欧盟即将批准基因编辑作物,橄榄行业正关注其未来应用

欧盟预计将批准新规,允许加快开发基因编辑作物,这有望加速提升作物抗旱、抗虫及抗病能力的努力。

欧盟距离允许将先进的基因编辑技术应用于多种作物仅一步之遥。欧盟委员会提出的这项法规已获欧盟理事会和欧洲议会一个主要委员会的批准,预计将在未来几周内于欧盟27个成员国全面生效。

我们周围的一切都在不断演变。病原体在演变,昆虫在演变,气候也在演变。植物同样需要适应。——路易吉·卡蒂维利,基因组学与生物信息学研究中心

新法规面临的最后一道障碍是来自社会党(中左翼)团体提出的一系列修正案。鉴于该议题的重要性以及需要获得广泛多数支持的政治需求,在议员们努力解决未决问题期间,最终的全体会议投票似乎已被非正式推迟。

新法规旨在通过建立更快捷的基因编辑途径来培育抗逆性植物,从而增强作物应对气候相关影响的韧性。

若新规如期生效,将设24个月的过渡期,以便欧盟委员会对实施细节进行微调。2028年5月被视为全面实施的可能日期,届时育种者将能正式提交其品种。相关产品或可在随后不久进入供应链。

与第一类(NGT-1)相关的新基因组技术正被解除监管。这些技术涵盖20余种基因修饰,这些修饰可能自然发生于作物品种中,或可通过传统杂交获得。

传统育种依赖于自然繁殖的“随机性”,而NGT-1技术则允许进行直接、有针对性的改变。这种方法有望缩短培育新型抗逆品种所需的时间。

在传统育种中,当一种重要作物(如高产番茄)与耐旱的野生品种杂交时,后代虽然获得了耐旱基因,但也继承了野生亲本的数千个不良基因,例如果实小或味道苦涩。要恢复所需的优良性状,可能需要十多年时间的回交育种。

NGT-1技术通过将特定的靶向突变直接引入优良品种,可大幅减少所需的回交次数,同时仍依赖后续的选育步骤来稳定目标性状。

NGT-1技术研发的目标包括培育耐受水分胁迫的作物,包括具备抵御沿海地区日益加剧的盐碱化能力。通过激活使植物更具抗病性或降低害虫吸引力的基因,NGT-1有望大幅减少农药及其他化学制剂的使用

此外,经 NGT-1 编辑的作物可携带更健康的脂肪,培育出油酸含量更高或饱和脂肪更低的向日葵或橄榄等油料作物。水果和蔬菜中的维生素 D 及抗氧化剂含量也可得到提升,同时增强抗腐烂能力,从而显著延长保质期。所有 NGT-1 品种都将列入欧盟公共数据库。

这些方法植根于数十年的遗传学研究。早在现代编辑技术出现之前,植物育种家就已经通过化学制剂或辐射诱导随机突变。

“自20世纪50年代以来,人们就开始诱导突变,”意大利农业研究与经济委员会(CREA)基因组学与生物信息学研究中心主任路易吉·卡蒂维利(Luigi Cattivelli)告诉《橄榄油时报》。“基因编辑带来的变化在于精准度。”

卡蒂维利指出,传统诱变技术会产生数千个随机基因变异,其中许多毫无用处甚至有害;而NGT-1技术则能精准靶向单个已知基因。

“突变终究是突变,”他说道,并补充称某些编辑产生的突变仅仅是复制了自然界中已存在的变异。

该法规对NGT-2实施严格管控,因为第二类涵盖了自然过程无法实现的复杂基因编辑。这些技术属于现行转基因生物(GMO)规定范畴,包括全面的风险评估程序、强制性标签以及成本高昂的监管审批。

传统转基因生物的审批可能使研发周期延长长达十年,而NGT-1的申请可在90至120天内完成,因为这些植物被视为与通过传统方法生产的植物等同。

因此,成本大幅降低,使得NGT-1的开发不仅限于跨国公司,中小型企业也能负担得起。欧盟委员会多次将这一过程描述为“创新的民主化”。

“我们周围的一切都在不断演变。病原体在演变,昆虫在演变,气候也在演变。植物同样需要适应,”卡蒂维利表示。

“既有天马行空的愿景,也有固守成规的立场,认为万物不应改变,”他补充道,“但有一点不容忽视:我们无法回避适应。”

“通过基因组编辑获得的植物,其自身某个基因中被引入了突变,”卡蒂维利解释道。“编辑过程中诱导的突变,从根本上说等同于自然突变——而自然突变正是生物多样性的生物学基础。”

虽然转基因生物(GMOs)可能含有源自被修改生物体外部的遗传物质,但在NGT-1技术中并不存在这种情况。

“正因如此,事后无法区分突变是自然发生的还是通过编辑产生的,”卡蒂维利表示。

卡蒂维利还指出,围绕基因技术的公众辩论很大程度上仍基于对现代农业本身的误解。

“人们没有意识到,他们周围的一切早已经过人类的遗传选择,”他说。“食物完全以自然创造的形态存在的想法根本不存在。耕地不是自然,森林才是自然。农业一直都在改造植物。”

这位科学家以橄榄树为例。“想想你果园里的那些橄榄树。它们面临诸多问题,首先就是病害,”他列举了橄榄快疫菌的蔓延、橄榄果蝇的威胁以及环境条件的急剧变化。

“所有病原体和害虫都在不断进化。与此同时,作为一种拥有数千年历史的植物,橄榄树却基本保持原样,”他补充道。

“我们生活在一个生物系统中。每个生物都在进化,试图获得更大的进化空间,”卡蒂维利说道。

他以巴西小麦穗枯病为例,说明这种病害的出现源于一种水稻病原体进化出了感染小麦的能力。“这正是进化的本质,”他说,“而农业必须做出应对。”

