中國生物學家李毅教授和他的“外源基因去除”技術
-
本臺駐聯合國記者卞陳光。
字符文件
李易，1982年畢業於北京林業大學，1983年赴美留學，獲美國紐約州立大學博士學位。現任美國康涅狄格大學教授，新英格蘭入侵植物研究中心主任兼首席科學家，康涅狄格大學轉基因植物中心主任。他創造了壹種“基因刪除器”技術，可以使轉基因作物安全無害，並使轉基因食品可以安全食用。
巨大的潛力
轉基因作物可以提高作物產量，減少除草劑、殺蟲劑等農藥的使用，節省大量勞動力，從而給人類帶來巨大的經濟效益和社會效益。根據國際農業生物技術應用服務組織(ISAAA)發布的年度報告，2006年，全球轉基因作物種植面積猛增6543.8+0.2億公頃，首次突破6543.8+0億公頃大關。從1996年到2006年的10年，轉基因作物的種植面積增加了60倍。ISAAA主席詹姆斯估計，在未來65，438+00年的商業化進程中，轉基因作物的種植範圍將進壹步擴大。到2025年，40多個國家的2000多萬農民將種植2億公頃轉基因作物。
被困擾
雖然轉基因作物在解決全球饑餓問題和保證農業可持續發展方面發揮著重要作用，並可以通過轉基因能源植物為緩解世界能源危機做出巨大貢獻，但它們可以通過花粉和種子在種群間傳播轉基因植物的外源基因，可能產生“超級雜草”或導致其他植物的特性發生意想不到的變化，從而給人類生態環境和生物多樣性帶來危害。同時，用這種原料制成的轉基因作物和轉基因食品對人體的影響壹直沒有定論。在世界各地，尤其是歐洲和日本，人們對轉基因植物安全性的爭論和擔憂影響了轉基因植物的商業化和應用。
為了擺脫轉基因技術推廣應用中的諸多困擾，科學家們做了很多努力，做了很多嘗試。例如，花粉不育技術、無核技術、葉綠體轉基因技術等已被用於控制轉基因植物的安全性，但這些技術並不能從根本上解決外源基因的傳播問題，仍然不能完全解除公眾對轉基因植物和轉基因食品的警惕。
成蔭的柳樹和盛開的鮮花――美麗的景色
今年2月初，李易教授在維也納召開的轉基因植物國際會議上作了“外源基因去除”技術的學術報告後，與會的科學家們頓時眼前壹亮，馬上意識到轉基因植物的安全性問題終於有了壹個極好的解決方案，使轉基因技術進入了壹個新的發展階段。著名植物分子生物學家、轉基因植物領域的先驅、美國國家科學院院士奇爾頓的第壹反應是，“妳申請了‘外源基因去除’技術的專利嗎？我們能用嗎？”該文章於2月底發表在《植物生物技術雜誌》上後，立即引起了全世界的關註。各種語言的報刊雜誌和重要的國際互聯網站紛紛報道。國際植物遺傳資源研究所(意大利)的Cherfus博士撰文評論說:“外源基因去除”技術對於解決轉基因植物帶來的環境和食品安全問題有著不可估量的影響。比利時生物技術專家加布裏爾指出，李易教授的技術在消除人們對轉基因植物的擔憂方面具有重要意義。美國羅德島大學細胞與分子生物學教授考奇教授認為，李易教授新開發的技術是對轉基因植物領域的傑出貢獻，特別是對於轉基因能源和生物反應器植物的商業化。國際農業研究中心主席、法國科學家李博士認為，“去除外源基因”技術是轉基因生物誕生20多年來最重要的事件之壹，是生物技術領域的壹次真正革命。
“外源基因去除”技術的壹個關鍵點是在目標植物中加入壹個由DNA缺口調節片段啟動子控制的特殊基因。在啟動子的作用下，可以按照科學家的意願，在所需的時間和地點將外源基因及其本身從轉基因植物中切斷，使轉基因作物的花粉、種子和果實中不再含有外源基因。或者從人們需要食用的部位(如植物的莖、葉、塊莖)完全去除外源基因，從而達到用轉基因作物生產非轉基因食品的目的，從根本上解決長期困擾人們的轉基因植物的基因擴散問題和轉基因食品的安全性問題。
爭論停止了。
