水稻親本去鎘技術是轉基因嗎？_風聞

繼“海水稻”技術後，袁隆平研究團隊最近幾年獲得的另一項重大突破性成果——水稻親本去鎘技術。

“近期我們在水稻育種上有了一個突破性技術，可以把親本（一般指動/植物雜交時所選用的雌/雄性個體，也就是母本和父本）中含鎘或者吸鎘的基因‘敲除’掉，親本乾淨了，種子自然就乾淨了。”9月18日，2017年國家水稻新品種與新技術展示現場觀摩會在湖南省瀏陽市北盛鎮召開，袁隆平的聲音再一次引起了不小的騷動。

水稻育種居然還可以這樣操作？一些人充滿了狐疑。

有媒體報道稱，這是繼“海水稻”技術後，袁隆平研究團隊最近幾年獲得的另一項重大突破性成果——水稻親本去鎘技術，它的做法是定點突變水稻吸收鎘的基因，從而有效阻斷水稻對鎘的吸收，降低水稻的鎘含量。

凡是對大米鎘污染問題有所瞭解的人，都知道該項研究潛在的含金量，如果該研究成果未來能夠被推廣應用，它將給我國大米的鎘污染問題帶來一個革命性的解決方案，也將有望扭轉我國部分農作物重金屬含量超標的趨勢。

鎘污染不容小覷，水稻種植成“重災區”

近些年來，我國湖南、廣東等地相繼曝出水稻“重金屬鎘污染”事件。由於環保部門發現及時，妥善處置，事故總算沒有造成太大的影響。但“鎘米”的烏雲依舊存在。

這與我國屬於重金屬鎘大國具有很大的關係。統計顯示，全世界鎘儲量約為50萬噸，我國鎘儲量在全球範圍內是最高的，存儲量為9.2萬噸，佔全球總量的18.4%。

鎘是煉鋅業的副產品，主要用在電池、染料或塑膠穩定劑。由於應用廣泛，相當數量的鎘通過廢氣、廢水、廢渣排入環境，造成污染。而土壤鎘污染主要是因工業污水灌溉造成，鎘主要分佈在土壤表層，即便停止污灌，但鎘污染仍然會持續存在。

水稻是我國種植最為廣泛的農作物之一。如今，我國水稻種植面積約達4.3億畝，總產量約1.89億噸，雜交水稻更是攻破畝產900千克的大關。然而，由於鎘比其它重金屬更容易被農作物所吸附，鎘含量超標已成為水稻的嚴重問題。

湖南雜交水稻研究中心研究員趙炳然對北京科技報|科學加客户端記者表示，水稻是容易蓄積鎘的作物之一，稻田中的鎘通過水稻的根系被吸收，並向上運輸到莖、葉和稻米中。在我國南方稻區，酸性的紅壤分佈廣泛，而酸性土壤中一般可以被動植物等生物體吸收利用的鎘離子含量較高。此外我國南方是以秈稻為主的種植模式，研究發現相對粳稻而言，多數秈稻蓄積鎘的能力更強，這都加劇了稻米中鎘污染的風險。

水稻的鎘污染因此成了必須要攻克的難關。這主要是因為在所有的糧食作物中，水稻最容易受到鎘污染。而根據科學研究，這與水稻中的一些基因具有很大的關係。

通過基因組編輯技術研發出低鎘水稻

研究發現，水稻可以表達一些金屬轉運蛋白，例如水稻根中的OsHMA2，這個轉運蛋白本身的作用是將金屬離子，尤其是鋅轉運到根部。另一個蛋白是OsNramp5，這個蛋白負責錳的吸收。然而鎘和鋅錳等是類似物，因此水稻也會通過這些轉運蛋白將鎘轉入根部並在植株內富集，最終造成稻穀中胚乳鎘含量上升。

這幾年生物科學領域發展異常迅速的基因編輯技術——CRISPR給了趙炳然及研究團隊全新的靈感。CRISPR技術的最大優勢在於前所未有的精準度，可以用來刪除、添加、激活或抑制各式各類生物體的目標基因，就如同編寫代碼一樣靈活方便。同時還能夠讓科學家在很多情況下避免使用頗具爭議性的引入外源性基因的轉基因技術。

“我們通過基因組編輯技術與水稻雜種優勢利用技術，在國際上率先建立了培育低鎘秈型雜交稻親本及組合的技術體系，快速、精準地培育出不含任何外源基因的低鎘秈型不育系、恢復系及低鎘雜交稻組合。” 趙炳然説。

不久前，湖南雜交水稻研究中心發佈消息稱，該中心研發出了即便種植於高鎘污染稻區，也能出“鎘”而不染的雜交稻親本品系“低鎘1號”和組合“兩優低鎘1號”。

趙炳然團隊的研究成果已經有了大田實驗的支撐。他們用兩年的時間在總鎘含量達到1.5-2.4 毫克/千克的高鎘大田進行鑑定，其糙米鎘含量穩定在0.06毫克/千克以下，遠低於0.2毫克/千克的國家標準和0.4毫克/千克的國際標準。

水稻親本去鎘技術，做的是“減法”

人們最關心的是，袁隆平這項親本去鎘技術到底是不是轉基因？

在研發低鎘水稻的過程中，由於轉入了Cas9等外源基因，湖南雜交水稻研究中心研究員趙炳然説這意味着基因組編輯技術藉助了轉基因技術，但是轉入的Cas9等外源基因和突變基因在突變體的後代自交羣體中會發生分離，並且一部分突變單株不含有外源基因，只要一年兩代繁育篩選後，就可得到不含任何轉基因成分的突變植株。而後通過分子檢測，就可快速篩選到不含任何外源基因的種子。

