献于粮食安全并且缓解了为保证产量所需要额外使用土地的压力(额外的土地就相当于美国11%的耕地或巴西31%的耕地或者中国13%的耕地)。

    帮助农民提高了作物产量,增加了1亿8030万吨大豆、3亿5770万吨玉米、2520万吨皮棉和1060万吨油菜籽。

    支持了发展中国家的小农户的生计,2015年纯收益达到155亿美元。

    有助于实现全球经济的增长,发展中国家的农民运用生物技术育种后,每投资一美元就可获得5.15美元的收益。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:493