轉基因與常規育種的異同

馮云

人們對轉基因產生的爭議之一是，轉基因與常規育種是否一致或有哪些差異，這些差異會不會引起安全問題。對此，有必要弄清轉基因與常規育種的異同。

大體而言，轉基因與常規育種都是人為的行為，是人類為了獲得高產和優質的作物而對種子進行的人工培育，這是最大的相同點。但是，轉基因與常規育種卻有較大的不同，最大的不同是，轉基因不太遵循生物繁衍、生長的自然方式，常規育種則符合或比較符合生物繁衍、生長的自然方式。這主要體現在幾個方面。

風馬牛的相及與不相及

風馬牛不相及指的是，即使馬或牛雄、雌發情，但由于物種不同，也不會交配。對生物的改良當然是從遺傳物質上進行改變，但是，轉基因可以對生物進行大范圍或跨物種的遺傳物質的轉移，常規育種不會讓遺傳物質大范圍地超越物種轉移。轉基因可以強行做到“風馬牛相及”，而常規育種會遵循風馬牛不相及的原則。

生物的分類最早是由瑞典植物學家林奈創立并由后來的拉馬克等人補充修正而確立為今天通用的生物分類，生物分為界、門、綱、目、科、屬、種7個階元系統。物種是基本單元，近緣的種歸并為屬，近緣的屬歸并為科，科隸屬于目，目隸屬于綱，綱隸屬于門，門隸屬于界。林奈在1758年第10版《自然系統》中首次將階元系統應用于植物和動物，后來1969年美國生物學家魏泰克提出五界說，對生物分類進行了統一，在界的最高階元上可分為動物界、植物界、原生生物界、原核生物界和真菌界。

但是，由于五界說并沒有納入病毒、噬菌體、類病毒等，美國生物學家卡爾·沃斯等人于1990年提出了三域系統，分為細菌域、古菌域、真核域，將所有生物納入這三域中。因此，在生物分類上，就有了域、界、門、綱、目、科、屬、種8個階元系統。

今天，轉基因可以跨域或跨界把一種生物的基因轉移到另一種生物，例如，把細菌的基因轉移到植物，也可以把植物的基因轉移到動物。一些轉基因玉米就是轉入了蘇云金桿菌毒素的基因，從而讓玉米能抗蟲害，而這是一種最大范圍物種遺傳物質的轉移，即跨域的基因轉移。

常規育種的遺傳物質轉移則一般不會超越屬和種。例如，人們最熟悉的遠緣雜交是馬和驢的雜交，這是不同屬的雜交（遺傳物質交換和轉移）。但是，這類遠緣雜交的結果常常是后代會出現“瘋狂分離”現象。所謂“瘋狂分離”是指后代性狀分離的類型很多，穩定性差，有時甚至到10多代后還出現分離。而且，有些遠緣雜種在胚胎發育過程中會發生一個親本排斥另一個親本染色體的現象，即染色體的不親和與生理平衡受到嚴重干擾，從而產生不育。同時，遠緣雜種生物的生活力一般低下，在很多情況下在胚胎期就死亡。更重要的是遠緣雜種不育是很普遍的現象。例如母馬和公驢雜交生下的騾子不能生育。

基因交換的少與多

轉基因通常只有一個或幾個外源性基因轉移到受體生物中，是一種極不完全的基因轉移和融合（匹配），但常規育種，如雜交，則是雜交的兩個親本（父本、母本）所有遺傳物質（基因組）的完全配對或匹配。

以作物（植物）為例，小麥的進化歷史就是一部遠緣雜交史。現在種植的普通小麥是由3種野生植物經過兩次天然遠緣雜交及9000多年的自然選擇和人工選擇而形成，經歷了一粒小麥、二粒小麥和普通小麥的進化過程，它們的染色體組型是：

一粒小麥：性細胞染色體數為7;體細胞染色體數為14，命名為AA組。

二粒小麥：性細胞染色體數為14;體細胞染色體數為28。有兩組染色體，其中一組來自一粒小麥，命名為AA組。另一組來自擬斯卑爾托山羊草，命名為BB組。因此二粒小麥的染色體組型就是AABB組。

