中国转基因作物,机遇与挑战

2008年7月9日中国政府正式启动转基因生物新品种培育科技重大专项,这是中国在生物技术领域的重大举措之一.在中国分子植物育种领域面临如此重要的标志性机遇之时,本文回顾了全球转基因技术发展的历史和中国转基因作物发展的现状,对中国今后转基因作物研发与商业化中知识产权和研发模式两大瓶颈问题进行了讨论.作者还列举了近期国内有关转基因作物生物安全和生态风险方面争论的各方观点,阐明了在中国当前情况下,通过完善相应的法规并强化贯彻落实来规范转基因研发和商业化的必要性.毫无疑问,中国转基因作物又迎来了一个值得期待的春天,机遇与挑战并存.     

转基因作物的安全性及其对策

随着转基因作物的商业化,转基因作物的安全性问题在世界范围内倍受关注.通过对转基因作物的发展概况、优点和生物安全性进行简要综述,分析了转基因作物安全性产生的机理,并提出了相应的对策.     

欧盟新型植物育种技术的研究及监管现状

近年来多种具有较大应用前景的新型植物育种技术,如寡核苷酸定点诱变、锌指核酸酶技术、同源转基因技术、RNA介导的DNA甲基化、反向育种、转基因砧木嫁接和农杆菌浸润等在欧洲发展迅速。这些新技术比常规育种技术更具特异性和针对性,可为育种家提供准确和有效的方法。文献计量学研究表明,农杆菌浸润和RNA介导的DNA甲基化等技术在欧盟研究中使用率较高;德国、英国是欧盟新型植物育种技术研究的重要国家。目前,欧盟正在讨论由这些新技术产生的植物是否属于其监管体系,尤其是2001/18/EC指令中定义的转基因生物。相关机构也纷纷发布一系列报告,对新技术产生的植物及产品的分类监管问题进行了广泛讨论。欧洲食品安全局分别对同源转基因(cisgenesis/Intragenesis)和锌指核酸酶(ZFN-3)等技术产生的植物进行风险评估,并认为Cisgenesis与常规育种技术植物的风险程度相当,Intragenesis和常规转基因技术获得的植物均可能造成新风险;ZFN-3技术比常规转基因技术具有更小的风险。     

作物育种知识讲座（五）：诱变育种与倍数性育种

作物育种知识讲座（五）──诱变育种与倍数性育种金清波（河南师范大学生物学系４５３００２）（续１９９５年第３０卷第１２期第２３页）１诱变育种诱变育种是指利用物理和比学的方法诱发作物产生突变,然后按照育种目标,在变异的后代中进行选择和培育,从而获得新品种...     

基因编辑领域专家访谈：陈其军教授——记首个基因编辑安全证书获批

《生物工程学报》:我国首个基因编辑生物安全证书落地,您认为有什么意义?对其他作物育种、食品动物(畜禽)育种、微生物育种和疾病生物治疗是否也有促进作用?陈其军:首个基因编辑生物安全证书落地是个好消息,为从事作物基因编辑育种的研究人员提供了基本的参考,有助于推动国内基因编辑农作物新品种的市场化进程。对其他作物的基因编辑育种的推动作用不言而喻,但对于畜禽育种和疾病生物治疗是否有促进作用尚需观察相关领域的政策走向。     

转基因食品安全性评价研究进展

自1996年全球转基因作物大规模商业化生产以来,转基因作物种植面积以年均10%左右的速度迅速增长,2013年种植面积已达1.75亿hm2。其在解决全球粮食问题、环境保护、提升粮食营养质量和品质、制药以及推动经济可持续发展方面展现了重要作用。但是,随着转基因商业化生产的深入,转基因技术的潜在风险性引起了社会以及国际上更广泛的关注。事实上,在转基因技术出现之初,科学家们就开始关注其安全性问题。相关国际组织（FAO、WHO、CAC、OECD等）经过数次研究制订了一系列与转基因食品安全性有关的评价原则、指南与措施等。随着转基因技术的发展,这些安全评价策略也在不断完善。我国目前已经基本建立了转基因食品的安全评价和管理体系。转基因食品在进入市场前要经过十分全面以及系统的安全性评价,包括营养学、毒理学、过敏性等方面,从而保障转基因食品的安全性。     

