范云六:與轉(zhuǎn)基因玉米的半生緣

來源:環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時間:2015-07-14 16:52:30

  范云六從學(xué)生手里接過培養(yǎng)瓶,里面是轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米的組培苗,顏色嫩綠。“這個很美。”她笑道,把培養(yǎng)瓶舉到眼前,“你們看,芽芽都長根了。真好!”

  85歲的范云六,對這些用于科研的花花草草似乎有種特殊的憐愛之情,言語也變得可愛起來。

  將分子生物技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有機(jī)結(jié)合,用基因技術(shù)改造農(nóng)業(yè),這件事,她一做就是半輩子。她建立了我國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)第一個分子生物學(xué)研究機(jī)構(gòu),在國內(nèi)最早獲得轉(zhuǎn)抗蟲基因的水稻及棉花,她的團(tuán)隊培育了全世界第一例具有輸出性狀的商業(yè)化轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米……

  早在1997年,范云六就已當(dāng)選中國工程院院士。不過一走進(jìn)實驗室,學(xué)生還是恭恭敬敬叫她一聲:“先生。”簡簡單單兩個字,無關(guān)頭銜,只有尊重。

  54歲到農(nóng)口“創(chuàng)業(yè)”:“基因工程真奏效”

  近幾年,范云六依然在寫文章,除了學(xué)術(shù),涉及最多就是轉(zhuǎn)基因技術(shù)科普。她有些擔(dān)心:“人家一日千里,進(jìn)步很快。我們還停留在爭論上。轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化不往前走,最終的制高點必然被別國占領(lǐng)。”

  時不我待。這種感覺,也曾在上世紀(jì)80年代猛烈敲打過她。那時已過“知天命”年紀(jì)的范云六,在美國進(jìn)修分子生物學(xué)。在那里,她深切感到前沿科技帶來的沖擊。

  52歲,范云六回國,決定將自己研究的細(xì)菌質(zhì)粒工作延伸到基因工程科學(xué)與技術(shù):“要追,要趕,要走到外國人前面去!”

  她一腳就踏上了一條未有人走的路——在農(nóng)口從事分子生物學(xué)研究。上世紀(jì)80年代,基因工程對農(nóng)業(yè)來說,是個“新鮮概念”。但范云六很篤定:“我國人口多,資源短缺,農(nóng)業(yè)新一輪的革命必須依賴傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與分子生物技術(shù)的結(jié)合才能實現(xiàn)。”她帶著湖南人那股“霸蠻”勁,到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院,創(chuàng)建了我國農(nóng)口第一個分子生物學(xué)研究機(jī)構(gòu)。

  實驗室初建,范云六還得向搞農(nóng)業(yè)的前輩們證明“基因工程有用”。

  基因技術(shù)能力的第一次展現(xiàn),是給乳豬治療腹瀉。腸毒素大腸桿菌讓抗病能力差的新生豬仔易發(fā)腹瀉,傳統(tǒng)生物技術(shù)并無有效方法對其進(jìn)行控制。范云六知道,K88、K99兩種纖毛抗原基因可以阻止腸毒素大腸桿菌在乳豬小腸內(nèi)定居。她將這兩種基因建構(gòu)重組,與哈爾濱獸醫(yī)研究所合作,研制成疫苗,給妊娠母豬注射,降低了乳豬的腹瀉發(fā)病率。

  “這讓大家意識到,基因工程真能奏效。”那次嘗試對范云六來說并不難。做科學(xué)研究,她不玩“玄乎”的。范云六提倡從簡單到復(fù)雜,從已知到未知,利用好自己熟悉的東西,也搞懂搞透前人的研究成果,在堅實的基礎(chǔ)上去發(fā)展,去拓新。

  狙擊棉鈴蟲:“引進(jìn)轉(zhuǎn)基因棉花?我不同意”

  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員、博導(dǎo)王磊師從范云六多年。他最佩服的是“先生總能從國家和戰(zhàn)略的角度想問題,總是強(qiáng)調(diào),基礎(chǔ)研究要和國家需要結(jié)合起來,要對生產(chǎn)實踐作出貢獻(xiàn)”。

  范云六常說,基因工程理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)領(lǐng)域的重大突破,牽動著我國農(nóng)業(yè)的命脈。在抗擊棉鈴蟲上,基因技術(shù)就曾扮演了“力挽狂瀾”的角色。

  回憶到這一段,范云六的語氣急切了起來,她摘下老花鏡,頻繁地打手勢,甚至用右手扣響了桌子:“棉花沒有那種抗蟲基因,碰到棉鈴蟲就要完蛋的!”

