综述:分子与转基因作物育种能否成为满足粮食需求的替代性可持续技术?

时间:2025年4月10日
来源:Functional & Integrative Genomics

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本文系统探讨了分子育种(OMICs、CRISPR/Cas9等)和转基因技术如何通过提升产量、营养与抗病性应对全球粮食危机,同时剖析其社会伦理争议与监管挑战。推荐关注其对农业可持续发展的革新潜力及AI驱动的大数据分析应用。

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分子育种与转基因技术的革新潜力

随着全球人口持续增长,粮食需求成为最紧迫的挑战之一。传统育种技术已无法完全满足现代农业需求,而分子育种(Molecular Breeding)和转基因技术正通过精准调控作物基因组开辟新路径。OMICs技术(包括空间转录组和单细胞转录组)提供了海量数据,使科学家能够解析作物抗病性、产量相关基因网络,并优化营养组成。例如,CRISPR/Cas9基因编辑技术可靶向修饰特定基因位点,快速筛选优良基因型,将育种周期从数年缩短至数月。

技术协同与大数据驱动

人工智能(AI)在分析OMICs生成的大数据中发挥关键作用,通过机器学习模型预测基因功能互作,加速抗逆作物设计。单细胞技术的应用进一步揭示了作物发育的细胞异质性,为定向改良提供新靶点。此外,转基因技术通过外源基因导入(如抗虫Bt基因)显著提升病虫害管理效率,减少化学农药依赖,间接保护生物多样性。

社会争议与全球监管框架

尽管技术前景广阔,其应用仍面临公众接受度与伦理争议。各国对转基因作物的监管政策差异显著,欧盟的“预防原则”与美国的“实质等同”原则形成鲜明对比。媒体对“转基因安全”的片面报道加剧了公众疑虑,而发展中国家更关注技术可及性与粮食主权问题。社会经济学分析表明,小农户能否负担技术成本是推广的关键瓶颈。

可持续农业的未来路径

分子育种与转基因技术的结合被视为可持续农业的核心解决方案。通过多组学(Multi-OMICs)整合与基因编辑精准设计,未来作物可兼具高产、高营养与气候适应性。然而,技术推广需配套政策支持、公众科普和公平的全球资源分配,才能真正实现“零饥饿”目标。

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