现代栽培玉米是从古老的草皮中提炼出来的,经过常规育种,超过了6,000年。 Nicole Rager Fuller,美国国家科学基金会现代栽培玉米是从古老的草皮中提炼出来的,经过常规育种,超过了6,000年。 Nicole Rager Fuller,美国国家科学基金会

由于1980生物学家已经使用基因工程来表达作物的新特性。 在过去的20年,这些作物在美国和全球已经种植了十多亿英亩。 尽管农民被农民迅速采用,但基因工程(GE)作物在许多消费者中仍然存在争议,他们有时很难获得准确的信息。

上个月,美国国家科学,工程和医学院发布了一份报告 检讨 20有关GE作物的数据。 这份报告很大程度上证实了调查结果 以前的国家科学院报告 以及世界各地其他主要科学组织,包括世界各地的评论 世界卫生组织欧盟委员会.

我指导一个 实验室 研究水稻,这是世界上一半人口的主食。 我实验室的研究人员正在鉴定控制对环境压力和对疾病的抵抗力的基因。 我们使用基因工程和其他遗传方法来了解基因功能。

我非常同意NAS的报告,即每一种作物,无论是常规育种还是通过基因工程育成,都应该在个案的基础上进行评估。 每个作物都不一样,每个特征都不一样,每个农民的需求也不一样。 通过使用传统的育种和基因工程,比单独使用任一种方法都可以在作物改良方面取得更多进展。


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生物技术与传统育种的融合

新的分子工具正在模糊传统育种与用现代遗传方法进行遗传改良之间的区别。 一个例子是标记辅助育种,其中遗传学家鉴定与农民和/或消费者期望的性状相关的基因或染色体区域。 然后研究人员在植物的DNA中寻找与这些基因相关的特定标记(模式)。 使用这些遗传标记,他们可以有效地鉴定携带所需基因指纹的植物,并消除具有不希望遗传的植物。

十年前我和我的合作者分离了 一个名为Sub1的基因,控制对洪水的容忍。 南亚和东南亚有数百万稻米种植者在易受洪水侵袭的地区种植水稻,因此这个特点非常有价值。 大部分品种的稻子在完全淹没三天后将死亡,但具有Sub1基因的植物可以承受两周的完全淹没。 去年有近五百万农民种植了我的合作者开发的Sub1水稻品种 国际水稻研究所 使用标记辅助育种。

在另一个例子中,研究人员确定了牛的无角症(称为“被调查”)的遗传变异 - 这是牛肉品种中常见但在乳品品种中罕见的特征。 农民通常会驯服奶牛,以保护他们的经营者,防止动物互相伤害。 因为这个过程对于动物来说是痛苦和可怕的, 兽医专家 已经呼吁研究替代方案。

在一个 根据一项研究, 科学家们利用基因组编辑和生殖性克隆技术生产出了一种自然发生无角突变的奶牛。 这种方法有可能改善每年数百万头牛的福利。

减少化学杀虫剂,提高产量

在评估转基因作物如何影响作物生产力,人类健康和环境时,NAS研究主要集中在植物的两个性状:抗虫害和对除草剂的耐受性。

研究发现,种植农作物的农民设计成具有抗虫特性 - 基于细菌的基因 苏云金芽孢杆菌,或Bt-通常比种植非Bt品种的农民损失更少,施用的化学杀虫剂喷雾剂更少。 它还得出结论说,种植Bt作物的农场比种植者在传统作物上使用广谱杀虫剂的农场拥有更多的昆虫多样性。

目前在美国种植的转基因作物(IR =抗虫,HT =耐除草剂,DT =耐旱,VR =病毒抗性)。 科罗拉多州立大学推广目前在美国种植的转基因作物(IR =抗虫,HT =耐除草剂,DT =耐旱,VR =病毒抗性)。 科罗拉多州立大学推广该委员会发现,除草剂抗性(HR)作物有助于提高产量,因为杂草可以更容易控制。 例如,种植人工油菜籽的农民获得了更高的产量和收益,这导致了该作物品种的广泛采用。

种植高分辨率作物的另一个好处是减少耕作 - 翻土的过程。 种植前,农民必须杀死田里的杂草。 在除草剂和HR作物出现之前,农民通过耕作来控制杂草。 然而,耕耘造成侵蚀和径流,并且需要能量为拖拉机加油。 许多农民喜欢减少耕作的做法,因为他们加强可持续管理。 利用人力资源作物,农民可以有效地控制杂草而不用耕种。

委员会注意到过去二十年间,种植人力资源作物和减产耕作方式之间存在明确的联系。 然而,目前还不清楚采用人工作物是否导致农民决定使用保护性耕作,还是使用保护性耕作的农民更容易采用人工作物。

在种植高分子量作物导致高度依赖除草剂草甘膦的地区,一些杂草对除草剂产生了抗性,使农民很难用这种除草剂来控制杂草。 NAS报告认为,Bt和HR作物的可持续利用将需要使用 综合虫害管理策略.

报告还讨论了2015种植的另外七种通用食物作物,包括苹果(海棠斯蒂卡),油菜(欧洲油菜), 甜菜 (甜菜), 番木瓜 (番木瓜),马铃薯,南瓜(南瓜)和茄子(Solanum melongena).

木瓜是一个特别重要的例子。 在1950中,木瓜环斑病毒几乎消灭了夏威夷瓦胡岛上的所有木瓜生产。 随着病毒传播到其他岛屿,许多农民担心会摧毁夏威夷木瓜作物。

在1998夏威夷植物病理学家 丹尼斯·贡萨尔维斯 使用基因工程将一小片环斑病毒DNA拼接到木瓜基因组中。 由此产生的基因工程木瓜树不受感染,产生的10-20比受感染的作物倍增。 丹尼斯的开创性工作 拯救了木瓜业。 二十年后,这仍然是 唯一的方法 用于控制木瓜环斑病毒。 今天,尽管 一些消费者的抗议,夏威夷木瓜作物的80百分比是基因工程。

科学家们还利用基因工程来对抗一种名为“果实和笋蛀虫”的害虫,这种害虫捕食亚洲的茄子。 孟加拉国农民每隔2-3天就经常喷洒杀虫剂,有时甚至每天两次,以控制它。 世界卫生组织 估计 每年全世界约有三百万起农药中毒事件,超过250,000死亡事件。

为了减少茄子的化学喷雾,康乃尔大学和孟加拉国的科学家们将Bt基因工程转化为茄子基因组。 BT 茄子 (茄子)是在孟加拉国2013引进的。 去年 108孟加拉国农民增加了它 并能够大幅减少杀虫剂喷雾。

以生态为基础的方式养活世界

转基因作物已经使许多农民受益,但很显然,遗传改良本身并不能解决农民面临的种种复杂挑战。 生态农业方式以及基础设施和适当的政策也是需要的。

我们不应该担心食物中的基因,而应该专注于帮助家庭,农民和农村社区的发展。 我们必须确保每个人都能负担得起食物,我们必须尽量减少环境退化。 我希望NAS报告可以帮助我们把讨论转移到关注转基因作物的讨论/分析争论之外,并重新关注他们利用一切适当的技术以生态为基础来养活世界。

关于作者

谈话

罗纳德·帕梅拉帕梅拉罗纳德,加州大学戴维斯分校植物病理学教授。 她的实验室研究了抗病的遗传基础和对水稻的胁迫耐受性。 她与她的合作者一起,设计了抗稻瘟病的水稻,并对亚洲和非洲的稻米作物造成了严重的威胁。

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.


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