转基因木瓜:一个命运多舛的转基因作物先锋(三等奖)

作者:神秘转基因

前 言

这篇文章简述了转基因木瓜的起因,作用原理,以及正在面对的困境。另附有参考文献供读者考证本文真实性。

我怀着极其悲愤的心情起草这篇文章。就像“黄金大米”一样,转基因木瓜的始末让我想起一位超级英雄,蝙蝠侠,打击犯罪伸张正义,同时还要忍受人民的误解和诅咒。这是一个科学与文明的悲剧。

前所未有的脱贫作物

木瓜是一直广泛种植于热带、亚热带的多年生经济作物(Fitch, Manshardt et al. 1992)。木瓜果实富含维生素A、C,同时青木瓜(未成熟)还可提取木瓜蛋白酶用于药品或食品工业。一个木瓜所含的维生素A、C可以满足一个成年人每日的营养需求。所以木瓜可以很大程度上的减轻营养不良人口的维生素A、C缺乏症以及其引发的并发症(Catherine 2005)。另外,种植木瓜投入小,收益快,第一年种树当年就可结果,结果后种子又可直接种植。所以木瓜是一种很好的脱贫作物。

传统木瓜的末日

然而,传统木瓜的生产常常被一种“木瓜环状病毒”大大限制着。这种病毒可以导致木瓜果实环斑病、植株发育不良,进而导致大面积减产和植株死亡(Gonsalves 1998)。更坏的是,尽管人们在世界范围内经行了木瓜品种的筛选,却找不到任何可以抵抗“环状病毒”的木瓜品种(Conover and Litz 1981)。

“木瓜环状病毒”是一种通过蚜虫传播的病毒(Conover 1962),为了控制病毒的传播,人们尝试了多种控制和治疗方法,包括隔离、耐病育种、疫苗接种以及种间杂交,但效果均不理想(Yeh and Gonsalves 1994; Gonsalves 1998)。

浴火重生

故事的结局永远不会是这样的。在1986年,Patricia等人将“烟草花叶病毒”的衣壳蛋白转入普通烟草,然后转基因烟草对于病毒的抗性提高了60%(Patricia Powell, Richard et al. 1986)。这种和人类疫苗相似的抗病机理被定义为“病原体介导抗性”。同时,病毒的衣壳蛋白被证实是一种很有效的诱导因素。

这项研究启发了一位病毒学家,丹尼斯,他用相似的方法解决了“木瓜环状病毒”的问题(Fitch, Manshardt et al. 1992)。他将“木瓜环状病毒”的衣壳蛋白编码基因转入木瓜植株,并成功的检测到木瓜内该蛋白的表达。然后他们进行了病毒感染实验。他们发现新木瓜品种可以稳定的表现出对“环状病毒”的抗性。该新品种被命名为“日出”。不久,他们又培育出另一个用“日出”和一种高产品种的杂交品种,命名为“彩虹” (Gonsalves 1998)。

良好的抗性进而在1992年的田间实验中得到证实。1995年,“木瓜环状病毒”在Puna地区(夏威夷木瓜主要产地)爆发,传统木瓜全部被感染、死亡。而“彩虹”用它又大又沉的果实告诉人们它可靠的抗病性。三年后,转基因木瓜的种植得到夏威夷当局的批准,至今,80%的夏威夷木瓜种植面积种植着转基因木瓜。

王牌在手(作用机理)

很长一段时间,这种抗病机理被称作“病原体介导抗性”,或“衣壳蛋白介导抗性”,但这是不准确的。2002年,一组澳大利亚科学家在研究针对当地“环状病毒”变种的抗性木瓜时,无意的突变了病毒衣壳蛋白编码序列,导致了衣壳蛋白不能正常在转基因木瓜体内表达(Lines, Persley et al. 2002)。令人意外的是,不能正常表达病毒衣壳蛋白的木瓜品种仍然具有对“木瓜环状病毒”的抗性。因此,他们认为,转基因木瓜抗病的机理应该是由RNA介导的,而不是蛋白质。进一步研究表明,这种抗性是由于外援基因(衣壳蛋白基因)转录RNA后启动了植物自身的RNA剪切降解系统,从而特异性降解“环状病毒”的RNA,最终抑制病毒的扩增。(基因表达由DNA开始,转录成不稳定中间体RNA,最后翻译成蛋白质)

直面魔鬼

尽管转基因木瓜研究已经在世界多国展开,但除夏威夷之外,其他国家均没有解除对转基因木瓜的控制,更不用说商业化推广。这是为什么?这个问题应该从四个不同的方面来进行回答:群众认知,媒体引导,商业利益以及政治利益。

人们对未知事物的怀疑是正常的。据一个美国农业部的研究表明,在转基因木瓜普及失败的泰国,只有少于25%的农民对转基因木瓜有一个明确的认识(USDA 2005)。所以大多数当地农民以及消费者对转基因木瓜安全性存在质疑(比如“过敏”、“不孕不育)。如果人们能够了解转基因木瓜的知识以及它抗病的作用机理,一切疑虑和谣言将不攻自破。

