基因編輯作物在非洲開(kāi)辟出新天地
分子生物學(xué)家Steven Runo曾經(jīng)認(rèn)為，他的團(tuán)隊(duì)將創(chuàng)造歷史，成為第一個(gè)在非洲土壤中種植基因編輯種子的團(tuán)隊(duì)。但事實(shí)證明，這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)比他預(yù)想的要激烈。
Runo在肯尼亞肯雅塔大學(xué)工作，其基因編輯項(xiàng)目主要集中在高粱上。他說(shuō)，一個(gè)研究玉米的小組“比我們快了兩三個(gè)月”。
不過(guò)，友好的競(jìng)爭(zhēng)是進(jìn)步的標(biāo)志。研究人員長(zhǎng)期以來(lái)一直希望低成本的CRISPR基因編輯系統(tǒng)將使中低收入國(guó)家能夠生產(chǎn)出符合當(dāng)?shù)剞r(nóng)民需求的作物，而不是依賴外國(guó)開(kāi)發(fā)的種子。現(xiàn)在，科學(xué)家正在監(jiān)督至少十幾項(xiàng)開(kāi)發(fā)這種基因編輯作物的工作。
在這些項(xiàng)目中，Runo致力于改造高粱，使其能夠抵抗一種令人頭疼的寄生植物獨(dú)腳金。Runo在近日于美國(guó)圣地亞哥舉行的動(dòng)植物基因組會(huì)議上表示，新品種的田間試驗(yàn)定于今年晚些時(shí)候進(jìn)行。
高粱是一種耐寒作物，在非洲廣泛用于食品、建筑材料和原料。但是超過(guò)60%的非洲農(nóng)田受到了獨(dú)腳金的污染，這種寄生植物附著在高粱的根部，吸走其養(yǎng)分和水分。獨(dú)腳金的侵?jǐn)_可以摧毀整株作物。
非洲博茨瓦納的一片高粱田，基因編輯已經(jīng)培育出能夠抵抗獨(dú)腳金的高粱植物。
圖片來(lái)源：MarcPo/Getty
一些野生高粱品種對(duì)獨(dú)腳金具有抗性，因?yàn)樗鼈償y帶的突變會(huì)改變作物產(chǎn)生的一種名為“獨(dú)腳金內(nèi)酯”的化合物，從而促進(jìn)獨(dú)腳金的種子發(fā)芽。Runo與合作者正在使用CRISPR-Cas9來(lái)模擬這些突變。
根據(jù)肯尼亞2022年關(guān)于基因編輯作物的規(guī)定，這些植物被視為傳統(tǒng)育種作物，因?yàn)樗鼈儾缓衅渌锓N的DNA。這意味著這些經(jīng)過(guò)基因編輯的植物可以繞過(guò)對(duì)含有外源DNA的轉(zhuǎn)基因作物施加的一些繁重的測(cè)試和要求。Runo說(shuō)，尼日利亞和馬拉維也有類似的政策，包括埃塞俄比亞和烏干達(dá)在內(nèi)的其他非洲國(guó)家預(yù)計(jì)也會(huì)效仿。
去年，肯尼亞當(dāng)局允許Runo與其合作者在這些規(guī)定下種植基因編輯的種子，Runo計(jì)劃在今年晚些時(shí)候開(kāi)展實(shí)地研究，這是重要一步，因?yàn)楠?dú)腳金在較富裕地區(qū)并不是一個(gè)問(wèn)題，這意味著大型跨國(guó)公司幾乎沒(méi)有動(dòng)力為它開(kāi)發(fā)解決方案。
其他改善非洲農(nóng)產(chǎn)品的基因編輯項(xiàng)目也在進(jìn)行中。國(guó)際玉米小麥改良中心研究主任Kevin Pixley與合作者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出編輯玉米的方法，使其能夠抵抗玉米致命壞死病。他們還對(duì)珍珠粟進(jìn)行了編輯，使其面粉在碾磨后不易很快變質(zhì)；對(duì)花生進(jìn)行了編輯，使其更能抵抗產(chǎn)生致癌黃曲霉毒素真菌感染。
非洲的牲畜也在被編輯。在動(dòng)植物基因組會(huì)議上，加拿大生物技術(shù)公司Recombinetics的首席科學(xué)官Dan Carlson介紹了一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目正在對(duì)非洲品種的牛進(jìn)行編輯，以提高它們的產(chǎn)奶量、耐熱性及疾病耐受性。
瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)研究農(nóng)村發(fā)展的Klara Fischer說(shuō)，盡管在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行基因編輯相對(duì)便宜，但將這些經(jīng)過(guò)編輯的作物帶到農(nóng)場(chǎng)仍然存在很大的障礙。“由于市場(chǎng)不太可能為購(gòu)買力有限的貧窮小規(guī)模農(nóng)民提供服務(wù)，基因編輯產(chǎn)品可能仍需要政府的參與才能使農(nóng)民受益。”
目前，Runo依靠美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)署的資助，并與美國(guó)一家農(nóng)業(yè)公司Corteva Agricscience合作，其團(tuán)隊(duì)也在努力削減實(shí)驗(yàn)室用品和設(shè)備的成本，并尋找其他資金來(lái)源。Pixley團(tuán)隊(duì)則獲得了比爾和梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)的資助，還獲得了美國(guó)科迪華公司的技術(shù)援助。
至于當(dāng)?shù)貙?duì)這些作物的接受程度，Runo說(shuō)，與他交談過(guò)的農(nóng)民對(duì)當(dāng)?shù)匮芯咳藛T開(kāi)發(fā)的作物種子比對(duì)國(guó)外開(kāi)發(fā)的種子更滿意。
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