育种魔术师喻树迅

1、育种魔术师喻树迅(2008.12.8)棉铃虫无法控制欢迎收看科技苑。从今天开始，我们科技苑栏目将播出改革开放30周年的10集特别节目大地之子，推出10位在我国农业科技领域作出重大贡献的科学家。首先介绍：育种魔术师喻树迅，博士生导师，现任中国农科院棉花所所长。上世纪九十年代，一场毁灭性的棉铃虫灾，使我国的棉花产业濒临绝境，危机时刻，喻树迅和他的科研团队，以高度的民族责任感，奋发图强，仅仅用了一年零八个月，研发成功第一批转基因抗虫棉，我国成为继美国之后世界上第二个拥有自主知识产权的转基因抗虫棉的国家。紧接着，他们又研制出了双价抗虫棉和转抗虫基因杂交棉，棉花抗病虫能力提高的同时、增产20%。正是育种

2、学家的这三步跨越，将我国的棉花产业带上了光明之路。1992年。我国黄淮流域的棉区经历了一个触目惊心的黑色之夏。几乎没有任何征兆，棉铃虫就爆发了！这个推行蚕食政策的“黑客帝国”，以每天1000多公里的速度迅速席卷了黄淮流域的广大棉区。喻树迅：农民总结的是棉铃虫什么都吃，除了电线杆子不吃，它什么都吃。为了对付铺天盖地而来的虫子，棉农们能做的只有一件事：用农药顶！农户：天天打。那也没办法，因为虫害太厉害啊。打药遍数越来越多，浓度也越来越大，甚至几种药混在一起打。农民：有什么药都打什么药。农民：那用量用到啥程度，按比例就增加了倍数了。农民：都不按说明书上来打，比方说是用50cc吧，我们都是成倍，我们甚

3、至200cc。然而，农药的作用却微乎其微。心急如焚的科学家从棉田里采集了棉铃虫，放进配制好的农药液中。然而，令他们震惊的是，虫子在药液泡了一个小时后，竟安然无痒，就像在清水中泡了个澡。喻树迅：几十年，长期用这个化学农药，用了农药以后，棉铃虫自然产生了对农药的抗性。喝着农药长大的一代代棉铃虫早已练就一副钢筋铁骨。化学农药没能制服棉铃虫，却让很多背着喷雾器的农民倒了下去。棉铃虫灾持续的四年中，因喷洒农药中毒的棉农多达24万人。悬赏100万寻求良方无奈之下，政府只能号召大家人工捉虫。喻树迅：号召那个中小学的学生停课去抓棉铃虫。农民：全家老少，找别村的人，每个人一上午能抓四五百条。农民：有时候抓七八百

4、条。喻树迅：当时，一个乡一天能抓几卡车。然而，棉铃虫的繁殖力惊人，怎么捉也捉不完。忙到头来还是一场空，很多棉农不得不忍痛把棉花连根拔起。喻树迅：有些棉花基本上是没有收成，大部分棉花就是减产了50%以上。农民种棉花基本是亏本的，所以基本上是一种毁灭性的灾害，达到这种程度。两三年间，我国的棉花种植面积从一亿亩锐减到6千万亩，国家与棉农的经济损失超过400亿。纺织业停顿、出口创汇大幅缩水。全国棉花产业濒临绝境。喻树迅：眼看到我们国家纺织工业发展的那么兴盛，那么强大，瞬间之后就失去这种能力，那首先心里是非常心疼的，很悲痛的。当时的情况比较危急，当时农业部长就发出了这样的谁治住棉铃虫，奖他一百万。在90

5、年，那时一百万是个天文数字啊！悬赏100万只为小小棉铃虫，可想事态的严重与无奈！然而，出路究竟在哪里呢？美国公司找出解决方案就在棉铃虫肆虐中原大地的第三个年头，在遥远的太平洋彼岸，全球最大的农业化学公司之一美国孟山都公司，一个最新的科技成果转基因抗虫棉诞生了。简单地说，转基因技术就是把某个特定的外源基因转入到生物体中，形成人们需要的新性状。而转基因抗虫棉的奥秘也在于此。科学家把苏云金芽胞杆菌中含有一种简称bt的基因转入棉花种子，就能产生一种杀虫的晶体蛋白。当棉铃虫吃入含有bt基因的棉花时，就会被毒死。喻树迅：棉铃虫是碱性胃，人的胃是酸性胃。它在棉铃虫碱性胃里面发生了反应，它就像棉铃虫得了胃溃疡

