在大田、果园、葡萄园和家庭花园中种植的水果和蔬菜，当其完全成熟时，其内部微小的细胞工厂正在旺盛地大量产生一种称为乙烯的气体。

科学家们认为，对数以百计的不同种类的产品，如西红柿、苹果、樱桃和桃等，其成熟主要是乙烯的作用。然而，乙佛既能使作物从坚硬、不可食状态转变为成熟、可食状态，也能使新鲜产品变得容易腐烂。

在美国农业研究中心/加里福尼亚大学植物基因表达中心工作的植物分子生物学家A. 西奥罗基斯（Athanasios Theologis）说，在美国，收获的许多新鲜水果和蔬菜最终变得腐烂，而其中部分腐烂产品则归罪于乙佛。他说，植物很容易产生乙烯，且一旦开始合成这种无色、无味的气体，其量会明显增加。但科学家们如西奥罗基斯认为，以上状况是可以改变的，用生物技术的方法改造作物，可以使其按照我们的意愿成熟，而不是自然成熟。他正在为这一天的到来而努力工作，且已使分子生物学家的工作向前推进了一步。他与日本同事协作，已克隆出一个基因，植物必须具有该基因才能制造乙烯。

因而，如果科学家们能够应用现代生物技术来开、关该基因，则他们有可能会减慢乙烯的合成。西奥罗基斯认为，要做到这一点，可能还需5~10年的时间。若有朝一日实现以上目标，那么未来较不易腐烂的产品运到市场上时，应是外观完整、味道鲜美、营养丰富。且这些经遗传工程改造过的水果和蔬菜也将适于出口。现在这些成熟过快而不能顺利出口的产品，在未来其成熟期将被减慢到当其运至远距离的购买者手中时恰好适于推销，

对于这类作物，一个诱人的目标可能是，消费者希望当他们从货架上购买时，水果恰好成熟可食，另一方面的设想是，对于那些现在必须冷藏以减慢乙烯合成的水果和蔬菜，将来有可能在室温下贮藏，从而降低费用。这对西红柿将是一大恩惠，因为在冷藏时，西红柿会损失其某些风味。

还可以想象，如果通过遗传工程方法对插花进行改造，使其产生较少的乙烯，则可延长插花的开花持续期。因为乙烯正是现在使花萎缩的原因。红茂草之花，在合成乙烯方面是很有名的，位于可能受益最大的花之列。

西奥罗基斯等人克隆的基因，指导水果和蔬菜如小西葫芦，产生一种有重要作用的酶，称为ACC合成酶，小西葫芦是他们所用的实验材料，在正常情况下，该酶是一种催化剂，是导致乙烯合成的最后步骤之一的一种激活因子。首先，ACC合成酶作用于一种称为S - 腺苷甲硫氨酸（SAM）的化合物，将其转变为1 - 氨基环丙烷 - 1 - 羧酸（ACC）。然后，再在乙烯合成酶的作用下将其转变为乙烯。

乙烯是五种强有力的激素之一，激素能对绿色植物的叶子施加很强的控制。既然我们对植物的依赖作用是如此之强，因而科学家们想揭开对植物有影响的激素之谜。若能克隆出一个关键的基因，如控制ACC合成酶的基因，则可以加快该研究。有了这个基因，科学家们便可应用一种新的、更明确的方法来对植物制造激素的过程了解得更多。

在植物激素研究界，爱尔巴尼（Albany）的工作显示了几个重要的第一。是首次人们克隆出了一个对乙烯合成至关重要的基因。实际上，也是首次人们克隆出了一个对所有主要植物激素的合成都很重要的基因、该工作吸引了部分持怀疑态度的人。作为有助于证明他们所克隆的基因确实能指导植物合成ACC酶的几种途径之一，西奥罗基斯等人把成熟基因放进实验室的微生物中，这些微生物在自然条件下不产生乙烯。

他们选择了细菌和酵母为实验材料，结果都产生了大量的S - 腺苷甲硫氨酸这种化合物。但这两种微生物通常都没有ACC合成酶或乙烯合成酶，在这两种酶的作用下，可把SAM转变为ACC，然后转变为乙烯。然而，一旦西奥罗基斯等人将新克隆的ACC合成酶基因插到细菌和酵母中，这两种微生物便利用供给的SAM合成ACC。从无数促使小西葫芦成熟的激活剂中发现正确的基因，花了20个月的时间。该小组现在可能需要相同或更多的时间，来实验延缓该基因发挥作用的最有希望的方法，

