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黄金大米及其安全性

时间:2012-09-27 11:08来源:中国生物工程杂志,2012,32(9):138-139 &n 作者:未知 阅读:

1 黄金大米的发明

 

黄金大米(Golden Rice,简称金米)的发明者是瑞士联邦理工学院苏黎世分校(Swiss Federal Institute of Technology Zurich)植物科学研究所的名誉教授印戈•珀特里库斯(Ingo Potrykus)和德国弗莱堡大学应用生物科学中心的教授彼得•拜尔(Peter Beyer)。金米研究始于1982年,在几个研究组进行了多年的研究之后,1992年在纽约召开了一次专家会议,印戈•珀特里库斯和彼得•拜尔在会上第一次见面,随后他们决定开展这一在1999年取得重大进展的项目。他们的贡献在于证明了非常复杂的维生素A前体的生物合成途径可被调整,以加强作物有利健康的特性。他们作出的突破性见解是,这条途径的绝大部分通路已经在水稻中存在,只需要加入两个基因使整条途径被激活。

金米的研发采用了转基因技术。经过对世界各地的水稻品种的调查,没有发现富含维生素A前体(β-胡萝卜素)的品种资源,所以不能用传统育种方法来研发金米。采用转基因技术,可以只将所需的特定基因插入到水稻基因组中,大大提高了育种的准确性和可控性。1999年的第一代金米转入了来自水仙花的两个基因,目前的金米则是2005年开发的第二代产品,通过分别来自玉米和一种常见土壤微生物的基因的共同作用,第二代金米中β-胡萝卜素的含量与第一代相比大幅提高。

 

2 通过大米解决维生素A缺乏症

 

   人类可以从动物性食品,如鸡蛋、肝脏、奶酪和全脂牛奶中摄取维生素A。同时,芒果、胡萝卜、南瓜及深绿色叶蔬菜也是人类维生素A的来源,它们含有β-胡萝卜素,在体内可以转化成维生素A。人们获得足够维生素A的最佳方法是养成多样化的饮食习惯,多食用富含维生素A和β-胡萝卜素的食物。

但在一些贫困地区,人们吃不起肉类及其它动物性食品,也吃不到足够的富含β-胡萝卜素的水果和蔬菜,他们负担不起多样化的饮食。所以,需要采用各种方法帮助他们摄取维生素A。

需要注意的是,当前补充维生素A的计划遗漏了大约10%~20%最易患维生素A缺乏症的儿童,因为很难保证所有6—59个月的儿童都会按时得到并服用维生素A胶囊(一年两次),特别是那些偏远地区的孩子。此外,每年两次的补充计划不能为儿童补充足够的维生素A,因为维生素A在体内只能储存三到四个月,而不是六个月。

全球有一百多个国家种植水稻,包括菲律宾和孟加拉,以大米为主食的人口多达30亿。在这些国家,大米为人们提供的热量占摄入总热量的50%~80%,他们属于维生素A缺乏症的易感人群。

金米含有β-胡萝卜素,可以与其他方法(包括补充维生素A、饮食多样化、促进最佳母乳喂养和营养教育)一起共同解决维生素A缺乏症,有潜力成为有效的、可持续以及低成本的食物,因此有助于克服以稻米为主要营养来源人群的维生素A缺乏症。

 

3 金米的人道主义应用

 

根据金米人道主义项目(Golden Rice Humanitarian Project,是金米发明者在2000年建立的公-私伙伴关系,用于帮助金米的开发和部署)的结构框架,发展中国家将无偿得到金米的使用权。因为这项研究从一开始就是一个旨在减少发展中国家的营养不良问题的公益研究项目。虽然专利是保护商业利益与投资的工具,但是金米这个案例清晰表明,专利已不是贫困人口使用并传播技术的障碍。除去在应用地域及时间上的限制,专利拥有者还可以决定将专利向谁授权,以及在何种条件下授权。

金米专利的关键技术由印戈•珀特里库斯教授和彼得•拜尔教授共同开发,这为得到对大米进行工程改造所需的配套技术(比如遗传转化技术和基因结构元件)提供了便利。他们借此从先正达公司获得了相关配套技术的授权。这些配套技术不仅属于先正达,还涉及拜耳、孟山都、日本植物遗传育种研究所以及捷利康摩根公司。出于人道主义考虑,特别是先正达公司的斡旋,这些专利所有者都决定放弃其专利权,先正达还为金米人道主义委员会(Golden Rice Humanitarian Board,由多个国际机构的专业人员组成,负责管理金米人道主义项目)提供了将该技术免费授权给发展中国家育种机构的权利,使之真正成为一项人道主义项目。

