有机农业与基因编辑:一个矛盾或可持续农业的工具吗?
加州大学伯克利分校教授站在房间的前面,送她邀请讨论基因工程的潜力。她的听众,充满了有机农业提倡,不安地听着。她注意到一个男人从座位上跳起来,朝前面的房间。困惑,演讲者停顿说到一半,她看到他弯下腰,伸手去拿投影仪的电源线和插头。房间变黑和沉默。倾听别人的想法。
许多有机倡导者声称转基因作物有害的对人类健康、环境和农民与他们合作。生物技术的倡导者还击,转基因作物安全,减少杀虫剂的使用和允许发展中国家的农民生产足够的食物来养活自己和家人。
现在,双方都被选中是否新基因编辑技术,CRISPR,只是“转基因生物2.0”还是有帮助的新工具加快育种进程。今年7月,欧盟法院统治作物由CRISPR将归类为转基因。与此同时,在美国,监管系统图的区别基因工程与基因组编辑的具体使用。
我是一个植物分子生物学家和欣赏巨大的潜力CRISPR和基因工程技术。但我不相信坑我反对有机农业的目标。事实上,生物技术可以帮助实现这些目标。虽然改作争论基因工程似乎适得其反,基因组编辑可能画表双方健康的对话。要理解为什么,值得挖掘与CRISPR基因组编辑之间的差异和基因工程。
之间的区别是什么基因工程,CRISPR和诱变育种?
反对者认为,CRISPR是a卑鄙的方式欺骗公众吃转基因食品。人们很容易把CRISPR和基因工程到相同的桶。但即使是“基因工程”和“CRISPR”太广泛的基因水平表达正在发生的事情,让我们看起来更近。
在一个类型的基因工程,基因从一个不相关的生物可以引入植物的基因组。例如,大部分的茄子生长在孟加拉国包含一个基因从一个常见的细菌。这个基因是一种叫做Bt,有害昆虫的蛋白质。通过将该基因在茄子的DNA,对于eggplant-eating昆虫和植物本身变得致命减少杀虫剂的需求。转基因对人类是安全的。就像巧克力如何让狗生病了,但不影响我们。
另一种类型的基因工程可以将基因从一个不同的植物物种到另一个不同的同一物种。例如,研究人员发现了一个基因在野生苹果树,使它们抵抗火疫病。他们把基因送入了”联欢晚会星系“苹果能抵抗疾病。然而,这种新的苹果品种还没有商业化。人们很容易把CRISPR和基因工程到相同的桶。但即使是“基因工程”和“CRISPR”太广泛的基因水平表达正在发生的事情。
科学家无法直接在基因组的基因插入与传统的基因工程,尽管他们使用DNA测序确定位置后的事实。
相比之下,CRISPR是一个精密的工具。
就像在字处理程序中使用“搜索”功能来快速跳转到一个词或短语,CRISPR分子机器发现基因组中特定的点。削减这两股DNA的位置。因为细胞降低DNA是有问题的,它迅速部署一个维修团队修复破裂。有两种途径修复DNA。在一个,我称之为“CRISPR修改”,一个新的基因可以插入链接将结束在一起,就像将一个新的句子粘贴到文字处理器。
在“CRISPR突变,“细胞修复团队试图切割DNA链粘连在一起了。科学家可以直接维修团队改变一些DNA单位,或碱基对(Ts, Cs和Gs),现场切割,创建一个小的DNA改变称为变异。这种技术可以用来调整在植物基因的行为。它也可以被用来沉默基因在植物,例如,不利于植物生存,如基因对真菌感染的易感性增加。
诱变育种,这在我看来也是一种生物技术,已用于生产有机食品。在诱变育种,辐射或化学物质用于随机突变的DNA成百上千的种子,然后在地里种植。饲养者扫描字段对植物抗病性等所需的特质或增加产量。成千上万的新作物品种创建和商业化通过这个过程,从品种的藜麦的品种葡萄柚。诱变育种被认为是传统育种技术(PDF),因此不是一个“排除方法”有机农业在美国。
CRISPR突变是更类似于诱变育种比基因工程。它创建类似的终端产品为诱变育种,但消除了随机性。它不会引入新的DNA。这是一个控制和预测技术生成有用的植物新品种的能力抵抗疾病或风化不利的环境条件。
失去了——从基因工程学习的机会
最商业化的转基因性状授予在玉米除草剂耐性和抗虫性,大豆和棉花。然而,许多其他工程作物存在。虽然少数生长在田间,大多数几乎被遗忘的坐在黑暗的角落里的研究实验室的高昂费用通过监管障碍。如果监管环境和公众允许,这些作物有价值的特性可以由CRISPR,成为常见的土壤和在我们的表中。
例如,我在加州大学伯克利分校开发的顾问,与同事,一个低变应原的小麦品种。这个小麦种子囚禁在我们这栋楼的地下室信封,没有多年。一个番茄使用甜椒基因以抵御细菌疾病,消除含铜农药应用的需要,已经在努力确保资金继续前进。胡萝卜,木薯,生菜,土豆和更多的已经设计了增加营养价值。这些品种的创造力和专业的研究人员带来有益的新特征。那么,为什么我不能买面包由低变应原的小麦在杂货店?
