通過遺傳工程作物超越Pro / con爭論

現代栽培玉米通過傳統育種超過6,000年,從古老的草地teosinte馴化。 Nicole Rager Fuller,國家科學基金會現代栽培玉米通過傳統育種超過6,000年,從古老的草地teosinte馴化。 Nicole Rager Fuller,國家科學基金會

由於1980s生物學家使用基因工程來表達作物植物的新特性。 在過去的20年中,這些作物在美國和全球的種植面積超過10億英畝。 儘管農民迅速採用轉基因作物,但許多消費者仍然存在爭議,他們有時會發現難以獲得準確的信息。

上個月,美國國家科學院,工程和醫學院發布了一份 檢討 20多年來有關轉基因作物的數據。 該報告很大程度上證實了調查結果 以前的國家科學院報告 和世界上其他主要科學組織製作的評論,包括 世界衛生組織歐盟委員會.

我指點一個 實驗室 研究水稻是世界上一半人口的主要糧食作物。 我實驗室的研究人員正在確定控制環境壓力和抗病能力的基因。 我們使用基因工程和其他遺傳方法來了解基因功能。

我非常同意NAS的報告,即每種作物,無論是常規繁殖還是通過基因工程開發,都應根據具體情況進行評估。 每種作物都不同,每種特性都不同,每個農民的需求也不同。 通過使用常規育種和基因工程比單獨使用任何一種方法都可以在作物改良方面取得更多進展。

生物技術與傳統育種之間的融合

新的分子工具模糊了傳統育種和現代遺傳方法所做的遺傳改良之間的區別。 一個例子是標記輔助育種,其中遺傳學家鑑定與農民和/或消費者所希望的性狀相關的基因或染色體區域。 然後,研究人員在植物DNA中尋找與這些基因相關的特定標記(模式)。 使用這些遺傳標記,他們可以有效地識別攜帶所需遺傳指紋的植物,並消除具有不良遺傳的植物。

十年前,我的合作者和我分離了 一種叫做Sub1的基因,控制對洪水的容忍度。 南亞和東南亞的數百萬稻農在易發洪水的地區種植水稻,因此這一特性極具價值。 大多數品種的水稻將在完全淹沒三天后死亡,但具有Sub1基因的植物可以經受兩週的完全浸沒。 去年,近500萬農民種植了由我的合作者開發的Sub1水稻品種 國際水稻研究所 使用標記輔助育種。

在另一個例子中,研究人員發現了與牛無角度相關的遺傳變異(稱為“輪詢”) - 這種特性在牛肉品種中很常見,但在奶牛品種中很少見。 農民經常去除奶牛以保護他們的處理者並防止動物互相傷害。 因為這個過程對動物來說是痛苦和可怕的, 獸醫專家 已經呼籲研究替代選擇。

研究 科學家們在上個月發表的文章中使用基因組編輯和生殖性克隆技術來生產奶牛,這些奶牛攜帶一種自然發生的無角突變。 這種方法有可能每年改善數百萬頭牛的福利。

減少化學殺蟲劑並提高產量

在評估轉基因作物如何影響作物生產力,人類健康和環境時,NAS研究主要關注植物中的兩種特性:對害蟲的抗性和除草劑的耐受性。


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該研究發現,種植作物的農民經過精心設計,含有抗蟲性狀 - 基於細菌的基因 蘇雲金芽孢桿菌,或Bt - 與種植非Bt品種的農民相比,通常經歷的損失更少,化學殺蟲劑噴灑更少。 它還得出結論,種植Bt作物的農場比種植者在常規作物上使用廣譜殺蟲劑的農場具有更多的昆蟲生物多樣性。

目前在美國種植的轉基因作物(IR =抗蟲性,HT =除草劑耐受性,DT =耐旱性,VR =病毒抗性)。 科羅拉多州立大學擴建目前在美國種植的轉基因作物(IR =抗蟲性,HT =除草劑耐受性,DT =耐旱性,VR =病毒抗性)。 科羅拉多州立大學擴建委員會發現除草劑抗性(HR)作物有助於提高產量,因為雜草可以更容易控制。 例如,種植人工林油菜的農民獲得了更高的產量和回報,這導致了這種作物品種的廣泛採用。

