世界上第一种转基因作物是什么？它诞生于几千年前的自然条件下。我们常吃的樱桃番茄和血橙，其实都归功于不安分的“转座子”。
文/记者李静 编辑/纪晶晶
新媒体编辑/陆炳鑫
世界上第一种转基因作物是什么？它是在实验室里诞生，由科学家培育出来的吗？你可能想不到，第一批转基因作物在几千年前就诞生在大自然中。
自然界中的外源“转基因”作物
2015年5月发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明，人类主要农作物之一的红薯在自然条件下实际上是转基因食品，转移仍是一种的食物。被称为“农杆菌”的细菌强行植入的外源基因。
▲转基因生物都是人造的吗？ （图片来源于网络）
这项研究由秘鲁利马国际马铃薯中心的病毒学家 Jan Kreuze 领导。他认为，转移到甘薯中的农杆菌基因有助于植物产生两种激素，从而改变植物的根部并产生可食用的东西。不幸的是，这种猜测无法证实或证伪。因为他们在来自美国、印度尼西亚、中国、南美部分地区和非洲的291个红薯品种中找不到任何没有农杆菌DNA的“非转基因红薯”品种进行对比实验。
▲所有红薯品种的基因库中都含有农杆菌的基因，农杆菌是土壤中常见的一种细菌。也就是说，人类种植的所有红薯都是天然转基因的，无一例外。研究结果发表在 2015 年 5 月的《美国国家科学院院刊》上
也就是说，红薯在自然界中属于转基因作物。
植物自体“转基因”模式
红薯是个例外吗？当然不是，因为自然界中存在转基因生物。
“当人们看到不同的蔬菜、水果、农作物和花卉时，不禁会认为它们是‘转基因的’。事实上，在自然界亿万年的进化过程中，基因组本身已经变化发生了，世界变得更加丰富多彩。”在北京科技记者编辑协会主办的第七届“全国媒体记者转基因报道研讨会”上，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、中国科学院院士曹晓峰研究员中国科学院遗传与发育生物学系为学生揭开了自然条件下植物遗传变化的面纱。
▲9月17日，中国科学院院士曹晓峰在第七届全国媒体记者转基因报道研讨会上发表演讲
植物会因为自身基因的调控而表现出不同的性状，如高度、色深、是否有条纹等，而“转座子”是这一进化过程的驱动力。
基因是测序的，“转座子”是一个不守规矩的“队列跳线”，它会从原来的位置复制或断裂，将自己基因的这一部分插入到里面的另一个基因位点。正是因为可移动的遗传元件——转座子，人们才看到下面这些“怪异”的植物。
▲孟德尔遗传定律（附图来自网络）
常被误认为“转基因”的樱桃番茄，其实只是转座子“跳跃”（介导转导，即以某种物质为介质转导某种物质）介导的基因重排的产物。 . 2004年，研究人员发现控制番茄果实形状延长的SUN位点的关键基因从10号染色体跳到了7号染色体，“转座子”利用了下游控制果实增大的基因的虚拟插入，新整合的位点 下游基因的表达增强，结果番茄果实的形状被拉长成椭圆形。
在血橙中，血橙果肉来源于花青素基因上游的转座子。这个转座子增加了橙肉中花青素的表达，从而加深了橙肉的颜色。葡萄中的VvmybA1基因可以控制果皮的颜色。当一个转座子插入紫葡萄品种赤霞珠的VvmybA1基因上游时，“转座子”会抑制该基因的表达，导致果皮变白，形成白葡萄品种。霞多丽。然后转座子再次“插队”，插入位点导致DNA序列再次重排，因此VvmybA1基因部分恢复突变，进而形成红葡萄品种Okuyama Ruby。
转座子的跳进跳出，促进或抑制基因的表达，实际上是自然转基因的过程。路边五彩斑斓的野花，市场上五谷杂粮的玉米……这些“不寻常”的植物，都归咎于躁动不安的“转座子”。
在所有基因中，有多少转座子？ 45%的人类基因组是由来自转座子的重复序列组成，而“转座子”在动植物基因组中更为常见。正因为万物皆有基因，可见在地球亿万年的进化过程中，自然条件下的“转基因”事件从未停止过。
以同样方式制作的人工“转基因”作物
很少解释 GM 是如何“转变”的。事实上，1906年，当人们发现“肿瘤”常长在植物的交界处时，“顺藤摸瓜”，发现了一种可以植入植物细胞的细菌——农杆菌。农杆菌将自己的一小段 DNA 转移到植物细胞中，植物细胞又将 DNA 整合到植物的基因组中。因为没有办法代谢农杆菌 DNA，“转基因”植物继续用这种 DNA 繁殖。原北京师范大学生命科学学院教授、现任潍坊兴旺生物种业有限公司总经理、首席科学家王希平说，农杆菌的简单巧妙的方法衍生出了最普遍的方法。采用人工转基因方法——农杆菌介导法。
▲植物的组织培养与遗传转化（来自王希平PPT）
无论是农杆菌DNA等外源基因，还是转座子等植物自身基因，都可以在自然环境中产生“转基因”植物（包括农作物）。那么，人类利用“转基因”技术对植物做了什么？
随着地球人口的不断激增，人类对食物的需求与日俱增，传统的养殖方式难以解决食物带来的问题。 1996年后，转基因技术开始用于粮食作物的生产。抗虫和抗除草剂是转基因技术的两个主要研究方向。科学家们利用来自微生物的 DNA 分子将 DNA 分子转移到植物细胞中，并通过农杆菌介导的转基因方法形成新的单元。 ，最终实现抗虫或抗除草剂的表达。这种 DNA 分子在植物中“起作用”，不会干扰植物的任何代谢途径。转移的 DNA 就像“疫苗”，可以抵御虫子或除草剂，或两者兼而有之。
