文 / Gene Ng

上回提到了美国国家科学院,发表了一部掷地有声的四百页详尽报告 [1],指出从大量科学证据来看,基改作物的产品基本上对消费者和环境,并没有比传统作物有更大的危害。

该份完整详尽的报告,除了上述声明,也提出了对基改作物规范的建议。这是基于一个技术性的进步上的建议。委员会主席,用手机和电脑来打个比方说明该修正的必要。他指出,十几年前,电脑和手机是分得很清楚的,功能几乎完全不相同,电脑上能干的活不会在手机上做,反之亦然。可是,智慧手机兴起后,电脑和手机就让人傻傻分不清了。

新科技让基改和传统育种的界线模糊

同理,因为科技的进步,传统育种师和基因工程改造的界线也愈来愈模糊。过去,传统育种,是利用杂交或致突变,籍由对性状的挑选,来改良品种。分子生物学的方法引进后,也有针对已知性状有关连的分子标记做筛选,如此能够缩短时程,尤其是对需要种植多年才能观察到的性状。

过去已经使用的基因工程改造,主要方法为利用农杆菌感染植物,或利用基因枪把外来基因送进植物细胞内,并且篏入基因体内。此外,还有利用反义 RNA 干扰基因表现而更耐久不烂的蕃茄。这些技术都有引入外来基因或蛋白质。可是未来的基因工程技术,和传统育种的界线就没那么一刀两断。

所谓的新性状,是 DNA 发生了突变。突变有好有坏,好的突变可以提供我们想要的性状,如高产、甜美、风味、易采收、抗逆境等等。传统育种使用的致变法,是利用化学突变剂或伽马射线,让 DNA 更容易产生突变,而能够产生新性状,这是行之有年的方法。

新基因工程技术更精准编辑基因

而新基因工程的方法,让遗传学家能够更精准地瞄准基因体内的位置,准确地编辑修改某些基因。例如用锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases, ZFNs)、类转录活化因子核酸酶(Transcription activator-like effector nucleases, TALENs)或 CRISPR/Cas9 系统,准确地改变某些基因的序列。

传统育种用化学突变剂或伽马射线的方法,虽然广为接受,但有许多突变难以预期的问题,也常常得到不想要的突变。我们从逻辑学理上,很难说精准地修饰基因,精确地得知突变位点,会比传统育种的乱枪打鸟还不安全吧?虽然社会上对基改作物确实有疑虑,可是认定传统育种就完全安全无虞也是种偏见,因为后者仍有可能产生会影响健康或环境的性状。

这些称作基因体编辑(Genome-editing)的方法,和过去转入外来基因或序列的方法大不相同,近年这些方法的准确度和效率也愈来愈高,因此国家科学院的委员会建议,未来区分传统育种和基因改造的旧思维,将需要大幅修正,以适应科技的进步。

有些生技公司已经推出了新技术改造的产品。加拿大一家农业生技公司推出的“北极苹果”(Arctic Apple),利用基因改造技术,抑制苹果中会产生多酚氧化酵素(polyphenol oxidase)的基因,使其果肉就算长期接触空气也能维持洁白;美国爱达荷州一家小公司(Simplot)利用基因静默法制造出“天生马铃薯”(Innate potato),使基改马铃薯中的经高温油炸会转化成致癌物丙烯酰胺(acrylamide)的天门冬酰胺(asparagine),含量减少 20 倍。

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管理性状是更合理的做法

委员会主张,与其管理改造作物的方法,还不如去管理其性状。他们也建设性地提出,拜基因体学等的日新月异,现在大部分作物的全基因体已完成定序,加上我们能够利用新方法和技术,更安全有效地管理改造出的作物。

例如科学家可以用全基因体定序的方法了解基改后的作物和原本的有何不同,接着还能利用 RNA 定序法来量化基因表现以了解其转录体,接着利用蛋白质体学和代谢物体学的方法,比较基改前后作物的蛋白质和代谢物产品,以更科学的方式评估对健康或环境可能造成的风险。

当然这些方法也能用在评量传统育物的作物,所以委员会认为,与其去区分弄出新品系的方法来规范管理,还不如用更科学的系统生物学方法来量化评做新品系的安全性,无论是传统育种或基因改造,都要一视同仁地经过测试、评估和管理。

因为有了许多更好用、更精准、更安全的新技术,基改和传统育种是有可以共存和互补的。社会对基改的认知,以及国家政策的制定,需要与时俱进,才能达到消费者、农民、国家社会三赢的局面。

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参考文献:
1. Committee on Genetically Engineered Crops: Past Experience and Future Prospects; Board on Agriculture and Natural Resources; Division on Earth and Life Studies; National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects (2016). The National Academies Press. DOI: 10.17226/23395

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