Science：为了养活14亿人口，中国在农作物基因组编辑上押下重注

作者：张馨予

2019年8月5日讯/生物谷BIOON/---如果高彩霞（Gao Caixia）是一名农民，她可能不会那么引人关注。她在位于北京的中国科学院（CAS）的一个分支机构的办公室里从事科研工作。从她的办公室到大厅，来自一种异常柔软的水稻品种和一种具有特别肥大的穗粒且对一种常见真菌产生抗性的小麦品种的种子在组织培养室中发芽。

走一小段路，就会发现温室里就挤满了野生番茄，它们比驯化品种的番茄要顽强得多，但也结出同样甜美的果实。温室里还有抗除草剂的玉米和土豆，它们被切开后会慢慢变成褐色。在其他的实验室房间里，高彩霞种植莴苣、香蕉、黑麦草和草莓的新品种。

但是高彩霞并不是一名农民，而且无论如何，这种植物聚宝盆也不适合摆上餐桌。她是一位致力于作物改良前沿领域研究的植物科学家。这些不同作物中的每一种都成为传统植物育种者的目标，他们进行了缓慢而艰苦的努力，以便赋予它们更多产、更有营养或更耐寒的特性。但是，通过使用基因组编辑器CRISPR，高彩霞正在以惊人的速度改进它们。

高彩霞是中国政府押注CRISPR可以改变该国食品供应的一个缩影。几年前，作为一种天然的细菌免疫系统，CRISPR在美国和欧洲的实验室中变成了一个强大的基因组编辑器。然而今天，中国发表的CRISPR相关农业论文数量是排名第二的美国的两倍。如何解释这一点呢？高彩霞笑道，“因为我在这里”，她的言辞中充满了强有力的令人眩晕的有感染力的笑声。

2013年8月，她的团队首次利用CRISPR修改了植物DNA，这位50岁的研究人员此后发表了30多篇论文，描述了在各种作物上使用这种基因组编辑器。美国明尼苏达大学植物遗传学家Daniel Voytas发明了一种较早期的基因组编辑系统，并且也采用了CRISPR，他表示，高彩霞是一位“杰出的细胞生物学家，很早就加入了CRISPR，并且刚刚站上了这个潮流的顶峰。”

高彩霞的研究团队在她的北京实验室附近的试验田中培育出CRISPR改良水稻，图片来自Stefen Chow。

但她在中国并不孤单。她的团队是寻求使用利用CRISPR修改作物基因的20个团体之一。高彩霞说，“所有这些实验室都使用CRISPR进行基础研究。如果没有CRISPR，他们就无法坚持下去。”2017年，中国还将它的努力扩展到海外，在那一年，中国国有企业中国化工集团（ChemChina）以430亿美元收购了总部位于瑞士的先正达（Syngenta）公司，该公司是全球四大农业企业之一，拥有一支庞大的利用CRISPR从事科研研究的研发团队。美国冷泉港实验室植物遗传学家Zachary Lippman说道，这是有史以来中国在收购一家外国公司时花费最多的一次，它创造了政府、产业和学术界之间的亲密关系---一种最终可以将知识产权从大学实验室转移到这家公司的“局面”。

Zhang Bei在先正达北京创新中心领导着一个由50名科学家组成的团队，并且与位于美国北卡罗来纳州达勒姆市的先正达研发中心密切合作。他说道，中国领导人“希望战略性地投资于基因组编辑，并且我的意思是[通过这样做]赶上来。他们也希望成为这一领域的全球领导者。”

中国农业科学院前任院长、农业部副部长李家洋（Li Jiayang）表示，中国可能有一天需要经过CRISPR修饰的植物为其庞大的人口提供足够的食物。李家洋与高彩霞在中国科学院的同一个分支结构从事研究。他说道，“我们必须利用非常有限的自然资源养活14亿人口。我们希望通过在土地上投入最少的肥料和杀虫剂来获得最高产量，并培育具有抗病虫害、抗旱耐盐的超级品种。所有这些都意味着我们需要找到关键基因，并利用它们开展研究。”

然而，在这种努力的成果从实验室转移到农场和餐桌之前，中国需要解决它将如何监管经过CRISPR基因改造的作物---这在许多国家都是一个存在分歧的问题。在2018年的一项震撼大农业的裁决中，欧洲法院裁定这类作物是需要严格监管的转基因生物（GMO）。相比之下，美国农业部（USDA）作出决定：只要基因组编辑植物不是通过转移其他物种的DNA而是通过诱导自然发生的突变或通过传统育种培育出的，就可免受涵盖GMO的法规的约束。

中国消费者对转基因食品持谨慎态度。中国严格限制转基因作物的进口，它种植的唯一转基因食品是供国内消费的木瓜。但对于CRISPR，包括Lippman在内的全球许多植物研究人员都认为中国将追随美国的脚步。

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