普通小麥：性細胞有21條染色體，體細胞有42條染色體。其中兩組來自二粒小麥AABB，另外一組來自粗山羊草，命名為DD組，所以普通小麥的染色體組型就是AABBDD組，簡稱ABD組。

中國的優良小麥品種泰山一號是山東省農科院作物所以54405（碧螞4號×早熟一號）做母本，歐柔（原產于智利）做父本，經有性雜交選育而成。也就是說，泰山一號是經過54405母本的21條染色體與歐柔父本的21條染色體中全部基因組的配對而形成新的適應性強、成穗率高、豐產性好的品種。

轉基因只是把一種基因（DNA片段）轉入受體作物中發揮某種功能。例如，一種轉基因抗黃瓜花葉病毒西紅柿（8805R）就是對普通西紅柿轉入了煙草花葉病毒（TMV）的外殼蛋白CP基因，因此能讓西紅柿抗黃瓜花葉病毒，該病毒能侵害1000多種單、雙子葉植物。

基因控制的難易和產品的不確定性

常規育種的后代或果實是容易控制的，因為獲得了品質、性狀好的后代種子后，還要經過栽培幾代以證明其穩定后才能推廣種植。轉基因有較大的不穩定性，盡管轉基因作物（或動物）也需要驗證轉入的外源性基因已經穩定地表達后才會推廣種植（養殖），但是，轉基因的方式決定了轉基因作物（動物）在未來的種植（養殖）過程中具有不穩定性，表現在幾個方面，即基因的超強度或超量表達、基因序列的不精確和容易變異。

轉基因通常需要一個轉基因工具箱，里面含有幾種零件，如啟動子、內含子和終止子。啟動子是控制基因表達（轉錄）的起始時間和表達程度的一種基因，就像開關一樣決定基因的活動。內含子是阻斷基因線性表達的一種基因，在選擇性剪接方面扮演重要角色，一個基因可以因此而產生多種不同的蛋白質。終止子是指終止核糖核酸（RNA）轉錄的一種基因。

雖然正常的作物中含有幾萬個基因，但它們并不都處于活躍的表達狀態。一個基因是否表達以及表達到何種程度，取決于所在細胞或組織的整體需要，這就首先要通過一個啟動子來開啟。要向受體作物轉入一個外源性基因，就必須配置一個特定的開關（啟動子）。

但是，這個配備的啟動子是按操作者的意愿來控制的，為了讓轉入的基因表達，就需要這個啟動子來驅動所轉入的基因的超強度表達。這種超強度表達顯然是獨立于受體植物細胞本身的自然調節機制，而且這種轉入的啟動子也有可能在無意中打開一個原本不該活躍的基因，或使得受體植物的基因組中原本有的特定表達程度的基因會大大地增強表達程度。因此，這會讓受體植物的基因不再受制于自身的自然調控，會因失控而產生非預期后果。而且，由于轉入基因的過度表達，可能會讓轉基因編碼的蛋白超量，從而在擁擠的細胞質里面堆積大量的異源垃圾蛋白但又無法清除，最終干擾受體植物（動物）細胞的正常生理功能。

另外，為了增強外源性基因的表達效果，操作者還往往在轉入的外源性基因中加入一小段內含子，這段內含子通常加在啟動子和基因編碼區域之間，這也使得轉入的外源性基因會產生其他的表達，生成額外的蛋白產品，并引發意外。

終止子被安置于所轉基因的終止處。大多數轉基因作物中所用的終止子叫NOS終止子。但是，這種人工配置的終止子常常會出錯，不會如操作者的意愿那樣恰當地給出終止指令，結果會導致核糖核酸的超長度轉錄。超長的核糖核酸中既有對所轉基因DNA的轉錄，又包含了在其后面鄰接的基因片段的轉錄。因此，轉基因作物中產生的超過預期長度的核糖核酸可能產生危險的不知功能和性質的核糖核酸或其他蛋白產品。

【責任編輯】張田勘