江西省農(nóng)科院副院長陳光宇

        在當(dāng)今世界，特別是人口大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中的地位已是愈發(fā)重要。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，農(nóng)業(yè)要得到長足的發(fā)展，農(nóng)業(yè)科技的不斷創(chuàng)新則顯得尤為重要。近日，就農(nóng)業(yè)科技的相關(guān)問題，本刊記者走訪了江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長陳光宇。

        “轉(zhuǎn)基因”，科學(xué)發(fā)展中的一大步

        記者：您發(fā)明、建立了“基因轉(zhuǎn)移的能量理論”，并且已被國際同行認可。究竟什么是“基因轉(zhuǎn)移的能量理論”？
        陳光宇：20世紀80年代到90年代，世界上形成了一門新興的科學(xué)技術(shù)，那就是“轉(zhuǎn)基因”。基因轉(zhuǎn)移有著多種不同的方法，其中有一種叫做電擊法，就是指在電場的作用下把外界的基因?qū)氲街参锛毎?dāng)中，和細胞核結(jié)合完成轉(zhuǎn)基因過程。細胞是動植物最小的基本單位，電擊法的基因轉(zhuǎn)移就是在外加電場的情況下，可以在被研究對象細胞的表面形成一種瞬時的穿孔，細胞在電的刺激下發(fā)生膨脹。如果電場撤離，細胞就會逐漸縮小，穿孔也會得到修復(fù)；如果電場強度過大，細胞就會遭到破壞，最終導(dǎo)致個體死亡。過去，研究人員對于這一理論主要是從電學(xué)這個角度用電學(xué)參數(shù)來解釋，希望利用這些參數(shù)對基因轉(zhuǎn)移進行某種預(yù)測，比如說電場中某個參數(shù)一旦加強，他們就會研究這種加強會對基因轉(zhuǎn)移產(chǎn)生什么樣的效果，從而證明電學(xué)參數(shù)間關(guān)聯(lián)度的存在。但是根據(jù)這一理論，研究人員推導(dǎo)不出這種關(guān)聯(lián)度，通過若干試驗也無法預(yù)測基因的轉(zhuǎn)移規(guī)律，于是，對基因轉(zhuǎn)移的不可預(yù)測體現(xiàn)在了許多文章中，有些研究人員還寫了書，從內(nèi)容上看最終都是一些經(jīng)驗公式，沒有將其升華為理論的高度。我想，如果要將其升華，就需要用比較嚴格的數(shù)學(xué)語言來表達。想到這一點，我更換了思考角度，發(fā)現(xiàn)電場中的兩個不同參數(shù)，一個電壓，一個電流，如果將其組合則可以形成若干種組合。在這些組合中，我發(fā)現(xiàn)了一個很有趣的現(xiàn)象，就是隨著電壓的提高，基因轉(zhuǎn)移的效率會提高；隨著電流的加大，基因轉(zhuǎn)移的效率也會提高。同時還伴隨著一個現(xiàn)象，就是基因轉(zhuǎn)移的效率不是完全按照橫軸和縱軸來提高，而是按照其對角線提高的。因此，我將這種組合全部按照從小到大的順序進行重新排列，排出了一條線，其他的參數(shù)沒有變，而且還是利用原來的理論。這樣，就形成了一種新的東西——“能量”，而電流和電壓僅僅只是能量的一個指向。能量是一個整體，以前的研究局限于對電壓、電流的單獨研究，沒有從能量這一整體去考慮，我則考慮到了這一點，然后進行推導(dǎo)，得出了能量的公式，這就是“基因轉(zhuǎn)移的能量理論”。這個理論在幾年以后已經(jīng)被國際社會所承認，并于1999年被美國Biored生物工程技術(shù)公司開發(fā)成為產(chǎn)品推向國際市場，2002年作為基本原理被編入美國生物技術(shù)專業(yè)教科書。
        記者：那么，您是怎樣看待轉(zhuǎn)基因食品的？
        陳光宇：任何一種生物的遺傳信息都是由基因所攜帶的，人的遺傳信息來自于人的父母，而父母的遺傳信息最小的單元就是基因。人的結(jié)婚生子、動物的雌雄交配以及植物的授粉，都是轉(zhuǎn)基因的過程。這種轉(zhuǎn)基因過程，收集了大量的遺傳信息，而這些遺傳信息混雜在一起則會導(dǎo)致個體在發(fā)展過程中出現(xiàn)這樣那樣的情況。現(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以通過先進的技術(shù)將個體中不同的基因單獨分離開來，使個體向更好的方向發(fā)展。農(nóng)作物上也存在這種情況。拿水稻來說，要想選出一個好的品種很不容易，于是出現(xiàn)了雜交水稻。然而，在雜交水稻所攜帶的遺傳信息中，有些可以促進水稻的成長，有些則不利于水稻的生長。從雜交水稻育種方面來說，我們希望培育出的品種產(chǎn)量越高越好，營養(yǎng)價值越高越好，而且還能抵抗病蟲害，但實際上這些要綜合到一起，幾乎是不可能的，因為在雜交的過程中，所有好的信息和壞的信息全部被整合到一起，也就是說產(chǎn)量高的品種未必抗病蟲害，而抗病蟲害的品種營養(yǎng)價值可能又不高?，F(xiàn)在，可以利用轉(zhuǎn)基因的技術(shù)在其他基因不改變的情況下將影響個體產(chǎn)量或營養(yǎng)的基因單獨剔出，然后注入抗病蟲害或其他有利于個體生長的基因，這樣便會得到所需要的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的水稻。其他也是如此。從這個意義上講，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是人類的科學(xué)發(fā)展中前進的一大步。
        記者：那么為什么還會有對轉(zhuǎn)基因食品的爭議呢？
        陳光宇：之所以會有爭議，源自于英國皇家科學(xué)院的一位研究人員的研究。他通過研究，得出結(jié)論，認為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品會破壞生態(tài)環(huán)境，使一些動物食用之后滅絕種群。后來，英國皇家科學(xué)院對其實驗室以及實驗過程進行了調(diào)查，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)他所做的研究本身是不嚴謹?shù)摹Ｋ脑囼灢蛔阋缘贸鼋Y(jié)論。最終他被勸退出了英國皇家科學(xué)院。
        然而他的這一結(jié)論卻在國際上產(chǎn)生了一場風(fēng)波。最早反對轉(zhuǎn)基因研究的是宗教界，部分人士認為是上帝創(chuàng)造了萬物，對其進行改變就是對上帝的褻瀆。后來，歐洲的一些綠色環(huán)保組織也提出了反對，他們崇尚自然，認為一切都要回歸自然，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)破壞了自然的平衡。第三股力量就是科學(xué)界，一些科學(xué)家的反對無疑對前兩股力量起到了推波助瀾的作用，因此，反對的呼聲越發(fā)高漲。
        記者：植物轉(zhuǎn)基因研究會不會出現(xiàn)“基因漂移”的情況，產(chǎn)生“超級雜草”？
        陳光宇：我在國外的時候?qū)@種情況曾經(jīng)研究了很長時間，我的導(dǎo)師就是這方面的權(quán)威。通過我的研究發(fā)現(xiàn)，這種“基因漂移”的可能非常小，轉(zhuǎn)基因植物一旦離開人工種植很可能就會自然滅亡。