“而後經3家機構檢測，證明‘低鎘水稻’均未檢測出轉基因成分。專家組成員也全程參與，監督了從取樣、曬樣、分裝到送農業部資質機構檢測全過程。”趙炳然表示。

與傳統的轉基因技術相比較，基因組編輯技術與之從程序、結果上有本質上的不同，傳統意義上的轉基因是做“加法”，轉移外源有利性狀基因到作物中，而基因組編輯技術是做“減法”，突變作物自身不利性狀基因。

中國農業科學院生物技術研究所研究員黃大昉説，儘管來源可靠、通過安全性認證的轉基因作物也是安全的，但是由於涉及到外源性基因的轉入，很多人對其有疑慮，這也是這些年轉基因技術及作物備受爭議的重要原因，而“低鎘水稻”中完全沒有外源性基因，可以打消很多人對其安全性的疑慮，因此推廣發展應該比轉基因作物順暢一些。

低鎘水稻目前在我國被當成轉基因產品管理

但袁隆平研究團隊目前面臨的一個障礙是，鑑於基因組編輯技術是一項涉及轉基因過程的新技術，為慎重起見，我國目前暫時是把這類材料當作轉基因進行管理的。

因此，趙炳然他們關於“低鎘水稻”研究就得嚴格按照農業部批覆的“中間試驗”，即在完全符合隔離條件的湘潭等3個有限的試驗田進行的試驗。但沒有外源基因的“低鎘水稻”，如果持續按照“轉基因”材料管理，一個潛在的問題是：與其它“轉基因”材料一起種植在轉基因試驗田，存在被周邊其它“轉基因水稻”污染成“轉基因水稻”的風險。

“低鎘水稻”對我國農業發展提出了一個新的課題：對於沒有外源性基因轉入、但是使用了基因編輯技術的各類作物該怎麼實施管理？

我國的相關法律法規也需要進行調整

黃大昉告訴記者，近幾年我國農業部正在針對基因編輯作物的管理進行相關調研和判斷。

黃大昉也表示，單純進行基因編輯的作物有別於轉基因作物，是可以單獨進行管理的。現在基因編輯技術發展的很快，對於實驗操作中沒有使用外源性基因、被證實不存在基因編輯時出現“脱靶效應”的作物，管理就應該從簡，這有利於技術的發展。

無外源性基因編輯農作物管理從簡也得到了中國科學院遺傳與發育生物學研究所高級工程師姜韜的贊同。他對記者表示，用於農作物育種的生物技術本身的安全性，而不僅僅是各個轉基因產品，已經為科學界證實，並最早在歐盟轉基因報告中正式公佈：生物技術育種本身並不比傳統育種更有風險。

“我們希望國家一方面儘快出台新的有關基因組編輯技術的政策，另一方面也可針對‘低鎘水稻’試驗、示範要求，提供適於推進“低鎘水稻”產業化的“先行先試”的管理辦法。”趙炳然表示。

**根據我國2001年5月開始施行的《農業轉基因生物安全管理條例》，農業轉基因生物，是指利用基因工程技術改變基因組構成，用於農業生產或者農產品加工的動植物、微生物及其產品。**這意味着未來基因編輯農作物要進行單獨管理，我國的相關法律法規也需要進行調整。

另外對管理者而言，所存在的一個困擾是基因編輯技術無法完全和轉基因相割裂。華中農業大學水稻研究專家林擁軍教授表示，儘管通過基因編輯技術，最終的結果沒有外源性的基因，但是過程是通過轉基因方法實現的，它無法完全撇開與轉基因的關係。

按轉基因管理基因編輯，“低鎘水稻”沒有任何優勢

黃大昉告訴記者，“低鎘水稻”的未來究竟怎麼樣，還需要進一步研究才能做出更好的判斷。

林擁軍表示，目前國內有不少研究團隊都在研究基因編輯水稻技術，他也是其中之一，但是對於“低鎘水稻”這項技術的價值，他表示仍要經過一些大田試驗的檢驗。

通過基因編輯技術育種，最明顯的優勢是時間很快，如果是用常規雜交的方法，要得到性狀穩定的種子，一般都需要兩三年甚至三四年的時間，但是使用基因編輯技術一步就可以到位，當然前提是你要對目標作物基因組的整個功能性狀和代謝途徑等內在機制認識非常清晰。但是林擁軍認為，如果過分誇大基因編輯技術在育種中的作用，這是不恰當的，基因編輯技術能做很多事情，但是它不是萬能的。

還有一個問題是，“如果是按管理轉基因產品的方式管理，基因編輯技術沒有任何優勢，很多人想着用這種基因編輯的產品去代替發展轉基因產品，這是不可能的，這是因為目前基因編輯主要是編輯自身的基因，把一個處於表達狀態的基因變成不表達的，或者改變一段基因的結構，它難以做到根本性的創新，而轉基因轉入了外源基因，創新是巨大的。”林擁軍説，這意味着如果要對一個農作物進行根本性的改良，基因編輯肯定不如轉基因。

另外，一些專家認為，對中國嚴重的鎘米污染最為關鍵的還是解決環境問題，如果環境中鎘污染非常嚴重，水稻就是敲掉了對鎘吸附能力強的基因，也不能變成金剛不壞之身。

（原文題為《袁隆平的水稻親本去鎘新技術是轉基因嗎？ | 科學加》） 

來源：北京科技報“科學加”

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