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《不断演变的监管环境下植物基因组编辑的进展及其在小麦育种中的应用》

  • 来源专题：生物育种
  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2025-04-24

  • 自 10,000 年前人类在新月沃土开始农耕，作物改良便至关重要。早期育种方法简单，直到孟德尔的研究成果被重新发现，植物育种才走上科学道路。20 世纪 60 年代起，高产品种的采用、农业机械化以及化肥、农药的发展，推动了作物产量大幅提升，如小麦、玉米和水稻产量显著增加，这一时期被称为 “绿色革命”。


  • 原文来源：http://www.ebiotrade.com/newsf/2025-4/20250416045920125.htm
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相关报告

  • 《science杂志呼吁欧盟放松作物基因组编辑监管》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：zhangyi8606
    • 发布时间：2019-04-15
    • 基因农业网按：3月29日，science杂志发表评论谈新植物育种技术，标题为《新植物育种技术助力保障粮食安全》（New plant breeding technologies for food security），作者来自比利时列日大学、巴基斯坦费萨拉巴德国家生物技术与基因工程研究所、德国哥廷根大学、沙特阿卜杜拉国王科技大学和位于菲律宾的国际水稻研究所。文章呼吁欧盟正确对待基因组编辑技术，放松监管，为其国际发展扫除障碍。 （基因农业网panda翻译）一个没有饥饿的世界可能吗？当然，但前提是粮食生产可持续地增长和分配，消除极端贫困。在全世界范围内，贫困和营养不良的人群大多数生活在发展中国家的农村地区，他们依靠农业获得食物、收入和工作。国际统计数据显示，低农业生产率与高营养不良率之间存在明显关联。全球研究还表明，只有小农户的收入增加，才能迅速减少极端贫困。因此，农业生产力的持续提高是社会经济发展的核心。在本文中，我们将论证，通过慎重部署和科学知情的监管，基因组编辑等新植物育种技术（NPBT）能够为全球粮食安全做出重大贡献。 在过去，通过杂交和自交策略进行的常规植物育种在提高农业生产力方面发挥了重要作用。此外，小农户采用转基因（GM）作物可以提高产量、减少农药使用、减少贫困、改良营养状况。尽管如此，到目前为止，只有少数发展中国家和新兴经济体——如中国、印度、巴基斯坦、孟加拉国和南非——采用了转基因作物。尽管30年的研究表明转基因作物的风险并不比传统作物高，但非洲和亚洲的许多国家对推广应用转基因作物仍然犹豫不决，这主要是因为被错误灌输的风险意识和对失去欧洲这一重要出口市场的担忧。 此时NPBT已经问世。这些技术可以减轻与转基因作物相关的担忧。例如，基因组编辑的最新进展可以让我们通过改变植物内源基因对作物进行性状改良，而无需跨物种的基因转移。尤其是，CRISPR-Cas已成为编辑作物基因组的最重要系统之一，在主要谷物（如水稻、小麦和玉米）及其他粮食安全作物（如香蕉和木薯）中的应用迅速增加。由于成本低廉，基因组编辑也可用于改良孤生作物，如当地的水果、蔬菜和主粮作物，它们可以在当地居民的健康饮食中发挥重要作用。转基因作物中使用了外源DNA，这是其受到严格调控的主要原因。因此，不含有外源DNA的基因组编辑作物有可能会降低监管程序的成本，从而加快创新、增加种子产业的竞争，并使发展中国家的农民也能够负担得起更优质的作物种子。由于缺乏应对转基因作物的技术、监管和沟通能力，已经限制了转基因作物在当地的公众接受度和采用率。科学和社会政治发展并不总是一个协同并进的，无论是在发达国家还是在发展中国家都是如此。因此，必须采取新的努力和战略，以促进采用基因组编辑作物和其他有可能促进可持续发展的NPBT技术。鉴于过去的教训，该战略应建立在透明的沟通、对研究人员和创新体系中的其他利益相关者进行培训，以及高效、智能的监管法规。 公-私合作伙伴关系被认为是促进和应用NPBT技术的一种方式。在较为先进的发展中国家，这种伙伴关系的前景尤为光明，这些国家仍然是大量贫困人口的家园，但已经具备的一定经济实力，可以与私有农业公司商议互惠互利的合作项目。这些较先进的发展中国家所产出的植物产品和种子也可以在本区域内交付给邻近的欠发达国家，而后者获得NPBT的机会有限或者必须支付高很多的价格。现有的政府间无国界水稻种子创新项目是朝这个方向迈出的重要一步，该项目在一些南亚和东南亚国家之间支持种子分享。 通过与亚洲和非洲区域发展和合作机构，如东南亚国家联盟（ASEAN）或非洲发展新伙伴关系（NEPAD）合作的公司，可以将这种政府间的创新项目提升到一个新的水平。机遇就在先前公私伙伴关系成功的案例之中，例如孟加拉国转基因抗虫茄子的研发和商业化。最近，孟加拉国农业部长公开声明支持生物技术和对另外三种转基因作物进行的田间测试，该举措使孟加拉国成为通过现代技术解决饥饿和营养不良问题的全球典范。另一个例子是非洲节水玉米（WEMA）项目，该项目正在开发耐旱品种，旨在通过非洲种子公司向小农户免费提供这些品种。应该制定一项关于粮食作物优先特性的协调发展计划，包括孤生作物，这将有助于更广泛地展示新型育种技术对发展中国家粮食安全的巨大潜力。 植物育种家的工具箱正以令人兴奋的方式扩展。快速世代推进（RGA）和单粒传代法使作物生命周期尽可能缩短，以用于育种、选择和固定有用基因的研究。