大數(shù)據(jù)與植物基因育種技術(shù)
新的基因組技術(shù)（NGT）在歐洲議會(huì)已經(jīng)爭(zhēng)論了幾個(gè)月。2月7日，斯特拉斯堡以307票贊成、263票反對(duì)、41票棄權(quán)通過(guò)了該授權(quán)。
目標(biāo)是通過(guò)NGTs開(kāi)發(fā)改良的植物品種，提高糧食系統(tǒng)的可持續(xù)性和彈性。這些品種應(yīng)該具有氣候適應(yīng)性、抗蟲(chóng)性，并且用更少的肥料和殺蟲(chóng)劑提供更高的產(chǎn)量。在另行通知之前，NGT植物將繼續(xù)禁止用于有機(jī)生產(chǎn)。
目前，通過(guò)新的基因組技術(shù)獲得的所有植物都被視為轉(zhuǎn)基因生物（GMO）。議會(huì)支持一項(xiàng)為NGT工廠(chǎng)創(chuàng)建兩類(lèi)不同規(guī)則的提案：
1.植物可能涉及CRISPR-Cas9等技術(shù)，對(duì)DNA序列進(jìn)行精確改變，但這些改變的范圍有限，并模仿自然發(fā)生的遺傳變異。它們被視為與傳統(tǒng)生物等效，不受轉(zhuǎn)基因生物立法的約束。因此，這種新的基因組技術(shù)被認(rèn)為與傳統(tǒng)植物相當(dāng)。
2.?NGT2植物是基因組改變更為顯著的植物。這些可能包括更復(fù)雜的修改，例如引入無(wú)關(guān)物種的基因或基因組的重大重排。對(duì)于這些新的基因組技術(shù)，大多數(shù)轉(zhuǎn)基因立法要求都將保持不變。
3. 什么是新的基因組技術(shù)？
當(dāng)我們談?wù)摶蚪M學(xué)時(shí)，經(jīng)常提到轉(zhuǎn)基因生物。但還有其他旗艦技術(shù)，如基因組編輯技術(shù)，即著名的新基因組技術(shù)。最受關(guān)注的是Crispr-Cas9方法，被稱(chēng)為“分子剪刀”。它于2012年首次亮相，獲得了法國(guó)遺傳學(xué)家和微生物學(xué)家Emmanuelle Charpentier與美國(guó)人Jennifer Doudna聯(lián)合頒發(fā)的2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
新的基因組技術(shù)是如何工作的？
該模式很簡(jiǎn)單，它發(fā)生在雙螺旋形狀的DNA長(zhǎng)帶水平上，包含預(yù)先決定個(gè)體特征的所有基因。
這些基因是用已識(shí)別的堿基序列編碼的，就像在計(jì)算中一樣。這就是Crispr-Cas9“剪刀”通過(guò)兩個(gè)基本要素發(fā)揮作用的地方。
第一種是RNA鏈，第二種是酶Cas9，它能夠在兩個(gè)明確識(shí)別的堿基之間的精確點(diǎn)“切割”DNA帶。
因此，很簡(jiǎn)單，這個(gè)系統(tǒng)將使有問(wèn)題的基因失活或用健康的拷貝替換它成為可能。發(fā)生了突變，但細(xì)胞被留下來(lái)修復(fù)DNA本身。
新基因組技術(shù)的成功案例
植物育種領(lǐng)域正在發(fā)生一場(chǎng)革命。僅通過(guò)靶向突變，研究人員就可以更快地開(kāi)展工作，而不需要外源基因。新的基因組技術(shù)的成功故事正從全球各地涌入，其他項(xiàng)目看起來(lái)非常有前景：
?在美國(guó)，第一種由基因組編輯改良的植物衍生的食品是Calyno大豆油（Calyxt）。其特點(diǎn)是脂肪酸含量高，接近橄欖油。
?在日本，初創(chuàng)公司Sanatech Seed創(chuàng)造了各種“西西里紅番茄”Gaba，之所以這樣命名，是因?yàn)樗缓撤N神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸，這種物質(zhì)在大腦功能和血壓調(diào)節(jié)中起著核心作用。
?在中國(guó)，研究人員長(zhǎng)期以來(lái)一直在努力培育抗白粉病的小麥品種，白粉病是導(dǎo)致這些緯度地區(qū)嚴(yán)重?fù)p失的一種疾病。植物育種者面臨的問(wèn)題是軟小麥基因組的復(fù)雜性。與具有二倍體染色體的人類(lèi)DNA不同，小麥具有六倍體染色體。這意味著同一基因存在三到六個(gè)拷貝，因此必須被中和三到六次。利用Talen方法，中國(guó)研究人員成功地同時(shí)突變了三個(gè)小麥基因組中三條染色體攜帶的三個(gè)Mlo基因。請(qǐng)注意，在傳統(tǒng)育種中，這一壯舉也是虛幻的，這種自發(fā)突變的概率為10-27。換句話(huà)說(shuō)，育種者有十億分之一的機(jī)會(huì)看到突變發(fā)生。
?其他成功案例包括抗馬鈴薯Y病毒的黃瓜（以色列）、無(wú)褐變的鱷梨（美國(guó)）、抗細(xì)菌性潰瘍的柑橘類(lèi)水果（美國(guó)），抗霉菌的葡萄藤（智利）、略帶辛辣味道的西紅柿（巴西）、很快就不會(huì)結(jié)痂和發(fā)霉的果樹(shù)、無(wú)霉菌的土豆。。。。采用有利于NBT衍生品種的法規(guī)的國(guó)家名單仍在增加：美國(guó)、中國(guó)、阿根廷、巴西、智利、哥倫比亞、澳大利亞、加拿大、日本、尼日利亞……就連剛剛脫離歐盟的英國(guó)也在2021年決定授權(quán)對(duì)NBT選擇的植物（這是小麥）進(jìn)行田間試驗(yàn)，并放寬法規(guī)。
充分利用新基因組技術(shù)的數(shù)據(jù)技術(shù)
Excel電子表格對(duì)于植物育種者來(lái)說(shuō)已經(jīng)不夠了，對(duì)于那些使用新基因組技術(shù)的人來(lái)說(shuō)更是如此。為新的基因組技術(shù)量身定制的植物育種軟件為管理、分析和協(xié)作特定數(shù)據(jù)提供了專(zhuān)門(mén)的工具：
?高效的數(shù)據(jù)集成：該軟件可以集成來(lái)自各種來(lái)源的數(shù)據(jù)，提供新的基因組技術(shù)編輯過(guò)程及其結(jié)果的整體視圖。
?可定制的工作流程：研究人員可以創(chuàng)建和定制特定于新基因組技術(shù)數(shù)據(jù)分析的工作流程，簡(jiǎn)化流程并適應(yīng)NGT1的獨(dú)特要求。
?數(shù)據(jù)可追溯性：植物育種軟件可以確保CRISPR編輯的可追溯性，幫助研究人員跟蹤和記錄每次修改，以符合監(jiān)管要求和知識(shí)產(chǎn)權(quán)目的。
?協(xié)作工具：軟件中的協(xié)作功能使從事新基因組技術(shù)項(xiàng)目的研究人員能夠高效地進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，使他們能夠安全地共享和討論數(shù)據(jù)。
總之，植物育種軟件為管理、分析和協(xié)作新基因組技術(shù)研究中涉及的各種數(shù)據(jù)提供了一個(gè)全面的解決方案，有助于更高效和有效的植物育種計(jì)劃。
