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文章:为了拯救标志性的美国栗子,研究人员计划将转基因树引入野外

以下是记者加布里埃尔·波普金的一篇文章年代科学杂志关于转基因技术拯救美国栗子的网站。

这里有两块用鹿围起来的小块地,里面生长着一些世界上最受管制的树木。每年夏天,研究人员将这些树开出的每一朵花都装上两袋。一个由透气塑料制成的袋子可以防止它们传播花粉。第二种是几周后添加的铝网,防止松鼠偷吃授粉后花朵上长出的带刺的绿色果实。研究人员向监管机构报告他们的一举一动美国农业部(USDA).附近纽约州立大学环境科学与林业学院(SUNY ESF)的生物学家安德鲁·纽豪斯(Andrew Newhouse)说:“我们告诉它们我们什么时候种植、在哪里种植以及种植多少。”

这些美洲栗树(齿栗叶dentata)之所以受到如此严密的保护,是因为它们是转基因生物,经过改造可以抵抗一种致命的枯萎病,这种病几乎消灭了北美森林中曾经广泛存在的物种。现在,纽豪斯和他的同事们希望用转基因栗子让这棵树恢复原来的家园。在未来几周,他们计划正式向美国监管机构申请批准用非工程亲缘种培育树木,并将其种植在森林中。

华盛顿特区环境保护基金会(EDF)的首席高级科学家Doria Gordon说,如果监管机构批准了这一请求,这将是“开创先例”——首次使用转基因树来试图恢复北美的本土物种。但决定是否将一棵转基因树放归野外可能需要数年时间。

美国栗子,高达30米或更高,曾经称霸整个阿巴拉契亚山脉的森林。但在20世纪初,一种真菌感染出现在纽约市布朗克斯动物园的树上,然后迅速传播。所谓的栗子枯萎病——一种意外从亚洲传入的疾病——会释放一种毒素,缠绕树木,杀死感染部位上方的一切,尽管仍然活着的树根有时会长出新芽。到了20世纪中期,美国的大栗子几乎都消失了。

1990年,纽约州立大学ESF的树木遗传学家威廉·鲍威尔和查尔斯·梅纳德(现已退休)决定尝试用当时的新技术培育抗栗子基因工程.最后,他们插入了树的基因组小麦基因它编码一种叫做草酸氧化酶的酶,简称OxO。它能分解病原体释放的草酸,正是草酸杀死了树木。鲍威尔说:“我们基本上是在把武器从真菌那里拿走。”

研究人员将一株携带小麦基因的栗子的花朵封闭起来,这种基因可以中和一种真菌毒素。
安德鲁·纽豪斯

一开始并没有起作用。然后,科学家们改变了小麦基因的启动子序列,使OxO在高水平上表达。2014年,他们报告称,一棵名为Darling 58的转基因树既抵抗了枯萎病感染,又将抗性传递给了后代。纽豪斯说,随后的测试表明,它产生的坚果与本地树木的坚果没有区别。它的花粉、花朵和腐烂的叶子不会伤害蜜蜂、有益的土壤真菌或在森林地面的水池中孵化的蝌蚪。

但要求释放它很可能面临漫长的监管之路。美国、中国和巴西已经批准了一些转基因树木用于果园、生物燃料种植园和造林项目。但就像转基因作物和转基因动物一样,转基因树木也存在争议,伦理和生态方面的担忧加剧了,因为栗子树会野生生长。来自三家联邦机构的监管机构可能会密切关注这些担忧。例如,美国农业部官员将试图确定这种树是否会变成杂草或威胁现有植物。美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)将研究这种树的果实是否可以安全食用,美国环境保护局(Environmental Protection Agency)将考虑是否应该将这种树的抗枯萎病酶作为一种杀菌剂加以监管。

监管机构还“需要一个真正明确的程序,将文化和精神价值透明地纳入决策,”戈登说,他是国家科学、工程和医学科学院召集的一个委员会的成员,该委员会负责审查与转基因树木有关的问题。美国栗子是一种文化上很重要的树,对许多美国印第安人来说也是重要的食物来源,一些人对改变与他们有长期关系的物种的基因很谨慎,纽约州立大学ESF土著人民与环境中心的助理主任尼尔·帕特森(Neil Patterson)说。

要阅读全文,请访问年代科学杂志的网站。

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