老葉的植物王國

  IS110。圖片來源： 《自然》期刊 轟動武林、驚動萬教的CRISPR可能要有對手囉！對手來勢洶洶，到底是什麼樣的角色呢？ 看文章

  圖片來源：維基百科 英國國會將於本週三討論是否將允許基因編輯（gene editing）作物在英國種植與販售。 過去25年來，英國一直都遵守歐盟的規範，禁止基改（genetic modified）與基因編輯作物在境內種植與販售。要獲得核准，要通過一系列非常嚴格的檢測，需要的時間是五年起跳。 但是農民覺得，政府對基因編輯作物太過嚴苛。基改作物因為是以農桿菌（ Agrobacterium tumefaciens ）插入外來基因（可來自任何物種）的方式來改變植物的性狀，所以不放心是可以理解的；但是基因編輯只是把植物的基因改變序列，並沒有涉及到插入外來基因，不應該如此嚴格管制。 而這一切，隨著英國脫歐有了轉機。如果週三國會通過，那麼有個新品系的基因編輯番茄可望於英國種植與販售。 這個基因編輯的番茄，將番茄裡含有的前維生素D3（7-DHC）提高了。如此一來，人們就可以藉由吃番茄來補充維生素D。 原本番茄就能合成少量的維生素D3，它是番茄合成植物固醇與芸苔素內酯（brassinosteroid，一種植物固醇賀爾蒙）的中間產物。在番茄中有兩條合成的途徑，這使得科學家能以基因編輯的方法將其中一條路徑關掉，而不影響植物固醇與芸苔素內酯的合成，但又可以使得前維生素D3的合成量上升。 研究團隊將7-脫氫膽固醇還原酶（7-dehydrocholesterol reductase，Sl7-DR2）的合成給關閉。這個酵素負責將前維生素D3轉為膽固醇。關掉了它，前維生素D3就會累積。 當這些番茄受到UVB照射後，前維生素D3就會轉變為維生素D3；所以，我們可以藉著直接食用這些番茄來補充維生素D。 全世界有十億人口有維生素D不足的問題。維生素D不足不只會造成骨骼發育的問題，它也跟免疫功能息息相關。雖然每天曬半小時陽光就可以補充維生素D，但有時候就是沒時間，天氣不好的時候則別說半小時，連10分鐘也難。 參考文獻： BBC. Gene-edited tomatoes could soon be sold in England . Li, J., Scarano, A., Gonzalez, N.M. et al. Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency. Nat. Plants (2022). h...

  圖片來源：維基百科 英國的Rothamsted Research在八月二十四日宣布，英國政府已經核准他們進行基因編輯小麥的田間試驗，為期五年。 即將要測試的基因編輯小麥，是以基因編輯手法（CRISPR）將天冬醯胺合成酶（asparagine synthetase）給剔除。如此一來可以降低小麥的天冬醯胺（asparagine）的含量。 剔除天冬醯胺合成酶（TaASN2）要做什麼呢？原來天冬醯胺在烘焙、油炸等高溫烹調過程中，會與還原糖發生反應（稱為梅納反應），產生有毒的丙烯醯胺（acrylamide）。丙烯醯胺已經被證明在小鼠中會致癌，但尚未在人體發現。 田間試驗主要是要測試這個品系是否在自然的環境下，仍只會產生少量的天冬醯胺；之前的測試結果發現，有些基因編輯小麥產生的天冬醯胺只有親本的10%。 雖然孟山都在2004年就研發出基改小麥，但當時因為加拿大等國家的反對，美國並未核准基改小麥上市；不過在2020年阿根廷 核准 了一種抗旱的基改小麥。 英國這個田間試驗，如果最後得到核准，可能是歐盟的第一個基因編輯小麥。由於基因編輯技術只會改變目標基因的序列，並不會在作物上加入額外的基因，有別於傳統的基改，所以一直有說法認為它不是基改。 參考文獻： Farmers Weekly. Rothamsted gets green light to trial gene-edited wheat .

  圖片來源： Cell 我們吃的稻米是二倍體（diploid）。二倍體在育種上的好處是基因體不複雜容易操作，但壞處是產量不如多倍體，對環境的應變力也不夠高。 但是，有些野生稻是多倍體。這些多倍體水稻當然對環境的應變力較高，產量也較大，但因為他們是多倍體，所以基因體相對複雜，也不容易馴化。 最近，大陸的中國科學院的研究團隊，先把幾種野生的多倍體水稻定序後，選擇了其中比較適合的一種：高稈野生稻（ Oryza alta ），接著以CRISPR基因編輯，將這多倍體水稻編輯成具備不落粒等馴化水稻的特性。如此一來，便迅速完成了高稈野生稻的馴化了。 這讓我想到，如菰米這種古書上描述為珍饈佳餚的野米，因為植物本身始終沒有馴化而式微，是否也可以藉著CRISPR的技術讓它不落粒，接著我們就可以很容易地一嚐古味呢？ 參考文獻： Hong Yu, Tao Lin, Xiangbing Meng, Huilong Du, Jingkun Zhang, Guifu Liu, Mingjiang Chen, Yanhui Jing, Liquan Kou, Xiuxiu Li, Qiang Gao, Yan Liang, Xiangdong Liu, Zhilan Fan, Yuntao Liang, Zhukuan Cheng, Mingsheng Chen, Zhixi Tian, Yonghong Wang, Chengcai Chu, Jianru Zuo, Jianmin Wan, Qian Qian, Bin Han, Andrea Zuccolo, Rod A. Wing, Caixia Gao, Chengzhi Liang, Jiayang Li, A route to de novo domestication of wild allotetraploid rice, Cell, 2021, , ISSN 0092-8674, https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.013.