因“謠”而遠(yuǎn)何時(shí)休 為常規(guī)育種正名
《 農(nóng)民日報(bào) 》（ 2016年01月18日 06 版）
甜玉米、小番茄、紫薯……它們是不是轉(zhuǎn)基因作物？你是否會(huì)因此而糾結(jié)？其實(shí)，如今的常規(guī)育種技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)很高的水平。本期《前沿》就帶您聽一聽來自業(yè)內(nèi)權(quán)威專家的聲音。 ——編者
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莫讓謠言掃了興 李國龍 快過年了，“吃貨”眼中的年就是各種美食，市場里擺出了琳瑯滿目的商品，就連小西紅柿也是五顏六色的，不僅有傳統(tǒng)的紅色，還有黃色、紫色、綠色、彩色等。不過，隨著蔬菜水果種類的極大豐富，一種觀點(diǎn)也大行其道。一些人想當(dāng)然地認(rèn)為，小時(shí)候沒見過、沒吃過的東西，肯定是轉(zhuǎn)基因。 轉(zhuǎn)基因究竟安不安全暫且不談，就說這種“沒見過=轉(zhuǎn)基因”的觀點(diǎn)，真是對人類目前傳統(tǒng)育種的發(fā)展水平欠缺基本的了解和起碼的信心。 在傳統(tǒng)育種手段上，人們所熟知的是袁隆平先生通過雜交方法培育雜交稻，這也是最基礎(chǔ)的育種手段。不過除此之外，隨著人類的腳步踏上太空領(lǐng)域，出現(xiàn)了“航天育種”技術(shù)，通過太空射線讓種子產(chǎn)生突變；隨著人類在微觀世界的探索進(jìn)入“分子”這一層面，在育種手段上出現(xiàn)了“單倍體育種”“分子標(biāo)記”等技術(shù)，大大縮短了育種時(shí)間。 通過這些傳統(tǒng)育種技術(shù)，我們可以做哪些事呢？筆者曾經(jīng)在黃瓜育種家馬德華的基地里，看到了顏色不一、大小各異等等幾百種黃瓜。這些都是從大自然收集來的種質(zhì)資源，有的帶著“長基因”、有的帶著“刺基因”，需要什么就可以培育什么。比如北京市場喜歡短細(xì)順直的，就培育這樣的品種專供北京；上海吃黃瓜要把皮打掉，就專門培育個(gè)兒大的。同樣道理，在番茄、玉米等等很多作物上，通過傳統(tǒng)育種技術(shù)，我們已經(jīng)能做到“想圓就圓，想扁就扁；想甜就甜，想酸就酸”。 那么，為什么市場上冒出那么多小時(shí)候沒見過的東西？紫薯、小番茄、甜玉米……傳統(tǒng)技術(shù)以前怎么沒有培育出來？這個(gè)問題不能從純技術(shù)的角度來考慮，而要結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平來看。溫飽問題尚且沒有完全解決的時(shí)候，育種目標(biāo)只有一個(gè)，就是高產(chǎn)。因此在很長時(shí)間里，紫薯因?yàn)楫a(chǎn)量低，在育種選擇上是被淘汰的；小番茄更是，實(shí)際最初番茄就是這么小，常見的大番茄反而是人為培育出來增加產(chǎn)量的。而現(xiàn)在，經(jīng)濟(jì)發(fā)展了，人們的口味多樣化了，育種家又把育種目標(biāo)瞄向有營養(yǎng)的、好吃的、新奇的新品種，紫薯因?yàn)楦缓ㄇ嗨囟鼗厝藗兊囊曇啊?/p> 最后回到轉(zhuǎn)基因上來，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是人類科技進(jìn)步的一個(gè)新階段。人類對種質(zhì)材料的改良，從大自然緩慢進(jìn)化到人工干預(yù)加速突變，再到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定向改變，手段越來越精準(zhǔn)。但每一項(xiàng)新技術(shù)從研究到應(yīng)用都會(huì)有很長的路要走，我國當(dāng)前的轉(zhuǎn)基因基本政策是積極穩(wěn)妥推進(jìn)，在研究上要大膽，在推廣上要慎重。至今，我國批準(zhǔn)種植的轉(zhuǎn)基因作物僅有棉花和番木瓜，批準(zhǔn)進(jìn)口用作加工原料的有大豆、玉米、棉花、油菜和甜菜5種作物。 