科普:基因编辑大豆与转基因大豆的区别



中国农业科学院利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术(一种基因剪刀)定点敲除大豆开花调控关键基因GmFT2a和GmFT5a,创制出更适合低纬度地区种植的基因编辑大豆。这个基因编辑大豆和转基因大豆到底有什么区别和联系

科普:基因编辑大豆与转基因大豆的区别

说到基因编辑大豆,在些人的脑海中马上浮现的是转基因大豆,除了指责,还认为基因编辑大豆像转基因大豆一样对身体有害。其实,先看清并理解透了基因编辑大豆是什么,再行评判也不晚,不能一看到这个产品是“作物科学研究所植物转基因技术研究中心”研发的就认为是转基因大豆。而且,转基因大豆和更多的转基因食品在目前都被证明对人体无害。

要弄清基因编辑大豆和转基因大豆,首先要弄清基因编辑。从范围来看,凡是对生物基因进行操作的技术都属于基因编辑。但是,基因编辑何时用了“编辑”一词,后者的含义是对文章中的文字或图片进行增加、减少、删节(删除)、前后调位,甚至对一篇文章重新谋篇部局,从而产生符合编辑意图的新文章。

只不过,基因编辑是利用基因剪刀,如CRISPR/Cas9对植物或动物基因组上的某一基因进行敲(去)除,或者增加一段基因,或者是屏蔽一段基因,抑制其正常功能,又或者是让一段基因移位,从前面的顺序挪动到后面,或反之,从后面移动到前面。当然,转基因,即转移一段外源性基因(目标基因)到一种作物或动物的基因组中,以发挥目标基因的特殊功能,也属于基因编辑。因此,基因编辑是一个大概念,转基因只是基因编辑其中一个部分。

科普:基因编辑大豆与转基因大豆的区别

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农科院的基因编辑大豆并没有转移外源性基因到大豆中,只是敲除了GmFT2a和GmFT5a基因,这两个基因可以说是一种生物时钟基因,是大豆重要的开花促进因子。好雨知时节,当春乃发生。作物的生长发育也像其他生物一样,必须按季节顺序顺势而为,什么时节发芽,什么时间开花结果,都需要依节气来行事。

所有的植物都有开花基因,这是最初从拟南芥的研究得知的,拟南芥的开花基因就是FT基因,但其他植物的基因都有各种名称。正是GmFT2a和GmFT5a基因决定了大豆开花的时间和适应不同地区的生长期的长短。

大豆的生长对光周期反应敏感,绝大多数品种只有在日照长度缩短到一定限度后,才能从营养生长转入生殖生长,进而开花结荚。也因此,一般的大豆品种转移到北方种植时,往往晚花晚熟、生长期延长,甚至不能开花或正常成熟;但是,在向南方转移种植时,则一般表现为过早开花、生长期缩短,产量降低,甚至不能正常生长。

这种光周期反应特性使得大豆品种适宜种植区域普遍比较狭小。如果用基因剪刀敲除这两个生物时钟基因,创造出的新品种就可以既适应长日照,也能适应短日照地区生长,让大豆在更为广袤的中国大地上种植,由此不仅会大幅提高产量,还会收获种子,从而也会让对转基因大豆担忧的人放心,因为有了种子,就不会去买转基因种子来种植,实际上是一举多得的举措。

因此,中国农业科学院此次的基因编辑大豆准确地说,应当是基因敲除大豆,即敲除了大豆中的两个开花调控基因,让大豆更能适应气候和地理环境不同的广袤的中国各地进行栽种,也能提高其产量。

科普:基因编辑大豆与转基因大豆的区别

再来看转基因大豆。转基因大豆只是目前全球许多转基因作物的一种。现在全球产量排前四位的转基因作物是,大豆、玉米、油菜、棉花,它们的种植面积占全球转基因作物种植总面积的99%。此外,其他常见的转基因产品还有,西红柿、木瓜、南瓜、甜椒、牵牛花等。世界各国正在研发的转基因作物和产品还包括水稻、苹果、香蕉、大麦、椰子、芒果、菠萝和甘薯等。

现在的转基因大豆主要转入的是抵抗除草剂草甘膦的基因,也是一种抗除草剂的转基因作物。现在,推广面积最大、经济效益最高的转基因作物就是抗草甘膦作物,除了大豆外,还有20多种抗草甘膦转基因作物,包括玉米、油菜、棉花、甜菜、水稻、烟草、花生、西红柿、马铃薯、向日葵、胡萝卜、洋葱、苜蓿、波菜、南瓜等。

在大豆或其他作物中引进抵抗除草剂草甘膦的基因来自何方呢?它并非是来源于动物或微生物,而是来自其他植物,即来自矮牵牛的抗性基因(EPsPs基因),研究人员把它导入大豆基因组中,培育出了抗草甘膦大豆品种。这种转基因大豆于1994年被美国食品与药品管理局(FDA)批准,成为商业化大规模推广的较早的转基因作物之一。




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