近日,美國(guó)在餐飲服務(wù)中正式推出首個(gè)使用CRISPR技術(shù)進(jìn)行基因編輯的蔬菜—芥菜,這款蔬菜由紫色和綠色的葉片組成,產(chǎn)品名為“Purple Power Baby Greens Blend”。
芥菜植物本身具有尖銳、熱辣、刺鼻的味道,經(jīng)CRISPR技術(shù)基因編輯后的芥菜,不僅辛辣味被去除,營(yíng)養(yǎng)與口感得到了改進(jìn),而且育種時(shí)間也大大縮短,僅需要傳統(tǒng)育種方法1/4的時(shí)間就能育成。
消費(fèi)市場(chǎng)出現(xiàn)基因編輯的蔬菜,并不是第一次,其實(shí)早在2021年,日本就已推出一款可以直接消費(fèi)的基因編輯番茄,包括運(yùn)費(fèi)在內(nèi),該產(chǎn)品售價(jià)約合人民幣89元/斤,這種番茄富含γ-氨基丁酸(GABA),含量是普通番茄的4—5倍,有助于放松和降低血壓,而且日本主管部門宣布對(duì)基因編輯番茄不按轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)管。
此外,2022年習(xí)近平總書記在海南考察時(shí),就曾有一棵綠油油的基因編輯生菜走進(jìn)過(guò)大家的視野,據(jù)報(bào)道,這棵生菜的維生素C(簡(jiǎn)稱VC)含量可與“VC之王”獼猴桃匹敵,甚至超越了獼猴桃。
傳統(tǒng)育種方法易受種間生殖隔離的限制、不良基因連鎖的影響,而且育種年限很長(zhǎng)。基因編輯技術(shù)不僅可以克服以上困難,在性狀改良上也能表現(xiàn)出良好的靶向性和易用性,發(fā)展空間巨大,應(yīng)用前景廣闊。
以番茄為例, “基因編輯”可以
(1)控制番茄果實(shí)的過(guò)度成熟和軟化,提高耐貯性。
(2)調(diào)控番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分和果色。
(3)利用雄性不育系作母本進(jìn)行雜交種生產(chǎn),可減少工作量,降低成本,提高種子純度。通過(guò)對(duì)基因進(jìn)行定向敲除,可以快速創(chuàng)制出雄性不育系。
(4)逆境響應(yīng),提高抗病性。
比如通過(guò)對(duì)基因的修飾,白粉病、細(xì)菌性斑點(diǎn)病等的致病菌難以侵入,或者通過(guò)調(diào)控干旱相關(guān)基因的表達(dá)量參與番茄對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)調(diào)節(jié),使番茄獲得抗性。
(5)馴化野生番茄。
在野生番茄被馴化為能穩(wěn)定生產(chǎn)果實(shí)的栽培番茄過(guò)程中,遺傳多樣性變窄,耐脅迫能力減弱,一些風(fēng)味物質(zhì)丟失、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)降低。對(duì)現(xiàn)有栽培品種改良往往需要引入一些野生種的等位基因,這個(gè)過(guò)程比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力;另一種策略是在基因水平上直接操控野生種,從頭馴化,CRISPR/Cas9 技術(shù)可以加快這個(gè)過(guò)程。
比如現(xiàn)代栽培番茄的祖先醋栗番茄果實(shí)小,產(chǎn)量低,但抗逆性強(qiáng)。利用多重CRISPR/Cas9技術(shù)對(duì)醋栗番茄中與馴化相關(guān)的基因進(jìn)行編輯,后代植株中有6個(gè)基因發(fā)生較小的遺傳修飾,與野生型相比果實(shí)變大,產(chǎn)量提高,番茄紅素含量可高達(dá)野生型的2倍、普通櫻桃番茄的5倍。
除此之外,基因編輯可以調(diào)整番茄株形、花形等。
當(dāng)然,該技術(shù)不僅能在番茄上應(yīng)用,辣椒、馬鈴薯、黃瓜、南瓜、白菜類、甘藍(lán)類等蔬菜也可以運(yùn)用該技術(shù)對(duì)種子進(jìn)行改良。
目前科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)的有調(diào)控白粉病抗性,控制早花,調(diào)控發(fā)育遲緩、晚花,調(diào)控株型和產(chǎn)量,調(diào)控黃萎病抗性,調(diào)控乙烯合成、控制卷須的形態(tài)和攀緣,調(diào)控耐鹽性等基因。
說(shuō)到這里,很多人都會(huì)有一個(gè)疑問(wèn),“基因編輯”這么多優(yōu)點(diǎn),它到底是個(gè)什么技術(shù),和“轉(zhuǎn)基因”一樣嗎?
其實(shí),兩者并不一樣,“基因編輯”并不等同于“轉(zhuǎn)基因”。
“基因編輯”和“轉(zhuǎn)基因”的爭(zhēng)論與區(qū)別
關(guān)于轉(zhuǎn)基因食物的爭(zhēng)論,自20世紀(jì)80年代初便有了,最早起源于轉(zhuǎn)基因食品最多的美國(guó)。可以長(zhǎng)時(shí)間保存的番茄會(huì)讓人體變異嗎?人類吃多了這種食物會(huì)不會(huì)變成活體木乃伊?在英國(guó),就曾發(fā)生環(huán)保組織狂摔超市中的基因食品、各媒體紛紛聲討轉(zhuǎn)基因食品的事件。
而這一問(wèn)題還是不同于我們?cè)诖擞懻摰膯?wèn)題,因?yàn)椤盎蚓庉嫛逼鋵?shí)不等同我們常說(shuō)的“轉(zhuǎn)基因”。
這里我們還是要提一下晦澀的科學(xué)原理,基因編輯是切斷部分基因加以改變的技術(shù)。可以隨意調(diào)節(jié)目標(biāo)基因的作用,突出特定的功能和性質(zhì)。與通過(guò)雜交的傳統(tǒng)品種改良相比,改良的效率更高,不僅可以應(yīng)用于食品,還可以應(yīng)用于新藥及農(nóng)作物的品種改良等。
而“轉(zhuǎn)基因”屬于人為制造自然界不可能發(fā)生的變異,安全性和對(duì)環(huán)境的影響都還不明。基因編輯為改變對(duì)象作物的自身基因,因此被認(rèn)為安全性高。
用通俗的話來(lái)講,轉(zhuǎn)基因是“分離、重組”,基因編輯則對(duì)目標(biāo)進(jìn)行基因修飾。
以下面椅子為例,每張椅子都有不同的作用,有些是用來(lái)坐的,有些是用來(lái)放東西的,假設(shè)它們是蔬菜體內(nèi)的基因,管控著蔬菜的不同特性,比如蛋白質(zhì)含量、株高、產(chǎn)量等。
“基因編輯”相當(dāng)于是調(diào)整它們的位置、刪減個(gè)數(shù)或進(jìn)行修飾,以達(dá)到突出其代表特性或功能的目的。
“轉(zhuǎn)基因”則是相當(dāng)于在里面添加更多的椅子重新進(jìn)行排列組合,添加的椅子或是以原有椅子復(fù)制、粘貼的,或者是從其他地方搬來(lái)新的、與原來(lái)不同的椅子。
兩者雖然原理不同,也有國(guó)家認(rèn)為基因編輯也該被嚴(yán)格監(jiān)控。比如,在北美、南美和日本的大部分地區(qū),“基因編輯”被認(rèn)為是 “非轉(zhuǎn)基因”。然而,在歐洲,這種做法仍然被認(rèn)為是轉(zhuǎn)基因,并受到嚴(yán)格監(jiān)管。
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