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生命科學系列之染色體雜交朱培坤 從1982年研究青菜抗病毒能力起，儲存倉深圳科學家朱培坤在植物改造領域已艱苦奮鬥了30多年。其利用首創的染色體雜交技術培育出的“植物怪傑”，因為有別于一般的同個物種間的雜交而讓人耳目一新。說起植物雜交，人們很容易就會聯想到袁隆平和他的雜交水稻。而實際上，雜交的世界里不止水稻，雜交的方法與範圍也在不斷提升和擴大，很多雜交已超出了人們的想象，甚至發生在不同種同屬的植物之間。比如蘑菇與捲心菜的後代，捲心菜的葉子不再全綠，出現了蘑菇色的條紋或斑點；小麥-玉米雜交後結出的種子，遠看是個棒子，走近卻發現每一顆籽粒都長了一張小麥粒的臉；此外還有富含牛蛋白營養的白菜、南瓜一樣大的黃瓜……這些雜交新品種就在深圳龍崗的一家實驗室里誕生，聽從一位海歸科學家的指令。在他的顯微鏡和巧手下，不同種、屬、科、目、綱甚至不同門的植物也能雜交出新品種，並且能突破傳統遠緣雜交的生育瓶頸，開花結籽生育後代，變得更加適應環境且多產。在轉基因一統天下的植物改造領域，這位科學家所從事的研究屬於非主流，卻在逐步為人們所重視的轉基因食品安全潛在風險面前顯得日益迫切和必需。讓植物世界風馬牛相及的新學問小麥-玉米雜交後結出的種子，遠處看似一株玉米，走近卻發現與玉米存在極大差別，棒子上每一顆籽粒都有著小麥粒的明顯特徵；耐乾旱的高粱和水稻雜交的後代，它們終身能生長在旱地里，即使是在關鍵的抽穗期，也可以驕傲地宣佈：不用灌水我也能抽穗。這些奇特的雜交新品種，都是深圳百綠(Bioroad)實驗室的創辦人、首席科學家朱培坤首創的染色體雜交技術培育出的“植物怪傑”，因為有別于一般的同個物種間的雜交而讓人耳目一新。這種雜交技術還讓陝西蒲城縣的30畝深度鹽堿的鹵泊灘第一次長出了玉米棒子，產量比常規的玉米高10%以上。手拿2008年和2009年的實驗結果，蒲城縣農業技術推廣中心主任黨高兵認為，該縣10 .4萬畝鹽堿地有希望了。鹽堿地中含有大量鹽堿成分，會讓生長其中的植物大量失水而死，這些土地一直無法種植莊稼而荒廢著。改變這些土地命運的朱培坤，在30多年前因為被分派任務研究上海青菜如何抗病毒而與遠緣雜交結緣。他當時想讓大蒜與青菜雜交，讓青菜帶有大蒜味自動驅趕病毒載體蚜蟲從而抵抗病毒。但當時人們知道的雜交多數是花粉雜交，只能解決同一品種間的雜交，因為柱頭對花粉有識別的功能，不會讓非親非故的花粉粒進入自己的花粉管領地，即便進去了也會將它滅亡。大蒜是單子葉綱百合科，青菜是雙子葉綱十字花科，二者雜交聞所未聞。朱培坤以有大量遺傳信息的染色體作為突破口，讓不同植物的染色體“談戀愛”並“成家生子”。但細胞有一個天性，會反抗外來的侵略者，在這個過程中整個細胞都會混亂和罷工，植物便會“死給你看”。反複的失敗、偶爾的成功，一直到2001年，朱培坤似乎才找到遊刃有餘的方法——— 將剪刀狀的染色體剪裁一塊，送入需要的物種細胞中，並使其聽從指令，老實安分地“和平共處”。但這還只是開始，通過雜交獲得的生物都容易絕後，比如騾子、獅虎獸等都不會有後代，植物也一樣。朱培坤好不容易培育出的第一個新禾本科糧食作物作品豌豆-玉米一開始只有一粒種子，原來，被動了大手術的細胞裡面秩序混亂，無法發揮全部功能，只能結出少量的果實。針對這一問題，朱培坤又通過遺傳育種，讓細胞內染色體重新平衡歸位，以新的次序排列，這樣再次結出的種子數量果然多了很多，以後日趨正常。而且，通過一代一代的種植，還會發揮雜交優勢，雜交植物所結種子會越來越多，直至產量高于對照組，並一代代遺傳下去。