如何評價紅薯天然就是轉基因作物？

01-30

2015.5.5 PNAS發表的封面文章
The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs with expressed genes: An example of a naturally transgenic food crop
http://www.pnas.org/content/112/18/5844

一點都不奇怪。以農桿菌的分布之廣，如果說甘薯裡面一點T-DNA都沒有，這才會令人覺得奇怪。不同物種間的水平基因轉移早已被發現，在自然界也不是什麼稀罕事。與其說是研究論文，這篇文章更像是一個調查報告，全面而詳細，當然只是針對甘薯這一種作物。一般研究中，不是直接使用原始的T-DNA，而是改造過的，通常是把一些不必要的序列去掉，保留和轉移相關的必要元件，所以原文提及的那些基因，通常不存在轉基因植物中。總的來說，這篇文章可能並沒有太大的學術價值，但其社會意義還是很明顯的，不能說能扭轉輿論風向，但是至少告訴人們，我們在不知不覺中已經吃了幾百年的轉基因作物了（還不算未調查的那些可能被農桿菌侵染的作物）。「吃轉基因植物斷子絕孫」「轉基因植物致癌」這樣的言論也該消停了。

原文摘要翻譯：

髮根農桿菌（Agrobacterium rhizogenes）和根癌農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）是兩種植物致病細菌，它們能夠把含有功能基因的DNA片段（transfer DNA (T-DNA)）與宿主植物基因組整合。目前這種天然機制已被植物技術人員廣泛使用於遺傳修飾作物研發，這些作物覆蓋了全球10%的耕種土地，但是該類作物的應用卻引起廣泛爭議。在一項組裝甘薯小干擾RNA序列（small interfering RNAs, siRNAs）以用於宏基因組分析（？）（metagenomic analysis）的研究中，農桿菌的T-DNA同源序列被發現。一般PCR、定量PCR、southern blotting、基因組步移以及細菌人工染色體文庫篩選和測序都清楚表明兩種不同的T-DNA片段 (IbT-DNA1 和 IbT-DNA2) 的確存在於甘薯 (Ipomoea batatas [L.] Lam.)栽培品種的基因組中，而且這些外源基因在甘薯的不同組織中的表達都可被檢測到。lbT-DNA1有四個讀碼框，分別是農桿菌中色氨酸-2-單氧化酶（iaaM）、吲哚-3-乙醯胺水解酶（iaaH），C-protein（C-prot）和農桿鹼合成酶（Acs）基因的同源序列。lbT-DNA1在被檢測的291個栽培種中都有發現但不存在於近親野生型中。lbT-DNA2包含至少5個讀碼框，與髮根農桿菌基因ORF14、ORF17n、 rooting locus (Rol)B/RolC、ORF13和 ORF18/ORF17n存在顯著同源性。包括栽培種和野生種在內的217個基因型中有45個檢測到了lbT-DNA2。本研究發現被廣泛食用的傳統糧食作物甘薯是天然的轉基因植物，這一發現可能影響當下人們對轉基因植物安全性的不信任態度。

啪啪啪地打了那些說轉基因是違背自然規律的人的臉

以下轉自科學網ecoliugy的博客（http://blog.sciencenet.cn/blog-300114-892985.html）

如何理解紅薯是一種天然的轉基因作物

【轉基因作物可能天然存在】據本期PNAS封面文章介紹，紅薯里基因吸入整合天然存在，認為紅薯早在進化之初便已有基因自然轉入。科學家對世界291個紅薯品種的基因組分析發現，若干栽培種的紅薯基因組中都含有外源農桿菌的DNA片段，換言之「紅薯是一種天然轉基因作物」。

作為農作物中唯一證明的「天然轉基因作物」，紅薯的外源基因是怎麼來的？這段外源農桿菌的轉移DNA片段基因有何作用呢？這一切到底是怎麼回事。我們得首先來認識農桿菌。

農桿菌（Agrobacterium）是桿狀的革蘭氏陰性菌，廣泛生活於土壤之中的植物病菌，140多種植物感染之後會產生腫瘤。農桿菌感染導致的腫瘤，雖然不會導致植物死亡，但會轉移植物養分，大大減少作物產量。農桿菌結構和功能上看起來有點像豆科植物的根瘤菌，但機理和作用完全不同。豆科植物根瘤菌是與寄主植物共生，為寄主提供N，而農桿菌則是為自身提高C和N，損傷寄主。

