基因编辑的有机农业:是矛盾修饰法还是可持续农业的工具?
一位加州大学伯克利分校的教授站在教室的前面，被邀请发表关于基因工程潜力的演讲。她的听众都是有机农业的倡导者，听着很不自在。她注意到一个男人从座位上站起来，走向房间的前面。演讲者很困惑，她看到他弯下腰，伸手去拿电源线，拔掉了投影仪的插头，停顿了一下。房间变得黑暗，寂静下来。不要再听别人的想法了。
许多有机食品的倡导者声称转基因作物是有机食品有害的对人类健康、环境和与之合作的农民来说生物技术的支持者反驳说转基因作物是安全，减少杀虫剂的使用，并让发展中国家的农民生产足够的粮食来养活自己和家人。
目前，双方正在选择有关的新基因编辑技术，CRISPR是否真的只是“转基因生物2.0”或有帮助新工具加快植物育种过程。在7月，欧洲联盟国际法院统治用CRISPR制成的作物将被归类为基因工程作物。与此同时，美国的监管体系是图的区别基因工程和基因组编辑的特殊用途之间的关系。
我是一名植物分子生物学家，非常欣赏CRISPR和基因工程技术的巨大潜力。但我认为这并不会让我与有机农业的目标对立。事实上，生物技术可以帮助实现这些目标。尽管重新讨论基因工程的争论似乎适得其反，但基因组编辑可能会把双方拉到谈判桌前，进行有益的对话。为了理解其中的原因，我们有必要深入研究CRISPR基因编辑和基因工程之间的差异。
什么是基因工程，CRISPR和诱变育种的区别？
反对者认为CRISPR是一种偷偷摸摸欺骗公众食用转基因食品人们很容易把CRISPR和基因工程混为一谈。但即使是“基因工程”和“CRISPR”也过于宽泛，无法传达在基因层面上正在发生的事情，所以让我们更仔细地看看。
在一种类型的基因工程，从一个不相关的生物体的基因可被引入到植物的基因组中。例如，很多的在孟加拉国茄子生长合并从一个共同的细菌的基因。这种基因使一个被称为Bt蛋白是有害的昆虫。通过把该基因茄子的DNA里，植物本身变成致命的茄子食昆虫和降低了杀虫剂的需求。Bt对人类是安全的。就像巧克力会让狗生病，但不会影响我们一样。
另一种类型的基因工程可以将一个基因从一种植物物种转移到同一物种的另一种植物物种。例如，研究人员在野生苹果树中发现了一种基因，这种基因可以使它们抵抗火疫病。他们将这种基因移植到“Gala Galaxy”苹果中，使其具有抗病能力。然而，这种新的苹果品种还没有商业化。人们很容易把CRISPR和基因工程混为一谈。但即使是“基因工程”和“CRISPR”过于宽泛传达什么是在基因水平上发生的事情。
科学家无法直接在何处基因组中的基因插入与传统基因工程，虽然他们使用DNA测序事后找准定位。
相比之下，CRISPR是精密的工具。
就像使用“查找”功能的字处理器快速跳转到一个词或短语，在CRISPR分子机制发现在基因组的特定位置。它减少DNA的两条链在该位置。由于切割DNA是细胞有问题的，它迅速部署了抢修队伍缝补破。有两个途径修复DNA。在一个，我称之为“CRISPR用于修饰的”一个新的基因可以插入到切割端连接在一起，如粘贴一个新的句子为字处理器。
在“CRISPR突变，”细胞的修复团队试图胶切割DNA链又重新走到一起。科学家可以直接将这抢修队伍改变了几个DNA单位，或碱基对（如，TS，C和G），在被切除的部位，创建一个名为突变的小DNA变化。这种技术可以用来调整厂房内的基因的行为。它也可以用于沉默基因的植物，例如，其内部不利于植物生存，例如增加真菌感染易感性的基因。
诱变育种，这在我看来也是一种生物技术，已经在有机食品生产中使用。在诱变育种，辐射或化学品的使用，以使随机突变的种子的数百或数千其然后在田间生长的DNA。育种者以进行与所希望的性状的植物，如疾病抗性或增加的产量扫描场。数以千计的新作物品种已经通过这个过程被创造出来并商业化，从各种藜麦以品种葡萄柚。诱变育种被认为是传统的育种技术（PDF），因此不是an“排除方法”美国的有机农业
CRISPR与基因工程相比，更类似于诱变育种。它创造了与突变育种相似的最终产物，但消除了随机性。它不会引入新的DNA。它是一种可控制和可预测的技术，以产生有益的植物新品种，能够抗病或抗风化不利的环境条件。
机会的丧失——从基因工程中学习
大多数商业化的基因工程性状赋予玉米、大豆或棉花耐除草剂或抗虫性。然而，还有许多其他的转基因作物存在。虽然有一些是在这一领域生长的，但大多数几乎被遗忘在研究实验室的黑暗角落里，因为通过监管障碍的高昂费用。如果监管环境和公众认知允许的话，CRISPR可以生产出具有这些宝贵特性的作物，并在我们的土壤和餐桌上变得普遍。
例如，我在加州大学伯克利分校开发的顾问，与同事，一低过敏性品种小麦。这个小麦种子在信封在我们大楼的地下室，触及多年关押。一个番茄该公司利用一种甜椒基因来抵御一种细菌疾病，从而消除了使用基于铜的杀虫剂的需要。该公司一直在努力争取资金来推进该项目。胡萝卜,木薯,生菜,土豆和更多的已被改造以增加营养价值这些品种展示了研究人员在赋予生命有益的新性状方面的创造力和专长。那么，为什么我不能在杂货店买低过敏性小麦做的面包呢?
