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【阮嗣宗專欄】基因編輯作物在非洲開闢新天地

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分子生物學家史蒂文·魯諾(Steven Runo)曾經認為他的團隊將創造歷史,成為第一個在非洲土壤中種植基因編輯種子的團隊。波札那的一片高粱地。基因編輯創造了對一種名為巫草的破壞性寄生蟲有抵抗力的高粱植物。競爭比他預想的還要激烈。海蒂·萊德福德 Heidi Ledford發表在最新一期《自然》(Nature)的<CRISPR編輯作物在非洲開闢新天地>( CRISPR-edited crops break new ground in Africa)指出,南方國家的科學家使用流行的技術來保護當地作物免受當地威脅。(Scientists in the global south use the popular technique to protect local crops against local threats.)

基因編輯沒那麼容易,但它很容易實現

在內羅畢肯雅塔大學工作的魯諾說,一個研究玉米的研究小組「比我們早了兩三個月」,他的基因編輯計畫主要針對高粱。「但這很好——非洲國家將會看到這實際上是可能的。」

友好的競爭是進步的標誌。研究人員長期以來一直希望, CRISPR 基因編輯系統相對簡單且成本低廉,使低收入和中等收入國家的科學家能夠生產出適合當地農民需求的作物,而不是依賴於開發的種子在國外。現在,科學家正在監督至少十幾項開發此類基因編輯作物的努力。

在這些計畫中,魯諾致力於改造高粱,使其能夠抵抗獨腳金,獨腳金是一種麻煩的寄生植物,被稱為巫草。1 月 16 日,魯諾在加州聖地牙哥舉行的植物和動物基因組會議上表示,該新品種的田間試驗計劃於今年稍後進行。

「基因編輯並不像人們想像的那麼容易,但它很容易實現,」墨西哥特斯科科國際玉米和小麥改良中心的研究主任凱文·皮克斯利(Kevin Pixley)說。「魯諾就是一個完美的例子。」

CRISPR 戰勝了一種神奇的雜草

高粱是一種耐寒作物,在非洲廣泛用作食品、建築材料和原料。但超過 60% 的非洲農田受到獨腳金物種的污染,獨腳金是一種寄生植物,附著在高粱根部並吸走養分和水分。巫草侵擾可以消滅整個農作物。

一些野生高粱品種對獨腳金有抗性,因為它們攜帶的突變會改變作物中獨腳金內酯化合物的產生,而獨腳金內酯可以促進獨腳金種子的發芽。Runo 和他的合作者使用 CRISPR-Cas9 來模擬這些突變。

根據肯亞 2022 年基因編輯作物管理法規,此類植物將被視為傳統培育作物,因為它們不包含其他物種的 DNA。這意味著這些基因編輯植物可以繞過一些對含有外源DNA的基因改造作物施加的嚴格測試和要求。魯諾說,奈及利亞和馬拉威也有類似的政策,埃塞俄比亞和烏幹達等其他非洲國家也預計也會跟進。

去年,肯亞當局允許魯諾和他的合作者根據這些規定種植基因編輯種子,他計劃在今年稍後啟動實地研究。魯諾在會議上表示,這是重要的一步,因為Striga在較富裕地區並不是一個問題,這意味著大型跨國公司沒有動力為此開發解決方案。

尋找能抵禦炎熱的牛

其他基因編輯計畫正在進行中,以改善非洲農產品。皮克斯利和他的合作者,包括內羅畢肯亞農業和畜牧業研究組織的研究人員,已經開發出編輯玉米的方法,使其能夠抵抗玉米致命性壞死病。他們也對珍珠小米進行基因改造,使其麵粉在碾磨後不易腐爛,並對花生進行基因改造,使其更能抵抗產生致癌黃麴毒素的真菌的感染。

非洲牲畜也正在基因編輯。在植物和動物基因組會議上,明尼蘇達州伊根Recombinetics 首席科學官 Dan Carlson 描述了一個項目,該項目正在對非洲牛品種進行基因編輯,以提高其產奶量以及對高溫和疾病的耐受性。

位於烏普薩拉的瑞典農業科學大學研究農村發展的克拉拉·費舍爾(Klara Fischer)表示,儘管在實驗室進行基因編輯相對便宜,但將編輯後的作物帶到農場仍然存在重大障礙。「有時圍繞這項技術的討論過於熱情,」她說。而且由於市場不太可能為購買力有限的貧困小農提供服務,因此基因編輯產品可能仍需要政府參與才能使他們受益。

Runo 依靠美國國際開發署的資助,並與印第安納州印第安納波利斯的農業公司 Corteva Agriscience 合作。Pixley 和他的團隊獲得了位於華盛頓州西雅圖的比爾及梅琳達蓋茲基金會的資助,並獲得了 Corteva 的技術援助。

CRISPR 如何產生下一個重磅作物

Runo 注意到這種支援可能不會總是可用。他和他的團隊正在努力削減實驗室用品和設備的成本,並尋找替代資金來源。Pixley 表示,同樣未知的是 CRISPR 基因編輯的智慧財產權之爭最終將如何影響非洲的努力,以及外國市場(尤其是歐洲)是否會對非洲種植的基因編輯作物開放。

但至於當地對農作物的接受程度,魯諾表示,與他交談過的農民對當地研究人員開發的農作物比國外開發的種子感覺更舒適。「這不是一家跨國公司。使用這項技術的人是和你一起長大的人,」他說。「敘述方式非常不同。」

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