6、，马上棉铃虫就上吐下泻，它就拉稀了，它吃了几口之后，棉铃虫就胃溃疡以后，自然就死在那里了。晶体蛋白在棉铃虫的碱性胃里成为毒蛋白，而在人的酸性胃里就变成了营养物质，所以，晶体蛋白对虫有毒，而对人来说却是安全的。bt棉最大的好处是，少用甚至不用农药，却能够有效控制害虫。对于危难中的中国棉花产业，转基因抗虫棉无疑是一道充满希望的曙光。然而，想要借这道曙光照亮中国的棉田，却必须付出高昂的代价。喻树迅：他们当时要求的条件比较苛刻。第一个要收取我们的费用是9000万美金。最不可接受的就是说，他跟我们合作，他要我们停止抗虫棉的育种。剥夺了自主研发抗虫棉的权力，将来我们国家就永远不可能获得有自主知识产权的抗虫

7、棉品种。喻树迅：按照那个条件，你这个创新能力没有了，没有了就只能受他的，但是他想让你种，你就种，不想让种就不能种。他说多少钱一斤你就多少钱一斤，你就没有发言权了。作为中国的育种专家，是不甘心的。喻树迅：我们做棉花育种家，首先是一种责任感。棉花所是国家的科研单位，理所当然要在科技上解决这些问题，所以这样就把抗虫棉提到一个议事日程，提到一个非常重要的地位。国产之路如何继续那时，喻树迅还是一个年轻人，他和他的一大批年轻同事们，兴冲冲地投入到研发工作中，踏上了艰难的自主研发国产抗虫棉之路。很难相信，生物领域前沿的转基因抗虫棉技术，竟是从河南省安阳县白璧镇大寒村旁的这个小院里起步的。当时的条件，只能用简

8、陋两个字形容。刘传亮：过去就是吃完饭就是去办公室，晚上是经常加班。为了实现国产化抗虫棉的梦想，每一个科研人都在全力以赴。1996年，棉花所转基因研究与应用课题组，利用农科院生物所的基因做转化，培育转基因材料。实验到了最后的冲刺阶段，人们都在迫切地等待一个关键的结果。一天清晨，课题组的刘传亮像往常一样来到了实验室，当他的视线落到培养皿上的那一刻，刘传亮几乎不敢相信自己的眼睛！刘传亮：见了“胚性愈伤”，就能成苗。“胚性愈伤”正是人们翘首以待的那个关键结果。出现胚性愈伤，就说明bt基因已经转到棉花组织中了，再用这种组织培养的棉花幼苗，就具备了杀虫的性能，所以说，胚性愈伤是非常关键的一环，得到这种组织

9、，就意味着成功的到来。刘传亮：刚开始，国内外转的都是别人的品种，那时候我们头一次转的时候，转我们棉花所自己的品种。我们自己品种出现了胚性愈伤，就是说在棉花所转基因技术体系，就是说有成功的希望了，所以是很高兴的。转基因技术获得了成功，就此，科研人员获得了一批宝贵的抗虫基因材料，自主创新之路迈出了跨越性的一步。然而，要想拯救中国的棉花产业，真正服务于广大棉农，这只是第一步，必须尽快利用转基因技术研制出抗虫棉新品种，才能将科研成果转化为真正的生产力，实实在在种到棉田，去对付棉铃虫。郭香墨：当时我们憋足了劲，要培育出来具有中国自主产权的转基因抗虫棉，和美国的品种做一个抗衡。bt抗虫棉诞生仅仅用了一年零

10、八个月，喻书迅带领的科研团队就率先在国内培育出第一批转基因抗虫棉。经过试验，在不打农药的情况下，吃了抗虫棉，80的棉铃虫就会死亡，甚至有的棉株可以达到100。转基因抗虫棉研制成功，我国成为继美国之后世界上第二个拥有自主知识产权的转基因抗虫棉国家。然而，育种学家的思考并没有停下来，因为，理论上还存在一个问题如果长期使用只转了bt基因的抗虫棉，那么，生命力顽强的棉铃虫很可能会对单一杀虫蛋白产生抗性。郭香墨：单价bt基因棉铃虫对它产生抗性的机率，一般是10的6次方之一，这个机率。而搞成双价转基因抗虫棉以后，这个棉铃虫对于两个基因同时产生抗性的机率就大大的降低，降低到10的12次方之一。所以说，如果能

