第一代基改作物是用「基因轉殖」技術做出來的,可簡稱為基轉基改。
第二代基改作物是先用「基因轉殖」,接下來才用「基因編輯」技術做出來的,可簡稱為基編基改,不過一般都只稱為基因編輯,把基因轉殖略而不提。
兩代基改作物的製法,都分成傳統科技與遺傳工程科技兩方面。
組織培養:在傳統科技上主要是組織培養。
組織培養是把農作物特定的部位拿來,在無菌室下用營養液來培養,先養出一團細胞,然後再把細胞外表的細胞壁拿掉,成為原生質體;外來基因比較容易進入沒有細胞壁保護的原生質體。
基因轉殖程序做完後,就要進行反向的組織培養,由轉殖過的原生質體恢復成為有細胞壁的細胞,然後再長出根莖葉,就成了轉殖植株。
剛培養出的轉殖植株還得進行許多傳統的田間工作,例如連續種植幾代,確定基因改造的結果可以穩定表現出來,成為新的品種。有時也要透過各種傳統育種程序,才算正式完工。
基因轉殖:透過遺傳工程進行基因轉殖工作
。
首先要把想轉殖到農作物的數個基因組合起來,這個組合稱為構築體。
然後透過各種技術把構築體鑲進去細胞核內的DNA上。
DNA是由數以百萬計的去氧核醣核酸連接而成的長鏈,由四種核鹼基連接而成。植物細胞內的DNA可能含有2-4萬個基因,每個基因可能含數千個去氧核醣核酸。
第一代的基轉基改,其構築體主要的組成是目的基因,就是想要在基改植株上表現出某特性的基因,例如可產生殺蟲毒蛋白的基因、可產生忍受某除草劑的酵素的基因、可產生雙股RNA的基因等。
另外一個重要的基因是篩選基因,即抗抗生素基因,來自抗生素殺不死的突變細菌,放在構築體內,可用來篩選出轉殖成功的原生質體。
做完構築體後,有幾種方法可以把構築體鑲入DNA,最普遍的如基因槍,構築體就像子彈。基因槍有如散彈槍,一次可以打出許多微小的子彈。
被構築體打入的原生質體雖然不少,但是剛好鑲入DNA的機率不高,因此基因槍打完後,需要淘汰掉沒鑲好,或者構築體根本沒鑲入DNA的原生質體。由於構築體含有抗抗生素基因,因此轉殖成功的原生質體就不怕抗生素。
反向組織培養的第一步就是把基因槍打過的原生質體放在含抗生素的培養基中,把沒轉殖成功的原生質體淘汰掉,活下來的就是轉殖成的原生質體,其還原出來的植株就是基改作物。
基因編輯:透過遺傳工程進行基因轉殖與基因編輯工作。
第一代基改只要基因轉殖程序結束,經過反向組織培養,就可以做出基改作物。基轉基改作物全身細胞都帶有構築體,都可以產生外來的蛋白質,或者雙股RNA。
第二代基編基改有些不同,主要的差異在於其構築體會會產生「編輯工具」。以下用最普遍的基因編輯技術CRISPR-Case來說明。
基因轉殖階段構築底鑲入DNA的細胞,構築體的基因,除了篩選基因,目的基因會產生具有剪斷DNA能力的內切酵素,以及會找DNA上面特定基因的引導RNA。
引導RNA會與內切酵素結合,然後引導內切酵素到目標基因,把該基因切斷。
基因切斷後,細胞就會自行把斷掉的DNA再黏接起來。修護的結果通常有三種,分別是SDN1、SDN2、與SDN3。
SDN1可能是某基因一個或數個核鹼基的增減,SDN2可能是一個或數個核鹼基的改變,這樣的增減或改變,會使得該基因無法做出某蛋白質,讓農作物無法呈現某特性。SDN3則會增加基因片段,讓該基因產生新的蛋白質。
基因編輯結束後,構築體已經沒有作用,但仍舊保留在DNA上面,因此在進行反向組織培養,做出基改植株後,植株仍帶有構築體。
此後可以透傳統雜交育種中的回交育種,選出編輯成功,但沒帶有構築體的個體,這就是基編基改作物。
.........................................................................
圖文介紹:之一、之二
影片動畫介紹:https://youtu.be/HCNnS6Ts-Xg