西奥罗基斯实验室的遗传学家L. P. 泰勒（L. P. Taylor）想用一种称为反义RNA的战略来阻止ACC合成酶的形成。通常，如同其它植物基因一样，ACC合成酶指导植株形成一种称为信使RNA（m RNA）的物质。该m RNA，反过来又能指导植株产生ACC合成酶。泰勒的方法是使植株形成一种附加信使一一相反的信使。科学家们考虑将这种反义RNA结合到用于形成ACC合成酶的正常m RNA上，使植物不能读正常信使来生成ACC合成酶。尽管泰勒去年夏天开始种植含有特定RNA的温室西红柿小植株，但她认为她还需要更多的时间，至少要2代植株，才能知道新RNA的效应。

爱尔巴尼小组的另一位遗传学家W. H. 洛特曼（W. H. Rottman），正在试用另一种战略来制胜该酶。他应用一种“切削RNA”——核酸代酶，它实际上是破坏用于合成ACC合成酶的正常RNA，其目的仍是使正常RNA失效。

另一战略——研究最少然而可能是最有前途的——赖于建造一种人工基因，通过同源重组，该基因将侵占原来ACC合成酶基因的位置。新、旧基因间的重要区别是：新基因缺少启动子（一段DNA，其作用相当于“开”或“关”的开关），它是启动形成用于成熟的ACC合成酶所必需的。西奥罗基斯说，这种称为基因替换的方法，目前正在酵母中出色地发挥着作用。当将该技术研用于植物时，将会带来革命性的变化。我们将能够随意地调整植物的遗传构成。

然而，以上策略的实施都是比较困难的。并且，尽管该小 · 组有99%的把握认为他们所克隆的ACC合成酶基因是乙烯合成的关键，但有的科学家已建议，该酶也可能以其它重要的形式存在。若是这样的话，这些被其它ACC合成酶基因控制的“异构重整体”，则还未被克隆出来，科学家也许还必须来对付异构重整基因，应用其它的战略使其沉默。

而且，尽管长期以来人们一直认为乙烯有助于成熟，且是过度成熟的罪魁祸首，但植物体内的其它化学物质也可能起着重要作用，只是目前对此还不清楚。果真如此的话，则对控制那些化学物质合成的基因，也应进行操作处理以调整自然成熟过程。那么，种植高技术水果和蔬菜的设想，可能将如何影响我们所购买食物的一个很重要的特性——风味呢？

西奥罗基斯说，尽管还无人确切知道，控制ACC合成酶的遗传工程将如何影响新鲜产品的味道、质地和香味，但该工作将会对产品的风味带来总评估，他解释说，例如，通过遗传工程的方法使其产生极少或根本不产生乙烯的西红柿，应在藤蔓上保留更长的时间而不致腐烂。这意味着它们将有更多的时间从藤蔓上吸收糖类和酸类，而这两类物质对风味都是很重要的。

相比之下，现在的西红柿通常都是在它们有机会加快乙烯合成速度之前收获，因为，若让其在藤蔓上停留过久，那么当把其从种植者手中经长距离运至货商手中时，它们可能变软且腐烂。

详细探究激素乙烯的作用机制可能还会带来令人惊奇的效益。国家卫生局的J. F. 琼斯（J：F. Jones）说，以上研究有可能为研究人类激素如肾上腺素或生长因子的医务人员提供新思路，琼斯在解释国家卫生局为什么赞助西奥罗基斯的部分工作时说，植物是研究一系列生物过程的好材料，而那些生物过程在动物中却不容易进行研究，即使在青蛙中也难以进行。

尽管在所有有机体中，有关激素功能的详情不尽相同，但可应用一种植物激素如乙烯，去进行探讨、处理，并使你的想法得以验证。有许多生物过程是非常基础的，因而，你以何种有机体作为研究材料，实际上都是无关紧要的。

[Agricultural Research1990年第38卷第2期］