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随着精准农业发展，转基因植物传感器（phytosensors）可预警作物生长环境变化，但存在混入粮食作物风险。研究人员围绕其风险管控开展研究，结果显示需做好隔离和风险分析，这对其安全应用意义重大。
在农业生产的大舞台上，农作物的健康生长时刻受到各种环境因素的挑战，干旱、病虫害、土壤污染等问题就像隐藏在暗处的 “敌人”，时刻威胁着作物的产量和质量。传统的监测手段往往存在滞后性，等到肉眼能观察到作物出现问题时，可能已经造成了不可挽回的损失。在这样的背景下，转基因植物传感器（phytosensors）应运而生，它就像是给农作物配备的 “私人医生”，能提前感知到作物生长环境中的压力变化，并及时发出警报。然而，在它走向商业化应用的道路上，却遇到了一些棘手的问题。比如，一旦植物传感器意外混入大量收获的粮食作物中，不仅可能扰乱贸易秩序，还会引发人们对食品安全的担忧。正是为了解决这些问题，来自荷兰瓦赫宁根食品安全研究中心（Wageningen Food Safety Research）、瓦赫宁根大学及研究中心（Wageningen University and Research）的研究人员 Lianne M.S. Bouwman、Mark H.J. Sturme 和 Gijs A. Kleter 展开了深入研究。他们的研究成果对于推动植物传感器的安全、合理应用具有重要意义，相关论文发表在《TRENDS IN Biotechnology》杂志上。
研究人员开展此项研究时，主要运用了以下关键技术方法：一是利用合成生物学手段，对植物传感器进行设计改造，通过靶向突变配体结合蛋白，如受体 PYR1，使其能高亲和力结合目标分子；二是采用荧光蛋白、色素、酶等作为报告分子，构建植物传感器的信号检测体系；三是运用基于蛋白质和 DNA 的检测技术，追踪植物传感器，确保其与粮食作物分离。
下面来看具体的研究结果。
不同类型的作物：自 20 世纪 90 年代中期以来，转基因作物不断涌现，而植物传感器是其中的新型成员。它能在受到非生物或生物胁迫时，产生发光（荧光、生物发光）或有色的报告分子。多个公司和研究团队都在积极研发植物传感器，像 InnerPlant 公司开发的大豆和番茄植物传感器，在受到真菌病原体攻击时，48 小时内就能通过荧光检测到压力信号，比传统肉眼观察提前了 2 周；Insignum 公司开发的玉米植物传感器，在病原体攻击时会产生紫色色素花青素。此外，还有多种实验性植物传感器用于检测植物病原菌、环境污染物、禁用农药或辐射等。同时，合成生物学技术的应用，让植物传感器的设计更加高效、合理，如含有高敏感合成启动子的病原体感应马铃薯植物传感器。这一系列研究表明，植物传感器在精准农业中有着巨大的应用潜力。
避免混淆：在实际应用中，植物传感器作为不用于食用的 “哨兵” 作物，必须与粮食作物分开。过去曾发生过转基因作物混入食品的事件，如 Starlink 玉米，这警示人们，即便植物传感器不用于食品或饲料，也需评估其对食品安全的影响。为了避免混淆，研究人员提出了多种隔离措施，包括种子处理、设备清洁、监测自生植物等。同时，基于蛋白质和 DNA 的检测技术可用于追踪植物传感器，防止其混入收获物，但检测到极少量植物传感器材料也可能引发贸易问题。
谨慎为妙：多数国家对转基因生物都制定了生物安全政策，植物传感器的种植、运输、贸易和加工都需要获得授权，若用于食品或饲料还需额外审批。在食品安全评估方面，由于植物传感器中的转基因成分缺乏作为食品或饲料的安全使用历史，其新表达的蛋白质和代谢物多样且新颖，需逐案评估安全性。对于意外混入收获物的 “哨兵” 植物，重点应评估新表达蛋白质的安全性。
综合上述研究，植物传感器在作物生物技术领域前景广阔，但在商业化进程中，必须重视其与主作物的分离问题。在开发植物传感器时，不仅要考虑潜在的环境风险，更要关注食品安全，将食品安全评估纳入设计阶段。通过实施严格的隔离措施和全面的食品安全评估，植物传感器安全、负责的应用才有望成为现实，从而为精准农业的发展提供有力支持，助力保障全球粮食安全。
