2013年6月13日,农业部批准发放3个转基因大豆进口安全证书。没过多久,网上开始流传着一则“转基因大豆与肿瘤和不孕不育高度相关”的新闻,再次把转基因食品拖入了不休的论战。“挺转派”和“反转派”各执己见,吵得沸沸扬扬。转基因食品是否安全呢?为此,本刊记者闫凯采访了中国农业科学院的黄大昉研究员。
认识转基因作物
科学世界:请问什么是转基因作物?
黄大昉:转基因作物就是利用现代生物学的手段,也叫“基因工程”,把我们需要的基因分离、提取出来,经过重组,再转入到作物里面,最后让它表达出我们需要的性状。
以转基因抗虫棉花为例。本来,最早的棉花是有抗虫基因的,如果没有这种基因的话,就无法在大自然中生存。可是,在成千上万年的繁衍过程中,棉花的抗虫基因在人类的农业选育过程中被筛选掉了。这时,我们就要通过转基因的手段把抗虫基因找回来。既然现有的棉花里面没有这个基因,我们就从其他的物种里面找。有一种叫做“苏云金芽孢杆菌”的细菌正好能生成杀虫蛋白(Bt),所以我们选择这个基因,转到棉花的基因组里去,这样一来,棉花就具有抗虫害的性状了。这种基因表达出来的杀虫蛋白非常安全,全世界已经用了60多年了。
科学世界:转基因的过程是怎么实现的?
黄大昉:科学家们从杀虫细菌的体内找到了能表达杀虫蛋白(Bt)的基因片段。然后,把这个外来基因连接在载体(通常是质粒)上,运送到作物的细胞核里面,和它的基因组结合。这样的话,棉花的基因组绝大部分都不变,只是增加了这个基因。这是基因工程常用的方法。
科学世界:外来基因整合到作物的基因组中,插入位置是随机的吗?
黄大昉:如果用以前的基因工程方法,那真是完全随机地插入。随着基因组学的发展,我们可以知道作物整个基因组的序列,知道基因组上的哪些位置是最安全的,即使插入了外来基因以后,也不会影响其他的性状。目前,我们可以逐步做到“定点整合”。不过,大量的工作还是要在随机整合的基础上再来筛选。
我们把抗虫基因整合到农杆菌(一类普遍生存在土壤中的细菌)的质粒上,然后用基因枪将其打到作物(例如棉花)的基因组里面。一部分插入的基因有可能影响作物正常的生长发育;还有一部分基因,尽管被打到了很好的位置,但是抗虫性状不能得到很好地表达。因此我们就要在它的后代中,选出抗虫性好,又能正常生长发育的植株。
科学世界:转基因育种和太空育种、杂交育种相比,有什么区别?
黄大昉:转基因育种是对作物基因的结构和功能、转移基因的机制都比较了解的基础上,对基因进行改造。从科学性上来说,它是比较准确的,更能控制风险。
太空育种,是利用太空里的高能射线对作物进行辐射诱变,使基因突变更容易。这种基因突变带来的变化,既有向好的性状改变,也有向不好的性状改变。其实,转基因育种比太空育种考虑得更周全。
杂交育种,是作物的整个基因组随着生殖细胞的转移,通过培育经验不断选择好的性状。比如说,要用杂交育种培养一种抗病的小麦,就要把另一种具有抗病性状的小麦的花粉转移到传统小麦上,同时,也会把它的所有优缺点都转移过来了。也许传统小麦的性状都挺好,只差一个抗病性状,杂交以后,我们还得把那些不好的性状筛选出来去掉。袁隆平院士的超级杂交稻就是不断地筛选出来的。这要凭丰富的经验,花费大量的时间,才能达到目的。很多育种专家一辈子都培育不出一个新品种,就是因为靠运气和经验筛选得太费力了。
科学世界:目前,转基因技术还用于哪些领域?
黄大昉:我国的生物产业(包括生物医药、生物农业、生物制造),已经用了很多转基因技术。例如,生物医药中,有用于基因治疗的靶向药物、医用诊断试剂等高新技术。生物制造领域,转基因微生物用于环境保护,生产氨基酸、蛋白酶、淀粉酶等。因为原始的菌株工作效率不高,表达出有用蛋白的量不够,这时就要通过基因突变或者基因改造来提高它的效率。
(本文发表于《科学世界》2013年第8期)
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