据他介绍,当前争论的核心矛盾之一在于,人们普遍认为历史悠久的栽培品种在气候条件发生剧变的情况下仍会自动保持适宜性。

“当有人告诉我气候正在变化、气温正在上升时,我会问:有什么科学依据能支持这样一种观点——即100年前在寒冷条件下选育的品种,在更温暖的未来会自动保持完美?”他说道。

“在气候变化背景下,如何在不降低产量的前提下实现农业可持续发展,将是未来几年面临的主要挑战之一,”卡蒂维利补充道。

橄榄种植领域,这一挑战尤为艰巨。与苹果或许多一年生作物不同,过去一个世纪里橄榄的育种更新相对较少。许多传统品种在遗传上仍与数代前种植的品种极为接近。

“橄榄的品种体系在很大程度上仍沿袭传统模式,”卡蒂维利指出,“遗传更新极为有限。”

与此同时,橄榄树仍是应用基因组技术难度最大的物种之一。

“橄榄树的生物学机制复杂,生长周期极长,且相关的遗传学知识仍十分有限,”他解释道,“但核心问题在于体外再生。”

大多数新基因组技术(NGT)要求科学家先在实验室条件下暂时培养植物细胞,然后将其再生为整株植物。虽然这一过程在许多作物中已属常规,但橄榄树对可靠的再生仍表现出极强的抗性。

“对于无法实现再生能力的物种,当前新基因编辑技术(NGTs)并非切实可行的选择,”卡蒂维利表示,“橄榄和桃子便是其中的难点。”

尽管如此,他坚信这个问题是可以解决的。“首要挑战是开发出可靠且可重复的再生系统,”他说道,“一旦克服了这一障碍,编辑技术本身就不再是问题了。”

卡蒂维利将科学研究比作一场漫长的刑事调查。

“研究人员寻找解决方案,就像侦探追捕逃犯一样,”他说道,“你知道解决方案一定存在于某处,但不知道是明天就能找到,还是要等上20年。”

这位研究人员还列举了现代基因编辑技术如何基于传统育种方法所积累的知识而发展的实例。他描述了科学家如何在大麦中发现一种天然突变,该突变通过失活名为MLO的基因,使植物获得了抗白粉病的特性。

后来,科学家在包括葡萄藤在内的其他物种中发现了相同的基因。

“如果像在大麦中那样修改葡萄藤的MLO基因,葡萄藤也会获得抗病性,”卡蒂维利说,“这就是基因编辑的作用。它实现了知识的转移。”

他表示,这一原理同样适用于许多其他性状,从抗病性到油脂成分及营养品质。

卡蒂维利以高油酸葵花籽油为例,说明基因改造技术已融入日常食品生产。这种通过传统诱变法培育的高油酸葵花籽油含有更高浓度的油酸,使其在工业煎炸过程中更稳定。

“这并非以某种抽象的方式改变自然,”他说,“如果能提高食用油的品质或减少对化学品的需求,这也是一种健康和可持续的表现。”

即将出任意大利北部埃德蒙·马赫基金会总干事的植物基因组学专家罗伯托·贝拉斯科也认为,当前的科学瓶颈主要在于技术和资金方面,而非理论层面。

“与玉米或大豆等作物相比,橄榄树的研究仍远远落后,”维拉斯科告诉《橄榄油时报》,“首要瓶颈在于组织培养。如果无法克服这一步,就无法进行定向突变。”

维拉斯科解释称,许多木本作物在实验室再生系统中难以存活,原因在于其体内高浓度的单宁和多酚会在早期发育阶段损伤细胞。

“这些物种在体外环境中往往会迅速变褐并死亡,”他说。

正是那些使特级初榨橄榄油对人类健康大有裨益的化合物,也让研究人员更难找到正确的解决方案。

尽管如此,维拉斯科表示进展是必然的。“归根结底,一旦理解了物种的生物学特性,就能找到平衡点,”他说,“投入越多,成果就越快显现。”

若缺乏详细的基因组知识,研究人员可能尚无法确定哪些基因控制着对木质杆菌的抗性、橄榄果蝇的抗压能力、油品成分或其他重要的农艺性状。

“如果你不知道哪些基因参与其中,就无法针对它们进行干预,”维拉斯科解释道。

这种滞后反映了橄榄产业本身的经济结构。

“橄榄油行业终究仍是一个地中海小众市场,”维拉斯科表示,“与玉米、大豆或其他全球性大宗商品相比,投入的资金显然更少。”

有趣的是,新规禁止有机农户采用NGT-1品种。这意味着有机农户不得知情使用NGT-1种子,且有机产品中不得含有NGT-1成分。

“一些有机生产商在问,为什么他们必须自动放弃这些工具,”维拉斯科表示,“这些技术正是为了减少投入并提高可持续性而设计的。”

该法规规定,待对NGT-1的环境影响初步数据进行评估后,将对这一排除条款进行重新审议。

维拉斯科强调,NGT-1生物技术的作用可能不仅限于减少农药使用和促进气候变化适应。

“它们能增加生物多样性。当你培育出新的克隆体和新品种时,生物多样性会增加,而非减少,”他说。

他认为,基因组育种实际上可能扩大种植者可用的品种多样性。“不会出现一个改良克隆体取代所有品种的情况,”他说,“将会出现数百甚至数千个新克隆体。”

欧洲监管框架或许很快会打开大门,但科学和资金方面的障碍仍阻碍着橄榄研究向实际的NGT应用迈进。

“我们投入的越多,”维拉斯科表示,“就越早能实现这一目标。”