这种方法已经在几种谷物作物的改良做出了贡献，建立在绿色革命的特征——较慢且不太准确的系谱选择方法的基础上。与此同时，基因组选择也变得越来越流行，它利用基因分型和归纳法的策略来预测群体中表型特征不明显的植物的价值。最近出现的CRISPR-Cas系统也可以部分突破当前育种方法的局限性，该系统提供了一套有效的应用程序和分子工具，以用户定义的方式精准且高效地改造基因组。CRISPR-Cas9介导的基因敲除被广泛应用于作物改良的各种应用中，例如高产水稻、抗病高筋小麦和增香番茄。其他可能的模式包括精准的DNA序列编辑、基因替换、多个性状同时增强（性状叠加），以及启动子和调控元件工程来改变基因表达模式。此外，CRISPR全基因组筛选可以用来识别以前未知的有价值的作物性状。不过，CRISPR技术在提高数量性状（包括耐旱性和耐盐性）方面的效用，仍需在几种作物中进一步测试。我们预计，CRISPR-Cas技术与现代育种方法相结合，将在未来的作物改良计划中发挥重要作用，但其他用于基因组预测和选择的技术也将继续发挥重要作用。 未来5年内可能会出现几个基因组编辑的有趣应用。例如，多个粮食安全作物可以迅速受益于新的基因组编辑技术，以解决主要的病虫害问题，减少对化学杀虫剂的需求，并使植物更能适应极端气候的压力。公共或公共-私营部门在作物品种的开发方面的成功可以作为一个明确的例子以建立信任，并显示在当地采用基因组编辑技术为地方谋利的能力。目前，通过越来越多的高质量作物基因组以及作物和植物多样性小组的等位基因比较，改良的目标基因更容易确定了。私营部门正在逐渐认识到公共数据库的这种多样性，这有助于促进互利的公私伙伴关系。由政府资助的国际农业研究咨询小组(CGIAR)的任务是管理大多数主要的粮食安全作物，并联合区域组织从事未来的粮食安全研究。大多数CGIAR中心支持作物特异性基因库，这些基因库可以与区域和国家研究所合作，评估基因组编辑的改进。CGIAR之前为发展中国家提供植物遗传物质的努力使育种家开发新的作物品种变得更加容易。鉴于CGIAR中心在不同的当地环境中都有存在，它们可以作为一个中立的协调者，协调一个用于开发和测试基因编辑作物的田间研究设施网络。 全球对转基因作物的反对态度解释了为什么目前这些作物的应用仍然有限。欧洲的态度和政策方针在其中起到了特别重要的作用。考虑到非洲和亚洲国家与欧洲的长期贸易关系，他们理所当然地担心转基因作物的采用可能会导致失去向欧洲出口的机会，因为欧洲现在对转基因生物的反对已经根深蒂固。基因组编辑可以代表利用现代生物技术潜力促进粮食安全的新机会。然而，最近欧洲法院以对待转基因作物同样的方式管理基因编辑作物的裁决令人失望，并可能扼杀国际上在应用基因编辑技术改进作物方面取得的进展。尽管如此，美国和日本关于放松对基因编辑作物的规定的裁决预计将为一种新的范式奠定基础，这种范式可能会带来更有效的国际监管机制。转基因作物超过30年的应用经验表明，监管程序影响公众的态度，而欧洲公众的消极态度对发展中国家公众的认知和政策产生重大影响。在欧盟对基因组编辑作物放松监管才可能会向需要农业技术的发展中国家释放积极的信号。 实现全球粮食安全将需要一个基于过去经验教训的框架：创新至关重要，因此促进创新的环境也至关重要。为了充分利用NPBT的潜力，需要采取多管齐下的办法，考虑到技术开发、传播、采用和社会接受的所有组成部分（见图）。NPBT不应该被误解为万灵药。还需要许多其他技术和方法，包括改进售后管理、市场基础设施和社会服务。不过，基因组编辑被认为是对抗饥饿和贫困的有力补充。国际社会应抓住这一机遇，建立有益的监管框架和支持机制。 原始文献： http://science.sciencemag.org/content/363/6434/1390 来源：基因农业网
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  • 《适用于评估植物基因组编辑的现有指南》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：王晶静
    • 发布时间：2020-11-26
    • 欧洲食品安全局（EFSA）的一份评估报告得出结论，修改植物DNA的基因组编辑技术不会比传统育种或将新DNA引入植物的技术带来更大的危害。 科学见解集中在使用不同基因组编辑技术生产的植物上：位点定向核酸酶-1（SDN-1）、位点定向核酸酶-2（SDN-2）和寡核苷酸定向诱变（ODM）。它们不同于EFSA在2012年评估的未点定向核酸酶-3（SDN-3），因为它们修饰基因组的特定区域而不引入新的DNA。专家们得出结论，现有的《转基因植物风险评估指南》适用于这三种新技术的评估。然而，由于缺乏新的DNA，可能需要较少的风险评估数据。 基因组编辑可以高精度地改变动物、植物和微生物的DNA。这项技术有广泛的应用——从癌症和遗传疾病的新疗法，到增加牲畜的肌肉质量。它还可用于生产具有所需性状的植物，如抗病、耐旱或增强营养特性。然而，社会担心基因组编辑可能对人类健康和环境造成不利影响。 目前，在欧盟，基因编辑过的生物体在获得授权之前必须按照转基因立法的规定进行安全评估。认识到在考虑将这些植物部署到欧盟之前，需要足够的风险评估指南，欧盟委员会要求EFSA评估其《转基因植物风险评估指南》是否可以用于ODM、SDN-1和SDN-2生产植物的风险评估。 科学见解还将为委员会正在进行的有关新基因组技术的研究提供信息。11月初，欧洲食品安全局（EFSA）发表了一篇关于含有基因驱动技术的转基因昆虫的科学见解。
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