来源
2008-4-9 9:04:39

农业基因工程开拓者范云六:微观世界的巨人

并保持自然界基因的多样性。

“我们不但要拿到基因‘元件’,还要让需要的基因到植物里安家落户。”在获得了上述目的基因的基础上,范云六领导生物技术研究中心广泛开展了植物遗传转化的研究,她涉及的植物包括:水稻、棉花、玉米、杨树、马铃薯、番茄、油菜等。她采用原生质体、农杆菌感染、花粉管导入的方法,在国内最早获得转Bt基因的水稻和棉花植株;她研究出来的高抗二化螟、三化螟的水稻材料,为我国的水稻抗虫育种展示了光明的前景;她将Bt基因导入水稻,使新的转基因水稻对螟虫的毒杀效果达到90%以上。

在她的科研团队引领下,全国有关科研单位合作开展了转基因抗虫棉的产品动物安全性研究、田间靶标害虫种群动态研究、抗性治理技术研究、抗虫性遗传规律等方面的研究,取得了一系列重要成果,为抗虫棉的产业化提供了科学依据。该研究成果与抗虫棉其他核心技术的立体交叉集成,逐步形成了产业化系统成果;其核心技术共申请了两项国家专利,抗虫棉的关键技术拥有我国自主知识产权。此后,我国培育出了适宜不同棉区种植的国产转基因棉花新品种,全面提高了我国棉花综合开发的创新能力和棉花产业的国际竞争力,打破了美国抗虫棉的垄断地位,使国产转基因抗虫棉的市场份额从最初的5%上升到70%,在与国外转基因抗虫棉的竞争中取得决定性胜利。

改造玉米基因生产“绿色磷”畜禽和水生动物的成长,需要一种重要的微量元素———磷。玉米、大豆等饲料中的植酸磷非常丰富,但是,由于动物体内缺乏“植酸酶”,很难吸收植酸磷。为此,畜牧业者不得不高价购买矿物磷饲喂动物。与此同时,饲料原料中未被动物利用的植酸磷却形成了高磷粪便,我国畜牧业每年有300多万吨磷从畜禽粪便里排放,极大地污染了环境。

上世纪90年代,有人发现了以微生物发酵的方式生产植酸酶,帮助动物吸收饲料中的植酸磷。但其技术却因为生产成本和耗能较高而不能大规模推广。

以低成本、节能降耗的方式生产植酸酶,成为我国畜牧业可持续发展和环境保护的重大课题。这是个让范云六兴奋不已的题目。早在几年前,范云六就从真菌里克隆出植酸酶基因,并申请了国家专利,具有自主知识产权。现在,她选择了玉米作为转植酸酶基因的材料———因为我国的玉米有80%用于生产饲料。范云六运用自己的科技储备,顺利地在实验室完成了转植酸酶基因玉米的分子设计。她的科研团队,用基因枪把植酸酶DNA微弹直接发射到受粉9天后的玉米胚细胞内。在培养基里,这些新型的细胞被培养成种苗。

每一批新种苗都要经过研究人员的DNA“体检”,不含有植酸酶基因的马上被淘汰;含有植酸酶基因的种苗,在以后的大田成长中如果产量、抗病以及植酸酶的活性等方面的表现不好,也会被淘汰。每一轮优中选优的淘汰赛后,范云六又把其它优秀品种的玉米基因打进转植酸酶基因玉米去,让其继续繁衍。

这些珍贵的转基因种苗开始时长势很弱。也难怪,它们居住的温室门窗走风漏气,夜间冷得像室外一样;玻璃也灰尘蒙面,透不进多少阳光。第一轮,只长出几十粒种子。为此,范云六带领大家修房、补漏、换玻璃,还买来钠汞灯和电炉子增加光照和室温。后来,他们干脆搬进新建的实验室。外国专家来参观时称赞说,这些转基因种苗长势不错。可当范云六带他们到旧温室“忆苦思甜”时,他们都惊诧不已。

传统育种,每天都要在地里看,看见长势好的植株就把它选出来,然后一直种下去,培育一个新品种需要8~10年。现在的作物育种结合分子生物学技术,速度比以前快多了,工作量也比以前少。范云六的科研团队一年做两代,只经过六代的选择、培养、再生,就得到27个含有植酸酶并能稳定遗传的转基因玉米纯合系。就这样,范云六把一粒粒普通的玉米种子变成一座座微型“生物工厂”,生产出富含植酸酶的优质饲料原料,实现了科学家多年来梦寐以求的生产“绿色磷”的梦想,从根本上解决了畜牧养殖业的这个营养难题。

这种由我国科学家首创的植酸酶生产方式有巨大的产业优势———由于不需要厂房、发酵罐、产品后加工设备等,它比发酵生产的成本低得多;由于生产过程仅是玉米种子的田间生长过程,无需耗费其它能量,也不需再进行植酸酶的提取和纯化,可以节约大量能源(仅2006年我国发酵生产植酸酶的能源费用就达4.5亿元);此外,植酸酶能在种子中长期稳定保存,无需酶类产品特殊的保存条件,极其易于长距离运输和普及推广。国内著名的遗传育种、分子生物学和动物营养学专家评价说,这项研究的技术水平,已经达到国际同类研究的领先水平。

不断创新进取永葆科学生命力在1989年的第二届国际水稻遗传学会议上,范云六被推选为国际水稻遗传工程委员会的5个委员之一;1990年,她被世界粮农组织/联合国开发计划署任命为亚洲植物生物技术的中国项目负责人;1997年,她当选为中国工程院院士;她还是国家科技奖励委员会委员、国务院学位委员会评审组成员、国家自然科学基金委员会评审组成员、农业部科技委员会委员和生物技术顾问、《中国农业科技导报》主编……

她长长的一串头衔令人目眩。可是对这些,范云六表现得却很淡然。她不需要靠这些光环闪亮登场;她弱小单薄的身躯,透着深厚的修养和优雅,显现出别样的魅力。

由于在我国农业基因工程领域开创性的巨大贡献,范云六曾获得国家科技进步二等奖、农业部科技进步二等奖、中国农科院科技进步一等奖等;她参与创立并至今领导的我国农口第一个分子生物学研究机构,培养了一批高水平的科技人才,他们都活跃在国内外生物技术领域中,有的已在国际最高水平的学术刊物上发表研究论文,有的甚至取得所在国的国家最高奖、取得国际专利,还有不少在国内成长为省、市级农科院领导,成为国家农业基因工程的学科带头人。

已经79岁高龄的范云六,现在仍然时时追踪生物工程国际科技新信息,瞄准最具有突破意义的方向,安排自己的科研团队去冲锋陷阵。她总是不满足———“农业最终出路要靠生物工程,可是,我们的基因调控‘元件’不够;我们高效、规模化的遗传转化体系太少,战略储备不足……”在采访结束时,她满怀激情地对记者说:“直到现在,我并没有觉得自己老了,因为我相信,科学的全部生命力就在于不断创新!”

 

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