松大农业的抓地力
一种新的基因工程作物的研究和开发成本(PDF)大型种子公司大约有1亿美元。要清除美国农业部、美国环境保护署和/或美国食品和药物管理局(视转基因性状而定)设置的监管障碍，需要5到7年时间和额外的3500万美元。监管是重要的，基因工程产品应该被仔细评估。但这样的费用只允许拥有大量资本的大公司在这个领域竞争。这一价格将小公司、学术研究人员和非政府组织排除在外。为了收回在农作物商业化上的1.35亿美元投资，公司开发产品来满足最大的种子买家市场——玉米、大豆、甜菜和棉花种植者。
CRISPR的精度和可预测性大大降低了研发成本。早期迹象表明，使用CRISPR进行突变不会受到美国同样的监管障碍和成本新闻稿美国农业部声明，“根据其生物技术法规，美国农业部不监管或计划监管本可以通过传统育种技术开发的植物”，前提是这些植物的开发需要经过批准的实验室程序。
如果EPA和FDA也采取同样的做法，制定合理的、成本较低的法规，CRISPR可能会摆脱大型种子公司在财务上的主导地位。学术界、小公司和非政府组织的研究人员可能会看到，艰苦的工作和智力资本产出了有益的基因组编辑产品，而这些产品不会永远被放在研究大楼的地下室里。
共同点：CRISPR可持续性必威体育2018
自CRISPR的基因组编辑能力被开启以来的六年里，学术界、初创企业和知名企业纷纷宣布正在开发使用这种技术的新农产品。其中一些关注消费者健康的特征，例如low-gluten或无麸质小麦的人与腹腔疾病。其他的，如非褐变蘑菇，可以减少食物浪费。
加州持续的干旱表明了有效利用水资源的作物品种的重要性。玉米在干旱胁迫下，CRISPR已经提高了产量，用CRISPR提高其他作物的耐旱性只是时间问题。粉防霉西红柿可以节省数十亿美元，并减少杀菌剂的喷洒。一个番茄这种早开花、早结果的植物可以用于白天较长、生长期较短的北纬地区，这将随着气候变化而变得更加重要。
规则已经定好了，但这是最终的决定吗?
在2016和2017年,美国国家有机标准委员会（NOSB）投票排除从有机认证所有基因组编辑的作物。
但在我看来，他们应该重新考虑。
我采访过的一些有机种植者也表示同意。“我看到了一些情况，在这些情况下，它可能有助于缩短传统育种可能需要许多代植物的过程，”加州有机农民汤姆·威利(Tom Willey)说。自然生态系统的破坏是一个重大的挑战,农业、开松机告诉我,虽然不能完全解决这个问题通过基因组编辑,它可以提供一个机会,“回作物物种的野生祖先夺回的基因组遗传物质”已经失去了通过几千年的高产育种。
育种者已经成功地利用传统育种方法重新引入了这种多样性，但是“鉴于气候变化带来的紧迫性，我们可能明智地使用CRISPR来加速这类工作，”Willey总结道。
威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的有机玉米育种家和教授比尔·特蕾西(Bill Tracy)说:“自然中可能发生的许多由crispr引起的变化可能对各种农民都有好处。”但NOSB已经就这个问题进行了投票，如果没有巨大的压力，这些规则不太可能改变。特蕾西总结道:“这是一个什么样的社会活动可以在这方面起到作用的问题。”
生物技术辩论的各方都希望最大限度地提高对人类和环境的影响。由有机(和传统)种植者、可持续农业专家、生物技术专家和政策制定者共同解决问题，将取得比单独行动和无视彼此的单个团体更大的进步。实现这一目标的障碍似乎很大，但它们是我们自己造成的。希望更多的人能鼓起勇气把投影仪插回去，让谈话继续下去。
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