種植HR作物的另一個好處是減少耕作 - 轉變土壤的過程。 在種植之前,農民必須殺死田地裡的雜草。 在除草劑和HR作物出現之前,農民通過耕作來控制雜草。 然而,耕作導致侵蝕和徑流,並且需要能量來為拖拉機提供燃料。 許多農民更喜歡減少耕作,因為他們加強了可持續管理。 通過HR作物,農民可以有效地控制雜草,而不需要耕作。

該委員會注意到過去二十年來人力資源作物種植與減產農業實踐之間存在明顯關聯。 然而,目前還不清楚人工林作物的採用是否導致農民決定使用保護性耕作,還是使用保護性耕作的農民更容易採用HR作物。

在種植HR作物導致嚴重依賴除草劑草甘膦的地區,一些雜草進化出對除草劑的抗性,使得農民很難用這種除草劑控制雜草。 NAS報告的結論是,Bt和HR作物的可持續利用將需要使用 綜合蟲害管理戰略.

該報告還討論了2015種植的其他七種轉基因糧食作物,包括蘋果(海棠斯蒂卡),油菜(甘藍型油菜), 甜菜 (Beta尋常型), 番木瓜 (Carica番木瓜),馬鈴薯,南瓜(西葫蘆)和茄子(茄子melongena).

木瓜是一個特別重要的例子。 在1950s中,番木瓜環斑病毒幾乎消滅了夏威夷瓦胡島上的所有木瓜產品。 隨著病毒傳播到其他島嶼,許多農民擔心它會消滅夏威夷木瓜作物。

在1998夏威夷植物病理學家 丹尼斯貢薩爾維斯 使用基因工程將一小片環斑病毒DNA剪接到木瓜基因組中。 由此產生的基因工程木瓜樹對感染免疫,並且產生的10-20比受感染的作物折疊更多的果實。 丹尼斯的開創性工作 拯救了木瓜產業。 二十年後,這仍然是 唯一的方法 用於控制木瓜環斑病毒。 今天,儘管如此 一些消費者抗議,80夏威夷木瓜作物的百分比是基因工程。

科學家還利用基因工程來對抗一種叫做水果和螟蟲的害蟲,這種害蟲在亞洲以茄子為食。 孟加拉國的農民經常每2-3天噴灑殺蟲劑,有時每天兩次,以控制它。 世界衛生組織 估計 每年全球約有300萬例農藥中毒和超過250,000死亡病例。

為了減少對茄子的化學噴灑,康奈爾大學和孟加拉國的科學家將Bt設計到茄子基因組中。 BT 茄子 (茄子)在孟加拉國的2013中引入。 去年 108孟加拉國農民增長了它 並且能夠大幅度減少殺蟲劑噴霧劑。

以生態為基礎的方式養活世界

基因改良的作物使許多農民受益,但很明顯,單靠遺傳改良無法解決農民面臨的各種複雜挑戰。 還需要以生態為基礎的耕作方法以及基礎設施和適當的政策。

我們需要關注如何幫助家庭,農民和農村社區茁壯成長,而不是擔心食物中的基因。 我們必須確保每個人都能負擔得起食物,我們必須盡量減少環境惡化。 我希望NAS報告可以幫助推動討論,而不是分散關於轉基因作物的讚成/反對意見,並重新關注他們使用每種適當的技術以生態為基礎的方式養活世界。

關於作者

談話

羅納德·帕梅拉Pamela Ronald,加州大學戴維斯分校植物病理學教授。 她的實驗室研究了抗病性和對水稻脅迫耐受性的遺傳基礎。 她與她的合作者一起設計了大米,以抵抗疾病和對洪水的耐受性,這嚴重威脅著亞洲和非洲的水稻作物。

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.


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