陳光宇在聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展實施目標國際研討會上發(fā)言

        新的模式，新的方向

        記者：您主持完成了國家級“井岡山國家農(nóng)業(yè)科技園”的總體規(guī)劃，并通過國家科技部專家評審，被評價為建立了一種新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式。什么是“新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式”？與之前的農(nóng)業(yè)模式相比具有怎樣的進步之處？
        陳光宇：以前有許多農(nóng)業(yè)園區(qū)靠政府的扶持才能得以生存，可一旦離開了政府的投資便很難維持下去，這是為什么？原因就是它沒有和市場對接，缺乏一種自我生存的能力。而我的這一農(nóng)業(yè)模式就是可以把很多項目容納到農(nóng)業(yè)園區(qū)里面，同時，任何一個進園的項目首先要能夠自我生存，要以市場為導(dǎo)向。 一開始，很多人認為搞農(nóng)業(yè)離不開資源，于是他們就地取材進行發(fā)展，但實際當(dāng)中，資源在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟當(dāng)中的地位已是越來越低，而真正起主要作用的是市場。市場最需要的才是你應(yīng)該去生產(chǎn)的。在這個模式當(dāng)中，我考慮到了產(chǎn)業(yè)鏈。就拿蘆筍來說，蘆筍種植的效果很好，每畝地收入都在一萬塊錢以上?？墒?，蘆筍種植出來以后僅僅是一個農(nóng)產(chǎn)品，它的附加值還不是很高，這就需要我們將其沿著產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸。我們可以將蘆筍加工為蘆筍茶、蘆筍酒、蘆筍飲料、蘆筍調(diào)味品以及蘆筍抗癌藥物。如果說種植蘆筍是“一產(chǎn)”，那么延伸出來的加工蘆筍便成為了“二產(chǎn)”，這樣，蘆筍的附加值便得到了提高。如果將種植、加工蘆筍放在園區(qū)里面的話，我們還可以將服務(wù)業(yè)也容納進去，這又是“三產(chǎn)”，三種產(chǎn)業(yè)體現(xiàn)于一個園區(qū)之中。
        上面所說的是產(chǎn)業(yè)鏈，我的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式中還有一個生態(tài)鏈。我們種植蘆筍是需要大量的肥料的。我們利用廢棄的蘆筍秸稈做種植蘑菇的原料，這樣一來，我們又增加了附加值，而這些種植蘑菇之后產(chǎn)生的下腳料，又成為了上等的有機肥，回到了蘆筍地里。同時，在這個生態(tài)鏈中我們又加進了養(yǎng)豬。我們江西有一種雜交豬，這種雜交豬長得快，而且肉質(zhì)很好，本身養(yǎng)豬的效益就很好，又可以產(chǎn)生大量的肥料。我們將這些肥料同種植蘑菇產(chǎn)生的下腳料混合，辦一個有機肥廠。這又能獲得很好的效益，同時解決了蘆筍肥料問題。
        這一模式不僅可以帶動一個很長的產(chǎn)業(yè)鏈，同時可以形成一個生態(tài)系統(tǒng)的大循環(huán)，生態(tài)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈有機地結(jié)合，節(jié)能、減排，對環(huán)境十分有益。

