基因编辑作物发展中科研人员的科普责任分析及能力建设对策

陈玉冲，蒋显斌

(1.广西农业科学院，广西 南宁 530007；2.广西农业科学院水稻研究所，广西 南宁 530007)

基因组编辑技术可以对目标基因进行精准的修饰，是生物遗传操作领域继转基因技术之后的又一革命性生物技术[1]。在基因组编辑技术中，成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)技术，在2013年和2015年两次入选 《科学》(Science)年度十大科学突破。在农业、医学和基础研究等多个领域已经掀起了基因组编辑研究热潮。在作物育种领域，中国的基因编辑作物研究已处在世界前列。 “科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼”。科研人员作为前沿科技的研发者和引领者，在科学普及的过程中发挥着不可或缺的作用。因此，在基因编辑作物发展过程中，科研人员能否承担起相应的科普责任以及科普效果的好坏，将直接关系到基因编辑作物能否顺利应用与推广。

1 基因编辑作物的研究现状及应用前景

1.1 基因编辑作物的研究进展

基因组编辑技术能对植物基因组的目标性状基因进行精确的定点敲除、插入以及替换，在作物新品种选育上具有巨大的应用潜力。目前，通过基因敲除已经获得了多种具有重要农艺性状的作物，如抗稻瘟病、抗白叶枯病、低植酸含量、香味、耐贮藏、穗粒数增加、谷粒变长、粒重增加、光敏核雄性不育、温敏核雄性不育、低直链淀粉含量、高直链淀粉含量等性状的水稻，抗白粉病小麦，高油酸含量大豆以及耐冷藏马铃薯等，通过基因定点替换已经获得了抗除草剂水稻和抗除草剂玉米，通过基因定点插入已经获得了抗旱玉米[2]。

1.2 基因编辑作物的技术优势

基因组编辑技术对作物基因功能研究和作物遗传改良蕴含着巨大的应用潜力[3]，具有其他技术无法比拟的巨大优势。杂交育种技术是育种家们用得最多也是目前最有成效的方法，今后仍将在作物育种中发挥重要作用。杂交育种方法一般是通过有性杂交将同一物种内的两个或多个不同品种的优良性状聚合在一起，通过后代的筛选鉴定，培育出符合育种目标的作物新品种。但是由于其可利用种质资源有限、遗传连锁给育种后代带来不良性状、多种优良性状受环境因素影响鉴定效率等多种因素的限制，发展缓慢；而且育种工作者的育种水平和育种经验决定了能否从成千上万的杂交后代中选出符合生产需要的品种，这只有少数优秀的育种家才能做得好。分子标记辅助育种从分子水平上对作物的基因型进行直接选择，提高了筛选鉴定的效率，可以加速育种进程。但是分子标记的工作量大，而且连锁累赘和多代回交等原因可能造成分子标记的丢失[4]，影响育种进程。转基因技术的出现，打破了原来传统育种中的亲缘关系限制，基因可以来源于植物、动物和微生物，极大地扩大了作物对优异基因的利用范围。但转基因作物对生态环境和人体健康的风险需要经过科学的评估，部分公众对转基因的安全性和伦理学等问题存有隐忧。基因组编辑技术通过对植物基因组的目标性状基因进行精确的定点敲除、插入以及替换，相比杂交育种及分子标记技术来说，更高效、更精确，同时它是对作物自有基因进行编辑修饰，相比转基因技术也更加安全。可以预见，随着作物基因组编辑技术的进一步发展，其必将在作物新品种选育上发挥出巨大的作用。

1.3 基因编辑作物的安全性问题

目前的基因组编辑技术还存在一定的脱靶效应，如果应用在基因治疗中，脱靶效应可能会带来严重的后果，这是基因组编辑临床应用不可回避的问题。2017年5月30日， 《自然方法》(Nature Methods)杂志在线发表的一篇论文(doi:10.1038/nmeth.4293)引发了全球对基因组编辑安全的热议。这是一篇由美国斯坦福大学、爱荷华大学和哥伦比亚大学等机构的研究人员共同完成的论文。通过全基因组测序，研究人员发现经过基因组编辑的2只rd1小鼠身上分别发生了1736个和1696个单核苷酸位点变异的非期望突变，从而对基因组编辑安全提出质疑。但多个研究团队对该文中的全基因组测序比对发现的单碱基突变是否由CRISPR的原因引起表示怀疑。这只对照小鼠和2只基因编辑小鼠的遗传差异背景不清楚，对该结果的更合理的解释是该变异为自然遗传差异。由于文章实验数据不能得出这2只小鼠的基因组变异的原因是由CRISPR-Cas9处理引起的，为了保持科学结论的准确性这篇争议文章在2018年3月30日已做撤稿处理。但基因编辑应用在临床治疗前的严格评估程序确实需要重视。

