[编者按]基因工程是生物工程的核心技术,它是改造和创造新生物的最富有魅力的方法。在新技术革命中,已经引起各国政府的普遍重视。我国基因工程研究状况如何?是许多读者关心的事。这里发表的三篇文章,是这一领域所取得的成果中的一部分,我们推荐给读者,以期得到人们的关注。
中国科学院上海生物化学研究所研究员周光宇教授是我国植物基因工程的开拓者之一,七十年代初,当国际上基因工程刚兴起时,她就开始探索为农业育种服务的植物基因工程,提出了DNA片段杂交理论假设。她认为,植物基因工程要达到改造植物的目的,关键技术是如何把外源DNA导入受体植物,使之表达和稳定遗传。从1978年开始,周光宇教授和她的同事们与江苏农科院经济作物研究所棉花育种组的科研人员共同开展了外源基因导入棉花的试验研究并获得了成功。在此基础上,他们确定了“棉花枯赛病抗原DNA导入的育种研究”,应用DNA导入技术,将棉花枯萎病抗原DNA导入感病棉株,当年就获得了具有抗性的种子,目前已培育到第五代。在病田中,子代棉株的产量比原受体感病品种提高百分之五十左右。周光宇教授及其同事们找到了突破植物基因工程关键的一个技术,为抗病基因工程育种开拓了一条可行的道路,这一成就,引起了国内外学者们的关注。
不久前,我们访问了周光宇教授,请她谈谈植物基因工程在中国开发的前景。
周光宇教授说,植物基因工程是八十年代才破土而出的生物工程技术。由于世界上人口不断增加,对农业的需求很高,许多国家的政府和有识之士都十分重视和支持植物基因工程的研究和开发。—方面在大学加强力量,另一方面常以教授为主成立植物基因工程公司。经过几年努力,不仅突破了外源基因导入受体植物的关键技术(Ti技术、受精前后花粉管导入技术等)。使植物基因工程进入现实可行的阶段,达到了类似微生物基因工程SOM产物出现的前夕。而且针对农业的重要育种问题进行了深入研究,不同程度地奠定了各种植物基因工程课题的分子生物学基础。除禾本科固氮类的课题仍需一般较长时期的基础研究外,许多单基因或单基因控制的多基因性状表达的课题,如蛋白质导入等品质改良;特别是抗性方面包括抗高温、冷冻、盐、旱、涝、病虫害和农药等的分子生物学研究相当活跃,进展喜人。豆科植物本身固氮能力的提高也是引入重视的课题,只要能够将目的基因分离出来,应用当前发展的T^DNA或共同顺序构建重组分子,导入植物,即能进行课题研究。普遍估计在这种速度发展的形势下五年左右将出现农业经济效益的植物基因工程产物。
在谈到中国发展植物基因工程的必要性和可能性时,周光宇教授说,农业植物育种基因工程的特点存在天时地利与人和的问题,不同国家和地区都有各自的不同气候,土壤和人民的生活习惯。因而和工业上可以一致化的微生物产品基因工程有所区别。植物基因工程固然同样需要国际间的技术交流,但更需要认真开发国内的农业育种技术,扎根国内。
我国是以农业为基础的发展中国家,人口多、土地少。同时,农作物的野生或栽培品种资源均很丰富,有着数千年宝贵的农业生产经验,良好的农业科研结构以及第一流的植物组织培养的基础。因此,可以充分利用我所长,学习国外先进技术,加速我国分子育种进展。分子育种方法更能更好地人工控制育种目标。并能广为应用异种生物基因,或人工修饰基因和合成基因改造农作物。
周光宇教授认为,植物基因工程研究的投资不多,但产生的经济效益较大,应及早作为农业育种现代化内容来抓。
关于我国植物基因工程研究所取得的成就,周光宇教授说,她和她的同事在这几年中首先突破了外源DNA导入植物(主要是农业经济作物)的技术难关。利用受精后使外源DNA通过花粉管导入种胚细胞,直接发育成种子,从子一代或子二代可以观察到外源DNA对子代遗传的影响。这一技术已在美国生化常用丛书《酶学方法,DNA重组分子》C卷101,483,1983年发表。1978年,开始在小麦、水稻和棉花材料_上均陆续取得成功。与江苏农科院经济作物研究所协作,进行了数十种DNA供受体的组合,结果表明导入率可达百分之几到百分之十几,从子代的表型变异、棉花枯萎病抗性的转移,直到重组克隆DNA的整合。在水稻方面,中国农业科学院作物所亦取得了类似结果。这一技术与国外发展的Ti和Hess技术比较,有其特色;第一;操作简便;第二,成功率较高,可以直接应用于当家农作物。所以已引起国内外同行越来越重视了。1984年8月,周光宇教授去英国伦敦大学参加讨论会,会间她介绍了这一工作,受到与会者的好评。
其次,基因工程的系列基本技术已经掌握应用。
①应用入EMBL新系统进行了棉花、水稻基因文库的构造;
②已进行从基因文库中钓取基因的工作;
③已建立PolyA+ mRNA的分离纯化、鉴定技术;
④建立了cDNA克隆技术;
⑤建立了重复顺序克隆技术;
⑥已掌握T-DNA质粒(改造)的重组基因技术;
⑦建立了共同顺序重组分子技术;
⑧已建立基因组结构分析、复性动力学技术;
⑨建立了DNA顺序测定技术;
⑩以及多种植物DNA抽提纯化技术,蛋白、酶和免疫技术。
周光宇教授认为,我国的植物基因工程研究起步比较早,已有突破性进展,与国外相比,并不都比人家差,有些领域我们还是走在前面的。1983年在美国洛杉矶加州大学召开的植物分子生物学讨论会上,周光宇特邀作了学术报告。会后,美国十个大学、三个遗传研究公司请她去讲学。美国一著名的植物学教授对周光宇教授的报告作了很高的评价,他在来信中说:“你们所取得的研究结果和技术,为植物遗传学开辟了一个全新的领域。”
在采访快要结束时,周教授心情十分激动,她说:“建立我国自己的植物基因工程公司是我的愿望。只要给我条件,我愿意筹建这个公司。我已经65岁了,能在有生之年为发展我国的植物工程公司,培养一批人才,尽我最大的努力。”据悉,周光宇教授关于成立植物基因工程公司的建议和设想,已经得到有关方面的重视。我们衷心祝愿她的事业成功。