它們不是轉(zhuǎn)基因 本報(bào)記者呂兵兵李竟涵繆翼 目前，市場上出現(xiàn)的紫薯品種都是通過常規(guī)育種手段育成。 ——國家甘薯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系崗位專家張立明 紫薯？ “目前我國甘薯育種正處在以常規(guī)育種為主，生物技術(shù)育種為輔的階段。這里的生物技術(shù)指的是利用分子手段，在基因水平上開發(fā)與甘薯重要性狀相關(guān)的分子標(biāo)記，用于輔助品種的選擇鑒定，以期縮短鑒定時(shí)間，提高育種效率等。而轉(zhuǎn)基因品種則是指通過分子手段將目標(biāo)基因?qū)肽康淖魑?，目?biāo)基因既有可能來自其他生物，也有可能來自作物本身。目前，市場上出現(xiàn)的紫薯品種都是通過常規(guī)育種手段育成，主要是在已有的研究基礎(chǔ)上廣泛引進(jìn)優(yōu)異種質(zhì)資源、篩選骨干親本進(jìn)行定向和小集團(tuán)雜交，創(chuàng)造優(yōu)異中間橋梁材料，多輪雜交、回交積累優(yōu)異基因，最終培育出符合目標(biāo)需求的紫薯品種。”日前，在山東省農(nóng)科院，針對“紫薯是轉(zhuǎn)基因食品”謠言，該院副院長、國家甘薯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系崗位專家張立明說。 該院研究員、甘薯育種專家王慶美用實(shí)例做了說明。目前，山東省農(nóng)科院已育成的紫甘薯品種主要有“濟(jì)薯18”和“濟(jì)紫薯1號”，都是通過常規(guī)雜交手段育成。“濟(jì)薯18”母本為“徐薯18”，父本為38個(gè)常規(guī)品種，經(jīng)集團(tuán)放任授粉的實(shí)生種子后代選育而成；“濟(jì)紫薯1號”的母本為日本品種“綾紫”，父本為“濟(jì)薯18”等15個(gè)品種經(jīng)集團(tuán)放任授粉的實(shí)生種子后代選育而成。“而且，每個(gè)審定品種在參加省級和國家級區(qū)域試驗(yàn)前，都按照參試規(guī)定在有資質(zhì)的單位預(yù)先進(jìn)行了非轉(zhuǎn)基因檢測。”王慶美說。 該品種以“大西洋”為母本，“99-6-36”為父本雜交組合，后代經(jīng)河北省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)選育而成。 ——張家口市農(nóng)科院馬鈴薯研究所所長馬恢 畝產(chǎn)7噸的土豆？ 日前，本報(bào)報(bào)道了一篇題為《“冀張薯12”馬鈴薯畝產(chǎn)超7000公斤的高產(chǎn)品種》的文章，有微博粉絲@大蘿卜不大提出了“畝產(chǎn)7000公斤的‘冀張薯12’是否為轉(zhuǎn)基因品種？”的質(zhì)疑。 針對網(wǎng)友的疑問，記者采訪了“冀張薯12”馬鈴薯的品種育成人、河北省張家口市農(nóng)科院馬鈴薯研究所所長馬恢。馬恢介紹，該品種是以“大西洋”為母本，“99-6-36”為父本雜交組合，后代經(jīng)實(shí)生苗選育、選種圃、鑒定圃、品種預(yù)備試驗(yàn)、品種比較試驗(yàn)、河北省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)選育而成。 去年，甘肅省臨洮縣辛店鎮(zhèn)的測產(chǎn)結(jié)果顯示，“冀張薯12”創(chuàng)下了平均畝產(chǎn)7606.4公斤的臨洮縣馬鈴薯畝產(chǎn)最高產(chǎn)紀(jì)錄。其中，二兩以上的大薯7203.6公斤，二兩及二兩以下小薯402.8公斤，大薯率達(dá)94.7%。最高產(chǎn)量為8472.1公斤，最低產(chǎn)量為6109.1公斤。平均畝產(chǎn)較當(dāng)?shù)刂髟云贩N“興佳2號”畝產(chǎn)3864.1公斤增產(chǎn)3742.3公斤，增產(chǎn)96.8%。 大家都知道，畝產(chǎn)過5000公斤的馬鈴薯即為難能可貴的高產(chǎn)品種，那么，普普通通的雜交品種“冀張薯12”為何能創(chuàng)下如此之高的紀(jì)錄呢？馬恢告訴記者，該品種最突出的性狀就是抗旱、抗晚疫病，因此，大薯率特別高，3斤多的大薯很常見。