对作物生产而言，脱靶效应并不是主要的制约因素[5]，因为通过在基因编辑作物培育过程中的多次回交就可以降低脱靶位点的频率，避免了脱靶效应可能带来的潜在风险。在医学治疗上，基因编辑对象的每一个个体都是极为宝贵的生命，脱靶效应带来的后果可能会是致命的，而且直接作用在这些人类或动物个体上，必须非常谨慎，来不得半点马虎；而对作物生产而言，基因组编辑只是作物新品种培育中实现定点定向遗传变异的一个重要环节，基因组编辑带来的脱靶效应这时已经通过回交和筛选被剔除掉，在农业生产上用的已经是经过了多代筛选出来的优良后代，这样培育出来的基因编辑作物新品种已经没有了转基因元件和基因组编辑过程带来的脱靶效应，对农业生产、生态环境以及人体健康不太可能产生严重的不良影响。因此，从这个意义上来说，基因组编辑技术在农业上的应用可能要比在医学上来得早。

1.4 基因编辑作物与转基因作物的区别

在技术体系上，基因组编辑与转基因一样，都属于基因工程。它们之间的区别在于，基因编辑作物是对作物自有基因进行编辑修饰后得到的产品，而转基因作物是应用转基因技术导入了外源基因的产品[6]。转基因技术对作物基因组做的是 “加法”(转入外源基因)，而基因组编辑技术则既可以做 “加法”(基因定点插入)又可以做 “减法”(基因敲除)，这种加减法可以精确到基因组的具体某一碱基对，而且基因编辑作物在新品种培育过程中通过遗传分离可以获得不含外源基因的株系，因此通常被认为更安全。

1.5 基因编辑的应用前景

目前已经有部分基因编辑作物从实验室研究阶段走向产业化应用阶段，开始商业化生产和应用。美国农业部已认定对5种基因编辑作物新品种无需监管可以直接种植和销售，它们包括不易褐变的蘑菇、糯玉米、低植酸玉米、耐冷藏马铃薯、高油酸低亚油酸大豆。对基因编辑作物的监管，李家洋院士等[7]提出一个监管框架，为正确引导基因编辑作物育种给出了很好的建议。在不久的将来，基因编辑作物势必得到十分广阔的应用。

2 基因编辑作物发展中科研人员的科普责任

2.1 科普工作是科研人员责无旁贷的社会责任

科普是普及科学技术知识、传播科学思想、倡导科学方法、弘扬科学精神、树立科学道德，以提高全民族的科学文化素质和思想道德素质的活动[8]。科普工作与科研工作都是社会主义物质文明和精神文明建设的重要内容，也是中国经济发展、科技进步和社会稳定的重要保证。科学研究是科学传播的源头，科研人员作为正在一线从事科学研究的主体，理应成为科学传播的重要力量。科研人员参与科普工作可以最大限度地保证科学在传播过程中保持正确性。随着科学飞速发展和学科分工专业化，科学成果层出不穷，专业知识高深难懂。而科研人员有坚实的专业知识，了解前沿的学科动态，知道研究领域的最新发展，在所属专业范围内最有发言权。由科研人员开展科学普及工作可以最大限度地保证科学的正确性，避免专业知识在传播过程中被部分媒体出于博眼球和口味迎合等原因而偷换概念或断章取义的不实报道所误导异化。特别是在应对公共突发科学事件时，更要权威科学家的及时介入[9]，将科学真相准确无误地告诉大众，避免造成社会恐慌。因此，向公众宣传基因编辑作物科研成果，普及植物基因组编辑的基本知识，提高公众的生命科学素养是科研人员责无旁贷的社会责任。

2.2 科普工作对基因编辑作物的发展具有重要影响

弗朗西斯·培根指出， “知识的力量不仅取决于其自身价值的大小，更取决于它是否被传播，以及被传播的深度和广度。”这在当代表现得更加突出。科学普及与科技创新二者是相辅相成、相互促进的。越是前沿的科学研究，越是需要社会公众的理解和支持。加强公众对科学技术的了解和支持是科学技术发展的内在需求。社会公众对农业现代生物技术的看法可能是制定和实施基因编辑作物监管规程所面临的很大影响因素[10]。所以，基因编辑作物的生产应用效果不仅取决于科学技术上的进步，而且还取决于公众对基因编辑作物的科学认知水平和接受程度。因此，科研人员在致力于基因编辑作物创新研究的同时，也要积极投身相关的科学普及工作，为基因编辑作物的健康发展营造良好的舆论氛围，在寻求共识、对话协商的科普过程中，与公众一起共同推动科技与社会的发展。

