農業技術革新的機遇——基因編輯技術是否屬於轉基因範疇?

2020-11-23 科學興農

提要:基因編輯作物是否屬於轉基因作物?該如何看待基因編輯技術

基因編輯技術由來已久,最初的TALEN、ZFNs到如今被大家熟知的CRISPR/Cas9才算是真正被大規模的應用,CRISPR/Cas9操作簡單靈活,而且編輯效率高,這是目前其他編輯技術所不具備的,比如比較新的編輯系統可以做到單鹼基的改變修飾,因此對於該技術在農業育種方面無論科研人員都給予了非常高的期望。不過很關鍵的一點是,該採用該技術所修飾的農產品究竟是否屬於轉基因,被同等的納入轉基因作物監管行列呢?

CRISPR/Cas9技術雖說在2012年就已經出現,然而在2015年本人才逐步的了解到,因為最初的應用僅僅局限於動物,而植物中很少有編輯成功的案例,在那時候能夠在一個新作物中取得編輯成功的材料就足以發表一篇非常高水平的研究論文。因此當時國內外都在競相採用該技術在農作物改良中進行嘗試。隨著越來越多的編輯作物出現,關於編輯作物的監管就成為了相關部門擺在眼前的一個首要問題。一個新生事物的出現,無論是大眾還是人們對於其的界定可能都是模糊的,就比如彼時支付寶的線上支付。而編輯作物也同樣成為了一個監管界定難題。

我們首先來看一下關於轉基因植物的定義:

轉基因植物是指利用基因工程(DNA重組技術)技術,把從動物、植物或者微生物中分離到的目的基因或特定的DNA片段,加上合適的調控元件,通過各種方法轉移到植物的基因組中,使得到該基因或NDA序列能穩定表達和遺傳的植物。轉基因植物可能被賦予新的性狀,或改變某些成分。

之所以說基因編輯作物是否屬於轉基因的界定很難就是因為其並不適用上述定義,比如說編輯作物通過後代的遺傳分離,並不包含任何的轉基因元件,也沒有在植物中引入任何新的DNA外源片段,對植物所造成的變異同自然突變以及誘變所對植物造成的DNA序列變異相當甚至更小,更為精準;然而其又部分屬於上述改變,因為編輯植物採用了基因工程的手段。

在隨後科研人員為了規避在植物細胞中引入特定片段,加入調控元件可能對於大眾造成困擾,為此科研人員將Cas9蛋白表達出來之後同gRNA採用基因槍的方式轟擊進入植物細胞,對植物基因組進行編輯,在這個過程中甚至都沒有在植物細胞中引入任何的DNA序列而且在編輯之後並不需要做任何的處理就是完全不包含任何轉基因元件的植物。如果說前面採用的基因工程技術還需要在植物細胞中引入載體DNA元件序列,那麼這個案例則是純粹的不含有任何編輯元件的「非轉基因植物」,這裡我們姑且這麼定義。

那麼目前世界各國對於編輯作物又是什麼態度呢?美國農業部(USDA)已經確定了基因編輯的作物免於轉基因作物的監管,而且美國、加拿大農業公司所研製的非褐變編輯蘋果已經在美國成功上市,這種編輯蘋果敲出了一個導致褐變的基因,也就是說在空氣中不會再被氧化發生褐色。然而歐盟方面對於編輯作物的態度依舊強硬,同其他轉基因農作物一般均採取監管的態度。而我國目前採用的辦法是同歐盟類似,甚至編輯作物監管更加嚴格。

在今年年初,基因編輯領域的兩位大牛華南農業大學劉耀光院士與上海中國科學院植物逆境生物學研究中心朱健康課題組合作發表了「Gene Editing in Plants– Progress and Challenges 」的綜述性研究論文。

文章從科研角度以及一個科學研究者的態度出發表達了對於編輯作物的態度。論文指出,隨著基因編輯作物的大規模出現,監管部門有必要重新調整轉基因生物的定義,需要對轉基因概念重新定義,調整當前的調控框架。而對於編輯作物的監管則應該根據最終作物的基因組中是否包含了新引入片段,而不是採用什麼樣的技術手段,比如說植物體細胞融合之後作物細胞中的基因乃至染色體都有所改變,然而監管部門卻並沒有將之定位為轉基因作物,而編輯作物通過後代分離將轉基因標籤剔除之後,應該採取同傳統化學、物理誘變所培育植物相同的監管。

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