“當(dāng)然，跟栽培條件、技術(shù)等也有很大關(guān)系。”馬恢說。 甜玉米和彩色糯玉米等鮮食玉米品種的選育主要是利用玉米自身的基因變異，采用的是雜交等常規(guī)育種技術(shù)。 ——北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心主任趙久然 甜糯玉米？ “鮮食玉米跟轉(zhuǎn)基因技術(shù)沒有任何關(guān)系。”北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心主任趙久然告訴記者，“轉(zhuǎn)基因就像‘外科手術(shù)’，需要轉(zhuǎn)入外源基因，甜玉米的甜味和糯玉米的色彩都是通過雜交手段選育出來的。” 選育出10多個(gè)彩糯玉米審定品種的登海西玉種業(yè)玉米所所長張學(xué)信證實(shí)了這一點(diǎn)。他告訴記者，正常情況下玉米胚乳中的葡萄糖會(huì)轉(zhuǎn)化成淀粉，淀粉本身并沒有甜味，甜玉米之所以吃起來甜，是因?yàn)榈谒臈l染色體上控制淀粉合成的基因發(fā)生了變異，葡萄糖不能轉(zhuǎn)化成淀粉，玉米籽粒中積累了大量的葡萄糖。超甜玉米，也就是我們常說的水果玉米，是第三條染色體上的基因發(fā)生突變，使玉米籽粒中蔗糖含量達(dá)15%~20%，總的含糖量達(dá)27%~40%，因此吃起來更甜。 至于糯玉米為什么會(huì)五顏六色，張學(xué)信解釋說，類胡蘿卜素和花青素的多少?zèng)Q定了玉米顏色，如果控制類胡蘿卜素和花青素合成的基因發(fā)生變異，玉米就會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色。育種家通過不同顏色間的雜交，生產(chǎn)出了彩色糯玉米。 近年來，分子育種技術(shù)已經(jīng)被引進(jìn)到鮮食玉米育種過程中。“這里應(yīng)用的分子育種技術(shù)主要是分子標(biāo)記輔助技術(shù)，目的是為了加快育種進(jìn)程。”趙久然解釋，“分子標(biāo)記，標(biāo)記的是玉米的內(nèi)源基因，并沒有對基因進(jìn)行人為改變。” |
育種技術(shù)知多少 誘變育種 誘變育種是指利用人工誘變的方法獲得生物新品種的育種方法。 原理：基因突變。 方法：輻射誘變，激光、化學(xué)物質(zhì)誘變，太空（輻射、失重）誘發(fā)變異→選擇育成新品種。 優(yōu)點(diǎn)：能提高變異頻率，加速育種過程，可大幅度改良某些性狀；變異范圍廣。 缺點(diǎn)：有利變異少，須大量處理材料；誘變的方向和性不能控制。改良數(shù)量性狀效果較差。 雜交育種 雜交育種是指利用具有不同基因組成的同種（或不同種）生物個(gè)體進(jìn)行雜交，獲得所需要的表現(xiàn)型類型的育種方法。其原理是基因重組。 單倍體育種 單倍體育種是利用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體植株，再誘導(dǎo)其染色體加倍，從而獲得所需要的純系植株的育種方法（主要是考慮到結(jié)合中學(xué)課本，經(jīng)查閱相關(guān)資料無誤）。其原理是染色體變異。優(yōu)點(diǎn)是可大大縮短育種時(shí)間。多倍體育種 原理：染色體變異（染色體加倍）。方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。 優(yōu)點(diǎn)：可培育出自然界中沒有的新品種，且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富。 缺點(diǎn)：只適于植物，結(jié)實(shí)率低。 細(xì)胞工程育種 細(xì)胞工程育種是指用細(xì)胞融合的方法獲得雜種細(xì)胞，利用細(xì)胞的全能性，用組織培養(yǎng)的方法培育雜種植株的方法。 原理：細(xì)胞的全能性。方法： （1）植物：去細(xì)胞壁→細(xì)胞融合→組織培養(yǎng) （2）動(dòng)物克?。汉艘浦?rarr;胚胎移植優(yōu)點(diǎn)：能克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種。