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日志

 
 

比转基因更安全更高产的基因重组技术--植物染色体杂交  

2015-01-06 16:48:49|  分类: 人文科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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深圳商报记者 潘咏
深圳科学家朱培坤的染色体杂交植物已有四个品种获得了国家新品种权。朱培坤《高等植物染色体杂交》专著日前出版,并获得华东地区科技图书一等奖。目前,植物染色体杂交技术也得到了学术界的高度关注,不少专家表示,植物染色体杂交技术有可能引起新一轮的“绿色革命”。
此次国家农业部根据专家们对变异性、稳定性和一致性测定而获得的数据,决定颁发二个豌豆-玉米的新品种权(百绿珍玉18和百绿珍玉216);这是在国家层面授予双子叶纲豆科植物和单子叶纲禾本科植物杂交获得的豌豆-玉米具有国家身份证。早在2001年,朱培坤就获得了豌豆-玉米杂交植物,历经13年终于获得这个成果。著名媒体TIMES(《时代》周刊)、CNN(美国有线电视新闻网)等众多知名国际媒体早在几年前就对朱培坤的发明技术及其成果给予高度评价:“THEMANWHOWILLMAKECHINESERICHERNUTRITION(此人将丰富中国人的营养)。”
“人类改造植物的手段,除了花粉授粉和体细胞融合外,又新增了第三类杂交即染色体杂交,这是朱培坤先生的首创。”陕西省汉中农科所前所长赵存志表示,通过染色体杂交,彻底跨越了植物杂交亲缘关系的限制,也有效克服了远缘杂交不孕不育的难关,大量染色体杂交植物的出现,使得生命科学在一个新的平台进行研究和发展,从而将揭示更多尚未被人类认知的生命规律。由于出现了大量的染色体杂交植物,还会影响植物生理学、植物栽培学、植物分类学、植物遗传育种学以及植物生物化学等学科的发展。
中科院亚热带农业生态研究所作物耐逆境研究中心主任、博导夏新界教授长期跟踪研究染色体杂交植物,通过对小麦-玉米进行基因分子的验证和分析,证明至少两个以上的小麦基因进入到小麦-玉米的基因组中,并多代稳定遗传。
“目前世界还没有一个实验室能让小麦和玉米杂交,而朱培坤的染色体杂交技术获得的小麦-玉米能够连续两年通过农业部组织的专家测定,在十几个生物学性状指标上获得特异性、一致性和稳定性的结论。”夏新界表示,世界上还没有水陆两栖稻。而朱培坤通过染色体杂交技术获得高粱-水稻,在旱作的情况下,比传统的旱稻作物产量要高出几百斤,同时可以进行水栽,并和一般水稻一样高产。
夏新界还在宁夏专门实验染色体杂交技术获得的抗盐碱大米草-水稻,结果令他印象深刻,“如果能够推广大米草-水稻和大米草-玉米,那么人类解决饥饿的问题指日可待。”
深圳大学生命科学学院的刘士德教授表示,朱培坤的染色体杂交技术不仅能用于改良生物性状,还可以用于确定生物性状与基因的关系,必将对生命科学研究产生深远影响,未来可能带动新一轮生物技术和生命科学研究的“革命”。
朱培坤的研究也引起了世界科学界的关注,牛津大学植物学系的王鹏博士表示,朱培坤的植物染色体杂交理论和技术,成功实现了远缘物种的遗传物质融合,为多基因的引进提供了一种新颖的平台。而通过对染色体杂交植物的研究,又有可能发现新的生命科学机理。如果植物染色体杂交的理论和技术能够为更多人了解和接受,不但会促进其本身的深入研究和发展,而且能通过该技术创造出更多的抗干旱、抗盐碱、复合营养的植物新品种植株,在进行逐步推广和应用后,将为农业生产的可持续发展和人类营养水平的不断改善提供强有力的支持,甚至可能是新一轮“绿色革命”的起点。
 附录:
深圳科学家朱培坤接受本报记者专访:植物染色体杂交技术将影响世界生命科技史
近日,记者就植物染色体杂交技术和转基因技术的区别,以及该项技术对生命科学和我国农业发展的影响专访了朱培坤,朱培坤表示,“植物染色体杂交将给世界生命科技史造成重要影响”。
记者:植物染色体杂交技术对生命科学将会带来怎样的影响?
朱培坤:早在13年前,我就成功创制豌豆-玉米等杂交染色体,从人工构建基因一步跨入高等生物(植物)染色体的人工创制,进而获得四个国家级的植物新品种权,从而开始了人类在高等生物(植物)创制新核型染色体的时代。这对许多生命科技学科的发展、对人类改造和创新高等植物由多基因调控的经济性状将产生无法估量的影响。
在当今世界生命科技的前沿阵地,中国率先获得高等生物(植物)的具有生命功能的人工创制杂交染色体,具有重要作用。
记者:您能谈谈植物染色体杂交和转基因究竟有什么不同处?
朱培坤:最近,央视对转基因水稻的调查,就是通过对转基因成分的检测做出结论的。转基因作物含有转基因特有的成分,而染色体杂交作物没有这种成分,这种差异通过检测可以清晰的显示出来。
首先是目标基因不同,植物染色体杂交技术所用的目标基因是天然染色体携带的基因;而转基因所用的目标基因是人工构建的基因。
两者的目标基因来源也不同。染色体杂交技术所采用的染色体携带的基因,来自千万年以来被证明是安全的植物,例如玉米、水稻、高粱、亚麻、芝麻、紫苏等等;而转基因所采用的基因来自人类实验室。
目标基因安全性也存在不同。植物细胞里染色体携带的基因和少数细胞器上的基因已经和植物一起进化了千万年,形成了安全机制。这种安全性显然比转基因向植物转化一个人工构建基因要高得多。
另外,染色体杂交技术和转基因技术所用载体不同。在染色体杂交技术里,所用载体就是天然的染色体;而转基因里所用载体大多是花椰菜花叶病毒特定的DNA顺序或农杆菌特定的DNA顺序。
记者:植物染色体杂交技术将会对我国农业尤其是种业产生怎样的影响?
朱培坤:高等植物染色体杂交技术的推广运用,将使得我国甚至世界的农业尤其是种业发生翻天覆地的变革!一旦人类对植物的改造,跨越植物种属的界限,并且解决了种间杂交不孕不育的难题,那么等于可以无限制地向植物引进不同的外源的多基因,获得杂交植物新品种新物种,可以无限制地丰富植物的基因库,可以无限制地丰富植物的品质资源。
我国有大量盐碱地,通过染色体杂交可以创制出海洋植物大米草和玉米、大米草和水稻染色体杂交的强抗盐碱的粮食作物大米草-玉米和大米草-水稻,这些大米草-玉米和大米草-水稻都能在相当于海水浓度的盐溶液里发芽。大米草-水稻常规稻(自交系)亩产七八百斤和广东省的海水稻亩产三四百斤比较高出一倍左右,如果对大米草-水稻进行杂优制种,并优化栽培管理,那么产量有望突破一千斤。我国盐碱地总共有14多亿亩,如果有3亿亩种上强抗盐碱的粮食作物大米草-玉米和大米草-水稻,如果以亩产350公斤来计算,每年将增收1050亿公斤粮食。
针对大量的干旱丘陵山地和大量的缺水干旱土地,通过染色体杂交技术,可以将沙漠植物梭梭和花棒,或者将植物中的骆驼—高粱和粮食作物杂交。我们已经获得的高粱—水稻,可以像种小麦、玉米那样种植在旱地和山坡地,也可以像栽培小麦、玉米那样进行栽培、浇水和管理,不需要水田灌溉。在南方多雨的年份,甚至可以不需人工浇灌一滴水。
人类的主粮玉米、水稻和小麦几千年以来,在营养成分上没有太多的提升,尤其是缺乏亚麻酸和亚油酸等不饱和脂肪酸,通过染色体杂交可以创制出富含亚麻酸和亚油酸的亚麻—玉米和紫苏—水稻,让人类的主粮普遍提高营养成分。总之,人类享用的主粮和其他农作物,不但不再发生安全性争论,而且越吃越健康。
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