農桿菌主要分為根癌農桿菌和髮根農桿菌兩種，一種誘髮根癌，另一種則誘發植物側根。根癌農桿菌誘發腫瘤的機理是，農桿菌質粒T-DNA上的8個基因在植物組織內表達，合成一種奇特的冠癭鹼（opine），秀髮癌變，從而形成腫瘤。冠癭鹼的形成，則可為農桿菌提供生命必須的氮和碳。髮根農桿菌的功能是，誘發植物組織形成大量鬚根，吸收其它養分供植物生長。

早期的科學家研究農桿菌是為了要打敗它，根除它對農作物的危害。然而，在研究過程中，科學家發現了農桿菌其實很有意思。由於發現了農桿菌質粒DNA能夠插入基因片段到其它植物中，所以科學家開始研發農桿菌質粒DNA的功能，先打開質粒DNA，把需要的基因整合到其DNA中，然後即可轉入目標植物中。與昂貴複雜的基因槍想比，農桿菌質粒DNA簡單便宜，現已被廣泛用作轉基因載體，大大促進了轉基因作物的培育與研發。

農桿菌質粒DNA作為轉基因載體，看起來很完美，同時也有些缺陷。用農桿菌質粒DNA轉入外源基因時，部分載體DNA也會進入植物，表達蛋白，產生異變。這種載體基因較難消除，而且因宿主植物有所差異。用這片短短的農桿菌質粒DNA，仍足以打亂DNA，破壞蛋白表達，而且極難檢測，因此轉基因作物的安全性探討中，很難說它到底是安全，還是不安全的。

那麼，最近發現的紅薯可是「天然」轉基因作物，又該如何理解呢？PNAS文章認為，從紅薯作物的栽培選育進化歷史上看，所有栽培品種都獲得了農桿菌基因，而野生親緣種中沒有檢測到。作者認為，這個外源的農桿菌基因在紅薯的馴化種可能取到了作用（尚不清楚），同時也說明轉基因作物在自然界中是存在的，轉基因在紅薯的人工馴化中是一種天然的過程。作者特地強調，其實人類在不知不覺之中，已經吃了8000年的「轉基因紅薯」，因此很期待這篇文章能促進大家對轉基因作物概念的理解。

轉基因安全的爭議，在中國或全世界引發軒然大波，早已經超越了科學，儼然成了一個受全民關心與非議的社會問題，甚至關係到國人對政府信賴與否，無疑應該以處理社會問題的方式來解決。兼顧民意，信息透明，科普示範必不可少。

這篇PNAS文章通過基因組分析，發現栽培種紅薯和紅薯野外親緣種之間，基因組成存在差異。巧的是，栽培種紅薯中檢測出了曾經能讓植物出現腫瘤的農桿菌質粒DNA基因，證明了基因水平轉移自然存在於紅薯之中。事實上，基因的水平轉移在生物的進化過程中，廣泛存在，如線粒體整合到葉綠體中的經典過程。再如豌豆蚜蟲吸食汁液時，類胡蘿蔔素基因通過真菌轉移到蚜蟲染色體中（見：鏈接）等等。本研究以紅薯是一種自然的轉基因農作物為結論（Anexample of a naturally transgenic food crop）發表，其政治意義遠大於科學意義。

個人竊以為，本研究的結論還可嘗試著用來解讀紅薯的進化。紅薯作為世界第四大農作物，不僅高產耐貧瘠而且是著名的健康食品，其進化和馴化過程具有重大意義。現如今，紅薯的野外祖先尚未找到、確定，紅薯作為旋花科植物的塊根，是如何進化而來的，這項研究具有一定的指示意義。紅薯的進化是否與微生物侵染有關，是否是微生物侵擾之後誘髮根瘤，久而久之紅薯形成對策，進而形成碩大的紅薯根莖呢？或許，從這篇PNAS文章從這一角度來解讀，則更有意義一些。你覺得呢？

參考文獻：Tina Kyndt, Dora Quispe, Hong Zhai,Robert Jarret, Marc Ghislain, Qingchang Liu, Godelieve Gheysen, Jan F. Kreuze.The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs withexpressed genes: An example of a naturally transgenic food crop. Proceedings ofthe National Academy of Sciences,2015; 201419685 DOI: 10.1073/pnas.1419685112

