范云六:与转基因技术的半生缘

2015-05-29 | 作者: 张盖伦 | 标签: 范云六


范云六从学生手里接过培养瓶,里面是转基因植酸酶玉米的组培苗,颜色嫩绿。“这个很美。”她笑道,把培养瓶举到眼前,“你们看,芽芽都长根了。真好!”

85岁的范云六,对这些用于科研的花花草草似乎有种特殊的怜爱之情,言语也变得可爱起来。

将分子生物技术与传统农业有机结合,用基因技术改造农业,这件事,她一做就是半辈子。她建立了我国农业系统第一个分子生物学研究机构,在国内最早获得转抗虫基因的水稻及棉花,她的团队培育了全世界第一例具有输出性状的商业化转基因植酸酶玉米……

早在1997年,范云六就已当选中国工程院院士。不过一走进实验室,学生还是恭恭敬敬叫她一声:“先生。”简简单单两个字,无关头衔,只有尊重。

54岁到农口“创业”:“基因工程真奏效”

近几年,范云六依然在写文章,除了学术,涉及最多就是转基因技术科普。她有些担心:“人家一日千里,进步很快。我们还停留在争论上。转基因产业化不往前走,最终的制高点必然被别国占领。”

时不我待。这种感觉,也曾在上世纪80年代猛烈敲打过她。那时已过“知天命”年纪的范云六,在美国进修分子生物学。在那里,她深切感到前沿科技带来的冲击。

52岁,范云六回国,决定将自己研究的细菌质粒工作延伸到基因工程科学与技术:“要追,要赶,要走到外国人前面去!”

她一脚就踏上了一条未有人走的路—在农口从事分子生物学研究。上世纪80年代,基因工程对农业来说,是个“新鲜概念”。但范云六很笃定:“我国人口多,资源短缺,农业新一轮的革命必须依赖传统农业与分子生物技术的结合才能实现。”她带着湖南人那股“霸蛮”劲,到了中国农业科学院,创建了我国农口第一个分子生物学研究机构。

实验室初建,范云六还得向搞农业的前辈们证明“基因工程有用”。

基因技术能力的第一次展现,是给乳猪治疗腹泻。肠毒素大肠杆菌让抗病能力差的新生猪仔易发腹泻,传统生物技术并无有效方法对其进行控制。范云六知道,K88、K99两种纤毛抗原基因可以阻止肠毒素大肠杆菌在乳猪小肠内定居。她将这两种基因建构重组,与哈尔滨兽医研究所合作,研制成疫苗,给妊娠母猪注射,降低了乳猪的腹泻发病率。

“这让大家意识到,基因工程真能奏效。”那次尝试对范云六来说并不难。做科学研究,她不玩“玄乎”的。范云六提倡从简单到复杂,从已知到未知,利用好自己熟悉的东西,也搞懂搞透前人的研究成果,在坚实的基础上去发展,去拓新。

狙击棉铃虫:“引进转基因棉花?我不同意”

中国农业科学院生物技术研究所研究员、博导王磊师从范云六多年。他最佩服的是“先生总能从国家和战略的角度想问题,总是强调,基础研究要和国家需要结合起来,要对生产实践作出贡献”。

范云六常说,基因工程理论基础和应用基础领域的重大突破,牵动着我国农业的命脉。在抗击棉铃虫上,基因技术就曾扮演了“力挽狂澜”的角色。

回忆到这一段,范云六的语气急切了起来,她摘下老花镜,频繁地打手势,甚至用右手扣响了桌子:“棉花没有那种抗虫基因,碰到棉铃虫就要完蛋的!”

上世纪90年代,棉铃虫肆虐,传统技术在棉铃虫面前难以奏效。2008年,时任国务院总理温家宝在接受美国《科学》杂志主编专访时回忆:“在10年前没有用转基因抗虫棉的时候,棉铃虫泡在农药里都死不掉。”

基因工程,就是要解决常规农业技术难以解决的问题。美国孟山都公司成功培育出了转Bt基因抗虫棉,90年代末,它垄断了我国抗虫棉市场份额的95%。

Bt,就是苏云金杆菌,其含有的特殊基因能产生一种杀虫蛋白,这种蛋白对动物和人体并无毒性,只针对特定昆虫。将Bt蛋白基因转移到棉花体内,就能让棉花自带“生物农药”。

孟山都公司曾试图将转基因抗虫棉技术转让给中国。对自己当时的表态,范云六记得清楚:“我说了,我不同意引进。”范云六右手成拳,压在胸口,“作为中国人,我们要自己做。就算我们做不出来,至少我们能知道该给孟山都多少钱。”

范云六心里还是有底的:“我做过多年微生物,Bt基因,我熟!”

1991年,国家863计划正式启动了棉花抗虫基因工程的育种研究。在计划实施之前,范云六的实验室已经在棉花转基因技术方面取得了重大突破。

在她的带领下,实验室在国内率先掌握了抗虫棉的关键核心技术,率先获得了转Bt基因的棉花植株,并对天然Bt基因的密码子进行了人工设计优化。范云六领导全国形成了较完整的上中下游结合的研究体系,为中国抗虫棉的产业化奠定了人才和关键核心技术的基础。

培育转基因玉米:“一干就是12年!”


“有些人对转基因有误解,以为随便拿个基因稀里糊涂转进去就能出成果。”范云六摇摇头,“基因不是随便转的,要充分考虑安全性、有效性,要有科学根据,要有自主创新,要有精密设计,这些和基础研究结合得很紧。”

转基因植酸酶玉米,范云六的团队就为此研究了12年。

磷是生物体必需的元素。玉米、大豆等饲料中植酸磷含量丰富,但这种磷动物却难以吸收,只能将其排出体外。这样一来,畜牧业饲料得额外添加矿物磷,而未被动物利用的植酸磷又会白白浪费,还形成高磷粪便污染环境。

用微生物发酵的方式生产植酸酶,可以降解植酸磷,释放无机磷,让动物吸收。不过,这种方法成本高、耗能高,算不得最优解。范云六接着思考:能否将生产和添加植酸酶的两个步骤,都合并到玉米生产过程中完成?

要实现这一设想,就要将植酸酶基因导入玉米,将玉米种子,变成磷的绿色微型工厂。

范云六、姚斌等研究者,已经从黑曲霉中克隆出了植酸酶基因。基因有了,下一步就是让它转进玉米,并在特定部位进行表达。范云六的科研团队找到了胚乳中特异表达的启动子,用基因枪把含有植酸酶DNA的“微弹”“发射”到受粉9天后的玉米幼胚中,经过一系列复杂的培养,最后得到携带有植酸酶基因的玉米幼苗。

“从芽芽变植株,再到种子,在当时的条件下,哪那么容易。”范云六重复,“难!”

当时物质条件差,没有什么正儿八经的温室,就是“穷不隆咚、破破烂烂一间房”。在那里,范云六带领团队当起了修理工,修房、补漏、换玻璃,买来钠汞灯和电炉子增加光照和室温。在这种条件下,芽芽慢慢长起来了。经过几个月的精心呵护,开花结实。这种兴奋感,对范云六来说,至今依然记忆犹新。

现在,范云六的科研团队已经得到了27个含有植酸酶并能稳定遗传的转基因玉米纯合系。

不用厂房、发酵罐和产品后加工设备,玉米几乎零能耗生产植酸酶;玉米本身的磷能够得到充分利用,往饲料中添加的矿物磷就能减少,动物粪便的磷排放也会减少……这,正是绿色农业的应有之义。

来源:科技日报

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