關於“外源基因去除”技術的論文壹發表，奧地利植物分子生物學家Sowerch就撰文稱，李毅教授的技術可以終結多年來關於著名的終結者種子技術的爭論。所謂“終結者”種子技術，就是將種子致死基因導入植物，使種子不能正常發芽生長，從而解決外源基因漂移的問題。但是在不發達國家，農民通常習慣於播種他們自己收獲的種子。如果農民種植終結者種子，由於收獲的種子與普通種子外觀相同，無法區分，其他農民會通過出售或交換的方式繼續使用這些種子，後果自然是沒有收獲。這對發展中國家的農民來說無疑是壹場災難。因此，該技術壹推出就遭到了批評，擁有該技術的孟山都公司也受到了嚴厲的批評。在強大的壓力下，擁有這壹技術的孟山都公司不得不聲明絕不使用終結者種子技術。正如切爾維斯博士所指出的，“外源基因去除”技術不僅具有“終結者”種子技術的優點，而且解決了“終結者”種子技術無法解決的轉基因食品安全問題，克服了“終結者”種子技術本身的重大缺陷。因為即使農民用自己收獲的種子播種，種子也會正常生長，但這樣的種子沒有外來基因的特征，農民還是可以獲得普通作物的收獲。
這是有充分理由的
說起來，李易教授壹開始就對轉基因植物的安全性產生了濃厚的興趣，這也和10年前的壹項轉基因植物專利有關。從65438到0996，當時在堪薩斯州立大學生物系工作的李毅教授帶領他的實驗室構建了壹個具有生長素合成基因的廣譜無籽瓜果基因，並獲得了專利。因為無籽水果技術不僅可以提高果蔬品質，還可以克服授粉不良導致的減產，從而實現果蔬高產穩產，李毅教授在番茄、西瓜、黃瓜、青椒上的無籽基因專利使用權隨即被歐洲壹家大公司買斷。然而，由於歐洲等地的許多消費者不接受轉基因食品，該公司兩年後終止了合同。然而，在美國，壹株轉基因植物通過安全審查所需的實驗費用高達數千萬美元。通常任何壹個單壹的瓜果品種的產值都不會太高，所以除了玉米、大豆、棉花、油菜等主要作物，沒有壹家公司願意投資任何壹種產值低的轉基因作物。正是因為這些原因，很多先進的轉基因技術，包括無籽瓜果技術，都沒有在生產中應用。於是，李易教授開始構思，希望能找到壹種方法，讓外源基因(如抗蟲、抗逆、抗病、高產、無核基因等。)發揮它們的作用，然後徹底去除，得到非轉基因產品。於是在1999申請了“外源基因去除”項目。獨特的理念、新穎的設計和廣闊的應用前景使得該項目獲得了康涅狄格州改革創新項目的全額資助。
中國的貢獻
要將想法變為現實，需要克服許多技術難點，其中最重要的是使去除效率達到近100%，否則無法在現場使用。當時，李毅教授的博士生段輝(畢業於蘭州大學)進行了艱苦的探索和大量的實驗，大大提高了去除效率。段輝的工作不僅為提高去除效率奠定了堅實的基礎，也為“外源基因去除”的成功研制做出了極其重要的貢獻。2002年，就在實驗初步結果出來的時候，著名學術期刊《自然生物技術》發表了壹篇關於如何控制轉基因作物外源基因汙染的文章。文中提到的分子策略，與李易教授三年前的想法不謀而合。中美合作培養的博士生駱克明和實驗室的其他科學家利用煙草植物證明了新型重組酶的識別位點確實可以大大提高去除效率。他的實驗證明，在3萬多株轉基因煙草植株中，外源基因的去除率達到100%。駱克明博士和趙德剛博士(貴州大學)的實驗結果為“外源基因去除”技術的論文提供了最基礎和最重要的數據。中美聯合培養的博士生鄭雪蓮和鄧偉在康涅狄格大學參與了項目的後期工作，也為項目的順利完成做出了重要貢獻。其中鄧偉和駱克明也在西南大學完成了壹些輔助實驗。此外，陳永勤博士(湖北大學)、蔣湘寧博士(北京林業大學)、裴炎博士(西南大學教授、駱克明、鄭雪蓮、鄧偉中國博士生導師)也參與了研究，並做出了巨大貢獻。所以“去除外來基因”技術雖然誕生於美國，但實際上是中國科學家的傑作。
談到未來的計劃，李毅教授表示，希望與中國的科學家合作，進壹步完善“外源基因去除”技術，推動這壹技術在多個領域的應用，造福中國和人民。