当“基因剪刀”遇上农业生产

衡水视线 胡远航 2019-04-18 12:38:30
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当“基因剪刀”遇上农业生产  
 

当“基因剪刀”遇上农业生产

与发达国家相比,饲养在非洲撒哈拉沙漠以南的牲畜无论是产奶量还是产肉量都要稍逊一筹。图片来源:BEN SADD/MINDEN PICTURES

■本报见习记者 任芳言

自CRISPR/Cas9“基因剪刀”诞生后,生命科学领域各类研究成果相继涌现。这一发现于细菌天然免疫系统内的工具可对真核细胞DNA进行迅速高效的切割。经过多种改造和延伸,CRISPR/Cas9强悍的应用潜力引起诸多研究者的兴趣,其应用范围至今仍在不断拓展。

除了治愈遗传疾病、制造更强大的干细胞,基因编辑还可能为农业带来新的翻盘机会。比如让牛远离结核病、让水稻更耐寒、让大豆或玉米更高产。

目前,美国农业部已经明确基因编辑作物无需受到与转基因作物规格相同的监管,但欧盟最高法院却规定,基因编辑作物应与转基因生物遵守同样严格的法规。

无论是畜牧业还是种植业,都需要培育出更强壮、更高产的作物以提高经济效益。不管怎样,日渐增多的研究成果使人们对基因编辑的认识愈发深刻。

动物研究规模化道阻且长

对欠发达国家和地区而言,在基因编辑技术出现之前,养殖牲畜的小农场主往往要靠天吃饭。以乳制品产量为例,在非洲撒哈拉沙漠以南地区,即便是最好的情况,当地奶牛的生产力也远不及温带气候下的奶牛。

落后的养殖技术和方法也导致产量低下。此外,因为没有规模化养殖,小农场主承担风险的能力极弱,一场病害就可能导致贫困。

有研究者正利用基因编辑手段,通过长期、规模化的培育项目,帮助欠发达地区的农牧民培育出更强壮、更高产的动物。

Appolinaire Djikeng是热带牲畜遗传学健康研究中心的负责人,他与同事追踪选定范围内的遗传信号,比如影响牲畜迅速生长或抵抗病害的基因。

不过,Djikeng本人曾在接受媒体采访时表示,目前的操作较多针对的是易识别的单个遗传信号,“如果我们识别出单一基因或变体与某个重要的遗传信号有关,那么就可以进行基因编辑”。这一研究项目得到了盖茨基金会的支持,但也遭到一些动物福利团体的反对。

一个所有研究者都无法忽略的问题是:对动物而言,许多性状并不只是由单一基因决定,而是由多个基因共同调控的结果。西北农林科技大学动物科技学院副教授徐坤对《中国科学报》表示,这会导致通过基因编辑育种获得优良动物新品种的难度大大提高。

“另外,基因编辑育种需要形成一定规模且繁殖多代以观成效,这需要大量资金支持。”徐坤指出,受限于评价标准和监管体制尚不完善、资金来源、社会认可等问题,目前针对牲畜的基因编辑育种研究大部分仍停留在实验室或处于封闭式小规模繁殖阶段,“因此针对牲畜的基因编辑育种研究,其规模化、市场化还有一段路要走”。

农作物成果频现但不明朗

与针对人类的临床研究和针对动物的遗传改造相比,植物的基因编辑较少受到伦理影响。但不少植物有坚韧的细胞壁,尤其是小麦、玉米等重要经济作物,用CRISPR对其进行改良也很困难。

可这无法阻挡研究者的脚步,“如何利用基因编辑技术,将影响农艺性状的关键控制基因用于育种改良和实际生产,是近年来的研究热点之一。”中国农业科学院植物保护研究所研究员周焕斌告诉《中国科学报》。