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大鹏新区科学家在国际顶尖学术期刊发表论文促进基因组编辑技术在作物育种上的应用

来源: 深圳人才工作网发布时间: 2016-01-27

    1月27日,国际顶尖学术期刊《自然—遗传》发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所作为第一单位的评论文章,中美德三国科学家在文章中联名为促进基因组编辑技术在作物育种上的应用提议了一个管理框架。基因组编辑是对基因组进行定向改变的新技术,其中最有效技术是诺奖大热门CRISPR/Cas9。目前基因组编辑技术在医学研究上非常热门,已经在治疗白血病上获得了成功。基因组编辑技术在作物育种上也呈现出更加广阔的应用前景。

    文章第一作者是中国农科院深圳农业基因组所副所长黄三文,他在接受《中国科学报》记者采访时解释道:“如果全面地分析和记录了基因组编辑导致的所有DNA序列变化,确保没有脱靶效应和外源DNA残留的基础上,基因组编辑作物应该和常规育种作物一样同等对待。”新一代基因组测序技术可以快速准确地分析基因组编辑导致的DNA序列变化。

    文章另一位作者,中国农业科学院院长、中国科学院院士李家洋院士告诉《中国科学报》记者,作物育种的目的是改良作物遗传特性,以培育高产优质的品种。常规育种已经为农业生产做出了巨大贡献,但是也有周期较长、效率较低的缺点。而近年来快速发展的基因组编辑技术,特别是被喻为“遗传手术刀”的CRISPR/Cas9技术,能对目标基因进行精准的编辑,通常可以只有少数碱基的取代或者删除,这与基因组上时常发生的自然或诱导突变本质是完全一样的。

    “常规的基因工程可以比作是开胸手术,”作者之一的德国马普学会发育生物学所所长、德国和美国科学院院士Detlef Weigel博士这样形容,“而基因组编辑则相当于微创外科手术,因为我们可以精确地决定发生在基因组上的变异和变异位置。” 通过基因组编辑,针对作物某个性状的目标基因,育种家可以参照其他优良种质或者近缘物种的同源基因来进行编辑,而这正是常规育种希望达到的目的。但是在效率和可控制性等方面,基因组编辑技术明显优于常规育种手段。

    “新技术必须在合理的框架范围里管理和应用,才能发挥最大作用促进人类社会的发展”,另一作者、美国科学院院士、沃尔夫农业奖得主Roger Beachy博士说。基于这些原因,为了规范和推动基因组编辑技术在作物育种中的快速应用和健康发展,中美德科学家联名对基因组编辑作物的管理提出以下建议:1) 研究环节尽可能降低材料的传播风险;2) 登记基因组编辑对基因组序列造成的所有变异,确保无脱靶发生;3) 如果在CRISPR/Cas9基因组编辑技术的初始步骤用到外源DNA转化的方法,必须确保基因组编辑作物中的外源DNA被完全去除;4) 如果基因组编辑作物中的目标基因是参照不同物种的同源基因进行编辑,必须注明两个物种的亲缘关系,若亲缘关系很远,需要具体情况具体分析。5) 以上四点应该写入新品种审定和登记制度当中,在满足这些条例的基础上,基因组编辑作物在进入市场之前应当只需要接受和常规育种作物同样的管理。

    美国农业部已经宣称基因组编辑作物不属于转基因生物范畴。虽然欧盟还未表态,但最近德国和瑞典的相关主管部门已经宣称,一些基因组编辑的作物和常规育种作物本质上是完全等同的。李家洋院长说:“育种其中一个重要目的是让农业可持续性地发展。基因组编辑技术还可以帮助育成抗病品种,减少对化学农业的依赖。我们不能错失这样一个大好机会。”《自然—遗传》发表的这四名科学家联名倡议,对于推动基因组编辑作物的迅速应用和健康发展,对保障中国乃至全球的农业粮食安全,都将起到重要的作用。

    据悉,中国农业科学院深圳农业基因组研究所于2014年在深圳市大鹏新区成立,两年来该所已经在《科学》、《自然—遗传》等世界顶级学术期刊上发表了多篇学术论文,并引进了包括3名国家杰青获得者、3名国家973计划首席、1名广东省珠江学者、9名深圳市国家级领军人才在内的近百名科技专家,基因组所正面向深圳市乃至全国的农业产业需求,大踏步迈向世界农业科技的高端。

编辑: 仰双全

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