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向仲怀:新丝绸之路上的驼铃

2012-04-17张文娟

中国农村科技 2012年5期
关键词:驼铃蚕业家蚕

■本刊记者 张文娟

他和他的团队绘制了世界第一张家蚕基因组框架图。他和他的团队成功绘制了世界第一张家蚕基因组精细图,同时绘制了迄今最详尽、最具应用价值的昆虫基因组遗传多态性图谱——蚕类基因组变异图谱,并开发出我国第一个转基因新型有色茧实用蚕品种。

他让已经被排斥在世界蚕业技术体系之外的中国重新跻身在舞台的聚光灯下,在74岁高龄的今天,他仍然怀揣着让“21世纪丝绸之路在中国再创辉煌”的梦想。

他是中国工程院院士、农业部蚕桑产业技术体系建设首席科学家向仲怀——正是在他的带领下,我国的桑蚕产业成功摆脱了受制于人的局面。

与家蚕结下不解之缘

1954年,17岁的向仲怀考入了西南农学院(现西南大学)蚕桑系,从此,他就与家蚕结下了不解之缘。

1958年向仲怀毕业后,选择了留校教书和开展科研工作。上世纪50年代,四川省射洪、三台等地蚕病流行,大部分家蚕都得病死去,蚕农们损失惨重,但却苦于找不到病因而无法有效抑制蚕病,急得蚕农们如热锅上的蚂蚁一般。当时,向仲怀和他的同事们临危受命,前往一线调查原因,每天跑蚕房、做实验、查病因成为向仲怀的必修课,而那个时候,条件简陋的他们仅有一台显微镜。功夫不负有心人。4个多月后的一天,向仲怀终于从一包被遗忘的蚕种里,发现了蚕病的根源——壁虱寄生在蚕体上,终于化解了困扰蚕农们的难题。

1988年,向仲怀申请“桑蚕基因库”项目研究。该项目整理了自20世纪40年代以来保存的家蚕基因资源品系及世代记录资料;建立完善了长达100余世代的谱系记录,并收集、引进和研究发现新的突变系,将保存基因系统扩充至400个;建立我国历史最久、存系最多的家蚕基因库,初步建立了一套家蚕连锁分析标记基因系统;解决了我国蚕学研究与产业发展的遗传资源问题。

上世纪90年代初,随着现代生物科技的发展,我国开展家蚕分子生物学及遗传工程研究的条件逐步成熟。向仲怀抓住时机,建立我国第一个“桑蚕分子生物学及遗传工程研究室”,开展前沿科学研究。在家蚕基因组研究领域,1995年向仲怀、李振刚等提出“中国家蚕基因组计划”,随后在科学基金资助下开展家蚕EST研究,并迅速取得突破。

为了家蚕基因组研究,向仲怀甚至三次请辞西南大学校长职务,原因是“不想再欠家蚕基因组研究巨债”,他说:“中国是栽桑养蚕、缫丝织绸的发祥地,丝绸是中国的骄傲,而丝绸的灿烂源于家蚕的奉献。中国的蚕丝是一个标志性产业,有5000多年的栽桑养蚕的历史,桑蚕是我国的重要产业,目前我国的蚕茧和生丝产量占世界总量的70%,而日本的蚕学研究一直处于世界领先地位,如果在这方面我们不能占有一席之地,相关的知识产权就会丧失,产业发展就会受制于人,既愧对祖先,也愧对子孙后代。蚕业科学不止是一门科学,还是民族文化的载体。中国最古老的文字——甲骨文,到目前为止能辨认的字大概有1200个,其中和蚕丝有关的就有200多个。蚕丝对中国文化的影响可想而知。作为这个学科的研究者,我有责任把蚕业科学发扬光大。校长的行政工作太多,而现在的大学需要年富力强的人来担当,当校长就不可能全力搞学术。”

当了7年大学校长的向仲怀,最终将全部的精力投入到对蚕桑的科学研究工作中来。

完胜日本取得基因组

我国是世界蚕业发祥地,有5000多年养蚕史。然而,近百年来,世界蚕丝业的中心发生了几次大的转移:先是从中国转移到欧洲,再从欧洲转移至日本,现代蚕业技术体系为日本在20世纪中叶创建。