動(dòng)物體細(xì)胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕危動(dòng)物、利用克隆動(dòng)物相同的基因背景進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究等。 缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，難度大；它將對生物多樣性提出挑戰(zhàn)，有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而“克隆動(dòng)物”則會(huì)導(dǎo)致生物品系減少，個(gè)體生存能力下降。 基因工程育種 物質(zhì)基礎(chǔ)是所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成；其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)樗鼈児灿靡惶走z傳密碼。 在該育種方法中需兩種工具酶（限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶）和運(yùn)載體（質(zhì)粒），質(zhì)粒上必須有相應(yīng)的識別基因，便于基因檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的DNA上后，可在大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)指導(dǎo)合成人的胰島素；抗蟲棉植株的培育；將固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。 |
通過常規(guī)育種和分子標(biāo)記育種相結(jié)合的方法，利用抗病抗逆鑒定技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)選育優(yōu)質(zhì)、抗病育種材料。
——山東省青島市農(nóng)科院蔬菜研究所副所長黃婷婷
小番茄？
如今，小個(gè)頭兒番茄亦是蔬菜亦是果，吊足了消費(fèi)者的胃口。不過，“風(fēng)光”背后也不乏小番茄是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的傳言。“其實(shí)，個(gè)頭小是天生的基因差異，不是轉(zhuǎn)基因的結(jié)果。”山東省青島市農(nóng)科院蔬菜研究所副所長黃婷婷告訴記者，“小番茄是自古就用的番茄品種，起初因?yàn)閭€(gè)頭小、產(chǎn)量低，沒有大面積種植。”
“我們團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了10多年的時(shí)間，通過采集上千個(gè)品種的優(yōu)質(zhì)基因，培育成功了高番茄紅素、耐儲運(yùn)的一系列番茄品種。”隨時(shí)市場需求的多樣化，培育外形吸引人、口感好、營養(yǎng)價(jià)值高的果蔬新品種成了黃婷婷等育種家極為熱衷的課題。“‘喀秋莎’就是我們培育的高番茄紅素品種，其番茄紅素含量高達(dá)每100克16.5毫克。”
黃婷婷介紹，更值得一提的是，對于多數(shù)番茄易感的根結(jié)線蟲病、枯萎病、葉霉病等，“喀秋莎”都可謂百病不侵。
那么，如此優(yōu)秀的品種是否采用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)？“為了讓‘喀秋莎’聚合多種優(yōu)良基因，我們想到了中外聯(lián)姻的方法。”黃婷婷用盡可能通俗的比喻來解釋質(zhì)疑，“雜交、回交、自交……一遍遍嘗試，最終通過常規(guī)育種和分子標(biāo)記育種相結(jié)合的方法，利用抗病抗逆鑒定技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)選育優(yōu)質(zhì)、抗病育種材料，培育出了耐儲運(yùn)基因顯現(xiàn)，根結(jié)線蟲病、枯萎病、葉霉病等多病不侵的‘超級番茄’。”
