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【48812】轉基因水稻技術解密:原理明晰操作嚴謹繁瑣

发布日期: 2024-06-18 09:20:03 来源:开云手机app平台下载

  近期,關於轉基因食物的新聞層出不窮。61名院士聯名上書請求盡快推進轉基因水稻產業化﹔上千噸轉基因菜籽油流入國儲庫風波乍起﹔崔永元稱年內計劃再赴美國拍攝轉基因紀錄片﹔國產非轉基因大豆種植區九成豆企虧損停產﹔張掖一紙禁令喊停種植轉基因作物。轉基因食物猶如待嫁新娘,或許是由於打扮得與眾不同,我们都在猜測她蓋頭下的模樣。轉基因實驗终究怎么操作?轉基因工程的原理是什麼?我國现在的轉基因水稻技術達到什麼程度?記者走進華中農業大學轉基因水稻研發團隊,一探终究。

  在華中農業大學,林擁軍有一塊20畝的實驗田,栽有幾十種轉基因水稻。時至立冬,田裡還有一部分未收割。幾名項目組的研讨生正在做著收割、分裝、編號、留種、移栽、稻?移栽溫室等后期作业。再過幾天,這批水稻的一部分將被移到海南,度過下一茬生長期,直到下一年5月回歸華農。

  兩個學生把不同編號、不同性狀的稻穗裝進不同網袋中,捆扎好放在空地上,作為下一年重要的實驗资料。其他兩人將部分性狀穩定的水稻割下莖葉,剩余的稻?移栽到小盆中。這些稻?將在溫室中過冬,同時完结它們中間實驗的任务。雖然水稻是一種自花授粉植物,但是為了避免小概率花粉飄移,轉基因水稻實驗田一邊筑起三米高的牆,一邊修繕了近60畝的隔離池塘,內部採用循環水利系統,以保証封閉的實驗環境。

  1999年,水稻團隊研發出的“華恢1號”和“Bt汕優63”兩種轉基因水稻也產自這片實驗田。他還記得榜首批大米收獲后科研人員刻不容缓品嘗的場景:當時就做了一大鍋,雖然因是老品種口感欠好,但我们還是吃得很香。那一年,距離農業部給兩種水稻頒發“安全証書”還有10年,但是實驗充裕的大米已進入了林擁軍家的餐桌。“我對自己的產品最清楚,很安全。”

  吃華農轉基因水稻的,不仅仅林擁軍。兩種轉基因水稻2009年獲頒農業部安全証書,開始生產性試驗后,被作為福利發給生科院的老師們。從那一年開始,林擁軍家幾乎頓頓都吃這種大米。算下來,他已吃了14年。

  林擁軍的定心,基於對轉基因的認識。他說,現在爭議最大的是轉Bt基因水稻,從作用機理上來說,Bt蛋白是蘇雲金芽胞杆菌產生的一種伴胞晶體,自身沒有毒性,是一種原毒素。當鱗翅目昆虫取食這種蛋白后,其在昆虫腸道內會被一種鹼性蛋白?切开,降解為對昆虫具毒性的活性?,這才是“毒蛋白”。它能夠和昆虫腸道細胞外膜上的特異性受體結合,在外膜外表穿孔,破壞細胞滲透平衡,最終導致昆虫厭食,繼而逝世。對水稻形成最大經濟損失的3種害虫:二化螟、三化螟和稻縱卷葉螟都是鱗翅目昆虫,處於Bt蛋白的殺虫譜中。

  有人擔憂“虫吃了要死,人吃了怎樣”。林擁軍解釋,人類和昆虫是彻底不同的物種。西红柿鹼、辣椒素都能殺虫,但並无妨礙西红柿和辣椒成為人們喜愛的食物。又有人提出轉入的基因或许進入人體形成损害,他又弄清說,人每天都要食入數以億計的外源基因,假如基因都能進入人體,那人現在都變成什麼樣了?林擁軍說,人類和絕大多數動物既沒有能够激活原毒素的蛋白?,也不存在能和Bt蛋白特異性結合的受體。更何況鱗翅目昆虫體內是鹼性環境,而人體消化道呈強酸狀態,這種蛋白最多隻能存活15秒。

  1995年,華農水稻團隊啟動轉基因抗虫水稻培养作业,此前國內已有學者從事相關研讨,國外也成功研发出了抗除草劑水稻。原理明晰,實驗過程卻是在一次次的嘗試和受阻中朝前推進。即便一個很小的實驗或步驟,如?切、構建載體、制造培養基,由於數量龐大,也需求很長時間。更何況,原理說起來簡單,但操作起來卻需求非常嚴謹和繁瑣的步驟。

  實驗榜首個需求霸占的步驟是要選擇合適的意图基因。自1981年榜首個殺虫晶體蛋白基因被克隆以來,已有近300個不同的Bt殺虫晶體蛋白基因被克隆,並被廣泛應用。從中選擇出對靶標害虫殺虫作用好的,就需求很多前期選擇。

  具體到轉基因過程上,實驗室面對當時?稻難以轉化的瓶頸,採用了不受受體植物范圍的约束基因槍介導轉化技術。經過林擁軍改进的適用於?稻的培養基和培養办法,也保证了研讨進展的相對順利。

  林擁軍的團隊共30多名師生,首要作业便是不斷重復上述實驗,篩選出基因成功轉移的細胞,通過細胞和組織培養技術,分化成苗子,種到實驗田中,然后在水稻抽穗期用鱗翅目昆虫做實驗。用於后期安全評價的资料,則是穩定的第八代遺傳资料。

