【我的中国梦】杨金水:转基因之路漫漫 吾当上下而求索

作者:邵安琪摄影: 视频: 来源:《万博体育客户端app下载》第963期发布时间:2013-09-27

 杨金水:研究领域为植物遗传学和植物基因工程。1990-1992 年获美国洛氏基金资助在斯坦福大学从事水稻线粒体基因组研究,1993-1995 年获美国洛氏基金资助在德州农工大学从事水稻基因组合作研究。

粗略打量杨金水教授,就能看到常年在田间劳作的痕迹:皮肤被烈日晒成棕色,手边搁一顶普普通通的鸭舌帽,蓝灰色的T恤胸前破了一个小洞。

机遇:有心人,天不负

2012年3月20日,中国农业科学院召开新闻发布会正式通报,我国第二代转基因棉花纤维研究取得重大进展。在为时6年的研究中,杨金水教授领导的课题组贡献突出,功不可没。

在这六年中的许多故事里,有一个生动的小插曲。杨金水教授发现的使细胞增大的基因,源于一次实验失误。他让一位埃及博士生做水稻实验,结果埃及学生和别的学生用英文交流时发生口误,把一个基因片段装反了,培育出来的水稻苗长相奇特。杨金水教授发现,这个水稻种到试验田里结出的谷粒,体积增加了73%——正是这个被装错的基因,具有调节细胞大小的功能。

巧合不止这一个。从水稻细胞里发现的特殊基因,被导入棉花而发现重大突破,也源于一次聊天:2004年,杨金水教授在广州遇到一位棉花育种专家,这位专家无意间提起,籽棉收获后,在机械加工过程中,长绒棉容易被抽出,而占棉花总量 30%的短绒棉则无法抽出。杨金水教授马上想,如果自己在水稻中发现的基因可以使棉花纤维长度增加,棉花的抽出率不就能提高了?

实验结果成功验证了杨金水教授的猜想。经过转基因改造的棉花棉桃增大,棉纤维的平均长度从之前的28mm增长到31mm,最长可达34mm,几乎可与长绒棉比肩。同时由于转基因导致光合作用增强,棉花植株高大,也克服了易掉铃的缺陷。

这些机遇和巧合,仿佛是命运的眷顾,可遇而不可求。然而仔细回顾杨金水教授的研究历程,会发现在这些偶然背后早就埋好了伏笔。“生物体内的基因太多了,成千上万,传达给你的信息也十分杂乱,要从中找到发挥作用的基因很不容易。”杨金水教授感叹,每当有人问他“你是怎样找到这种基因的”,为之付出的努力是三言两语无法说清楚的。

巧合所带来的收获也需要严谨的科学实验反复验证。从那次实验失误里所发现的具有“特异功能”的基因,杨金水教授保留原始材料,进行了分析、验证和反复的试验,才确定其中有基因发挥特定作用。之后,杨教授将这种基因转移到油菜、棉花等多种作物中,验证了其普遍性。在这个过程中,棉花的转基因过程尤其困难。2005 年,实验室同棉花研究所合作研究,直到 2007 年,才培育出转基因后的棉花品种。杨金水教授从水稻细胞中发现特殊基因,并在棉花生产中取得成效,这一切都并非源于偶然。

“我告诉学生们,机遇有时会像云彩一样从你面前飘过,如果不够用心,就没法抓住。”杨金水教授相信:机会永远属于有心人。

科研:苦与乐,交相饮

“如果说三流的科学家是为了金钱做科研,二流的科学家为了责任做科研,一流的科学家为了兴趣做科研的话,杨老师肯定属于第一流。”学生张佰隆这样评价杨金水教授。

最初和遗传学结缘,是杨金水上个世纪70年代初从事生物学研究时。“住着草棚子,我经常找袁隆平先生打扑克,我们相差18岁。”杨金水教授笑着回忆道。

那之后,杨金水一直从事植物遗传学的研究。谈家桢先生担任所长期间,经常叮嘱他:“小杨,我们国家的农业很重要,我们搞遗传学的要重视农业。”

“这个倒是蛮有意思的”、“这个是很神奇的”……杨教授常常这样描述新发现和新成果,引人入胜。事实上,杨金水也从未停止探索的脚步。继二代转基因棉花研究取得重大进展后,杨金水教授开拓思路,对水稻及其他作物的改良进行研究:一方面,通过破坏水稻基因片段并使其发生突变的方法,改良水稻作物,另一方面培育两系水稻,简化三系水稻的培育工序。类似的研究还有很多,在这些将基础研究转化到生产中的实践中,杨金水教授深刻体会到了产学研结合的魅力所在。

面对如今对转基因作物的质疑,杨金水教授说,自己采用的都是内源基因,和外源基因如抗虫基因、除草基因不同,内源基因源自生物体本身,所调控的只是基因的表达量,譬如植株高低、果实大小,因此不存在危险性。“高科技有很多方法,只要充分了解生物体本身的机制,我们可以通过人为手段作出一些有益的改变,既能达到目的,又不带来负面的影响。”杨金水教授说。

育人:苟日新,日日新

“基因组学的研究成果是呈爆炸性发展的,日新月异,一个月不去关注就会落伍。”杨教授极为重视科研领域的新动态,花费很多精力更新教科书和授课内容。

杨金水教授从 1992 年开始授课,最开始的授课重点是体细胞遗传,但他敏锐地察觉到体细胞遗传方面的研究已经少有挖掘潜力,于是转向了基因组学,率先在万博体育客户端app下载开设“基因组学”课程。当时基因组学在国内还是一门新兴学科,没有中文版教材,杨教授就参考国外相关书籍,编写了国内第一本基因组学的教科书。

编写第一版很辛苦,因为要先翻译国外著作。“我给自己定下标准,每天至少翻译 6000-8000字,翻译不完不睡觉。”1998 年,电脑打字还不普及,杨教授先用手书写翻译文稿,再交给打字室打印。就这样前前后后用了4个多月,用笔翻译了 80 多万字的著作。又结合相关学术文献的研究、增加了领域最新动态,将文章改写成符合中国人阅读习惯的方式,在 2002 年,《基因组学》第一版出版了。

为了及时更新课程中,杨金水教授每天上网搜集学术信息和动态。他电脑中最近一个标题为“2013 进展”的文件夹,里面罗列着几十篇英文标题的学术论文。“我每天都从Genome research等刊物的网站上收集感兴趣的材料,等着教材再版时更新进去。”目前《基因组学》教材已经编写到第三版。

“如果不跟上新进展,知识就会老化,不能确保课程质量。因为开设了这门课,不得不强迫自己时刻关注生命科学的前沿动态。”杨希望教授给学生的不仅仅是知识层面的内容,更是一种学习能力和思想方法。“教知识容易,教思想很难。培养兴趣,培养能力。要把学生向成熟的科学家方向发展,而不是止步于技术员的层次。”杨金水教授说。

制图:实习编辑:责任编辑:

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