生物新性状是怎么回事（生物技术性状知多少）

提要：“转基因”一词最初来源于英文“Genetically modified”，字面翻译应该是“遗传修饰”或者“遗传改造”。

生物技术性状远远超出人们所知的抗除草剂和抗虫的范围，本文介绍了市场上的生物技术食品，生物技术性状分类以及业已创造的、分门别类的遗传工程性状清单。

一、关于生物技术性状名称

在近几年有关转基因的英文文献中，有用biotech（生物技术）取代genetically modified（遗传修饰）、genetically engineered（遗传工程、基因工程）、transgenic（转基因）的趋势。作者也非常赞同这一用法。在当前阶段，这四个名词的含义大体是相似的，或许以后用biotech更为准确。Genetically modified在中文文献中更多地被译为“转基因”，这是因为早期英文也称transgenic的缘故。Genetically modified的字面翻译应该是“遗传修饰”或者“遗传改造”，遗传修饰实质上就是基因改造，即增加、减少一个或几个基因，或者关闭、打开一个或几个基因的表达。所以，作者建议将genetically modified译为“基改”即“基因改造”。美国农业部、食药局几乎不使用genetically modified或transgenic，习惯使用genetically engineered（GE），至今如此。值得注意的是，在近期的英文文献中，转基因作物被更多的称为biotech crops，可直译为“生技作物”或“生物技术作物”，而transgenic crops的说法几乎绝迹。所以作者建议在中文中使用“生技作物”或“基改作物”代替“转基因作物”，一是使中文术语与英文术语保持一致，便于国际交流和科学术语规范化；二是避免“转基因”在字面上使人望文生义给公众带来的误解，同时让“生技作物”或“基改作物”走出转基因争论的漩涡，而健康地发展；三是“生技作物”比“转基因作物”的含义更为宽泛，包容性更强，特别是适于基因编辑技术创造的新性状作物。

既然谈到了学术名词，就还谈谈几个中国人创造的与“生物”相关的名词，如“生物农业”、“生物育种”等。作者认为这些名词在字面上让人不知所云，词不达意，容易让人误解，正如“转基因”一样！在英文文献中也没有看到同类的说法！“生物”包括动物、植物、微生物。“生物农业”、“生物育种”这些词语中的“生物”显然不是指“生物”而实质是指“生物技术”（biotech）。因此，称“生物农业”不如称“生技农业”或“生物技术农业”，称“生物育种”不如称“生技育种”或“生物技术育种”！在文字上，应遵循“能简则简、该繁则繁”的原则，并非越简单越好，有时候过简就是添乱！个人之见，仅供参考。

二、市场上的生物技术食品

很多人都想准确知道现在供给的食品中究竟有哪些是转基因食品。在美国超市里可能会发现以下一些食物是转基因的。

1．抗除草剂苜蓿饲养的奶牛制品。

2．抗除草剂油菜制成的双低菜油。

3．抗除草剂和/或抗虫大田玉米制成的玉米油、饲养的家畜、并用于许多加工食品中。

4．小量销售的抗除草剂和/或抗虫甜玉米。

5．抗除草剂和/或抗虫棉花制成的服装或各种其他棉制品以及棉籽油。

6．在夏威夷销售的抗病毒木瓜，也有一些进口到美国本土。

7．小量销售的抗病毒转基因南瓜。

8．抗除草剂和/或抗虫大豆制成的大豆油、饲养的牲畜。大豆加工成的少量富营养油。制作豆腐和其他供人类直接食用产品的大豆一般不是转基因的。

9．抗除草剂甜菜制成的糖和喂养的牲畜产品。

10．不褐变苹果。

11．生长速度更快的三文鱼。

需要注意的是，精炼食用油和糖并不含有 DNA 或蛋白质，因此，即使这些产品的源植物是转基因的，也无法与非转基因产品区分开来。

三、研发中的生物技术性状清

基因工程是一种方法，不是一种产品。这就意味着有很多可能的性状远远超出人们所知的抗除草剂和抗虫的范围。通过下面的链接，可以找到业已创造的、分门别类的遗传工程性状清单。我们会尽其所能简单描述何种基因被用来开发其有关性状，并附有关的同行评议论文的链接，以及基于事实的新闻报道或博客文章的链接，如果有的话。当然，这不是一个完整的列表，因为许多性状因各种原因没有发表，或者我们也可能还不知晓。值得注意的是这些性状有许多还没有商业化。

1．美国农业部动植物卫生检验局提交和批准的生物技术作物“解除管制申请”清单（Petitions for Deregulation）。

2．ISAAA（国际农业生物技术应用服务组织）“已批准的转基因数据库”（GM Approval Database）。

3．美国农业部国家合作研究、教育和推广服务局资助、弗吉尼亚理工大学维护的“美国田间试验释放申请”生物技术信息系统清单（Field test release applications in the US）。

