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【十问精准育种技术】科学家如何让玉米天赋异秉
【十问精准育种技术】科学家如何让玉米天赋异秉
发布时间:2021/11/18 文章来源:中国作物学会

编者按

民以食为天,农业及食品领域的话题一直是公众瞩目的焦点。科技发展日新月异,农业领域科学家正在积极探索新方向,当前基因编辑技术便处在新兴技术领域发展的最前沿。那么,我们为什么要培育基因编辑玉米呢?基因编辑玉米有什么优点?光明网邀请了中国农业科学院作物科学研究所谢传晓研究员为您解答。

光明网:基因编辑和转基因是一回事吗?

谢传晓:基因编辑和转基因不是一回事,基因编辑是对这个物种自身的基因进行修饰,它不会在基因组上插入外源的基因,所以,它跟转基因完全不同。我们有一个形象的比喻,如果把一个生物比成一个大家庭,而基因是这个家庭成员的话,如果其中的某一个家庭成员身体健康出现了问题,通过转基因的方式(来解决这个问题),就是请一个家庭医生或者是护工来专门(照顾这个成员),生活在这个家庭里头,跟你们所有的家里人成员一起生活,来解决这个问题。通过基因编辑(来解决这个问题)就不一样,我们相当于请了一个外科大夫,来(给这个病人)做了一个小手术,做完手术,他走了,他不跟你家里人生活在一起,或者请来的这个外科大夫,甚至连人都不是,是一个机器人,我们通过设计的机器人来(给病人)做了一个小手术,把问题解决了。

光明网:为什么要对玉米进行基因编辑?

谢传晓:玉米是世界上最重要的粮食和饲料作物,是世界上第一大作物,也是中国的第一大作物。我国的玉米的年播种面积达到了6亿亩以上,达到了我国总耕地面积——18亿亩的1/3。随着我国人口的持续增加,以及食品需求的进一步扩大,将来对玉米的需求量将不能够满足需求,所以更需要进一步通过基因编辑这种新技术,创造出更多的高产优质的品种,来应对全国人民粮食和食品供给的安全的需要。

光明网:基因编辑玉米和普通玉米有什么区别?

谢传晓:在外形上,这个基因编辑玉米和普通玉米是没有什么区别的,我们基因编辑其实也不是针对玉米的DNA进行胡乱的编辑、乱修饰,我们也是有目标地选择编辑突变对象,(这些突变)都是自然界也存在的突变,只不过是用传统的常规育种的方法,它的这个育种的进程非常慢,通过基因编辑可以更高效地产生这种类型的突变。

光明网:基因编辑玉米会影响口味吗?

谢传晓:基因编辑如果不是针对食用口味相关的目标基因进行编辑的话,是不会影响食用口味的。反而我们可以创造出更优质的风味,更好的品种。另外一个方面,通过基因编辑还可以创造出有利于身体健康的产品。以玉米为例,我们通过对维生素E代谢途径中的基因编辑,可以培育高维生素E的鲜食玉米。我们在水稻和小麦上还可以培育出适合糖尿病人和肾病人吃的更健康的(专用)产品。

光明网:基因编辑玉米会破坏生态环境吗?

谢传晓:如果针对生态环境友好的基因进行基因编辑的话,有可能控制生产出对生态环境友好的基因编辑的玉米。例如,我们对氮肥利用效率有关的基因进行编辑,产生的品种有更高的氮肥利用效率,这样我们可以少施或不施化肥、氮肥,就可以实现平产或者高产。另外我们可以培育抗病性改良的品种,这样的话,它增强了抗病性,就可以不需要通过施用农药来实现作物高产。所以基因编辑可以创制出生态环境友好的品种。

光明网:我们能通过肉眼来识别基因编辑玉米吗?

谢传晓:普通玉米和基因编辑玉米(外形上看)是没有区别的,通过肉眼不能够区分基因编辑的玉米。

光明网:基因编辑的玉米价格会更高吗?

谢传晓:不会。传统的方法(创制一个品种)是很长的,通过基因编辑相对容易得多,快速得多,效率高得多,所以它反而有可能产生价格低廉的品种。

光明网:市面上流行的彩色玉米是基因编辑玉米吗?

谢传晓:不是基因编辑的玉米,也不是转基因玉米。这个彩色玉米是由于籽粒中胚乳外层的糊粉层上有一些花青苷类基因的表达产物形成的(丰富多彩的)颜色,这类花青素类基因的产物,反而对身体健康是很有利的。

光明网:基因编辑玉米不能留种吗?

谢传晓:农作物留种问题和基因编辑没有关系。常规种作物,是可以留种的,杂交种作物不能留种,所以基因编辑应用于常规种,它就可以留种,应用于杂交种它就不能留种。但是基因编辑反而(有可)能解决杂交种不能留种的问题。我们的袁隆平老先生把这个固定杂种优势的杂交种称之为第5代杂交种技术。固定杂交种优势,可以实现杂交种的留种,一直是我们农业界的技术梦想。在去年,有两个研究已经证明通过基因编辑的方法,有可能创制出杂交优势固定的杂交种,实现杂交种可以留种。

光明网:我国基因编辑玉米的种植情况如何?是否已经成熟推广?

谢传晓:我国的玉米基因编辑的研发进展很好,技术很成熟。但是对于这种新技术产品,国家一直没有正规的管理政策出台,反而限制了应用。所以现在技术产品虽然积累了很多,技术已经成熟,但目前没有商业化,实现大规模推广。