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2018年第12期(发布时间: Dec 27, 2018 发布者:张毅)  下载: 2018年第12期.doc       全选  导出
1   2018-12-26 16:39:51.597 转基因与基因编辑植物的比较 (点击量:76)

人们很容易看到大量高档餐厅和杂货店推销非转基因生物产品,并得出结论,食用转基因生物对你的健康有害。反转基因运动有效地激起了人们的恐惧和忧虑,其经常援引令人怀疑的“科学”理论,并遵循“预防原则”,就是说即使没有可信的科学理由来避免转基因食品,它们仍然应该被避免,因为未来某个时候可能会发现其缺点。这个组织严密、资金充足的反转基因运动有效地淹没了支持转基因组织的论点,包括对农业可持续性的重大全面改善。

一些反对转基因运动的人士认为,有必要对某些育种技术(包括基因编辑)进行更多的审查和监管。欧盟最近裁定,基因编辑作物在监管方面应该像转基因生物一样对待,这引起了更大的混乱。

欧盟的这项裁决要求使用CRISPR和其他基因编辑工具创建的植物与转基因生物相同,并受到同样严格的规定。但是,该裁决也有一个例外,不包括使用具有长期安全记录的常规诱变技术开发的植物。

这项裁决令人头疼,迫切需要理解所涉及的科学。那么,什么是基因编辑?它与转基因或转基因作物有什么不同吗?如果基因编辑的作物无法与传统植物育种培育的作物区分开来,那它们又如何被调控呢?

基因编辑和创造转基因生物是有区别的。理解这种区别对于做出对消费者和投资者以及对全球粮食供应的未来有利的选择至关重要。从对诱变作用的更好理解开始。

突变作为鉴定优良植物品种的历史手段

事实是:只要我们吃植物,我们人类就食用转基因食品。

自发突变-DNA中的变化或突变-总是自然发生的。这是由于自然辐射,如紫外线或宇宙射线,化学反应,或DNA复制错误。当DNA的这种化学变化发生在植物编码重要信息的基因组的一部分时,这种变化通常是有害的。但有时,这种改变是有益的,并且由此产生的突变植物比其亲本更好。

人类已经选择改良的突变植物至少9000年了。包括玉米、西瓜和桃子在内的现代作物与它们的野生祖先有着根本的不同,这是人类长期选择优质作物进行植物育种的结果。早期的农民会选择具有有利突变的作物系,如更大的谷物、更美味的水果,或其他理想的特性(比如,一种大葫芦可用作容器)。年复一年,最好的植物种子被保存和重新种植。农民们总是在寻找好种子,就像今天一样。经过多代人的杂交育种农民创造了遗传改良和更强壮、产量更高的作物。从本质上讲,几千年来,农民一直在对作物进行基因改造,至少是通过选择突变体和仔细杂交不同品种。

这些传统的方法今天仍在使用。此外,近90年来,植物育种家采用了新的方法来提高产生突变的效率,目的是选择改良的品种。从1930年左右开始,包括X射线、伽马射线、紫外线和中子在内的各种辐射被用于“诱变”植物种群,以产生高频率的诱变植物突变体,育种者可以从中选择。从20世纪40年代开始,芥子气和类似的化合物被用作另一种产生突变体的方法。甚至在今天,化学物质如甲烷磺酸乙酯(EMS)和类似的化合物通常被用来产生突变体植物群体。这些方法是有用的——2004年发表的一篇高被引文章估计,来自诱变群体的2250多种植物品种已经公开。

“自发”或“诱导”植物突变的一个关键方面是突变的过程是随机的。现在,有一些为植物引入变异的方法不是随机的,而是高度计划的。

这些是精密的基因编辑工具,如CRISPR/Cas9、归巢核酸内切酶(“巨核酸酶”)、寡核苷酸定向诱变和锌指核酸酶,它们都可以用来产生突变,这些突变与自发或诱导群体所鉴定的突变无法区分。

引导理想的突变

我们正在基因组测序和分析技术上经历着快速的进步,价格急剧下降,能力也逐年增加。这意味着植物科学家和育种家能够识别出关键需要的突变,而这些新的基因编辑工具能够对植物品种进行精确的编辑。相对于开发突变体品种和将多个期望的突变组合成同一植物品种所需的传统植物育种步骤,这在时间和资源上具有很大的优势。利用该技术对植物进行改良有着重大的兴趣,包括Calyxt、Precision Biosciences和Pairwise在内的公司都致力于利用基因组编辑来开发和交付改良的植物品种。

