1700228046
基因魔剪：改造生命的新技术 [:1700226943]
1700228047
基因魔剪：改造生命的新技术 发芽的土豆有毒哦
1700228048
1700228049
在日本国内，研究人员同样正在食物领域推广基因组编辑技术的应用。在第一章中，我们已经介绍了针对真鲷的研究，那么在本章里，我们再来谈谈同样属于食材的植物。目前，日本已经出现了接受过基因组编辑的农作物，土豆就是其中之一。
1700228050
1700228051
这一项目的研究组由大阪大学研究生院工程研究科的村中俊哉教授所领导。说起土豆，大家都会觉得它的产量已经足够高，口味并没有什么不好，烹饪方法多种多样，用途也广泛，还有什么可供改良的余地呢？
1700228052
1700228053
2014年10月，我们来到了大阪大学工程系所在的吹田校区。这片校区占地面积广，且有可供车辆通行的马路直达校内。从JR京都浅茨木站出发，我们来到大学最深处接近千门里的地方，村中教授的实验室就位于此处。
1700228054
1700228055
进入实验室，眼前摆满了研究用的桌椅和实验设备，充分展现着“实验室”的氛围。穿过通道来到里面的房间，村中教授正在等着我们。面积不大的房间被助理办公桌、会议桌以及一块白板塞得满满当当。待我们做完采访的准备工作，村中教授便立即用白板展开了说明。
1700228056
1700228057
村中教授等人所进行的研究，是为了开发出不会产生茄碱（solanine）或卡茄碱（chaconine）这类物质的土豆。茄碱和卡茄碱都是土豆中所含有的天然毒素。我们在烹饪土豆时，一般都必须先挖掉发芽的部分再吃，就是为了除掉其中的茄碱和卡茄碱。
1700228058
1700228059
茄碱和卡茄碱大部分都富集在土豆发芽部位的绿色区域中。万一不小心吃下了含有过多茄碱或卡茄碱的土豆，就会产生上吐下泻、肚子痛或头痛等各种症状。这些症状快则在食用后的几分钟内立刻出现，慢则在几天后才出现。严重的话，如果摄入过多，还有可能危及生命。根据日本农林水产省官方网站所公布的数据，由于茄碱和卡茄碱而造成的食物中毒每年都会发生，且其中大多数发生在小学生的烹饪实践课程之中。
1700228060
1700228061
“我们在超市购买到的土豆都是安全的。因为在仓储过程中为了避免发芽，一律实施避光低温保存，所以基本不会有问题。但这种方法相应地增加了仓储成本。另一个例子就是薯片，它的生产过程中需要雇很多人摘除土豆芽，耗费大量人力物力。还有，如果自己在家里或学校里种土豆，也有可能中毒。通过基因组编辑制造出本身无毒的土豆，就能彻底消除这个隐患了。”
1700228062
1700228063
1700228064
1700228065
1700228066
基因魔剪：改造生命的新技术 [:1700226944]
1700228067
基因魔剪：改造生命的新技术 利用“感染”，从土豆中排除毒素
1700228068
1700228069
此前，村中教授一直与理化学研究所的研究组合作，对土豆的代谢过程进行研究。在此期间，他们发现了“SSR 2”这一基因，它与茄碱和卡茄碱的生成有关。如果阻断这一基因的运作，土豆是不是就不会产生茄碱和卡茄碱了呢？想到这里，村中教授决定采用基因组编辑技术。
1700228070
1700228071
然而，这一思路从最开始就遇到了问题。通常而言，植物细胞的表面都被一种叫作“细胞壁”的坚固壁垒所包围，从而对细胞本体起到保护作用。因此，对于植物细胞，研究者就无法像对待细胞周围只覆盖着柔软的细胞膜的动物细胞那样，仅需从外部注入TALEN或CRISPR‐Cas 9，便可立即完成基因组编辑。对动物和植物进行基因组编辑，过程是截然不同的（这在第二章中进行过详述）。
1700228072
1700228073
对此，村中教授所想出的解决方案是，首先利用能“感染”植物的细菌，在植物细胞的内部制造出进行基因组编辑所必需的TALEN。接下来，我就对这种方法进行具体说明。
1700228074
1700228075
此处所使用的是在第二章中已经介绍过的“农杆菌”这种土壤细菌。该细菌在感染植物之后，会将自身基因的一部分融合到受感染植物的细胞基因组中去，以合成自身生存必需的营养成分。村中教授想利用的就是细菌的这种性质。
1700228076
1700228077
首先，向这种细菌的DNA中融合“生成能阻断SSR 2运作的TALEN的基因”。然后把土豆仔细地切成碎块，放入施加了植物激素的培养皿中，并把细菌也加入其中。如此一来，这些细菌就会感染土豆，其中的一部分会向土豆的基因中引入TALEN的基因。细菌起到了将TALEN基因送入到土豆基因组中去的搬运工（载体）的作用。被引入的TALEN基因会在土豆细胞的内部进行TALEN的制造工作，然后制造出的TALEN再将目标基因破坏掉。
1700228078
1700228079
1700228080
1700228081
1700228082
■对土豆进行基因组编辑的方法
1700228083
1700228084
但是，如果TALEN未能正确地将所瞄准的位点——也就是SSR 2所在的部分破坏掉，就无法阻断目标基因的运作。研究组对实验结果进行确认后发现，在感染了细菌的土豆之中，有一成左右完成了基因组编辑的过程。
1700228085
1700228086
将被切成碎块的土豆浸没到植物激素中，土豆会发出被称作“不定芽”的嫩芽。等嫩芽长大，就可以转移到不含植物激素的培养基中继续栽培，最后把它们移植到土壤里，就能发育成土豆。如此，研究人员就能收获不会分泌茄碱和卡茄碱的“无毒土豆”了。毒素含量的检测结果显示，这些土豆的茄碱和卡茄碱都被控制在了原本含量的1/10左右。在这个剂量下，即使不逐一挖除芽块，人类直接食用也不会引起身体不适。
1700228087
1700228088
1700228089
1700228090
1700228091
基因魔剪：改造生命的新技术 [:1700226945]
1700228092
基因魔剪：改造生命的新技术 基因重组农作物不得不面对的壁垒
1700228093
1700228094
一位研究人员向我们展示了经过基因组编辑的土豆。读者应该可以想见，无毒土豆与有毒的土豆在外观上没有任何区别，看上去十分普通。
1700228095