放松的大农业
研究和开发新的转基因作物成本(PDF)约1亿美元种子公司。清理监管障碍提出了由美国农业部,EPA和/或FDA(根据工程特点)需要5至7年,额外的3500万美元。监管很重要,转基因产品应仔细评估。但是费用只允许大公司广泛的资本在这个舞台上竞争。价格关闭小公司,学术研究人员和非政府组织的方程。在作物商业化收回投资1.35亿美元,公司开发产品来满足最大的种子市场买家——种植玉米,大豆、甜菜和棉花。
研究和开发的成本低得多,CRISPR由于其精度和可预测性。早期迹象表明使用CRISPR突变不会遵循同样的监管障碍和成本在美国3月新闻稿由美国农业部表示,“在其生物技术法规,美国农业部不规范或有什么计划来调节植物,否则可能通过传统育种技术开发”如果他们批准实验室开发的程序。
如果环保署和FDA效仿与合理,低成本的规定,CRISPR可能逃脱的主要金融掌握大型种子公司。学者、小公司和非政府组织研究人员可以看到努力工作和知识资本收益率有益genome-edited产品永远不研究建筑的地下室。
共同点:CRISPR可持续性必威体育2018
六年以来的基因组编辑功能CRISPR解锁,学者、创业和建立公司宣布了新的农产品在管道使用这项技术。一些专注于为消费者健康特征,如low-gluten或为患有乳糜泻小麦谷蛋白。其他人,比如non-browning蘑菇,可以减少食物浪费。
挥之不去的加州干旱作物品种的重要性证明用水效率。玉米更干旱胁迫下产量已经用CRISPR制作的,它只是一个时间问题CRISPR用于增加其他作物的抗旱。粉防霉西红柿可以节省数十亿美元,消除喷洒杀菌剂。一个番茄植物,花卉,使水果在北方的早期可以使用长时间和较短的生长季节,这将变得更加重要,因为气候变化。
规则,但最终的决定吗?
在2016年和2017年,美国国家有机食品标准委员会(NOSB)投票排除所有genome-edited作物有机认证。
但在我看来,他们应该重新考虑。
一些有机种植者我采访了同意。“我看到何种情况下它可能是有用的捷径这一过程对传统育种可能需要许多植物,”汤姆·威利说,有机农民来自加州的名誉。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。
育种者成功地使用传统育种恢复这种多样性,但“在气候变化带来的紧迫感,我们可能会明智地使用CRISPR加速这样的工作,“开松机。
比尔特蕾西,有机玉米育种和威斯康星-麦迪逊大学的教授,说,“许多CRISPR-induced变化可能发生在自然界各种各样的农民受益。”But the NOSB already has voted on the issue and the rules are unlikely to change without significant pressure. "It’s a question of what social activity could move the needle on that," Tracy concluded.
人生物技术争论各方希望最大化人类和环境的结果。合作解决问题的有机和常规种植者,专家在可持续农业,生物技术专家和政策制定者将产生更多的进步比个人单独行动和解雇。这似乎大的障碍,但他们是我们自己造成的。希望更多的人将获得勇气把投影仪在,让谈话继续下去。
这个故事第一次出现在:
