提要:“轉基因”一詞最初來源于英文“Genetically modified”,字面翻譯應該是“遺傳修飾”或者“遺傳改造”。
生物技術性狀遠遠超出人們所知的抗除草劑和抗蟲的范圍,本文介紹了市場上的生物技術食品,生物技術性狀分類以及業已創造的、分門別類的遺傳工程性狀清單。
一、關于生物技術性狀名稱
在近幾年有關轉基因的英文文獻中,有用biotech(生物技術)取代genetically modified(遺傳修飾)、genetically engineered(遺傳工程、基因工程)、transgenic(轉基因)的趨勢。作者也非常贊同這一用法。在當前階段,這四個名詞的含義大體是相似的,或許以后用biotech更為準確。Genetically modified在中文文獻中更多地被譯為“轉基因”,這是因為早期英文也稱transgenic的緣故。Genetically modified的字面翻譯應該是“遺傳修飾”或者“遺傳改造”,遺傳修飾實質上就是基因改造,即增加、減少一個或幾個基因,或者關閉、打開一個或幾個基因的表達。所以,作者建議將genetically modified譯為“基改”即“基因改造”。美國農業部、食藥局幾乎不使用genetically modified或transgenic,習慣使用genetically engineered(GE),至今如此。值得注意的是,在近期的英文文獻中,轉基因作物被更多的稱為biotech crops,可直譯為“生技作物”或“生物技術作物”,而transgenic crops的說法幾乎絕跡。所以作者建議在中文中使用“生技作物”或“基改作物”代替“轉基因作物”,一是使中文術語與英文術語保持一致,便于國際交流和科學術語規范化;二是避免“轉基因”在字面上使人望文生義給公眾帶來的誤解,同時讓“生技作物”或“基改作物”走出轉基因爭論的漩渦,而健康地發展;三是“生技作物”比“轉基因作物”的含義更為寬泛,包容性更強,特別是適于基因編輯技術創造的新性狀作物。
既然談到了學術名詞,就還談談幾個中國人創造的與“生物”相關的名詞,如“生物農業”、“生物育種”等。作者認為這些名詞在字面上讓人不知所云,詞不達意,容易讓人誤解,正如“轉基因”一樣!在英文文獻中也沒有看到同類的說法!“生物”包括動物、植物、微生物。“生物農業”、“生物育種”這些詞語中的“生物”顯然不是指“生物”而實質是指“生物技術”(biotech)。因此,稱“生物農業”不如稱“生技農業”或“生物技術農業”,稱“生物育種”不如稱“生技育種”或“生物技術育種”!在文字上,應遵循“能簡則簡、該繁則繁”的原則,并非越簡單越好,有時候過簡就是添亂!個人之見,僅供參考。
二、市場上的生物技術食品
很多人都想準確知道現在供給的食品中究竟有哪些是轉基因食品。在美國超市里可能會發現以下一些食物是轉基因的。
1.抗除草劑苜蓿飼養的奶牛制品。
2.抗除草劑油菜制成的雙低菜油。
3.抗除草劑和/或抗蟲大田玉米制成的玉米油、飼養的家畜、并用于許多加工食品中。
4.小量銷售的抗除草劑和/或抗蟲甜玉米。
5.抗除草劑和/或抗蟲棉花制成的服裝或各種其他棉制品以及棉籽油。
6.在夏威夷銷售的抗病毒木瓜,也有一些進口到美國本土。
7.小量銷售的抗病毒轉基因南瓜。
8.抗除草劑和/或抗蟲大豆制成的大豆油、飼養的牲畜。大豆加工成的少量富營養油。制作豆腐和其他供人類直接食用產品的大豆一般不是轉基因的。
9.抗除草劑甜菜制成的糖和喂養的牲畜產品。
10.不褐變蘋果。
11.生長速度更快的三文魚。
需要注意的是,精煉食用油和糖并不含有 DNA 或蛋白質,因此,即使這些產品的源植物是轉基因的,也無法與非轉基因產品區分開來。
三、研發中的生物技術性狀清
基因工程是一種方法,不是一種產品。這就意味著有很多可能的性狀遠遠超出人們所知的抗除草劑和抗蟲的范圍。通過下面的鏈接,可以找到業已創造的、分門別類的遺傳工程性狀清單。我們會盡其所能簡單描述何種基因被用來開發其有關性狀,并附有關的同行評議論文的鏈接,以及基于事實的新聞報道或博客文章的鏈接,如果有的話。當然,這不是一個完整的列表,因為許多性狀因各種原因沒有發表,或者我們也可能還不知曉。值得注意的是這些性狀有許多還沒有商業化。
1.美國農業部動植物衛生檢驗局提交和批準的生物技術作物“解除管制申請”清單(Petitions for Deregulation)。
2.ISAAA(國際農業生物技術應用服務組織)“已批準的轉基因數據庫”(GM Approval Database)。
3.美國農業部國家合作研究、教育和推廣服務局資助、弗吉尼亞理工大學維護的“美國田間試驗釋放申請”生物技術信息系統清單(Field test release applications in the US)。
4.國際生命科學院下屬的環境風險評估中心維護的“轉基因作物數據庫”(GM Crop Database)。
5.生物多樣性保護組織下屬的生物安全信息交流中心維持的“活體改性生物 (LMO) 登記冊”(Living Modified Organism (LMO) Registry)。
6.美國食藥局(FDA)網站“完成的生物工程食品咨詢”(Completed Consultations on Bioengineered Foods)。
7.轉基因生物(GMO)指南針擁有的“歐盟授權的轉基因食品和飼料”數據庫(Genetically Modified Food and Feed: Authorization in the EU)。
四、生物技術性狀分類
(一)維生素增強和有益消費者的性狀
1.通過表達酵母亞精胺蛋白而延遲腐爛的西紅柿。美國農業部博客的博文:《酵母基因延長西紅柿的貨架期》,(Yeast genes improve shelf life of tomatoes)。新聞:《基因使西紅柿或許其他水果保質期延長》,(Gene leads to longer shelf life for tomatoes, possibly other fruits,2010),《酵母亞精胺合成酶過表達影響番茄的成熟、衰老和延遲腐爛》,(Overexpression of yeast spermidine synthase impacts ripening, senescence and decay symptoms in tomato)。
2.含量40 %以上γ亞麻酸 (GLA)的紅花油。
3.通過阻止兩個破壞細胞壁基因表達而延遲腐爛的西紅柿。描述見《我說番茄......》(I say tomato…),《印度NIPGR的科學家創造了一種持續時間更長的番茄》(Scientists at India’s NIPGR Create a Longer-Lasting Tomato),《通過抑制N-糖鏈加工酶延長水果貨架期》(Meli等,2010),(Enhancement of fruit shelf life by suppressing N-glycan processing enzymes)。
4.增強多種維生素的玉米。通過類胡蘿卜素合成途徑中的基因增加β-胡蘿卜素,一個基因來自玉米,另一個基因來自細菌。通過來自水稻的基因增加抗壞血酸,該基因可產生一種酶能催化反應產生抗壞血酸。通過來自大腸桿菌葉酸合成途徑的基因增加葉酸。見《通過代表三個不同代謝途徑的三種維生素的胚乳生物強化的多維生素轉基因玉米》(Naqvi,2009),(Transgenic multivitamin corn through biofortification of endosperm with three vitamins representing three distinct metabolic pathways)。
5.通過水稻鐵結合蛋白的過表達增強水稻的生物可利用鐵,《通過激活煙酰胺合酶基因使水稻種子鐵強化》(Lee等, 2009),(Iron fortification of rice seeds through activation of the nicotianamine synthase gene)。
6.通過擬南芥的鈣轉運基因增鈣的生菜和胡蘿卜。Karl Haro von Mogel在《強化生菜不是苦藥》(Biofortified lettuce not a bitter pill)中論述。《提高鈣運輸活動對胡蘿卜營養的影響》(Morris等,2008),(Nutritional impact of elevated calcium transport activity in carrots)。《強化和生物可利用:植物性飲食的黃金標準》(Jeong和Guerinot,2008),(Biofortified and bioavailable: The gold standard for plant-based diets)。《鈣強化生菜的感官分析》(Park等,2008),(Sensory analysis of calcium-biofortified lettuce)。
7.不褐變蘋果。見Q&A with Okanagan Specialty Fruits’ president Neal Carter。
8.不褐變低丙烯酰胺土豆。見 Q&A with Haven Baker on Simplot’s Innate? Potatoes。
9.含ω-3脂肪酸的大豆。
10.含β胡蘿卜素的大米(黃金大米)。
(二)疫苗和醫藥
1.通過表達人乳和乳鐵蛋白及溶菌酶等唾液蛋白治療急性腹瀉的水稻。見《華爾街日報》文章《霍亂時期的維權行動:反轉基因集團使窮人無助》(2009),(Activism in the Time of Cholera: Anti-GMO groups keep the poor from getting help)。這兩種產品是由 Ventria 生物科學公司(Ventria Bioscience)生產的。
2.表達治療戈謝氏病藥物的胡蘿卜組織培養。《一種植物源重組人葡萄糖腦苷酯酶—— 潛伏期和時期1的調查》(Aviezer等, 2009),(A plant-derived recombinant human glucocerebrosidase enzyme–a preclinical and phase I investigation)。
3.有助于戒煙的無尼古丁煙草。見 Come to LeBow Country(2003)。在隨機試驗中,無尼古丁煙草制成的“追求”牌卷煙與野生型煙草相較無不利影響,且有助于吸煙者戒煙。見A randomized trial of nicotine replacement therapy in combination with reduced-nicotine cigarettes for smoking cessation(2008)。
4.含有可食用疫苗的西紅柿。在小鼠身上取得了西紅柿表達的霍亂蛋白免疫反應。研究人員推測,番茄纖維肉保護疫苗在消化道被消化之前就可以被免疫系統識別。見《轉基因番茄中的霍亂毒素B蛋白誘導小鼠全身免疫反應》(Jiang等, 2007)(Cholera toxin B protein in transgenic tomato fruit induces systemic immune response in mice)。
(三)抗病性
1.抗枯萎病的美國板栗,有可能在美國保存該物種。基于胚懸浮轉化獲得的性成熟轉基因美國栗樹(Andrade等,2009). (Sexually mature transgenic American chestnut trees via embryogenic suspension-based transformation)。新聞稿:佐治亞大學研究人員可能拯救行將滅絕的美國板栗(2009),(UGA Researchers Could Help Restore Devastated American Chestnut)。
