以往,人们对转基因作物的争论焦点是,把外源基因(如来自病原体、细菌的基因)转入农作物后,外源基因是否存在安全隐患?那么,能否找到一条仅靠农作物自身基因突变,就获取作物抗病虫、抗除草剂等优良性状基因的路径?一种旨在实现上述目标的基因超进化技术已在四川诞生,并获四川省科技计划项目支持。
目前向、高速进化,得到高抗草甘膦的功能性基因,并获得两项发明专利。
一个试管两天完成百万基因筛选
寻找优良基因一直是农业育种界的目标,但仅靠植物自身的基因突变,是漫长且随机的过程。上世治疗癫痫病的医院哪家好纪90年代,种业巨头孟山都率先在农杆菌中分离出EPSPS基因的突变体CP4基因,并将该基因转入植物使其获得草甘膦抗性,这也开启了全球农业转基因的浪潮。
CP4并非来源植物,而是来自草甘膦生产工厂内发生突变的农杆菌,这成为转基因作物很大的争议。项目承担企业四川天豫兴禾生物科技有限公司首席科学家胥南飞说,由于所有植物都重庆癫痫病重点医院不含有抗草甘膦基因,这使得传统的、仅限植物之间的基因育种,很难获得抗草甘膦的基因,很终科学家只有将细菌中的抗体基因转入植物。
为找到一条仅靠农作物自身基因突变,就能获取抗病虫、抗除草剂等优良基因的路径,曾在孟山都、巴斯夫、拜尔等农业科技公司任职近20年的胥南飞,于2015年在四川创立企业并启动研发基因超进化技术。
基因超进化是指在一个特定的系统中,使植物的目标基因按照预设的要求,完成高效、快速、定向的进化过程,从而形成我们所需要的突变性状基因。胥南飞说,这项技术的创新在于,能够将目标基因从水稻等作物中提取出来,在实验室进行大规模突变和高速筛选,传统的基因进化、筛选,100万个基因才可能筛选出1个有用基因,且需要100亩土地、6个月时间才能完成;而运用基因超进化技术后,在实验室中完成100万个植物基因的筛选,仅需一个试管、两天时间就能完成。
为农作物基因编辑量体裁衣
目前,胥南飞团队已承担四川省科技计划项目《植物抗草甘膦功能基因的快速进化与筛选研究》,其目标正是运用基因超进化的原理建立抗草甘膦除草剂基因的高效进化、筛选系统,使其能够大量地制造EPSPS基因突变体,并通过循环进化不断提升该基因对草甘膦的抗性。
科技日报记者在胥南飞团队已获得的专利证书中看到,该团队已经筛选获北京癫痫病三甲医院得的高抗草甘膦基因,是当前全球使用很广泛的草甘膦抗性基因(CP4基因)抗性的23倍,同时全生育期抗性表现一致,性状更为稳定。
筛选来自植物自身的基因,能够为农作物基因编辑量体裁衣。胥南飞说,团队筛选出高抗草甘膦基因后,可以应用基因修饰技术将该基因导入植物体,快速获得所需要的植物新品种。通过该系统筛选出的水S基因来自水稻本身,属于植物内源基因,后期应用极为方便。如采用全球很新的基因编辑方法将其导回水稻,可在2、3年的时间内,培育出非转基因抗草甘膦水稻新品种。
由于基因超进化技术的高效性,目前胥南飞团队已将多种农作物基因进化为高抗草甘膦基因,并尝试将天津治疗癫痫病专业医院这些来源于植物本身的高抗草甘膦基因导入农作物。未来,该技术可用于改造玉米、小麦、大豆、油菜、棉花等农作物,获得相应非转基因抗草甘膦新品种。他说,应用这些新品种对于减少农药用量、节约劳动力和生产成本、提高作物产量和品质都具有重要作用。