八千年历史的天然转基因红薯!

2015-08-03 | 作者: 周彬彬 | 标签: 红薯

基因农业网(周彬彬)编译:你可能从未想过:第一个转基因作物既不是在大公司产生的,也不是由学院里的科学家设计的,而是至少在8000年前在自然条件下天然产生的。

位于南美洲,秘鲁利马的国际马铃薯中心(The International Potato Center)的科学家在对来自美国、印度尼西亚、中国、南美部分地区及非洲等地的291种红薯品种进行研究后发现:这些所有的红薯品种中都含有农杆菌的基因。这个结果表明:在人类开始食用红薯之前,农杆菌就已经把它的基因插入到了作物野生祖先的基因组中。

这项研究的负责人,病毒学家Jan Kreuze说:“人类在不知情的情况下,已经吃了几千年的转基因作物了”。他们的这项研究结果被发表在2015年5月5日的《美国国家科学院院刊》上。Kreuze认为:这些外源的农杆菌DNA帮助了中、南美洲地区人类对含糖蔬菜的驯化(见图1:甜蜜的彩虹)。

(图1:甜蜜的彩虹:美国人喜欢富含糖份的橙色红薯,而在非洲,尽管黄色和白色的红薯没有那么的甜,但它们依然很受欢迎。图片来源:国际马铃薯中心The International Potato Center)。

尽管红薯与马铃薯(Potato俗称:土豆,洋芋,山药蛋等)都长在地下,都能挖出大个的块状组织,但两者之间并不一样。我们平常吃的土豆实际上是植物的“茎”块,并不是它的“根”。而我们平常吃的红薯,却是植物的“根”块,而不是它的“茎”。因此,红薯是由植物的根部肿胀,膨化而来,里面富含淀粉(见图2:充满淀粉的红薯根部)。Kreuze和他的同事认为:“转入到红薯体内的农杆菌基因帮助植物产生了两种激素,从而使植物的根部发生变化并产生了一些可食用的物质”。Kreuze又接着说道:“但关于这一点,我们还需要进行进一步的证明。但现在的问题是,直到现在,我们都找不到任何一种不含农杆菌DNA的红薯材料作为实验对象去证明这个问题”。(注:因为他们收集的291种红薯品种都含有农杆菌的DNA,他们必须找到一种不含农杆菌DNA的红薯品种,然后把这些农杆菌的DNA转进去,来验证这些DNA能不能使红薯品种的根发生膨大等变化。但是他们却找不到不含农杆菌DNA的“非转基因红薯”品种)
见图2:充满淀粉的红薯根部。图片来源:U-ichiro Murakami/Flickr.com

Kreuze说:当我们的祖先开始种植红薯时,他们很可能会注意到那些带有外源基因并具有膨大根块的红薯祖先,然后对这种红薯进行筛选驯化,最终将其向四周扩散。红薯先被传到了波利尼西亚和东南亚,然后又被带到欧洲和非洲,最终遍布全球。

联合国粮食及农业组织的人员说:现如今,若以食物的产量而言,红薯在世界最重要的作物中排名第七。

“在美国,红薯的重要性貌似只体现在感恩节的时候”,Kreuze玩笑道:“然而在一些非洲地区,红薯却是他们的主粮。因为红薯具有强悍的生命力,当其他作物都不能很好的生长时,红薯却可以长得很好”。

在中国,红薯通常被用来喂牲口。(注:人们也通常将烤红薯作为小吃)。同时在其它很多地方,人们会用爆炒的方法将红薯叶做成美味的菜肴。

无论是在卢旺达人后院的菜园子里,还是在中国的农田里,所有的农民都正在种着一种天然转基因作物:红薯。

“我不觉得这是一件多么令人惊讶的事情”,位于华盛顿的公共利益科学中心(Center for Science in the Public Interest)的转基因专家格雷格.贾菲(Greg Jaffe)说:“任何一个熟悉基因工程的人都不会对农杆菌能将一些DNA片段插入到作物的基因组中的现象感到惊讶”。(注:因为这是一个普遍存在的现象)。

而且,生产转基因作物的过程,其实是一个简单到会让你感到惊讶的过程(还有一些其他产生转基因植物的方法。例如:基因枪介导转化法,首先将DNA片段包裹在金粉之中,然后通过高压气体推动带有DNA片段的金粉进入植物细胞,形象的称为基因枪法)。科学家将少量的一些植物细胞与一种叫做农杆菌的细菌混合在一起,农杆菌就能将自身的一小段DNA片段转入到植物细胞之中,这段小DNA片段最终会被整合到植物的基因组中。

当这段小DNA片段进入植物细胞后,生物学家将会诱导含有这段小DNA片段的细胞进行增殖,并最终长成具有根和芽的整株植物。最终这株植物的每一个细胞都会含有这种农杆菌的基因。瞧,你很容易就得到了一株转基因植物。(产生转基因植物之所以会这么简单,是因为植物与动物不同,植物不用从胚胎中开始生长,很多植物都可以从各种类型的植物细胞分化,发芽并最终长成一株完整的植物。注:这就和你剪下一段植物,插在水里或土里,你会发现它能生根、发芽、长大是一个道理。)

“农杆菌遍布于世界各地的土壤之中,它们可以侵染超过140种植物。因此,不难想象细菌(农杆菌)的DNA最终可以找到某种方式进入到我们的食物之中”。Jaffe说:“如果你去研究、分析一下其它的作物,你应该可以发现像红薯一样的,其它的天然转基因作物的例子”。

那么,为什么是具有8000千转基因历史的红薯呢?可能这个例子有助于监管者和科学家去审视转基因作物的安全性。Jaffe说:“在许多非洲国家,一些监管机构和科学家质疑并担忧这些转基因作物的安全。希望这项研究会给他们带来一些安慰,并帮助他们把这项技术的来龙去脉了解清楚”。

但是Jaffe认为:这项研究并不会减轻许多消费者对转基因作物的担忧。“因为很多人关注的不只是转基因是否使天然产生的,还是科学家生产的,以及是否可以安全食用”。而是,很多人担心转基因作物是否会增加杀虫剂和除草剂的使用,或者一些公司会不会利用这类技术来垄断种子的专利权。Jaffe说:“对于这种情况,你就必须对转基因作物须进行具体案例具体分析了”。

但至少在这个天然转基因红薯的案例下,所有的这些方面似乎都已变得清晰起来。

译者注:若想进一步的了解这一研究的内容,请阅读英国皇家学会院士Jonathan Jones发表在Nature子刊《Nature Plants》上的论文译文《农杆菌修饰红薯的深层次问题》。译文链接:http://www.agrogene.cn/index.shtml

本文原文链接:http://www.npr.org/sections/goatsandsoda/2015/05/05/404198552/natural-gmo-sweet-potato-genetically-modified-8-000-years-ago

来源:基因农业网

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