4．国际生命科学院下属的环境风险评估中心维护的“转基因作物数据库”（GM Crop Database）。

5．生物多样性保护组织下属的生物安全信息交流中心维持的“活体改性生物 (LMO) 登记册”（Living Modified Organism (LMO) Registry）。

6．美国食药局（FDA）网站“完成的生物工程食品咨询”（Completed Consultations on Bioengineered Foods）。

7．转基因生物（GMO）指南针拥有的“欧盟授权的转基因食品和饲料”数据库（Genetically Modified Food and Feed: Authorization in the EU）。

四、生物技术性状分类

（一）维生素增强和有益消费者的性状

1．通过表达酵母亚精胺蛋白而延迟腐烂的西红柿。美国农业部博客的博文：《酵母基因延长西红柿的货架期》，（Yeast genes improve shelf life of tomatoes）。新闻：《基因使西红柿或许其他水果保质期延长》，（Gene leads to longer shelf life for tomatoes, possibly other fruits，2010），《酵母亚精胺合成酶过表达影响番茄的成熟、衰老和延迟腐烂》，（Overexpression of yeast spermidine synthase impacts ripening, senescence and decay symptoms in tomato）。

2．含量40 %以上γ亚麻酸 (GLA)的红花油。

3．通过阻止两个破坏细胞壁基因表达而延迟腐烂的西红柿。描述见《我说番茄......》（I say tomato…），《印度NIPGR的科学家创造了一种持续时间更长的番茄》（Scientists at India’s NIPGR Create a Longer-Lasting Tomato），《通过抑制N-糖链加工酶延长水果货架期》（Meli等，2010），（Enhancement of fruit shelf life by suppressing N-glycan processing enzymes）。

4．增强多种维生素的玉米。通过类胡萝卜素合成途径中的基因增加β-胡萝卜素，一个基因来自玉米，另一个基因来自细菌。通过来自水稻的基因增加抗坏血酸，该基因可产生一种酶能催化反应产生抗坏血酸。通过来自大肠杆菌叶酸合成途径的基因增加叶酸。见《通过代表三个不同代谢途径的三种维生素的胚乳生物强化的多维生素转基因玉米》（Naqvi，2009），（Transgenic multivitamin corn through biofortification of endosperm with three vitamins representing three distinct metabolic pathways）。

5．通过水稻铁结合蛋白的过表达增强水稻的生物可利用铁，《通过激活烟酰胺合酶基因使水稻种子铁强化》（Lee等, 2009），（Iron fortification of rice seeds through activation of the nicotianamine synthase gene）。

6．通过拟南芥的钙转运基因增钙的生菜和胡萝卜。Karl Haro von Mogel在《强化生菜不是苦药》（Biofortified lettuce not a bitter pill）中论述。《提高钙运输活动对胡萝卜营养的影响》（Morris等，2008），（Nutritional impact of elevated calcium transport activity in carrots）。《强化和生物可利用：植物性饮食的黄金标准》（Jeong和Guerinot，2008），（Biofortified and bioavailable: The gold standard for plant-based diets）。《钙强化生菜的感官分析》（Park等，2008），（Sensory analysis of calcium-biofortified lettuce）。

7．不褐变苹果。见Q&A with Okanagan Specialty Fruits’ president Neal Carter。

8．不褐变低丙烯酰胺土豆。见 Q&A with Haven Baker on Simplot’s Innate™ Potatoes。

9．含ω-3脂肪酸的大豆。

10．含β胡萝卜素的大米（黄金大米）。

（二）疫苗和医药

1．通过表达人乳和乳铁蛋白及溶菌酶等唾液蛋白治疗急性腹泻的水稻。见《华尔街日报》文章《霍乱时期的维权行动：反转基因集团使穷人无助》（2009），（Activism in the Time of Cholera: Anti-GMO groups keep the poor from getting help）。这两种产品是由 Ventria 生物科学公司（Ventria Bioscience）生产的。

2．表达治疗戈谢氏病药物的胡萝卜组织培养。《一种植物源重组人葡萄糖脑苷酯酶—— 潜伏期和时期1的调查》（Aviezer等, 2009），（A plant-derived recombinant human glucocerebrosidase enzyme–a preclinical and phase I investigation）。

3．有助于戒烟的无尼古丁烟草。见 Come to LeBow Country（2003）。在随机试验中，无尼古丁烟草制成的“追求”牌卷烟与野生型烟草相较无不利影响，且有助于吸烟者戒烟。见A randomized trial of nicotine replacement therapy in combination with reduced-nicotine cigarettes for smoking cessation（2008）。

4．含有可食用疫苗的西红柿。在小鼠身上取得了西红柿表达的霍乱蛋白免疫反应。研究人员推测，番茄纤维肉保护疫苗在消化道被消化之前就可以被免疫系统识别。见《转基因番茄中的霍乱毒素B蛋白诱导小鼠全身免疫反应》（Jiang等, 2007）（Cholera toxin B protein in transgenic tomato fruit induces systemic immune response in mice）。