以后的类似项目都将这次授权协议视作一个范例,即如何通过这种公共和私营部门之间的约定来高效解决人道主义问题。

国家和国际公共水稻研究机构得到了开发适应当地的金米品种的机会,可以向国家生物监管当局申请进行安全评价、田间试验和释放。迄今为止,金米人道主义网络覆盖了包括孟加拉、中国、印度、印度尼西亚、南非、菲律宾和越南等16个国家在内的机构。该网络在金米人道主义委员会的战略指导下 ,由位于菲律宾的国际水稻研究所(IRRI)进行管理和协调。

 

4 金米的安全性保证

 

金米人道主义委员会致力于执行最高标准的安全评估,只有有关当局通过、国家法律允许的前提下才能走上餐桌。

在技术许可条款的前提下,金米的种子已被捐赠出来,相关国家的监管部门可以评

价其是否符合安全要求。β-胡萝卜素不存在危险性,它们广泛存在于自然界以及人类的饮食中(尤其是绿色蔬菜),没有任何合理的论据能说明β-胡萝卜素会危害公众健康、有毒或产生其它任何负面影响。事实上,β-胡萝卜素更多的则是与益于健康联系在一起。

至于基因工程这种方法,传统的植物育种是在成千上万的亲本基因之间发生随机的、不可控的基因转移和重组。因此,在不多于两个基因间进行的精细且可控的基因转移,其安全性的担忧完全没有必要。

金米的整个开发过程都得到了安全评估和监管,基于安全使用转基因作物的国际性指导方针和程序,包括国际食品法典委员会,经合组织共识方针和《卡塔赫纳生物安全议定书》等。例如,在菲律宾,所有的转基因研究和开发都由科学技术部的生物安全委员会监管,农业部植物产业局(BPI)严格监控田间试验,协调生物安全信息评价,批准合适的转基因作物。只要确定对人类、动物及环境是安全的,相关监管机构有权批准其进行传播和消费,农民才可以种植和食用。因此, 如果被批准释放,金米可视为与其他水稻品种一样安全。

 

5 对金米进行的安全评估

 

金米含有β-胡萝卜素,颜色呈金黄色,β-胡萝卜素可以在人体内转化成维生素A。在项目的每一阶段,均通过所有科学的和需要的安全评估,例如遵循国际和国家对转基因作物食品安全的指导方针,评估其营养价值、转入基因表达的蛋白的潜在毒性和过敏性。已经完成的相关食品安全评估包括:(1)食物中的β-胡萝卜素是维生素A的安全来源。我们食用许多有营养的食物中都含有β-胡萝卜素,如水果和蔬菜。(2)金米中的β-胡萝卜素与其他食物中的β-胡萝卜素是一样的。(3)金米中新基因产生的蛋白没有表现出毒性或过敏反应。只要确定金米对人类、动物及环境是安全的,相关监管机构批准其可以进行传播和消费,农民就可以种植和食用金米。

 

参考文献

(1) β-Carotene is an important vitamin A source for humans. J Nutr,2010,140(12):2268S-2285S.

(2) Goodman RE, Wise J. Bioinformatic analysis of proteins in Golden Rice 2 to assess potential allergenic cross-reactivity. Preliminary Report.University of Nebraska. Food Allergy Research and Resource Program.2006.

(3) Guideline for the conduct of food safety assessment of foods derived from recombinant DNA plants CAC-GL-45-2003. 

(4) Kryder D, Kowalsi SP, Krattiger AF.  The Intellectual and Technical Property Components of pro-Vitamin A Rice (GoldenRiceTM): A Preliminary Freedom-To-Operate Review, ISAAA Briefs No 20. ISAAA: Ithaca, NY. 2000,56.

(5) Paine JA.Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content. Nature Biotechnology, 2005,23:482-487.

(6) Ye X, Al-Babili S, Klti A, et al. Engineering the provitamin A (β-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-ree) rice endosperm. Science,2000,287:303-305.

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(责任编辑:泉水)
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