植物基因操作使用的載體，本來就是自然界存在的。實際上所有的基因工程用的載體都是基於已經存在的什麼玩意改造一下。

植物本來就存在頻繁的HGT現象，因為丫的種間屏障比動物弱得多，個體發育的「模塊化」程度高，對基因組改變的耐受力也更強。

這是一篇很難完全用科學的標準來衡量的文章。或者說，這篇文章本身可以從研究的角度討論的內容並不多，上面很多人都評論了。

我想說的是這篇文章試圖傳遞的觀點是毫無邏輯的。或者確切的說，這篇文章試圖用毫無邏輯的口號反駁一種毫無邏輯的反對轉基因的觀點，即轉基因或者遺傳修飾或者隨便叫什麼名字是否是自然的。某些反對者似乎用「非自然」的理由來質疑轉基因的安全性。而這篇文章居然就認真地用這一例子試圖說明轉基因自然，所以安全。

很遺憾地說，這個質疑是單純口號性的，而這個反駁也近乎於口號，從「轉基因」的自然存在到作為食用作物的安全性沒有任何邏輯聯繫。寄生菌或病毒整合進宿主的基因組在進化的尺度上被保留下來，這和作物是否能安全食用有什麼關係？文章中提到紅薯的馴化可以追溯到8000-10000年前，而在進化樹中應該可以估計出文中提到的「轉基因」發生的時間是在什麼尺度上。文章很貼心的沒有涉及這部分分析，只在一些同源的馴化株和野生株之間進行比對，得出這次「轉基因」事件發生於馴化過程中這一結論。而文章中更沒有對這次「轉基因」事件中被破壞的基因及引入的基因進行更具體的研究，就迫不及待地試圖」影響公眾對於轉基因的疑慮「。如果可食用的作物中存在自然「轉基因現象」說明轉基因安全，那如果茄目中某些含有毒素的物種中也發現了這樣的「轉基因現象」，是否就能說明轉基因致毒呢？顯然都是無稽之談。只能說這是對PNAS本身聲望的消費吧（雖然以前PNAS就有令人遺憾的制度導致聲望欠佳，但整體水平還是受到認可的）。而F1000 prime居然有多達四篇關於這篇文章的推薦，實在是令人非常失望。

事實上，是否自然和是否可以安全食用有時甚至是相悖的。因為選擇的壓力完全不同。這些道理很多人都明白。學術圈雖然也沒有那麼多公平可言，但沒有這麼多利益的領域還是有一個相對公正的環境的，這也是多數人受學術訓練的目的和結果。作為這樣一篇文章發表出來，從作者到編輯、編輯者（PNAS特別的制度）和評審者全都認同其發表，發表後還有F1000 prime這樣的機構中的一些人為其搖旗吶喊，實在令人痛心疾首。

怕長文章你們看不進去。。。特意找一個圖！

這是噱頭，轉基因本來就是一個生物工程的概念。

天然轉基因是什麼？那要這樣說世界上哪個物種進化史上沒有吸收過外源DNA的？哪個物種不是轉基因生物了。莫名其妙。

不過又是一個自然改基因的例子而已.之前已經發現了不少(比如人類基因組中就有多個逆轉錄病毒轉進來的外來基因),之後還會有更多的例子出現.

指望這個發現能給轉基因之辯帶來多大影響的人一定要失望了,反轉者,中醫粉之流才不會關心什麼證據呢,人家是生活在自己的邏輯世界裡的.要是證據對他們有用的話,這爭論早就完結了.

補一句:我不願把轉基因,中醫,舍利子,神創論這類話題稱為爭論.更願稱之為對教育失敗的控訴.

許多年前，也有科學家說鉛在自然界是廣泛存在的，所以含鉛汽油是安全的。都什麼年代了，還用這麼老套的招數。

外行來問一句，按這麼說轉基因就是進化(演化)嗎？

如果這麼說的話，任何作物都是轉基因作物。可是轉基因作物有其約定俗成的概念，那些在生物進化史上被自然選擇過的天然轉基因，是不能算轉基因作物的。因為 1有自然選擇+育種雙重篩選，外來基因帶來的風險已經降低到本底雜訊的水平 2人類取得這些作物的方式是傳統育種，不是轉基因技術