  “當時,限於技術才能,基因轉入的位點是隨機的。首要從一兩百個獨立轉化體中選擇抗虫性狀最好的。再通過分子生物學手法剖析它們各自外源基因插在哪個方位,會不會導致內源基因的失活,會不會產生新的基因。”林擁軍說,“隨著2002年水稻基因組測序完结和隨后功用基因組研讨的深化,整個基因組大致編碼多少基因,哪些序列是編碼的漸漸明亮,也便是說我們能比較清楚地知道每個轉化體實際刺进序列的詳細資料,並預評估其会形成的問題。”

  經過預評估,選擇抱负基因刺进位點的轉化體做進一步檢測試驗,最終選定1到2個穩定純合轉化體做后期一系列的農藝性狀測試,隨后開始探究外源基因定點刺进。項目另一位負責人、華中農業大學副教授陳浩介紹:“定點刺进技術2000年就有,但功率較低,后期我們還在不斷更新技術,进步功率。”

  黃金大米是華中農業大學的另一個轉基因水稻項目,解決維生素A缺少的問題。缺少維生素A,輕則導致眼部枯燥,嚴重會導致失明乃至逝世。

  2002年中國居民營養與健康狀況調查結果标明:維生素A、鐵等微量營養素缺少,在我國城鄉都会存在。3至12歲兒童維生素A缺少率為9.3%,其间城市為3.0%,農村為11.2%﹔在西南貧困地區,比重高達50%。這種營養缺少的問題,華中農業大學教授嚴建兵幼時也經歷過:“我小時候黄昏看書感覺眼睛含糊,其實便是維生素A缺少導致輕微夜盲症的表現。”

  維生素A能够靠食補,嚴建兵說:“最簡單的辦法便是吃肉,增加膳食多樣性。可營養缺少的群體大多比較貧困,最直接有用的方法還是在主糧中增加。”

  玉米中雖然不含維生素A,但可產生多種類胡蘿卜素,在人體內能够轉化為維生素A。2008年,嚴建兵通過多年基礎科學研讨,找到了一個操控玉米籽粒維生素A组成的關鍵基因,“能解決59%的維生素A缺少問題。”嚴建兵憑借此項發現獲得了2010年日本國際青年農業科學家獎。

  “玉米中有這個優良基因,之后通過雜交、回交等方法就能獲得這種優良性狀。但是水稻中不含類胡蘿卜素组成的關鍵基因,要想產生類胡蘿卜素,就必須通過轉基因。”嚴建兵說,黃金大米僅是通過轉入類胡蘿卜素组成途徑中的兩個基因改进了其營養性狀、口感、種植方法等,其他方面與一般大米一樣。

  對於媒體此前對黃金大米的報道,嚴建兵難以承受:“美國塔夫茨大學在湖南做的不是人體實驗,而是類胡蘿卜素的轉化功率試驗,是為了証明這樣食入的類胡蘿卜素在體內能否轉化成維生素A。黃金大米在美國早就拿到了安全証書,來中國做試驗前,在美國也做過成人的轉化功率試驗。至於這次為什麼不在美國做實驗,是因為美國孩子不缺少維生素A,沒法測出轉化作用。”

  10月19日,全國300余名轉基因農產品支持者齊聚華中農業大學,參加“全國首屆黃金大米品嘗會”。10公斤黃金大米被做成稀飯和米糕,分給每人一小碗和一小塊。面對做秀的質疑,組織者之一的嚴建兵把活動意義總結為“一次科普”。“黃金大米的技術2000年就成熟了,即將進入菲律賓市場。”

  轉基因水稻究竟好在哪?林擁軍說,他沒做過實驗,但根據2005年4月29日《科學》雜志發表中美科學家协作完结的論文《轉基因抗虫水稻對中國水稻生產和農民健康的影響》,轉基因抗虫水稻比非轉基因水稻產量高出6%至9%,農藥施用量減少80%,每公頃為農民節省212元農藥費用,同時,農民無一中毒。“這僅是2005年的數據,現在伴隨著植物抗藥性上升和轉基因技術的改造,數據還要上升。”

  輿論對轉基因水稻的質疑從未中止。1999年轉基因水稻項目通過農業部組織的專家驗收﹔2005年農業部完结安全性評價,華農為轉基因水稻申報安全証書﹔2009年,兩個品種完结第三方盲測,獲安全証書。每一次都伴隨著爭議,并且反對聲浪愈發強烈。許多反對者高呼:“全世界的主糧都沒有市場化,為什麼中國水稻要放開?”

  2010年,有“轉基因水稻榜首人”之稱的中國科學院院士、華中農業大學生命科學技術學院院長張啟發在中國農業大學演講時,忽然沖進一群手持橫幅的人。在提問環節,他們搶話筒,扔杯子,對轉基因大米提出異議。報警后,反對者才散去。張啟發不擔心別人反對,但惧怕這種情緒持續下去會釀成惡果。他在10月19日舉辦的黃金大米品嘗會上泄漏,本年7月,61名兩院院士已聯名上書國家領導人,請求盡快推進轉基因水稻產業化。其间寫道:“不能再等,否則將誤國”。

  林擁軍有些納悶。“美國每一項轉基因食物被同意都是全世界榜首個,為什麼中國就不能够當榜首?”他介紹,美國已同意6個轉基因水稻品種市場化,仅仅美國人很少吃水稻,沒有經濟效益﹔伊朗抗虫水稻2005年就投入了商業化生產,2006年的種植面積超過6000公頃﹔至於小麥,“首要虫灾是后期的蚜虫,及病害、干旱、冰冷等,這些問題现在還沒解決,轉基因小麥沒有商業價值。”林擁軍補充說,轉基因玉米在美國也早就商業化了。在墨西哥、南非等以玉米為主糧的國家,每年也從美國很多進口轉基因玉米食用。

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