基于RNAi技术的转基因植物研究进展

RNA干扰（RNA interference,RNAi）是指由双链RNA（double-stranded RNA,dsRNA）诱发同源mRNA高效特异性降解的现象,在真核生物中普遍存在且进化保守。RNAi技术作为21世纪初的重大科学成就,目前被广泛应用于疾病防治、基因功能研究、植物改良育种等领域。RNAi技术常与转基因技术结合用于植物改良育种,通过不同的载体设计或作用途径来研发满足生产需要的农业生物技术产品。为了明确现阶段基于RNAi技术的转基因植物育种技术进展,综述了RNAi现象的发现和作用机制、转基因载体设计、小RNA（small RNA,sRNA）的递送方式等方面的研究进展,并阐述了基于RNAi技术的转基因植物的研究实例和商业化情况,以期为相关研究提供参考,从而发挥RNAi技术的最大应用价值,使之服务于新时代的农业发展。     

转基因玉米的研究进展和食用安全性评价

玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物。目前转基因技术作为生物育种技术的代表,已成为国际上育种的前沿和核心技术。世界各国利用转基因技术相继研发了具有多种优良性状的转基因玉米,创造了巨大的经济效益;同时统一、有效的监管措施是转基因玉米研发、推广和商业化的重要基础。食用安全性评价是有效监管的前提。针对转基因玉米的商业化和控制玉米重要性状基因的研究进展进行了综述,并对转基因玉米的食用安全性评价进行归纳分析,以期为我国转基因玉米的研发、管理和推广提供理论参考。     

2011年第2期《遗传》封面说明

空间诱变育种是指利用返回式卫星或高空气球将作物种子带到太空,利用太空特殊的环境使生物体产生变化,引起生物体DNA序列结构变化和染色体畸变,进而导致生物体性状发生改变,培育作物新品种的诱变育种新技术。它具有诱变效率高、变异幅度大、育种周期短、无环境污染等特点,在当今作物育种中发挥着重要的作用。空间诱变育种开辟了玉米育种的新途径,丰富了玉米育种学的内容。     

生物育种产业化面临的机遇与政策保障

随着中国转基因玉米和大豆产业化试点的推进，间接食用转基因农产品在中国大范围产业化种植到了关键时刻。为有序推进生物育种产业化进程，本文在回顾全球和中国转基因作物产业化历史的基础上，着重分析了中国生物育种产业化遇到的两大机遇: 一是中国转基因农产品的持续进口和间接食用在下游加工业和群众中积累了一定的消费基础；二是过去这些年中国转基因技术的研发和技术储备已为转基因作物产业化做出了良好准备。最后，本文从充分利用现有群众消费基础、进一步释放技术储备潜力、更加严格地做好全流程监管等方面，提出有序推进生物育种产业化的政策建议。     

阿根廷转基因作物安全管理制度概况及进展

阿根廷是最早采用转基因技术的国家之一,目前已成为全球第三大转基因作物种植国。阿根廷是全球尤其是拉美国家在生物技术产品监管和审批方面的先驱,其在转基因作物监管问题方面的丰富经验以及联合国粮食及农业组织的认可使阿根廷成为全球转基因作物监管的领导者之一。介绍了阿根廷转基因作物研发和应用、转基因作物监管体系、新型育种技术监管体系、转基因作物进出口情况以及追溯体系,讨论了转基因技术的引进对阿根廷的影响,旨在全面了解阿根廷转基因作物及新型育种技术的监管体系,为我国转基因作物安全管理提供参考。     

能源木薯高淀粉抗逆分子育种研究进展与展望

木薯(Manihot esculenta Crantz)是全球重要的粮食作物,也是我国非粮生物质能源发展的主要原材料。长期以来,传统杂交育种是木薯新品种培育的主要手段。随着全球生态的变化和木薯产业发展的推进,需要加速培育抗逆能力强、高淀粉的木薯新品种,因此,利用基因工程针对特定性状开展品种创新表现出巨大的潜力。随着组学技术的发展,在木薯基础研究领域,特别是针对储藏根发育、淀粉富集、逆境响应与调控等方面的研究逐步深入。强化木薯基础理论研究和发展应用技术,对推动能源木薯的产业化发展具有重要意义。     

Agricultural biotechnology and smallholder farmers in developing countries

Agricultural biotechnology holds much potential to contribute towards crop productivity gains and crop improvement for smallholder farmers in developing countries. Over 14 million smallholder farmers are already benefiting from biotech crops such as cotton and maize in China, India and other Asian, African and Central/South American countries. Molecular breeding can accelerate crop improvement timescales and enable greater use of diversity of gene sources. Little impact has been realized to date with fruits and vegetables because of development timescales for molecular breeding and development and regulatory costs and political considerations facing biotech crops in many countries. Constraints to the development and adoption of technology-based solutions to reduce yield gaps need to be overcome. Full integration with broader commercial considerations such as farmer access to seed distribution systems that facilitate dissemination of improved varieties and functioning markets for produce are critical for the benefits of agricultural biotechnology to be fully realized by smallholders. Public-private partnerships offer opportunities to catalyze new approaches and investment while accelerating integrated research and development and commercial supply chain-based solutions.     