虽然这些工具中的每一个都有不同的机制,但是改变本身原则上与自发的、自然的突变是无法区分的。在最终产品中,没有异物的痕迹残留,并且编辑过的生物体的基因组基本上与以前相同。

2   2018-12-26 18:16:35.147 新发现的基因突变可以生产没有生长缺陷的抗旱作物 (点击量:13)

11月8日发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究显示,仅仅在植物的维管组织中改变植物类固醇(即油菜素类固醇)的信号,可以有效地增加抗旱性而不牺牲生长。

整个北欧和东欧的降雨量减少以及异常的高温已经导致谷物和马铃薯作物以及其他重要作物的巨大损失。因此,日益明显的是,为了确保粮食安全,将需要在干旱条件下具有生产力的植物品种。这是首次提出在不影响转基因植物生长和发育的情况下提高抗旱性的成功策略。

来自欧洲、美国和日本的国际研究小组由西班牙巴塞罗那农业基因组研究中心(CRAG)的Ana Caño-Delgado带领,重点研究一组植物类固醇,即控制植物发育和生长的油菜素类固醇。已知所谓的植物激素与细胞膜受体结合,导致信号级联,可产生各种效应,如细胞伸长和分裂。以前试图通过改变油菜素类固醇信号传导来推断植物抗旱性的尝试有些成功,然而,由于这些激素对生长的重要影响,总是导致植物变小很多。

本文研究了广泛用作植物生物学模型生物的小型开花植物拟南芥(thale cress或mouse-ear cress)中不同油菜素类固醇受体的突变。研究人员发现,维管组织中油菜素类固醇受体BRL3的过度表达导致对水分缺乏的抗性增加,而且重要的是,与其他突变体不同,不会导致发育和生长缺陷。

研究小组还分析了转基因植物中的代谢物,并表明BRL3过表达通过启动机制使植物准备好对干旱条件作出反应,在正常灌溉条件下,过表达BRL3受体的植物在空中和根部产生更多的渗透保护性代谢物(糖和脯氨酸)。然后,当暴露于干旱条件下,这些保护性代谢物迅速积累在根部,从而保护植物免于干燥。

到目前为止,这一结果只在模型植物中得到证实,然而,该小组目前正致力于将该技术应用于重要作物,例如谷物。这些发现将有助于确保未来的全球粮食安全。这项研究是日益增长的工作的一部分,是寻求开发更健壮的农作物,以更好地抵御气候挑战的潜在灾难性影响。上个月发表的另一篇论文表明,拟南芥中自然发生的表观遗传变异——由修饰的基因表达引起的不涉及底层遗传序列变化的变化——也有助于快速适应性反应。

现在越来越清楚的是,为了养活不断增长的全球人口,需要新的战略组合。也许,基因表达的细微变化可用于生产耐气候作物,而选择性育种可用于生产能够通过表观遗传机制迅速和自然适应环境挑战的作物。

3   2018-12-27 10:39:32.917 转基因作物是食品的未来吗?(植物生物技术简介) (点击量:8)

从第一天起,绿色环球旅行(Green Global Travel)的使命就是学习如何更负责任和可持续地生活和旅行,然后与我们的读者分享这些知识。

过去8年,随着我们网站的发展,我们对环境如何运作以及我们作为其管理者的人类角色的了解也在不断增长。随着环境的演变,随着气候变化、污染和物种损失的速度越来越快,用来应对这些大范围变化的科学技术也越来越快。

当我们在2012年开始写转基因作物时,孟山都——我们称之为“美国农业的恶霸”——刚刚被联邦集体诉讼驳回。从2008年的纪录片《食品公司》开始,关于植物生物技术和转基因生物的争论才刚刚开始成为主流。

在过去的10年里发生了很大的变化。干旱的天气条件、干旱、抗药性病虫害以及全球人口激增,已经导致日益严重的粮食危机,这些危机有望随着时间的推移变得更糟。毁灭性的饥荒正在影响着尼日利亚、索马里、南苏丹和也门等发展中国家的2000多万人。