        航天育種，農(nóng)業(yè)科學(xué)的新選擇

        記者：您是中國南方航天育種技術(shù)研究中心主任，從事多年航天育種的研究，那么，什么是航天育種？它有著怎樣的優(yōu)勢？
        陳光宇：中國南方航天育種技術(shù)研究中心是江西省農(nóng)科院與中國空間技術(shù)研究院屬下的北京天星航天育種技術(shù)開發(fā)中心共同組建的，成立以后的主要任務(wù)就是衛(wèi)星搭載。
        航天育種有著怎樣的優(yōu)勢呢？有這樣一個歷史背景。從50年代開始，我國搞了一個新的育種方法，叫做輻射育種。輻射育種主要是利用鈷60的γ射線來進行誘變育種。在輻射育種過程中，它的誘變因子僅僅是一個原子能的γ射線，γ射線射過種子以后，種子內(nèi)部的DNA長鏈會被打斷，導(dǎo)致某些基因產(chǎn)生變化，發(fā)生沖突。實際上，研究人員選用了不少品種，但是產(chǎn)生變異的頻率比較低，大概只有千分之幾，而且產(chǎn)生變異的后代里面大部分都是不好的變異，比如說我們想讓它抗病，結(jié)果是比原來還要差；想讓它產(chǎn)量高，結(jié)果是產(chǎn)量更低，當(dāng)時就屬于這么一種情況。
        后來發(fā)展的航天育種技術(shù)，是和我們國家的實力息息相關(guān)的。種子上到太空以后，有這樣幾個物理量同時作用：一個是射線同樣存在，但它屬于一種宇宙射線，不僅僅是γ射線；第二個是高真空；第三個是微重力；最后則是零磁場。這四種因素同時作用，導(dǎo)致種子產(chǎn)生變異的幾率非常大，而且產(chǎn)生的變異往往是一種中性變異，就是變異前后的個體，它們既沒有好壞利害之別,又沒有適應(yīng)和不適應(yīng)之分，比如一朵白花，變異之后成為一朵黃花，白與黃對花的本身不造成影響，這就是中性變異。而這種中性變異從經(jīng)濟學(xué)的角度上來說便很有價值。比如說這朵花原來都是白的，通過航天育種培育出了黃的，那么這個黃色的花就會贏得市場。
        中國南方航天育種技術(shù)研究中心自成立以來已經(jīng)發(fā)展了幾百個品種，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。
        再者，農(nóng)作物育種的周期都很長，不同的農(nóng)作物育種周期不同。拿蘆筍來說，如果要培育出一個新的蘆筍品種，用常規(guī)的方法需要20年，而我們利用航天育種等幾種技術(shù)，在我回國十年之后，于去年推出了第一個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的蘆筍品種。航天育種技術(shù)結(jié)合其他技術(shù)可以加快育種進程，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。
        記者：最近，南方航天育種中心又培育出了金針菇航天新品種，那么它與普通金針菇有著怎樣的不同之處？它的創(chuàng)新之處在哪里？這一新品種的誕生，有著怎樣的意義？
        陳光宇：培育金針菇航天新品種我們用了三年的時間。經(jīng)過航天搭載之后，這些金針菇有許多發(fā)生了變異，于是我們對其進行了系統(tǒng)的研究，研究它的生物學(xué)性狀（包括產(chǎn)量性狀、成熟期）、營養(yǎng)成分以及其他一些指標等，經(jīng)過了好幾代，使它向我們所希望的產(chǎn)量高、品質(zhì)好等方面定型。現(xiàn)在培育出的金針菇，首先是成熟期縮短了7~9天，這其中的意義在于能耗的降低?，F(xiàn)在的金針菇栽培，基本上都是產(chǎn)業(yè)化、工廠化，溫度和濕度全部用電來控制，成熟期縮短意味著能耗的降低。其次，產(chǎn)量、品質(zhì)得到了提高。通過上述兩點，不難看出金針菇新品種可以為企業(yè)帶來巨大的效益。
        ……
        時間過的很快，轉(zhuǎn)眼間采訪就結(jié)束了。
        這次采訪，筆者在陳光宇的身上似乎看到了我國農(nóng)業(yè)科技不斷發(fā)展的縮影。同時，筆者感覺到，陳光宇的做法充分證明了這樣一個事實，農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開科學(xué)，靠天吃飯已隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步成為了歷史。在21世紀的今天，我們有能力利用先進的科學(xué)技術(shù)，讓農(nóng)業(yè)得到可持續(xù)發(fā)展，從而更好地為人類服務(wù)。