尽管一种抗病毒的番茄比不上救命的"心活素”(tPA)那么诱人,但美国的农业生物技术公司正在开发的多种产品,将给90年代表业带来巨大冲击。

美国的农业生物技术,不像医药生物技术那样有好几百家公司在激烈竞争,农业生技公司只有约200家,不是彼此竞争,而是共同努力,为已上市的初级动植物产品开拓一块牢固的地盘。

据估计,美国农业生技产品1989年可达5000万美元,到本世纪末可增至21亿。目前还没有遗传工程的作物上市,大多数产品为植物病害诊断剂、非遗传工程的生物杀虫剂和种子。

由于缺少资金及投资兴趣,有关植物分子生物学和转基因技术方面的基础知识不足,以及对遗传工程菌释放到环境中可能带来的后果的担心,使得农业生物技术的进展迟迟不前。

然而,对遗传工程农作物——如棉花、小麦、水稻、玉米及大豆等——进行抗病、抗虫、抗除莠剂的大田试验正日益增多。此外,正在用遗传工程方法开发具有多种基因特性的植株以获得高产、高固氮能力及高营养成分的农作物。事实上,比利时根特市的“植物遗传系统公司”不仅已用遗传工程方法设计出多种新的具有高附加值的农作物,而且还创造出了能产肽的植物。

生物杀虫剂

美国其菌遗传公司(Mycogen Corp,加州圣迭哥)即将推出几种生物杀虫剂来代替化学农药。第一个产品叫“M—1”,已于去年上市,其有效成分是苏云金杆菌(Bt)产生的毒蛋白,这种蛋白对甲虫有毒害,而对人、畜、植物和大多数其他昆虫无害。M—1特别是对全球马铃薯的主要害虫——科罗拉多马铃薯甲虫有特异杀灭作用,并可应用于防治番茄、茄子以及榆树叶甲虫。

该公司还准备推出苏云金杆菌毒的微囊化产品。这是应用一种特殊设计的“细胞帽”(Cell Cap)微囊形成系统制成的。将Bt毒基因导入荧光假单胞菌(PS)中,PS在发酵过程中被杀死并固化(细胞壁发生交联化,牢固性增加),从而将毒蛋白包封成微囊。施用微襄颗粒,可延长杀虫剂的田间存留时间。微囊产品系列中1990年第一个推出的将是由苏云金杆菌制备的MVP,可杀灭芸苔科植物(如洋白菜、花椰菜等)的毛虫。

用苏云金杆菌制备生物杀虫剂的另一家公司是生态遗传公司(Ecogen Inc. ,宾州郎霍恩)。该公司的科学家用基因操作法提高苏云金杆菌株对某些害虫的杀灭力。美国环保总署最近批准了该公司的两种杀虫剂。一种叫Cutlass,对叶类蔬菜的各种毛虫有广谱杀虫作用,正在德州和亚利桑那州销售;另一种叫Condor,主要针对舞毒蛾类和云衫芽虫,将纳入林木喷洒灭虫计划中。还有一个产品叫Foil,是一种双功能杀虫剂,可同时杀灭科罗拉多马铃薯甲虫和各种毛虫,可望于今年上市。该公司于1988年已上市了第一个产品Dagger G,是由假单胞菌制备的杀棉花霉菌剂。

禽蛋注射装置

胚胎培育公司(imbrex Inc,北卡州研究三角园)开发了一种高速自动化仪器,可将疫苗、肽类、抗生素及营养成分等生物物质注射入家禽蛋中,以提高家禽抗病力、孵化力及生长速度。卵内注射法比目前所用的特殊饲料及饮水法或孵出后手工注射法更为有效,这种注射装置预计在今年年初上市。

家畜用疫苗

辛特罗公司(Syntro Corp,堪萨斯州列尼克萨)已上市了一种基因重组的猪假性狂犬病疫苗,颇受农场主及兽医欢迎。该疫苗是由野生型假性狂犬病病毒剪除3个基因后制成的,被去除基因的病毒无致病力,但仍具免疫原性。而且,改造后的病毒外壳形成了阴性与阳性诊断标记,从而能鉴别染病动物与用该疫苗免疫过的动物。目前正用这一专利技术研制用于家禽和牛的主要疾病的疫苗。