2.3 基因编辑作物的推广应用需要科研人员积极参与科普工作

科研的最终目的是服务社会。怎样把科技成果推广应用出去，使之服务社会是每个科研人员必须思考的问题。科学知识的及时高效传播直接影响到科技创新及其成果的推广应用[11]，因此，科研人员积极参与科普工作有助于科技成果加快向现实生产力转化。具体到基因编辑作物，科研人员积极参与基因组编辑技术相关科普工作，一方面有助于社会公众对基因组编辑技术有全面的认识，为基因编辑作物的推广和应用打下良好的社会基础；另一方面，也有利于科研人员在基因编辑作物的研发过程中加强针对性和实用性，使科研人员完成的科研成果更 “顶天立地”——既高精尖又接地气，更有利于基因编辑作物的推广和应用。因为跟公众接触越多，科研人员在进行专业研究的同时越可能站在公众的角度思考 “为什么要做这个 ” “做这个研究有什么用”以及 “哪些人可以从这一研究成果中获益”等问题，使专业研究更着眼于解决社会实际问题，使科研成果更能满足公众的需求。培育科研成果就像培养孩子，父母对子女教育过程的积极参与有助于发挥出孩子的最大潜能，同样地，在科技成果转化过程中，科研人员对科技成果的宣传推广等科普活动也有助于发挥科研成果的最大效用。因此，科研人员积极参与基因组编辑科普活动，对促进基因编辑作物的推广应用具有积极作用。

3 科研人员参与基因编辑作物科普工作面临的现实障碍

科研人员参与基因编辑作物科普工作所面临的现实障碍主要有以下几个方面：

3.1 公众对生物技术的信任危机使基因编辑作物科普面临严峻挑战

由于中国在转基因技术发展初期对转基因科普工作不够重视[12]， “假新闻” “谣言” “小道消息”等各种谬误充斥于世，这不但误导了公众，也阻碍了人们对转基因真相的了解。人们围绕转基因展开了旷日持久的争论，出现了不少对转基因技术怀疑和担忧的声音，甚至引起了社会恐慌，这大大阻碍了转基因作物产业化进程[13]。公众对科学的不信任达到了前所未有的程度。

基因编辑技术是继转基因技术之后近几年迅速发展起来的一项生物技术，可以为作物遗传改良提供前所未有的创新性育种方法，让科研人员更高效、精确地培育出高产、优质、多抗、高效的作物新品种，将在农业生产上大放光彩。但基因编辑作物的安全性问题同样引起了全社会的关注，一些反对转基因的非政府组织甚至极力抵制基因编辑产品。目前世界各国在基因组编辑技术及其产品方面还没有明确的、针对性的法律法规，对其安全性及其安全管理很大程度上还处于讨论阶段或发布初步管理建议阶段。当前公众对基因编辑作物的认知水平和接受程度还不高，基因编辑作物科学普及工作面临很大的挑战。

3.2 科普责任认识不足导致科研人员开展科普工作的积极性不强

根据公众理解科学理论，科学家必须学会并心甘情愿地与大众交流，把促进公众理解科学作为其职业责任的重要组成部分。这是改进公众理解科学的途径和机制的重要内容[8]。虽然在国家层面习近平总书记已经把科学普及提高到了与科技创新是实现创新发展的两翼的高度，但是，部分科研人员对科普责任认识不足，在思想上对科普不够重视，在潜意识里把从事科学普及活动看作不务正业，认为开展科普工作分散了做科研的精力，因此开展科普工作的积极性不强。此外，目前科研人员进行科普工作的相关激励机制还比较缺乏，科研人员从事科普工作现实中存在时间精力有限、没有相应的经费、单位不够重视等情况，科研人员主要靠自身内在的自觉在参与科普活动，而来自外部的激励则相对缺乏[14]。这也严重制约了科研人员参与科普工作的积极性。

3.3 科研人员自身科学传播能力的不足很大程度上影响了科普活动的有效性

科学传播是一种复杂的公众沟通活动。对于基因编辑作物这样前沿且具有一定争议性的科学议题，科学家自上而下的向公众单向传输科学知识和科学过程的传播方式已不能适应现代科普要求。要使科学传播有效，在进行科普时必须加强与公众的平等交流和对话，同时充分考虑公众的个体因素，从受众的需要出发，结合活动发生的情境找到能够激发受众个体接受科普信息的路径[15]。这不仅需要相关的传播学知识，而且涉及社会心理学、教育学和语言学等不同领域的内容，对科研人员的科学传播能力提出了新的要求。大部分科研人员缺乏科学传播的专业训练以及与公众沟通对话的经验，受自身知识结构的局限，如果只是向大众普及学科前沿知识可能还好，一旦话题涉及到科学对社会、伦理、宗教、文化等方面的影响时，往往就感觉到力不从心了[16]。此外，科研人员的专业工作性质决定了他们注重逻辑思维，强调事实根据，语言要严谨客观，不能有自己的私人感情夹杂在里面。跟同行交流，用数据说话就够了。然而，把学术文章的数据、图表放在普通大众面前显然很难达到跟同行开学术会议时的效果，这些对公众来说太枯燥无味、太专业术语化了。因此，无论是科普创作还是口头交谈，科研人员使用学术语言惯了，跟公众交流时要把自己的专业知识换成老百姓喜闻乐见的大众语言，对不少科研人员来说是个很大的挑战。科研人员科学传播能力的不足直接影响基因编辑作物科普活动的有效性。