（三）抗病性

1．抗枯萎病的美国板栗，有可能在美国保存该物种。基于胚悬浮转化获得的性成熟转基因美国栗树（Andrade等，2009）. （Sexually mature transgenic American chestnut trees via embryogenic suspension-based transformation）。新闻稿：佐治亚大学研究人员可能拯救行将灭绝的美国板栗（2009），（UGA Researchers Could Help Restore Devastated American Chestnut）。

2．抗李痘病毒的李子，称为蜜甜李（HoneySweet plums）。

3．通过抗体片段抗柑橘衰退病毒的墨西哥酸橙，专抗柑桔衰退病毒的单链抗体片段在柑橘中的转基因表达（Cervera等，2010），（Transgenic expression in citrus of single-chain antibody fragments specific to Citrus tristeza virus confers virus resistance）。

4．抗环斑病毒的木瓜。因为最早的转基因木瓜只抗一个病毒株系，所以创造了另外的转基因品种。《对不同木瓜环斑病毒株系具广谱抗性的转外壳蛋白基因木瓜》（Bau等，2003），（Broad-spectrum resistance to different geographic strains of papaya ringspot virus in coat protein gene transgenic papaya）。

5．通过表达西葫芦黄色花叶病毒和西瓜花叶病毒2外壳蛋白而抗这两种病毒的黄色转基因南瓜，《用西葫芦黄色花叶病毒与西瓜花叶病毒2混合感染而表达了这两种病毒的外壳蛋白基因的转基因杂交南瓜ZW 20的抗性》（Fuchs和Gonsalves, 1995），（Resistance of Transgenic Hybrid Squash ZW-20 Expressing the Coat Protein Genes of Zucchini Yellow Mosaic Virus and Watermelon Mosaic Virus 2 to Mixed Infections by Both Potyviruses）。

（四）抗逆性

1．通过引进glycine betaine合成的βA基因改良耐盐转基因小麦（He等，2010），（Improved salt tolerance of transgenic wheat by introducing betA gene for glycine betaine synthesis）。

2．一种耐盐性模式植物（Møller等, 2008）Shoot Na Exclusion and Increased Salinity Tolerance Engineered by Cell Type–Specific Alteration of Na Transport in Arabidopsis。在相关文章GM crops are another tool in the struggle against poverty进行了讨论（2009）。

3．表达两部分来自大肠杆菌糖的生物合成途径的抗含盐灌溉水水稻。水稻植株中海藻糖的积累高耐各种非生物胁迫（Garg等, 2002）

4．抗旱玉米。

5．耐淹水稻。

（五）抗虫性

1．雪花莲凝集素是一种小草本植物产生的、对于一些昆虫有毒的蛋白质。这种蛋白质在玉米中表达至少使植株上的蚜虫减少50%。王等（2005）发表了《将雪花莲凝集素基因gna引入玉米植株增强对蚜虫的抗性研究》，（Enhancement of resistance to aphids by introducing the snowdrop lectin gene gna into maize plants）。同一作者团队还证明该蛋白对亚洲玉米螟有作用，见王等（2005）《玉米中表达的雪花莲凝集素（Galanthus nivalis L凝集素）增强对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis Guenee）的抗性研究》，（Enhanced resistance of snowdrop lectin (Galanthus nivalis L. agglutinin)-expressing maize to Asian corn borer (Ostrinia furnacalis Guenee)）。

2．Bt玉米、棉花、大豆。

（六）有益环境类

1．减少甲烷排放、奶牛更容易消化的草。新闻稿: 《“少嗝”草使牛减少甲烷气体排放，或许有助减缓全球变暖》（2009），（‘Burpless’ Grass Cuts Methane Gas From Cattle, May Help Reduce Global Warming）。

2．吸收土壤中有毒金属铅和镉的烟草。《一种植物修前景可观的可积累Pb的转基因植物》（Gisbert等，2003），（A plant genetically modified that accumulates Pb is especially promising for phytoremediation）。

（七）杂草控制类

1．LibertyLink玉米和大豆抗草铵膦除草剂。

2．Optimum GAT玉米和大豆抗ALS 抑制剂类除草剂。

3．Roundup Ready玉米和大豆抗草甘膦除草剂。

除了以上由基因工程技术开发的抗除草剂性状外，用传统育种技术也开发几个抗除草剂性状。下面列出了几个：

1．Clearfield和IMI玉米是通过抗啉酮类除草剂选择培育的。有些IMI品种也抗一些磺脲类药物和磺酰胺类除草剂。

2．Poast玉米是通过抗稀禾定除草剂选择培育的。

3．STS大豆是通过抗磺酰脲类除草剂选择培育的。

刘定富

1978年3月华中农业大学学习，于1982年、1984年和1988年获学士、硕士、博士学位。1989年至1990年在澳大利亚昆士兰大学从事博士后研究。武汉金玉良种科技有限公司董事长。

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