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Cell子刊:科学家提出利用CRISPR加快植物驯化

来源:生物谷 2017-03-05 22:54


图片来自Palmgren et al./Trends in Plant Science。

2017年3月5日/生物谷BIOON/---在存在的30多万种植物物种中,仅三种物种---水稻、小麦和玉米---占据着人们消费的大多数植物食物,这部分上是因为在农业历史上,让这些农作物最容易收割的突变产生了。但是来自丹麦哥本哈根大学的研究人员声称利用CRISPR技术,人们不必等待大自然协助植物驯化。在于2017年3月2日在线发表在Trends in Plant Science期刊上的一篇综述论文中,他们描述了基因编辑如何可能能够让有营养的可持续种植的野生豆科植物、藜麦或苋属植物更适合种植。这篇综述论文的标题为“Accelerating the Domestication of New Crops: Feasibility and approaches”。

论文通信作者、哥本哈根大学植物学家Michael Palmgren说,“在理论上,你如今能够获得这些在几千年农作物驯化中挑选出来的性状,如苦味下降和那些促进容易收割的性状,并且诱导从不能栽培的植物发生具有这些性状的突变。”Palmgren领导哥本哈根大学的一个被称作“植物改变世界”的跨学科智库。

利用不那么精确的基因编辑技术,这种方法已被成功地用于加快驯化被低估的农作物。比如,科学家们利用化学突变诱导垂枝的水稻植物发生随机突变,从而使得它在成熟后更可能紧紧抓住它的种子。这种垂枝的水稻植物是一种与驯化水稻存在亲缘关系的澳大利亚野生水稻物种。在野外的一种被称作水芹的杂草中,科学家们利用RNA干扰沉默参与脂肪酸合成的基因,从而导致种子油质量改善。

Palmgren说,“我们如今吃的所有植物都是突变体,但是这些农作物是人类经过几千年挑选出来的,而且它们的突变是随机产生的。利用基因编辑,我们能够培育出‘生物启发的有机体(biologically inspired organisms)’,即我们不想要改进大自然,我们想要从大自然已制造出的东西中获得启发培育出所需的有机体。”

这种策略也有潜力解决与杀虫剂使用和大规模农业生产对环境的影响相关的问题。比如,在化肥中,过量氮元素的流失部分是一种常见的污染物;然而,野生豆科植物通过与细菌共生,能够将大气中获得的氮气转化为它们自己的肥料。Palmgren说,“为何不试着驯化更多的这些植物呢?”

在加快植物驯化时,只要涉及对农作物进行基因编辑,就可能产生类似的伦理问题、经济问题和法律问题。然而,公众意见在一定程度上可能存在差异,这是因为这种方法并不从另一种有机体中获得基因,而是剔除现存的基因。对农民和培育者而言,添加未被充分利用的植物品种可能不会立即产生吸引力,这是因为不存在那么大的需求,而且让消费者偏好它们的努力将是必不可少的。然而,实现这种转变的公共物品可能最终是一个卖点。

Palmgren团队在两年前发表一篇相关的论文,在这篇论文中,他们利用基因编辑让驯化植物更加“野生化”因而让有机种植的农民更难种植(Trends in Plant Science, July 2015, doi:10.1016/j.tplants.2015.04.011)。他们希望随着农业不断地满足不断增加的需求,他们能够让公众和政策制定者准备好将基因组编辑用于我们的食物供应中。(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:

Jeppe Thulin Østerberg, Wen Xiang, Lene Irene Olsen et al. Accelerating the Domestication of New Crops: Feasibility and approaches. Trends in Plant Science, Published online: March 02, 2017, doi:10.1016/j.tplants.2017.01.004.

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