4 加强科研人员基因编辑作物科普能力建设的对策

基因编辑作物的健康发展需要科研人员加强基因编辑作物科普能力并积极参与科普活动，让公众更深层次的了解基因编辑作物，从而使科学共同体与公众共同推动基因编辑作物研究与开发的健康发展。

4.1 提升科研人员科普责任认识

要进一步加强科研人员对科学普及工作相关政策法规的学习，使科研人员深刻理解科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，把科学普及在科研人员心中的位置提高到与科技创新同等重要的位置。同时，要在科技工作者群体中进一步创造良好的科普工作氛围，使科研人员以提高全民科学素质为己任，把普及科学知识、弘扬科学精神、传播科学思想、倡导科学方法作为义不容辞的责任[14]，提升科研人员的科普责任认识。鼓励和支持科研人员利用出版物、影视和新媒体等多种传播平台，以及科普展览、体验营和科学开放日等多种传播渠道，与媒体、科技教育界等合作，向社会公众传播基因组编辑技术及基因编辑作物的科学知识、科学方法、科学精神和科学文化[11]。

4.2 抓好科研人员科普队伍建设

基因编辑作物科普工作任重而道远，单靠个别科研人员的力量是无法完成的，必须抓好科研人员科普队伍建设，形成合力。首先要抓好科普技能培训，提高科研人员科普综合素质。通过培训会、课程学习和网络教育等方式[17]，对科研人员开展科学传播方法、科普创作、公众演讲、科普讲座等科普技能培训，提高科研人员与公众、媒体以及决策者等不同目标人群进行有效沟通的能力，使科研人员在科普过程中能将高深难懂的专业知识以通俗易懂的语言表达出来，让受众愿意听、听得进、能理解、有共鸣，提高科普工作的有效性。其次，注重锻炼，提高科研人员科普实践能力。通过科技活动周、科普日活动、成果推介会、技术培训以及相关展会等活动锻炼科研人员的科普实践能力，培养一批科普技能过硬的科研人员队伍，更好地为科普事业服务。最后，要重视理工科学生科普能力的培养，在大学、研究生的课程中开设科普技能课程，通过科学传播理论课程的学习和科普实践活动的锻炼，增强理工科学生科普工作的兴趣和科普工作技能，为科普队伍培养后备力量。

4.3 建立健全科研人员科普能力建设的科学机制

建立健全科研人员科普能力建设的科学机制是提高和增强科研人员科普能力的有效途径。要加强科研人员基因编辑作物科普能力建设，必须从以下几个方面完善相应的机制：

一是保障机制。科研人员以承担项目的形式开展专业研究工作。项目的研究内容、研究目标及考核指标是指引和约束科研人员具体研究活动的指南。因此，管理部门在基因编辑作物相关项目立项时，增加与基因编辑作物相关的科普活动设计，将基因编辑科学普及纳入项目考核目标，使科普成为项目的一部分，同时允许科研项目安排一定比例经费作为科普活动经费，并在项目合同中分配出适当时间用于项目科普[18]，这样将大大缓解科研人员在经费和时间精力等方面开展科普活动与科技创新的矛盾，为科研人员科普活动的开展提供保障。

二是激励机制。对于科研人员尤其是中青年科研人员，职称晋升和年度考核是最大的工作压力来源[14]。加强科研人员参与基因编辑作物科普活动的正面激励，把基因编辑作物的科普工作量和成效作为科研人员职称评聘和岗位聘任及年度考核的考核评价依据，将大大激发科研人员参与基因编辑作物科普的工作积极性。同时，对于科研人员在完成本职工作之外参与基因编辑作物科普活动做出的贡献，单位也可以将其纳入绩效考核，给予额外奖励。

三是评价机制。对基因编辑作物的科研项目验收、科技成果评估以及科技奖励评选，可以适当考虑增加从事基因编辑科普活动的内容，使基因编辑的科研目标在科学创新和科学普及两个重要方面都得到体现。将科普工作纳入科研人员社会服务评价体系，以科学合理的评价机制督促科研人员重视科普工作，鼓励科研人员积极投入基因编辑作物科普活动中去。