跨種間的雜交，人類在幾千年前就開始嘗試了，如果解決了後代繁殖的世代難題，那麼整個世界的生物種類會有天翻地覆的變化。朱培坤的植物染色體雜交技術，就是在植物世界里，讓風馬牛不僅能相及，還能繁殖後代，並且代代相傳。海歸科學家的艱難選擇如此有趣又偉大的研究，卻沒有像轉基因一樣成為主流，朱培坤只能靠自己單薄的力量堅持著，從1982年研究青菜抗病毒能力起，已艱苦奮鬥了30多年。1986年年底，朱培坤遠赴美國明尼蘇達大學，繼續進行探索，先後做出了蘑菇-美國白菜(捲心菜)和牛蛋白-中國白菜以及抗白粉病的大豆-中國白菜。美國的大學實驗室都很認可朱培坤的發明，但美國人希望那是美國的發明。最為關鍵的是，當時美國的學術潮流和主流科技界越來越轉基因化，沒有一個學者對主流科技界指出，轉基因無法解決多基因調控的性狀。在這樣的氛圍下，朱培坤只能將本行制備免疫抗體作為他的職業，而將植物改造作為個人的愛好繼續堅持著。1998年，因出席在香港科技大學召開的生物科技會議，朱培坤巧遇他在複旦工作時的朋友，對方熱情邀請他去香港科大做研究，既可以做單克隆抗體，也可以在業餘時間繼續探索改造植物。2001年春天，結束了香港科大的項目後，朱培坤面臨兩個選擇，一是回美國繼續從事單克隆抗體的工作，過著美國中產階級的生活；二是海歸深圳發展改造植物的事業，當時的深圳還只有一個留學生創業園，引進海外人才和留學生創業正處於起步階段，朱培坤這樣的高級專家正是深圳引智辦工作人員大力引進的對象。在美國期間，朱培坤感到在改造植物的領域，轉基因幾乎統治了所有像樣的生命科學實驗室。雖然他的發明讓許多美國科學家感到不可思議，但他們又不可能改變自己的研究方向，因為如果不能與轉基因沾上邊，很難申請到像樣的研究資金，這一點也促使朱培坤堅定了回國發展的想法。朱培坤感覺到，如果回國，他20多年迷你倉最平不倦探索，也許就可以得到重大突破。尤其是將單子葉綱的糧食作物細胞作為受體，一旦解決外源的異源染色體的導入，並解決不同種染色體之間的雜交，那麼，中國的糧食生產能力和品質將大為提高。最終，朱培坤放棄了國外的優裕生活，選擇來深圳發展改造植物的事業。2001年10月11日，深圳的媒體開始報道作為深圳科學家的朱培坤培育出豌豆-玉米雜交植物的消息。幾經曲折，2003年4月，朱培坤自主創業，正式建立深圳市百綠生物科技有限公司；2007年開始在陝西和山東的大田開展實驗合作；2008年7月，深圳市百綠生物染色體雜交研究所成立；翌年7月，成都百綠生物科技有限公司成立。朱培坤的研究也得到了國家有關部門的認可，2009年7月和2010年1月，農業部先後對百綠珍寶112(水稻-玉米112)和百綠珍珠49(小麥-玉米49)授予植物新品種權證書(CN A20060829.0和CN A20060829.0)。他的雜交植物已經紛紛在成都都江堰、陝西蒲城、山東東營、江蘇宿遷等地落地生根、開花結果。“植物怪傑”何時能上餐桌回國後的12年裡，朱培坤的“植物怪傑”群體已經增加到近百個，豌豆-玉米、小麥-玉米、水稻-玉米、玉米-水稻、小麥-水稻、玉米-小麥……除了糧食，他還嘗試了水果雜交，將香蕉、大蕉和粉蕉互相雜交，以獲得抗黃葉病的性狀。有許多雜交植物已經生長到十幾代了，甚至二十多代了。朱培坤的植物染色體雜交學術概念和思想體系已逐步基本形成，從1982年開始探索，1984年3月在上海《世界科學》雜誌發表“嫁接細胞組織培養技術———一項新的細胞工程技術”的文章，至2011年《高等植物染色體雜交》一書正式出版，29年如白駒過隙，一晃而過。