2000年后,人类基因组计划的完成,功能性基因组的研究,成为科技界国际竞争热点,家蚕基因测序更是备受各国关注。

2001年,以日本为首的国家,召开了一系列家蚕基因组会议,故意将中国排除在与会国之外。2003年3月,日本启动了家蚕基因组计划。日本要单干,目的是想在国际竞争中处于垄断地位,抢占知识产权。得此消息,时任西南农业大学校长的向仲怀意识到,没有实力是没有发言权的,中国必须紧急启动家蚕基因组前期工作,而且要赶在日本之前完成,因为科学只有第一,没有第二。于是向仲怀采用“非常手段”,冒着巨大的风险贷款3000万,带领他的团队同中国科学院北京基因组研究所合作(北京基因组研究所也投入3000万),进行家蚕基因测序工作。工作量大,任务繁重,所有同志一起奋战,每天工作12~18个小时,晚上还要开会,80天就高质量地完成了任务。2003年10月,中国家蚕基因组框架图绘制完成。此时,日本方面还没有传出测序完成的消息。在这场争夺家蚕基因组的战役中,中国完胜。

家蚕基因研究不断收获硕果

家蚕基因组计划的完成,标志着我国蚕业科学已从传统的学科步入现代科学前沿,从2003年开始,西南大学家蚕基因组研究团队先后绘制完成了世界首张家蚕基因组框架图、家蚕基因精细图、高精度遗传变异图谱,由此奠定了我国在家蚕基因组研究中的世界领先地位。

我国家蚕基因组生物学国家重点实验室向仲怀牵头的研究团队利用家蚕基因组框架图、精细图和全基因组表达芯片等研究成果,经过4年潜心研究,在转基因家蚕及其在素材创新的基础理论与关键技术研究、人才培养等方面均取得了新进展。

该研究团队完成了家蚕转基因关键理论及技术体系的构建,建立了高效家蚕转基因技术体系,其效率居国际领先水平。克隆并鉴定了25个家蚕重要功能基因,20个生物反应器及素材创新相关基因和32个启动子/调控元件。创制各种转基因素材37个;申请国家发明专利17件,获授权4项;在国内外学术刊物上发表论文27篇。培育获得的1对转基因有色茧实用蚕品种,完成了缫丝、织绸及茧丝性能鉴定,在重庆合川、广西南宁等地进行了试验推广,平均每饲养一张蚕种较普通的白色茧品种可增加蚕农收入1000元左右。

这些研究成果不仅为理解昆虫表观遗传学调控提供了重要的参考资料,还将有助于日后科学家人工掌控家蚕吐丝的粗细、颜色等各种产丝性能,增加家蚕研究培育的经济价值,提升丝绸制品品质。

目前,家蚕基因组研究重点正在向关心农民的方向转化,将通过改造家蚕基因,使其能抵抗各种病毒,提高存活率,方便蚕农粗放养殖。同时,基因研究还发现,家蚕基因突变后与人类某些疾病基因,如心脏病、癫痫、肥胖症极为相似,这样就可以对突变的家蚕基因使用药物并检查药效,筛选出效果好的药物,从而推测药品对人类病毒基因治疗的有效性,对医疗研究的发展也将起到推动作用。

让丝路驼铃再度唱响

如今,74岁高龄的向仲怀院士仍然坚持工作,推动国家重大研究任务和学科前沿性课题。在向仲怀看来,家蚕不仅是用来制桑蚕丝,或者制作真丝衣服,它浑身都是宝。他说,桑树由于其环境适应力强,可以大规模运用在干旱、半干旱地带,起到“生态植被修复”的作用。比如说,重庆黔江地区就是用桑树来治理石漠化的。他更是指出,家蚕所吐出来的蛋白可以制作合成药,并用于防治猪瘟、鸡瘟等。据了解,向仲怀的团队现在正在进行这种疫苗的实验,实验成功后就可以进行试用。

向仲怀最喜欢的歌是《丝路驼铃》,这首由他填词的歌曲,很是吸引人的眼球:“驼铃叮当,原野唱响,丝绸古道,笛声悠扬,一条中华文明的彩带织就了人类的梦想……花绫蝉衣,日月同彰,帛书万卷,科技之光,丝路驼铃再度唱响,蚕丝之光弘扬天下……”这首歌唱出了向仲怀的心声,而正是在向仲怀等一批蚕业科学工作者的引领下,我国家蚕基因研究成果已惠及蚕业。我国蚕业科学家以现代科学技术“重建21世纪丝绸之路”的宏伟目标正在实现。

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