媒体对于大众舆论的导向起着至关重要的作用。所以,媒体应该让人们了解事物的事实,而不是为了利益或收视率肆意传播虚假谣言。再以泰国举例,在对于转基因木瓜进行报道时,当地媒体常常引用反转基因激进组织的言论。而美国媒体更倾向于引用更为可信的学术杂志(Xiang 2007)。

转基因木瓜的普及同时也会影响一个国家的经济框架。除本地消费之外,对于一个国家,外国市场是一块更大的利益蛋糕。对于出口国家为日本和欧盟(二者均禁止转基因作物)的巴西和泰国而言,种植转基因木瓜显然会让他们减少对出口国家的木瓜输出(Stokstad 2008)。而对于墨西哥来说,这并不是问题,因为他的出口国主要是对于转基因技术相对开放的美国。在这一问题上,夏威夷给我们列举了一个很好的例子。他们同时种植了转基因木瓜和传统木瓜,这样就可以同时满足国内和国外市场的需求(Dennis Gonsalves 2004)。

如果说上述三者都是纠缠转基因木瓜的小鬼,真正的幕后黑手则是政治家,比如Jiragorn Gajaseni,绿色和平组织东南亚地区执行总裁。据他所言,在泰国展开的反转基因运动只是为了扩大“绿色和平组织”在当地的影响力,同时他也承认,这一运动对于贫苦的泰国人民来说是“残酷的” (Davidson 2008)。而当地政治家则用一种软弱无能的方式回应了这场运动。他们真正应该做的是加强相关法律,推行相关安全监测,从而确保转基因木瓜的安全性。

给予未来

转基因木瓜是一颗冉冉升起的新星,暂时的磨难也只是黎明前的黑暗。总有一天,在得到了政治支持、媒体正确引导、良好的市场管理和人们的认可后,转基因木瓜会绽放出耀眼的光芒。

参考文献:

Bateson, M. F., J. Henderson, et al. (1994). “Papaya ringspot potyvirus: isolate variability and the origin of PRSV type P (Australia).” The Journal of general virology 75 ( Pt 12)(12): 3547-3553.

Catherine, G. (2005). “Multipurpose Papaya Earns A+ in Nutrition.” Environmental Nutrition 28(7): 8.

Conover, R. A. (1962). “VIRUS DISEASES OF PAPAYA IN FLORIDA.” Phytopathology 52(1): 6-&.

Conover, R. A. and R. E. Litz (1981). “TOLERANCE TO PAPAYA RINGSPOT VIRUS IN PAPAYA.” Phytopathology 71(8): 868-868.

Davidson, S. N. (2008). “Forbidden fruit: transgenic papaya in Thailand.” Plant physiology 147(2): 487-493.

Dennis Gonsalves, C. G. S. F. K. P. M. F. R. M. J. S. (2004). “Transgenic Virus Resistant Papaya: From Hope to Reality for Controlling Papaya Ringspot Virus in Hawaii.” APSnet Features.Fitch, M. M. M., R. M. Manshardt, et al. (1990). “STABLE TRANSFORMATION OF PAPAYA VIA MICROPROJECTILE BOMBARDMENT.” PLANT CELL REPORTS 9(4): 189-194.

Fitch, M. M. M., R. M. Manshardt, et al. (1992). “VIRUS RESISTANT PAPAYA PLANTS DERIVED FROM TISSUES BOMBARDED WITH THE COAT PROTEIN GENE OF PAPAYA RINGSPOT VIRUS.” BIO-TECHNOLOGY 10(11): 1466-1472.

Gonsalves, D. (1998). “CONTROL OF PAPAYA RINGSPOT VIRUS IN PAPAYA: A Case Study.” Annual Review of Phytopathology 36(1): 415-437.

Klein, T. M., E. D. Wolf, et al. (1987). “HIGH-VELOCITY MICROPROJECTILES FOR DELIVERING NUCLEIC-ACIDS INTO LIVING CELLS.” Nature 327(6117): 70-73.

Lines, R. E., D. Persley, et al. (2002). “Genetically engineered immunity to Papaya ringspot virus in Australian papaya cultivars.” Molecular Breeding 10(3): 119-129.

Patricia Powell, A., S. N. Richard, et al. (1986). “Delay of Disease Development in Transgenic Plants that Express the Tobacco Mosaic Virus Coat Protein Gene.” Science 232(4751): 738-743.

Stokstad, E. (2008). “GM papaya takes on ringspot virus and wins.” Science 320(5875): 472-472.

Tennant, P. F., C. Gonsalves, et al. (1994). “DIFFERENTIAL PROTECTION AGAINST PAPAYA RINGSPOT VIRUS ISOLATES IN COAT PROTEIN GENE TRANSGENIC PAPAYA AND CLASSICALLY CROSS-PROTECTED PAPAYA.” PHYTOPATHOLOGY 84(11): 1359-1366.

USDA (2005). “A Study of the Econmic Benefits of Biotechnology in Thailand.”

Waterhouse, P. M., N. A. Smith, et al. (1999). “Virus resistance and gene silencing: killing the messenger.” TRENDS IN PLANT SCIENCE 4(11): 452-457.

Xiang, Z. (2007). “Newspaper coverage of genetic modification events in China, Thailand and the United States: A cross-cultural analysis.”Yeh, S. D. and D. Gonsalves (1994). Practices and perspective of control of papaya ringspot virus by cross protection.

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