2.抗李痘病毒的李子,稱為蜜甜李(HoneySweet plums)。
3.通過抗體片段抗柑橘衰退病毒的墨西哥酸橙,專抗柑桔衰退病毒的單鏈抗體片段在柑橘中的轉基因表達(Cervera等,2010),(Transgenic expression in citrus of single-chain antibody fragments specific to Citrus tristeza virus confers virus resistance)。
4.抗環斑病毒的木瓜。因為最早的轉基因木瓜只抗一個病毒株系,所以創造了另外的轉基因品種。《對不同木瓜環斑病毒株系具廣譜抗性的轉外殼蛋白基因木瓜》(Bau等,2003),(Broad-spectrum resistance to different geographic strains of papaya ringspot virus in coat protein gene transgenic papaya)。
5.通過表達西葫蘆黃色花葉病毒和西瓜花葉病毒2外殼蛋白而抗這兩種病毒的黃色轉基因南瓜,《用西葫蘆黃色花葉病毒與西瓜花葉病毒2混合感染而表達了這兩種病毒的外殼蛋白基因的轉基因雜交南瓜ZW 20的抗性》(Fuchs和Gonsalves, 1995),(Resistance of Transgenic Hybrid Squash ZW-20 Expressing the Coat Protein Genes of Zucchini Yellow Mosaic Virus and Watermelon Mosaic Virus 2 to Mixed Infections by Both Potyviruses)。
(四)抗逆性
1.通過引進glycine betaine合成的βA基因改良耐鹽轉基因小麥(He等,2010),(Improved salt tolerance of transgenic wheat by introducing betA gene for glycine betaine synthesis)。
2.一種耐鹽性模式植物(M?ller等, 2008)Shoot Na+ Exclusion and Increased Salinity Tolerance Engineered by Cell Type–Specific Alteration of Na+ Transport in Arabidopsis。在相關文章GM crops are another tool in the struggle against poverty進行了討論(2009)。
3.表達兩部分來自大腸桿菌糖的生物合成途徑的抗含鹽灌溉水水稻。水稻植株中海藻糖的積累高耐各種非生物脅迫(Garg等, 2002)
4.抗旱玉米。
5.耐淹水稻。
(五)抗蟲性
1.雪花蓮凝集素是一種小草本植物產生的、對于一些昆蟲有毒的蛋白質。這種蛋白質在玉米中表達至少使植株上的蚜蟲減少50%。王等(2005)發表了《將雪花蓮凝集素基因gna引入玉米植株增強對蚜蟲的抗性研究》,(Enhancement of resistance to aphids by introducing the snowdrop lectin gene gna into maize plants)。同一作者團隊還證明該蛋白對亞洲玉米螟有作用,見王等(2005)《玉米中表達的雪花蓮凝集素(Galanthus nivalis L凝集素)增強對亞洲玉米螟(Ostrinia furnacalis Guenee)的抗性研究》,(Enhanced resistance of snowdrop lectin (Galanthus nivalis L. agglutinin)-expressing maize to Asian corn borer (Ostrinia furnacalis Guenee))。
2.Bt玉米、棉花、大豆。
(六)有益環境類
1.減少甲烷排放、奶牛更容易消化的草。新聞稿: 《“少嗝”草使牛減少甲烷氣體排放,或許有助減緩全球變暖》(2009),(‘Burpless’ Grass Cuts Methane Gas From Cattle, May Help Reduce Global Warming)。
2.吸收土壤中有毒金屬鉛和鎘的煙草。《一種植物修前景可觀的可積累Pb的轉基因植物》(Gisbert等,2003),(A plant genetically modified that accumulates Pb is especially promising for phytoremediation)。
(七)雜草控制類
1.LibertyLink玉米和大豆抗草銨膦除草劑。
2.Optimum GAT玉米和大豆抗ALS 抑制劑類除草劑。
3.Roundup Ready玉米和大豆抗草甘膦除草劑。
除了以上由基因工程技術開發的抗除草劑性狀外,用傳統育種技術也開發幾個抗除草劑性狀。下面列出了幾個:
1.Clearfield和IMI玉米是通過抗啉酮類除草劑選擇培育的tangxin。有些IMI品種也抗一些磺脲類藥物和磺酰胺類除草劑。
2.Poast玉米是通過抗稀禾定除草劑選擇培育的。
3.STS大豆是通過抗磺酰脲類除草劑選擇培育的。
劉定富
1978年3月華中農業大學學習,于1982年、1984年和1988年獲學士、碩士、博士學位。1989年至1990年在澳大利亞昆士蘭大學從事博士后研究。武漢金玉良種科技有限公司董事長。
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