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基因編輯技術助力農(nóng)作物精準育種 新興技術為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化保駕護航
2022年05月25日 09:26:24
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：江魚 點擊量：4924
0余種作物的基因編輯體系，開展了百余項產(chǎn)品的儲備布局。基因編輯技術在科研、農(nóng)業(yè)、臨床醫(yī)學等領域顯示出廣闊前景，尤其在農(nóng)業(yè)中愈演愈烈。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】 自古以來，我國就是農(nóng)業(yè)大國，瓜果蔬菜、農(nóng)作物豐富程度一度令人膛目結(jié)舌。邁入現(xiàn)代化以來，農(nóng)業(yè)的水平不斷提高，農(nóng)作物產(chǎn)值不斷持續(xù)增長，逐漸形成糧食平衡供應的良好局面。據(jù)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)顯示，我國糧食產(chǎn)量連續(xù)7年穩(wěn)定在1.3萬億斤以上，糧食供給總量充足、庫存充裕。
但隨著人口數(shù)量再度提升，疫情反復等不多個不穩(wěn)定情況出現(xiàn)，農(nóng)產(chǎn)品保數(shù)量、保多樣、保質(zhì)量的任務越來越重。大量數(shù)據(jù)要求以糧食穩(wěn)產(chǎn)保供的確定性來應對外部環(huán)境的不確定性。
海南省崖州灣種子實驗室中，科研人員精準編輯生菜維生素C合成的限速酶的上游表達調(diào)控元件，使這些生菜的維生素C含量得到顯著提高。基因編輯技術在科研、農(nóng)業(yè)、臨床醫(yī)學等領域顯示出廣闊前景，尤其在農(nóng)業(yè)中愈演愈烈。
基因是具有遺傳效應的DNA(脫氧核糖核酸)片段，它能控制生物的性狀，支持生命的基本構(gòu)造和性能。生物的性狀主要是由基因決定的，比如玉米的高矮、產(chǎn)量高低、能否抗倒伏等。
基因編輯與傳統(tǒng)育種技術最終的結(jié)果是相似的，即引入人類需要的遺傳變異。此前，為了提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，人們往往會對這一物種進行長期馴化，將一些優(yōu)質(zhì)基因聚合在一起進行優(yōu)中選優(yōu)，經(jīng)過漫長的育種階段后形成優(yōu)質(zhì)品種。但雜交選擇過程十分漫長，可多達10年。如何在有限時間內(nèi)快速、精準進行作物馴化？基因編輯技術給出答案。
基因編輯可以精準定位作物的特定基因。定位基因并“剪斷”后，細胞就會修復斷口并產(chǎn)生變異。利用基因編輯技術，改良作物的某個基因只需很短的時間，一次最多可以調(diào)控多達幾十個基因。
在基因編輯過程中，找到自帶“導航系統(tǒng)”、能精準定位的基因編輯工具至關重要。也是因為精準定位的特點，憑借這一特點，基因編輯精確、快速地生成作物改良所需的基因突變，幫助培育出產(chǎn)量更高、更有營養(yǎng)、更耐受極端天氣、需要更少化肥和農(nóng)藥的作物。從功能上來看，此前基因編輯主要是“做減法”，當基因被“剪斷”后，細胞會修復斷口并產(chǎn)生變異，讓基因失活，從而不起作用。讓不利于農(nóng)作物自身的一些不利基因失活，培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的品種是基因編輯的原理。
近年來，隨著基因技術的不斷發(fā)展，目前，基因編輯工具不僅可以用于去除或減弱不利于農(nóng)藝性狀的基因，還可以增強農(nóng)作物有益基因。
目前，基因編輯緩解了轉(zhuǎn)基因技術的安全爭議，且具可控性強、商用領域廣、安全價值高等優(yōu)點，成為當下種業(yè)發(fā)展焦點。如何從實驗室走向更廣泛的應用？這就需要將技術產(chǎn)業(yè)化，落地具體領域。
產(chǎn)學研用緊密結(jié)合是推動基因編輯育種向產(chǎn)業(yè)化邁進的關鍵。如今，舜豐生物等多家從事基因編輯的專業(yè)技術平臺為了建立健全產(chǎn)學研用體系，與高校院所廣泛開展合作，引進一批客座教授團隊并聯(lián)合培養(yǎng)研究生，形成科研合力，共同促進基因編輯的產(chǎn)業(yè)化應用。
另一方面，新技術的發(fā)展離不開政策支持。實際早在2016年，“基因編輯技術應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”被納入國務院印發(fā)的“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃。此舉表明中國開始將基因農(nóng)業(yè)技術納入戰(zhàn)略重點，進而增強中國育種產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。2022年1月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)用基因編輯植物安全評價指南(試行)》(以下簡稱《指南》)，我國農(nóng)作物基因編輯研發(fā)、應用有了更明確的規(guī)范，強化了我國基因編輯技術應用的制度保障。
《指南》明確，對未引入外源基因的基因編輯植物，依據(jù)可能產(chǎn)生的風險申報安全評價。在政策支持下，我國將構(gòu)建起更加精準高效的生物育種技術體系，基因編輯育種技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也將迎來新的機遇。
(資料來源：科技日報、農(nóng)村農(nóng)業(yè)部)
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