染色體雜交技術經歷不斷發展也已日趨成熟，從兩雜交發展到三雜交、四雜交，甚至可以無限制地進行下去。但是，這些獨特的染色體雜交食物何時能走上老百姓的餐桌？對老百姓的生活究竟會有何影響？別急，朱培坤目前正在開發的三種雜交糧食品種很有可能成為種業市場的明星，一種是馬鈴薯-玉米，這種極早熟的品種有可能讓很多省份的玉米從種植一季變成兩季，這對講究天時的農民來說是極重大的一個改變；另一種是高粱-玉米和大米草-玉米四雜交的玉米，目前，它們在非轉基因玉米中產量最高，但比轉基因玉米安全，一旦被推廣，將對食品安全問題有重大影響；最後則是亞麻-玉米、芝麻-玉米、紫蘇-水稻等具有特殊營養成分的糧食作物，人們將能獲得比普通玉米、大米營養更豐富、口味更多樣的美味粗糧。糧食政策和方向必須國家出面才能開展，如果大家吃上“糧食怪傑”是路漫漫的話，那麼，朱培坤準備開展更加貼近市場和經濟的蔬菜、水果、花卉等植物的染色體改造，則可能讓老百姓先吃上“蔬果怪傑”，比如讓蘋果與獼猴桃、荔枝雜交，使獼猴桃、荔枝更耐貯存；讓梨、桃、冬棗等不同生長期的水果與荔枝雜交，從而錯開荔枝的生長期，讓人們一年四季吃到新鮮荔枝。記者觀察寂寞的民間研發從30年前的黑發教師，到如今的華發科學家，年過花甲的朱培坤沒能像他這個年紀的人一樣安定下來，反而越來越往深圳以外的地方跑，染色體雜交這個發展于深圳的技術，在土地富裕的農業地區更有應用價值。因為沒有土地，朱培坤在龍崗的實驗植物都種在公司樓頂花盆中。朱培坤的發明創造始終都停留在民間自主研發的層面，無法像袁隆平的雜交水稻一樣成為官方大力支持的科研項目，資金、人才等問題一直困擾著朱培坤，這個科學家在研究的同時，還要兼顧公司的運營，公司步履蹣跚走到今天，已屬不易。今年，他的公司得到了深圳高新企業認證，如果沒有這筆資金，公司恐怕就要垮掉了。經歷曲折的朱培坤在市場化氛圍極濃的深圳摸爬滾打這些年後，如今終於要轉向蔬菜、水果、花卉等經濟型植物的染色體改造，但他依然強調說，自己的夢想並不是當一個水果大王或蔬菜皇帝，他的目標始終都在關乎國計民生的糧食上，這，也正是朱培坤寂寞的原因所在。生命科學之美自2012年11月28日刊出第一期以來，《發現深港》已連續刊出了34期，我們爭取每周為讀者獻上一道文字和視覺並茂的精神大餐。為此，我們走入鮮有人走的古道、常人未去過的山谷和村莊，並親密接觸那些就在我們身邊卻為人所忽視的或宏大或微小的世界。我們用不同于新聞語言的文字、飽含感情的圖片踐行當初開欄語的承諾：發現不一樣的風景。如今，《發現深港》開版即將一周年，我們從零散的主題開始，已逐步形成了自己與眾不同的定位與風格，並在今年開始推出系列報道。如果說“外來入侵物種系列”打開了另一扇全面視角的窗戶，那麼“深圳海島調查”則真正體現了南方都市報在大規模深度題材上的深厚實力。從今天開始，我們推出“發現深港”的第三個系列報道“生命科學系列”。深圳研究機構與高校的缺乏使它在科學研究上不能與其他城市相提並論，但它自有其特色，高新技術企業在深圳是支柱產業，企業層面的科學研究發展蓬勃，尤其是生物、醫藥技術企業在深圳乃至全國的高新技術企業中都有一定地位，這些企業研究的特點往往是貼近市場、貼近人們的生活，並很容易轉化為生產，與百姓生活息息相關。我們的系列報道就是將目前發生在深圳的最尖端的生命科學展現給讀者，讓大家一同領略科學之美妙。正如本版開欄語中所述：龐大科技背後的細膩，冰冷機器閃耀的溫情，同樣美好。它也屬於基因排列組合的神奇驚嘆號，以及對生命的讚美。策劃：普德法 亞牛 謝江濤統籌：普德法 亞牛 張哲 劉曉燕主筆：南都記者 劉曉燕攝影：南都記者趙炎雄(部分圖片為翻拍)迷你倉