Retrospective and perspective of rice breeding in China

Breeding is the art and science of selecting and changing crop traits for the benefit of human beings. For several decades, tremendous efforts have been made by Chinese scientists in rice breeding in improving grain yield, nutrition quality, and environmental performance, achieving substantial progress for global food security. Several generations of crop breeding technologies have been developed, for example, selection of better performance in the field among variants (conventional breeding), application of molecular markers for precise selection (molecular marker assisted breeding), and development of molecular design (molecular breeding by rational design). In this review, we briefly summarize the advances in conventional breeding, functional genomics for genes and networks in rice that regulate important agronomic traits, and molecular breeding in China with focuses on high yield, good quality, stress tolerance, and high nutrient-use efficiency. These findings have paved a new avenue for rational design of crops to develop ideal varieties with super performance and productivity.     

IGT基因家族调控作物株型研究进展

紧凑株型与深根系结构是现代作物实现机械化种植和密植高产的理想株型形态,也是改良农作物遗传性状的目标之一。IGT基因家族参与作物株型的调节,主要由DRO1（DEEPER ROOTING 1）、TAC1（TILLER ANGLE CONTROL 1）和LA1（LAZY 1）三个亚族组成,通过植物激素和相关蛋白的调控参与作物形态构建。以单子叶作物水稻、玉米以及双子叶模式植物拟南芥和作物油菜为代表,综述了IGT基因家族成员在调控单双子叶作物形态中的进展,特别是在分枝（蘖）角度和侧根向重力性中的相关机制及异同,以期为深入研究作物形态构建的调控机制和培育高产、耐密植以及适应机械化收获理想株型作物提供理论参考。     

Crop improvement through tissue culture

Plant tissue culture comprises a set of in vitro techniques, methods and strategies that are part of the group of technologies called plant biotechnology. Tissue culture has been exploited to create genetic variability from which crop plants can be improved, to improve the state of health of the planted material and to increase the number of desirable germplasms available to the plant breeder. Tissue-culture protocols are available for most crop species, although continued optimization is still required for many crops, especially cereals and woody plants. Tissueculture techniques, in combination with molecular techniques, have been successfully used to incorporate specific traits through gene transfer. In vitro techniques for the culture of protoplasts, anthers, microspores, ovules and embryos have been used to create new genetic variation in the breeding lines, often via haploid production. Cell culture has also produced somaclonal and gametoclonal variants with crop-improvement potential. The culture of single cells and meristems can be effectively used to eradicate pathogens from planting material and thereby dramatically improve the yield of established cultivars. Large-scale micropropagation laboratories are providing millions of plants for the commercial ornamental market and the agricultural, clonally-propagated crop market. With selected laboratory material typically taking one or two decades to reach the commercial market through plant breeding, this technology can be expected to have an ever increasing impact on crop improvement as we approach the new millenium.D.C.W. Brown is with Agriculture and Agri-Food Canada, Central Experimental Farm, Plant Research Centre, Ottawa, Ontario, K1A 0C6, Canada. T.A. Thorpe is with the Plant Physiology Research Group, Department of Biological Sciences, University of Calgary, Calgary, Alberta, T2N 1N4, Canada     

农业生物育种技术的发展历程及产业化对策

伴随千百年来自然物种进化与人类科技进步,世界农业育种经历了原始育种、传统育种和分子育种三个时代的跨越。生物育种是生物技术育种的简称,属于从转基因育种3.0版跨入智能设计育种4.0版、集各种前沿技术大成的新一代分子育种技术,其中最具代表性的包括培育革命性和颠覆性新品种的全基因组选择、基因编辑和合成生物技术。回顾了国内外农业转基因和生物育种技术的发展历程,分析了我国生物育种面临的严峻挑战,提出了加快我国生物育种技术创新的产业化对策。