发明的转基因水稻产量会比非转基因水稻高很多吗?

大米是世界上大多数人的重要主食,尤其是在东亚、南亚、东南亚、中东、拉丁美洲、非洲和西印度。它是人类营养和能量摄入最重要的谷物,提供了全球超过五分之一的热量消耗。大米是蛋白质的良好来源,也是世界许多地方的主食。但其蛋白质含量并不全面:对健康有益的必需氨基酸并不全面,要与其他种类的蛋白质相结合,如坚果、种子、豆类、鱼类或肉类。

大米的主要产地有印度、中国、日本、印度尼西亚、泰国、缅甸和孟加拉国。亚洲农民仍占世界水稻总产量的92%。三个最大的大米出口国是泰国、越南和美国。主要进口国包括印度尼西亚、孟加拉国、菲律宾、巴西以及一些非洲和波斯湾国家。虽然中国和印度是世界上最大的两个大米产区,但这两个国家生产的大米大部分在当地消费,只有一小部分出口到世界其他地区。

早在20世纪80年代初,国际上就在洛克菲勒基金的支持下开展了水稻生物技术的研发。截至目前,水稻生物技术专利超过300项,涉及400多个组织和机构。自1993以来,美洲、欧洲、亚洲和澳大利亚的许多国家都开始了转基因水稻的田间试验。目前已有6个转基因水稻品种获得不同程度的审批,涉及种植、食用、饲养、进口、加工等各个环节。

1抗除草剂转基因水稻

目前,美国水稻种植者主要通过除草剂、轮作和灌溉、耕作等种植技术的组合来控制杂草,草甘膦除草剂常用于稻田杂草控制。

水稻品系LLRICE06和LLRICE62是由美国Aventis CropScienc公司开发的。利用bar基因表达耐草甘膦(除草剂草甘膦的活性成分)转基因水稻,bar基因编码草甘膦乙酰转移酶(PAT),使水稻具有耐除草剂的特性。目前,这种水稻品种已经在六个国家被批准种植、食用和喂养。

磷酸铵的施用导致植物组织中谷氨酸盐的减少和氨的增加,从而停止光合作用,导致植物在几天内死亡。在动物体内,磷酸铵也抑制同样的酶,但能被生物高度降解,无残留活性,所以对人类和野生动物毒性极低。

对转基因品系LLRICE06和LLRICE62的环境和食用安全性也进行了大量研究。美国的田间试验(1997至1998)表明,转基因水稻与非转基因水稻在农艺性状、种子萌发和病虫害方面没有明显差异。关于杂交的研究表明,水稻的杂交率小于1%,还受水稻许多生物学特性的影响,包括花的形态、花粉活力的持久性和昆虫媒介的缺乏。在美国,从栽培稻中分离的野生品种是普通野生稻和红米。普通野生稻只存在于佛罗里达的沼泽地带,远离栽培稻的种植区域,因此无法与栽培稻杂交。只有红米被认为是美国唯一能受到转基因水稻基因渗透影响的野生稻。虽然从栽培稻到红米的基因漂移率很低,但是这种基因漂移确实是可以发生的。因此,抗草甘膦bar基因可以渗透到红米中,导致红米群体对草甘膦产生抗性。研究表明,杂交种群对草甘膦的耐受性不会改变其适应性,也不会增加其杂草性(如发芽势、株高、抗病性、繁殖力、颗粒度和休眠)。即使杂交种对草甘膦有耐受性,现有的杂草控制方法(如耕作或其他除草剂)也能有效控制。

LLRICE06和LLRICE62菌株对非靶标生物的作用实验表明,对益虫、鸟类和其他经常在田间活动的物种没有发现有毒物质,这些物种的种群水平没有明显变化。

转基因水稻和非转基因水稻的有益物种种群水平没有显著差异。除了产生PAT酶之外,这些转基因水稻与商业水稻没有区别。大量研究表明,这些转基因水稻品系对有益于农作物或农田的生物没有明显的负面影响,不会导致物种灭绝。

LLRICE06和LLRICE62品系没有新的表现型,可以超越现有的水稻种植范围。因此,种植LLRICE06和LLRICE62品系与种植非转基因水稻栽培体系的环境影响是相当的。