植物疫苗

国际作物遗传公司(Crop Genetics Intern,马里兰州汉诺威)正在开发一种可使植物自身分泌抗虫物质的植物疫苗InCide。这种疫苗是利用生活于植物体内的一种内寄生菌,用基因重组技术使其表达苏云金杆菌毒素的基因,当害虫晈食植物叶片时就会中毒死亡。开发的第一个疫苗是针对玉米主要害虫——螟虫的。现正进行扩大面积的田间试验。抗水稻螟虫的疫苗也已开始田间试验,预计1993年可上市。

遗传工程良种作物

先锋国际良种公司(Pioneer Hi-Bred Intern. Inc. ,依阿华州得梅因)是开发谷类良种作物的主要公司,已用传统育种方法培育出能适应多种土壤、气候特点及生长季节的高产杂交品种。现计划开发谷类作物遗传基因图谱,希望通过基因转移来改良品种。为了实现植物的基因转移,科学家使用一种“粒子枪”(Particle gun)将DNA透过细胞壁直接引入细胞中。这一技术已取得专利。该“枪”使用钨载体包覆的微粒“弹丸”,每击发一次,可将三、四百万个钨粒子射进有上百万个细胞的培养皿中,成功地击中一些细胞的核。现已在烟草和番茄上实验成功。

加州基因公司(Calgene Inc,加州戴维斯)开发了一种遗传工程油菜籽新品种,所产的Canola油,饱和脂肪酸含量低,有益健康。用遗传工程还开发了抗病毒马铃薯及有利于食品加工业的干粉含量高的马铃薯。

孟山都公司(Monsanto Corp,密苏里州圣路易斯)是世界生技公司中进行植物田间试验最多的一家。该公司主要用遗传工程开发高营养蔬菜及抗虫、抗病毒的植物。预计1993或1994年可上市第一种抗病毒番茄。

生物技术农业公司(Biotechnica Agriculture,麻省剑桥)计划在90年代中期上市玉米、小麦、大豆和苜蓿的遗传工程改良种子。此外,已成功地用基因重组技术提高共生性草木犀根瘤菌的固氮能力。目前植入了此种根瘤菌的苜蓿及大豆正分别在威斯康星州森普雷里和路易斯安那州巴吞鲁日进行田间试验。预计根瘤菌产品1992年以前可上市。

其他公司在两三年内将推出的产品包括遗传工程新型花卉,体细胞无性繁殖的胡萝卜、芹菜、番茄及咖啡豆,原生质体融合生产的抗病毒、抗虫和高维生素C的番茄等。

生物造冰和防冰剂

由DNA植物技术公司(DNA Plant Technology,新泽西州辛那敏松)与高级遗传科学公司(Advanced Genetic Sciences,加州奥克兰)合并的一家农业生物技术公司,使用丁香假单胞菌(PS)开发了两种主要产品:Snomax和Frostban。Snamax含有“冰 - 阳性”菌株,可在需要冰冻时形成冰晶。滑雪场用它来造雪,正在研究用于食品工业,提高冰淇淋和冷冻甜食的质量和延长摆卖时间。PS天然生长于作物上,它助长霜冻损害,使农民遭受巨大损失。科学家除去PS中的成冰核基因而获得了“冰 - 阴性”菌株,这就是防止霜冻的Frostban。1987年首次试验时,曾遭到破坏和舆论反对,因而推迟了它的上市。现在公众的反对已趋和缓,Frostban在1991年前当可上市。

动物生长激素

孟山都公司的牛生长激素(可提高牛产奶量)可能是农业生物技术生产的第一个拳头产品,可望于1990年获得美国食品药品管理局的批准。但公众的接受程度和有关的争议可能影响它成功的进入市场。增长瘦肉的猪生长激素还得好几年才可望批准。

尽管农业生物技术公司在不断开发新的农产品,但比起医药生物技术来还有相当大的差距,迄今还没有向市场投放一种引起轰动的产品,也没有一家公司的股票扶摇直上。但分析家认为,农业生技与医药生技就像苹果和桔子一样无法直接比较。可能在医药生技领域中,一种产品的年销售额可达1亿 ~ 5亿美元,而农业生技产品可能只有2千万元。但从长远来看,农业生技的发展可能更稳健一些,竞争者少些,竞争也较有限度,由于一家农业公司的成功并不意味着其对手的死亡,因此不大可能发生像遗传工程新药红细胞生成素(EPO)那样的专利诉讼。据预测,农业生物技术产品可能从1990年开始有利可图。

[Genetic Engineering News,1989年11 ~ 12月号]