  上世紀(jì)90年代,棉鈴蟲肆虐,傳統(tǒng)技術(shù)在棉鈴蟲面前難以奏效。2008年,時任國務(wù)院總理溫家寶在接受美國《科學(xué)》雜志主編專訪時回憶:“在10年前沒有用轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的時候,棉鈴蟲泡在農(nóng)藥里都死不掉。”

  基因工程,就是要解決常規(guī)農(nóng)業(yè)技術(shù)難以解決的問題。美國孟山都公司成功培育出了轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉,90年代末,它壟斷了我國抗蟲棉市場份額的95%。

  Bt,就是蘇云金桿菌,其含有的特殊基因能產(chǎn)生一種殺蟲蛋白,這種蛋白對動物和人體并無毒性,只針對特定昆蟲。將Bt蛋白基因轉(zhuǎn)移到棉花體內(nèi),就能讓棉花自帶“生物農(nóng)藥”。

  孟山都公司曾試圖將轉(zhuǎn)基因抗蟲棉技術(shù)轉(zhuǎn)讓給中國。對自己當(dāng)時的表態(tài),范云六記得清楚:“我說了,我不同意引進(jìn)。”范云六右手成拳,壓在胸口,“作為中國人,我們要自己做。就算我們做不出來,至少我們能知道該給孟山都多少錢。”

  范云六心里還是有底的:“我做過多年微生物,Bt基因,我熟!”

  1991年,國家863計劃正式啟動了棉花抗蟲基因工程的育種研究。在計劃實施之前,范云六的實驗室已經(jīng)在棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面取得了重大突破。

  在她的帶領(lǐng)下,實驗室在國內(nèi)率先掌握了抗蟲棉的關(guān)鍵核心技術(shù),率先獲得了轉(zhuǎn)Bt基因的棉花植株,并對天然Bt基因的密碼子進(jìn)行了人工設(shè)計優(yōu)化。范云六領(lǐng)導(dǎo)全國形成了較完整的上中下游結(jié)合的研究體系,為中國抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化奠定了人才和關(guān)鍵核心技術(shù)的基礎(chǔ)。

  培育轉(zhuǎn)基因玉米:“一干就是12年!”

  “有些人對轉(zhuǎn)基因有誤解,以為隨便拿個基因稀里糊涂轉(zhuǎn)進(jìn)去就能出成果。”范云六搖搖頭,“基因不是隨便轉(zhuǎn)的,要充分考慮安全性、有效性,要有科學(xué)根據(jù),要有自主創(chuàng)新,要有精密設(shè)計,這些和基礎(chǔ)研究結(jié)合得很緊。”

  轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米,范云六的團(tuán)隊就為此研究了12年。

  磷是生物體必需的元素。玉米、大豆等飼料中植酸磷含量豐富,但這種磷動物卻難以吸收,只能將其排出體外。這樣一來,畜牧業(yè)飼料得額外添加礦物磷,而未被動物利用的植酸磷又會白白浪費(fèi),還形成高磷糞便污染環(huán)境。

  用微生物發(fā)酵的方式生產(chǎn)植酸酶,可以降解植酸磷,釋放無機(jī)磷,讓動物吸收。不過,這種方法成本高、耗能高,算不得最優(yōu)解。范云六接著思考:能否將生產(chǎn)和添加植酸酶的兩個步驟,都合并到玉米生產(chǎn)過程中完成?

  要實現(xiàn)這一設(shè)想,就要將植酸酶基因?qū)胗衩?,將玉米種子,變成磷的綠色微型工廠。

  范云六、姚斌等研究者,已經(jīng)從黑曲霉中克隆出了植酸酶基因?;蛴辛?,下一步就是讓它轉(zhuǎn)進(jìn)玉米,并在特定部位進(jìn)行表達(dá)。范云六的科研團(tuán)隊找到了胚乳中特異表達(dá)的啟動子,用基因槍把含有植酸酶DNA的“微彈”“發(fā)射”到受粉9天后的玉米幼胚中,經(jīng)過一系列復(fù)雜的培養(yǎng),最后得到攜帶有植酸酶基因的玉米幼苗。

  “從芽芽變植株,再到種子,在當(dāng)時的條件下,哪那么容易。”范云六重復(fù),“難!”

  當(dāng)時物質(zhì)條件差,沒有什么正兒八經(jīng)的溫室,就是“窮不隆咚、破破爛爛一間房”。在那里,范云六帶領(lǐng)團(tuán)隊當(dāng)起了修理工,修房、補(bǔ)漏、換玻璃,買來鈉汞燈和電爐子增加光照和室溫。在這種條件下,芽芽慢慢長起來了。經(jīng)過幾個月的精心呵護(hù),開花結(jié)實。這種興奮感,對范云六來說,至今依然記憶猶新。

  現(xiàn)在,范云六的科研團(tuán)隊已經(jīng)得到了27個含有植酸酶并能穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米純合系。

  不用廠房、發(fā)酵罐和產(chǎn)品后加工設(shè)備,玉米幾乎零能耗生產(chǎn)植酸酶;玉米本身的磷能夠得到充分利用,往飼料中添加的礦物磷就能減少,動物糞便的磷排放也會減少……這,正是綠色農(nóng)業(yè)的應(yīng)有之義。更多相關(guān)信息,還請您繼續(xù)關(guān)注我們的官方網(wǎng)站,環(huán)球糧機(jī)網(wǎng) http://weddingmemoery.com/

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