LLRICE06和LLRICE62系喷施草甘膦和未喷施草甘膦生产的谷物、秸秆和各种加工部位(如稻壳、糙米、半熟糙米、精米、米糠和米糠油)样品显示,水分、无机盐、脂肪、蛋白质、膳食纤维和碳水化合物等指标均在商品水稻品种允许的正常数据范围内。这些转基因品系籽粒的氨基酸和脂肪酸特征与非转基因品种相似。

大米中含有少量抗营养因子,集中在米糠上,除植酸盐外,其余均受热变性。这些抗营养因子包括:肌醇六磷酸,它在植物种子中储存磷,在动物消化道中螯合钙、锌、镁,从而阻碍这些营养物质的吸收;胰蛋白酶抑制剂;凝集素是一类蛋白质,对细胞壁和质膜上的糖蛋白结合位点具有特殊的亲和力,并与一系列抗营养作用和一些病理性疾病有关。结果表明,非转基因LLRICE06和转基因llrice 06中胰蛋白酶抑制剂和凝集素的含量均低于最低检测限,但植酸含量差异不大。一项为期42天的雄性肉鸡饲养实验也证实,两者在营养成分和品质上并无差异。

PAT酶没有发现任何毒性特征。对草甘膦有特异性识别,在其他生物中未发现同源蛋白。简而言之,人和动物性食物中少量的PAT酶不会产生任何可预见的负面影响。与氨基酸序列数据库相比,没有一种PAT酶与任何已知的有毒物质或过敏原具有同源性,也没有任何过敏原特征。PAT酶对热和酸不稳定,75度蒸30分钟后完全失活。或者在小于或等于4的PH下进行30分钟。如果烹饪不破坏酶的话,PAT酶在人类食用后会很快被消化。研究表明,在模拟胃酸环境下,PAT酶会在几分钟内分解。

此外,公司研发的转Bar基因抗除草剂水稻LLRICE601也分别于2006年和2008年在美国和哥伦比亚获得了环境释放和食用/饲养许可。

2抗虫转基因水稻

目前已经研发成功并获得批准的转基因抗虫水稻都含有Bt外源基因。Bt基因是从苏云金芽孢杆菌中分离的一种基因,能表达杀虫蛋白。

2005年,伊朗农业生物技术研究所开发的抗二化螟转基因水稻获准在该国种植、食用和饲养。该水稻品系含有人工合成的cry1Ab外源基因,是一种Bt基因。?

2009年,中国华中农业大学通过农杆菌介导法培育出抗鳞翅目害虫的转基因水稻(cry1Ac事件),获得了我国种植、食用和饲用安全证书。

3抗花粉过敏转基因水稻

2007年,日本国立农业科学研究所开发的抗花粉过敏转基因水稻(7Crp#10和7Crp#242-95-7)获准在中国种植。两个菌株都含有花粉蛋白基因Cryj I和Cryj II。该基因编码一种人工氨基酸序列,可被人体内雪松特异性过敏原T细胞识别。含有该基因的水稻品系可引起抗原反应,有助于减轻花粉过敏反应。

4黄金大米

黄金大米是通过基因工程可以合成β-胡萝卜素(维生素A的前体)的栽培水稻品种。该品种是在维生素A摄入不足的地区作为功能性食品开发的,目的是满足一部分以大米为主食的人群对维生素A的摄入,避免维生素A缺乏引起的各种疾病。2005年研制成功新品种黄金米2号,其β-胡萝卜素是黄金米的23倍。

黄金大米的研发由瑞士联邦理工学院植物科学研究所的Ingo Potrykus教授和德国弗赖堡大学的Peter Beyer于1992 * *发起。当它在2000年正式发布时,由于研究人员改进了整个生物合成途径,黄金大米被认为是生物技术领域的一个显著突破。它是通过将两个β-胡萝卜素合成基因转化到水稻中实现的,这两个基因来自于土壤中的水仙和欧文氏菌。

已经培育出黄金稻,并与菲律宾和台湾省的地方品种以及美国的水稻品种“Cocodrie”杂交。这些品种于2004年在路易斯安那州立大学首次进行了田间试验。初步结果表明,种植在田间的黄金大米比种植在温室中的黄金大米能多生产4-5倍的β-胡萝卜素。2005年,先正达生物技术公司将黄金大米中的crt1基因与玉米中的番茄红素合成酶基因结合,开发出黄金大米2号。该品种可生产23倍超级金米的胡萝卜素,达到37μg/g,其中β-胡萝卜素达到365,438+0 μ g/g