11、再转一个外源基因的话，那么棉铃虫产生抗性的机率就大大降低了，这样，抗虫棉的生命力也会长久。面对新的挑战，喻树迅带领的科研团队又开始了新一轮的科研攻关。这一次，他们主攻的方向是国外没有成功先例的双价基因抗虫棉。也就是说，再转一种新的外源基因加入对付棉铃虫的战斗中来。刘传亮：它其中一个是bt，另外一个是cpti。郭香墨：cpti基因，它主要产生着一种豇豆胰蛋白酶抑制剂，它实际上也是一种有毒性的蛋白，这种毒性的蛋白通过抑制棉铃虫的消化，使棉铃虫产生厌食。刘传亮：使昆虫就没法有效地利用营养，就是饿死了。转入植物体内的两个基因可以产生协同和互补的作用，就如同在棉花中放入了两颗定时炸弹，棉铃虫咬了棉花，一

12、方面，会逐渐厌食，另一方面，会消化不良，导致胃溃疡，有了这两种基因双保险，棉铃虫就在劫难逃了。1998年，双价基因抗虫棉研制成功，我国成为世界上第一个拥有双价基因抗虫棉技术的国家。面对洋品种的压力正是凭着一股子不服输的劲头，育种学家在转基因抗虫棉技术的研究上冲到了生物领域的前沿，然而，就在我国的科研达到世界领先水平的时候，市场危机的阴影却在不知不觉中笼罩了过来。就在我国还处于转基因抗虫棉品种的研制和储备阶段的时候，美国的抗虫棉却已悄然挺进了中国市场，并迅速占领了几乎所有棉区。喻树迅：国外的转基因的品种占我们国家转基因棉花品种面积95%。我们国立的品种只占5%。这种被外国垄断的局面让中国的育种专

13、家感到说不出的难过。喻树迅：美国抗虫棉占领我们中国市场的时候，作为我们国家最高的棉花研究机构，棉花所，我们就感觉到压力非常大，感觉很被动。同样优良的抗虫性能，为什么洋品种就能迅速占领国内市场呢？喻树迅：基因再好，你的品种不一定说它抗虫性好，它产量就高，它抗病性就好，这是两码事。问题的关键还是产量。虽然国产的双价抗虫棉在抗虫性上很具优势，但相对来说，产量却是一个薄弱环节。喻树迅：重要的的问题就是提高产量，因为棉农它这个效益不高，他不会种棉花。要想打败洋品种，夺回自己的市场，就要尽快培育出性状优良、高产量的抗虫棉。喻树迅：产量上第一个措施就是发展抗虫杂交棉。郭香墨：利用杂种优势可以提高我们棉花的产

14、量10%到20%。育种学家通过杂交、回交等手段，把有利的性状综合起来，聚合到一个群体中，这样就大大提高了国产转基因抗虫棉的综合水平。在这场不见硝烟的市场争夺战中，各国的科学家都同时在实验室里展开了一场特殊的育种竞赛，谁先出成果，谁就赢得市场。国产品种优势不到四年的时间里，榆树迅带领棉花所的科研人员，先后培育出了“中棉29、种棉41、种棉45等系列抗虫棉新品种。跟美国的品种相比，这些土生土长的转基因抗虫棉，适应性更强、除了能更好地抗棉铃虫，还能抗黄萎病，最重要的是，棉花产量增加了20%多。目前，喻树迅和他的同行们已经研制出了40多个适合于不同棉区特点的国产抗虫棉品种，并逐步在全国各大棉区推广开来。郭香墨：从生态区域来讲，我们培育的有适合黄河流域种植的，也有适合长江流域种植的。从棉花的类型上来讲，有适合麦棉套种的中早熟抗虫棉，还有适合棉花直播的这样的转基因抗虫棉。这些新研制的国产抗虫棉，产量和性能都超越了洋品种，优势也就显现出来，所以，棉农也从种进口抗虫棉纷纷转向种国内的品种。市场份额由最初的5%，迅速扩大到目前的近98%，彻底扭转了外国公司垄断中国市场的局面，有效地保护了国家和棉农的利益。对于喻树迅和他的科研团队来说，他们经历了一场艰辛的育种攻坚战，一打就是十多年，最终他们赢得了一个漂亮的翻身仗，育种专家们当初那个自主创新的梦想也终于实现了。喻树迅：作