同时,在美国,关于转基因食品的争论还在继续。世界卫生组织的国际癌症研究机构将草甘膦(Roundup中的关键成分)归类为“可能对人类有致癌性”。孟山都公司输掉了阻止加利福尼亚州将草甘膦列为“加利福尼亚州已知的致癌物质”的官司。

虽然大约一半的欧盟成员国已经完全禁止转基因生物,但是世界卫生组织、联合国粮农组织和美国医学协会都坚持转基因生物实际上是安全的。

因此,当国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)向我们发送其最新报告时,我们决定进行调查,报告指出:“生物技术作物对环境以及人类和动物的健康提供了巨大的好处。”

4   2018-12-27 09:48:46.21 RiceTec和ADAMA推出了具有较好抗除草剂能力的全页水稻技术 (点击量:4)

新一代耐化学咪唑啉酮(IMI)类除草剂的水稻种子“全页水稻种植解决方案(FullPage Rice Cropping Solution)”即将在巴西市场推出。RiceTec公司的农学家和市场总监Leandro Pasqualli说,这项技术预计在下一个收获期时,XP113和Inov产品到达乡下。

Pasqualli说“全页杂交显示对IMI除草剂的耐受性显著提高。这改善了培养物在应激生长条件下的反应,并确保了它的遗传潜力。这种特性使生产者在除草剂的应用以及作物灌溉的开始方面具有更大的灵活性。"

利用全页技术,RiceTec和Adama打算提供一个完整的杂草管理系统,由技术服务代表小组支持以帮助农民。他说“我们所有的代表都能够帮助农民适应这种新的作物解决方案,并就每种作物使用这种系统的最佳做法向他们提出建议。"

自2017年以来,两家公司已经签署了除草解决方案的合作协议,并承诺将向稻米市场提供更多消息,同时推出另一项技术,重点关注该作物的经济可持续性。RiceTec首席执行官Mike Gumina指出,这项名为Max-Ace的技术旨在充分满足生产者从控制杂草到提高生产力的需求。

5   2018-12-27 16:40:09.343 转基因作物及其他:生物技术如何促进植物病害的可持续控制? (点击量:1)

抗病性毫无疑问是控制植物病害的最佳技术途径,因为一旦种植了抗病品种,种植者就不需要管理投入。利用抗病性的最大问题在于,许多重要疾病,特别是坏死性病原体引起的疾病,没有有效的抗病源;病原体种群也会适应利用新的抗病源,最显著的是空气传播的生物营养性病原体。几种生物技术手段已经开发用来生产抗病植物,这些手段最近被称为NBT——新的育种技术。本文综述了近年来利用分子遗传学方法获得的知识研究植物-微生物相互作用以防治植物病害的技术进展。

6   2018-12-27 16:19:19.057 常规PCR、实时PCR和液滴数字PCR检测加工食品中转基因水稻品系TT51-1 (点击量:2)

利用聚合酶链反应(PCR)技术评价食品加工对转基因水稻TT51-1检测和定量的影响,我们采用常规PCR、定量实时PCR(qPCR)、液滴数字PCR(ddPCR)等方法,具有标准或验证的引物和探针对不同加工阶段米饼中TT51-1组分的含量进行了监测。在常规PCR中,相对较长的扩增靶点,如苏云金芽孢杆菌(Bt)基因(301bp)和事件特异性靶点(274bp),在烘烤、油炸或微波样品中几乎未检测到。在qPCR中,在煮沸、干燥、烘焙和微波处理样品中检测到扩增荧光信号,但在油炸样品中几乎没有观察到。常规PCR采用与qPCR相同的引物在所有样本中检测到相应的短靶点。常规PCR结果与qPCR结果基本一致。结果表明,食品加工直接影响转基因成分的检测,建议选择相对较短的片段作为该类分析的扩增目标。我们建立了定量检测TT51-1的qPCR和双链ddPCR方法。正交试验结果表明,TT51-1/PLD双链ddPCR的最佳条件是引物/探针的500/250?nM结合58°C退火温度。两种方法均可用于加工食品中TT51-1的定量检测,双链ddPCR方法具有稳定性、准确性、PCR抑制剂抗性以及不需要参考物质等优点,是检测加工食品中转基因成分的一种更有吸引力的方法。