基因编辑结合AI育种，助力人类健康呵护

不用“谈基因色变“

——基因编辑结合AI育种，助力人类健康呵护

2021010124 农学2103 邹晓姗

当我们谈到运用基因技术生产农产品的时候，大家第一反应想到的是什么呢？在这个处处拿“非转基因“作为买点的环境下，我们往往“谈基因色变”，对于运用基因技术生产的产品避之不及。

但是说到运用基因技术生产农产品，所有运用基因技术生产的农产品都是可能对健康造成威胁的“转基因食品“吗？

答案是否定的，不少先进安全的基因技术一直默默为我们的餐桌保驾护航添光增采，今天要介绍的基因编辑技术正是其中的翘楚。

基因编辑技术是什么？基因编辑技术就是“转基因“吗？

首先值得明确的是，基因编辑技术不是普遍认知里对人类将康富有威胁性的“转基因“技术。基因编辑（Gene Editing）是指通过基因编辑技术对生物体基因组特定目标进行修饰的过程。高效而精准的实现基因插入、缺失或替换，从而改变其遗传信息和表现型特征。

基因编辑技术是一种革命性的生物技术，用于修改生物体的基因组。它基于多种工具，使科学家能够针对特定的基因序列进行精确的编辑和改变。

目前，最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统，它利用一种来自细菌的天然免疫系统，通过人工设计的单链向导RNA（sgRNA）来识别目标基因，并引导Cas9蛋白酶进行有效切割DNA双链，形成双链断裂，损伤后修复会造成基因敲除或敲入等。 （图1：因为发明CRISPR-Cas9基因修饰方法获得诺贝尔化学奖的两位科学家）

那么基因编辑技术一般会被用在哪里呢？在农产品生产上，基因编辑技术被广泛运用在育种领域。结合当下大数据时代的AI育种技术，帮助科学家们培育出性状更好、营养更优的农产品。不同的宏观水平数据可以适用不同的传感器进行成像，研究人员借助AI可以对这些成像数据进行系统、全面的分析，利用不同类型的传感器描述植物表型，观察到宏观上不同层面的植物形状。AI还可以被用于基因组预测、增加实验样本量、解释基因和环境对植物的共同作用、分析利用植物的次生性状等，为基因编辑技术的高效化做出巨大贡献。 （图2：北京一处种植基地的温室栽培了经过CRISPR改造的小麦）

（图3：运用基因编辑技术选育的高油酸大豆幼苗）

那么基因编辑技术为我们的健康保驾护航的具体表现有哪些呢？基因编辑技术可以用于改良农产品的性状和特征，从而提高其产量、抗病性、耐逆性等。

第一，提高作物的抗病性。基因编辑可以删除或修改作物中易受病原体攻击的基因，从而增强其抗病性。例如，可以通过编辑水稻中的抗病基因，使其更抵抗病毒或真菌的侵袭。

第二，增加作物的营养价值。基因编辑可以通过改变作物中的营养物质含量或组成，使其更富含人体所需的营养物质。例如，可以通过编辑玉米中的相关基因，增加其维生素或蛋白质含量。

第三，改善作物的耐逆性。基因编辑可以改变作物对环境压力的响应，使其更能适应气候变化、干旱、盐碱等恶劣环境条件。例如，可以通过编辑小麦中的耐旱基因，提高其耐旱能力。

第四， 提高畜禽的生产性能：基因编辑可以改变畜禽的生长速度、肉质品质、抗病能力等性状，从而提高其生产性能。例如，可以通过编辑猪的生长相关基因，使其生长更快或肉质更好。

基因编辑技术对农产品有这么大改良，拿它来改良农产品安全可靠吗？基因编辑技术在农产品改良中的应用通常都会进行严格的风险评估和监管，以确保改良后的产品安全可靠，不会对环境和人类健康造成负面影响。同时也兼顾伦理和法律等方面的问题，确保了基因编辑的应用符合道德和法律的要求。

作为未来农业的重要发展方向，基因编辑技术无疑是一众农产品改良技术里面的“优等生”，与AI育种技术的结合更加高效化了成果转化。保证安全的同时，高效高质量改良农产品农艺性状，使其更加有利于人类健康，让人不用“谈基因色变”，为人类健康保驾护航。