外源基因清除技術

外源基因清除"技術(Gene-Deletor)是美國康乃狄克大學華裔教授李義領導的研究小組發展起來的，有望成為解決轉基因植物環境安全性和食品安全性問題的有力工具。

基本介紹

• 中文名：外源基因清除技術
• 外文名：Gene-Deletor
• 領導：美國康乃狄克大學華裔教授李義
• 類型： 轉基因技術
• 優勢：提高作物產量，改善品質
• 特點：能夠將外源基因全部清除。

背景

轉基因技術可提高作物產量，改善品質，減少除草劑、殺蟲劑等農藥使用量，節省大量勞動力，在解決全球不斷增長的糧食需求和保障農業的可持續發展等方面發揮了重要作用，而且在緩解世界能源危機問題也將作出巨大貢獻。然而，轉基因植物的外源基因可能會通過花粉和種子等途徑在種群之間擴散，有可能產生“超級雜草”，可能對生態環境和生物多樣性造成危害。而且，關於轉基因作物和以轉基因作物為原料製造的轉基因食品對人體的影響一直爭論不休，在世界一些國家和地區，如歐洲和日本等地，對轉基因產品牴觸的人數比例較大.2006 年在歐洲調查的人群中有58%的人認為轉基因食品“ 不應該被鼓勵”。人們對轉基因植物安全性問題的爭論和擔憂嚴重地影響轉基因植物的商業化推廣和套用。除非解決了人們對轉基因植物和轉基因食品的恐懼和擔憂問題，否則公眾對套用新型生物技術的牴觸，將會嚴重阻礙農業生物工程的進一步發展。

為了解決人們對轉基因植物生態安全和食品安全性的恐懼和擔憂，各國都有管理轉基因研究和轉基因產品釋放的專門法規。儘管在美國調查顯示大多數人認為轉基因作物是安全的，但是，美國對轉基因作物安全性的審批是相當嚴格的，花在安全性審批試驗的費用非常高。我國也有一整套轉基因作物安全性審批程式和規定，與美國不同的是要求轉基因食品必須在出售時進行標識，讓消費者(實際上是購買者)自行選擇是否選購。實際上，由於餐館或食品加工廠可能會購買價廉物美的、由轉基因原料生產的食用油用於加工食品，大多數人們難以避免食用轉基因產品。許多科學家也在探索解決轉基因安全性的技術，已經提出了一系列生物技術手段如轉基因花粉不育技術、種子不育或無籽技術、葉綠體轉基因技術和“ 終結者”種子技術等。在少數植物中取得成功的葉綠體轉基因技術是將外源基因插入質體基因組中表達，花粉缺少葉綠體，在植物授粉時缺少傳遞葉綠體基因的途徑，從而防止轉基因植物中的外源基因通過花粉傳播，但不能阻止種子傳播。在一些園藝植物上套用的轉基因無籽果實技術、以及通過核酸酶基因表達等引起轉基因植物花粉不育和種子不育等技術，在收穫種子的主要農作物上不能套用。轉基因花粉不育技術也象葉綠體轉基因技術一樣，只能解決轉基因植物通過花粉擴散外源基因的問題。“ 終結者”種子技術創製的轉基因植物種子不能萌發，解決種子擴散外源基因的問題，但花粉傳播途徑仍然存在，而且，因種子不能萌發，農民不能收穫種子自己播種，具有較大的社會負面影響而被停止使用。因此，迄今為止，所報導的解決轉基因安全性的技術均不夠完善，只是部分解決了轉基因作物的生態安全性，不能從根本上解決轉基因植物環境安全性問題，也沒有解決人們對轉基因食品安全性的擔心。

李義教授

美國康乃狄克大學李義教授領導的研究組2007年3 月在《Plant Biotechnology Journal》雜誌上發表的“ 外源基因清除”技術(現稱“Gene-Deletor”, 原為“ GM Gene-Deletor”)，為解決轉基因植物的安全性問題提供了一條目前最為有效的途徑。

原理

“外源基因清除”技術綜合利用了兩套位點特異重組酶的元件，即來源於細菌噬菌體的Cre/LoxP 系統和來自於酵母的FLP/FRT 系統，這兩套系統均通過重組酶識別特定的重組位點將插入該位點間的所有外源基因刪除。Cre/LoxP 和FLP/FRT 系統已經分別用於刪除轉基因植物的篩選標記序列(Srivastava and Ow, 2004)。“ 外源基因清除”技術綜合套用了兩套系統(Li et al., 2007)，其原理如圖1 所示：創造了一個loxP 和FRT 的融合識別位點LF (LoxP-FRT)，獲得了一個高效基因清除系統。特異啟動子驅動重組酶FLP 或者Cre 在適當的時間和部位表達，重組酶識別融合識別位點LF，兩個融合識別位點之間的序列(包括重組酶的基因序列)在特定的時期、從特定植物器官的細胞基因組中全部清除。

特點

與以前的相關技術相比“外源基因清除”技術具有幾個顯著優點：

(1)能夠將轉基因植物花粉和種子中的外源基因全部清除。

(2)大幅度地提高了轉基因植物中外源基因的刪除效率。實驗證明，在3 萬多株轉基因菸草後代植株中，基因清除效率達到了100%。

(3)“ 外源基因清除”技術更適合於生產上套用，尤其是在第二代(生產者和消費者都受益的性狀改良)和第三代(以轉基因植物作為生物反應器)基因工程產品生產中更有套用價值。

與其它的防止外源基因擴散的技術相比有其新的優點。與“ 終結者”種子技術相比“，外源基因清除”技術更適合在生產上套用。所謂“ 終結者”種子技術就是在植物中引入種子致死基因，使種子不能正常發芽和生長，解決外源基因漂移問題，但在貧窮的開發中國家，許多農民往往習慣於播種自己收穫的種子，如果農民播種“ 終結者”種子、或通過出售或交換使其他農民也播種“ 終結者”種子，就會因種子不發芽導致顆粒無收。“ 外源基因清除”技術不僅具備了“ 終結者”種子防止外源基因擴散的的技術優點，還解決了“ 終結者”種子技術沒有解決的轉基因食品的安全性問題，也克服了“ 終結者”種子技術本身的缺陷，即很多批評者指出的“ 終結者”種子技術迫使農民每年都要購買新種子播種的問題。因為“ 外源基因清除”技術只將種子中的外源基因清除，農民自己可以收穫已經清除外源基因的種子進行播種，種子能正常發芽和生長，只不過沒有了外源基因及其表現出來的優良性狀，但農民仍然可以獲得品種作物的收成。可見，“外源基因清除”技術既保護了種子公司在轉基因技術上的智慧財產權，也不影響貧窮農民用所收穫的種子第二年播種，是一個種子公司與農民都能雙贏的技術。奧地利植物分子生物學家Wngdy Sawahel 撰文評價時指出，李義的“ 外源基因清除”技術為人們多年來就著名的“ 終結者”種子技術的爭論畫上了一個句號。