编辑同志肖若男约我将中国植物学会1989年年终茶话会上的讲话写出来。当时因想到外国有人提到现在的科学技术发展很快,在科研工作中充满了成功的机会和失败的风险。因有同感,而说了一些感受。
在五十年代讲基因和染色体是要冒风险的,因做多倍体育种有时不能不讲。到八十年代,基因工程成了大热门,而在高等植物的长期育种实践中又觉得好像并不是那么回事。从一个极端,走到另一个极端,似乎都过了头。
小黑麦多倍体育种的启迪
1937年发现秋水仙素加倍染色体的作用时,给植物育种者突然打开了一个广阔领域的大门。在高等植物里有一半的物种是多倍体植物。将古多倍体也算进去,此数达到80%。以往的育种只能在种的范围内培育品种。而多倍体育种,培育的则是新物种或新作物。从高等植物里有这样多的多倍体物种这一事实来推论,多倍体育种似乎应该是比较容易并充满机会的育种新途径。我们将小麦和黑麦两个作物通过杂交和染色体加倍技术,只要两年时间就很容易地将它们合并在一起成了新物种小黑麦。但谁会想到要将这个人工合成的小黑麦培育成具有经济价值的新作物竟会需要一个世纪以上的时间!早知如此,恐怕没有人去冒这个风险。科学大概就靠对难度缺乏预见性才得以发展,不然在科技领域里那会需要这样多的无名英雄。小黑麦存在结实差,种子皱瘪的问题。但这并不是从小麦、黑麦亲本带来的,而是在合成的新种上新出现的。所以,这些新出现的严重缺点显然不是由于什么不良基因所造成的,因为亲本的基因都是好的,但来自双亲的基因组合在一起后,产生了不协调的因素,这个问题就出在基因相互关系上。打个比喻,如果将两个很好的老工厂简单地合并在一起成为一个新厂,如不加以调整,新厂很可能什么也生产不出来。这里的调整,事实上就是对人的相互关系重新安排,也就是对生产关系作了调整以后,这批原班人马和原有装备合起来生产,才能协调起来生产出新产品。对小黑麦作类似的调整就是小黑麦育种。
作物育种途径的思考
我们通过40年的育种工作才明白,通过多倍体技术人工合成新物种,这一步还没有进入育种领域,不属于育种工作,而仅仅是用一种特殊技术制造了可供育种工作利用的新材料。经过一番改造以后,小黑麦才有可能具备必要的条件,战胜已经种了八千年的普通小麦,逐步扩大种植地域,成为有价值的新作物。所以在高等植物的育种领域里,新技术和高技术常用来制造新的原材料,或新的种质资源,以补充自然资源的不足。因此,严格地说,把生产人工资源的新技术或高技术称为育种途径或育种技术是不妥的,而且往往导致产生严重的副作用。外国也有人提出来,将育种新方法依赖于基因工程去解决问题是一种误解。因为通过这个新技术所生产出来的是人工资源,不会是生产上立即可用的新品种。而且新资源是否能发挥其预期的作用,还得经过育种程序的严峻考验。误以为基因工程能直接生产出人们寄予厚望的超级品种,处理不好,将带来战略性或方向性错误的严重后果。这对发展中国家可能造成的危害会远大于发达国家。
结构基因与生命科学
有人预言,21世纪琦争是生命科学的世纪。这个预言是由遗传学从60年代起不断公布惊厂人的发观而产生的。如遗传密码和基因,不分高等、低等和动物、植物均可在生物界通用;高等生物的结构基因都是断裂的;在一个染色体组中结构基因都是单拷贝的而重复顺序的拷贝数可以高达十万、百万;结构基因在基因组的全部DNA中所占的比重,在物种中有一种明
显的趋势,即越是高等动、植物结构基因含量越低,人类的结构基因估计只占10外左右,等等。
有人估计,在遗传学研究中,每解决一个问题,同时就会提出十个新问题,这是一门科学在发展最巅峰时期的特点。
问题越研究越多,问题越多,科研机会当然越大。现在从育种的角度来看遗传学,最大的机会似乎就在占90多的非结构基因的DNA上。如果我们将结构基因的DNA比作计算机上的“硬件”,其余90%的DNA就相当于计算机的“软件”。人类社会的发展似乎也有极相似之处。生产水平越低,生产力(硬件)所占的人力比重越大,生产关系(软件)所占的人力比重,越低。但在美国现在却相反,从事生产的人力即相当于结构基因的DNA“硬件”只占总人口(总DNA)的30%左右,而70%的人都从事服务性,协调性的工作(软件),估计到21世纪还会继续上升,达到90%左右,同人的非结构基因DNA所占的比数一样上这是偶合,还是规律?是个有趣的问题。
育种工作的机会与风险
在作物育种土作中遇到的难题不在结构基因上,而是在基因数目不清,对环境变化非常敏感,控制着产量和品质,抗逆能力,适应能力等一系列数量性状的微效多基因上。对结构基因已经研究出一套办法,如用细胞遗传的方法将性状的表达同基因在染色体上的部位明确地联系了起来;用分子遗传学的方法将它们克隆出来,分析它们的核苷酸顺序,用分子杂交的方法使内涵子的数目和部位显露出来;用酶学的方法切割和拼接结构基因的DNA并转移到选用的任何受体上去。这一套使人惊叹不止的高技术对多基因仍然束手无策。因为对一个数量性状来说,即无法知道控制它的基因数,也无法确定它们分散在那些染色体上。对数量性状的研究采用了完全不相同的另一套办法,就是数理统计。从微效多基因这个名称上就能看出来,它们若隐若现地表露在一大堆数字后面的,究竟是什么?都尚难以确定。如果大胆地将数量性状理解为起协调作用这部分DNA的作用结果,相当于人类社会生产关系部分对生产力,产品数量和质量的影响,或也就是计算机软件对硬件功能的综合效应。这显然是尚处于朦胧中的一个巨大的新领域,现在连用什么方法来研究它都还不知道。但有一点是清楚的,在这个领域里如能有所发现,有所前进,将都是开创性的,这里充满了机会。但由于尚不知道它的难度有多大,因之,也充满了风险。
科学研究工作的迅速发展,会给我们提出许多使人感兴趣的新问题,抓住它们,这就是机会,从这里会产生新一代的一流科学奇才。事情总是一分为二的。机会越大,冒的风险也愈大。因为你要闯进去的是未知领域,你在那里可以犯各种各样的错误而导致失败。只有我们的年青人,不畏风险,抓住机会,全力以赴,坚持到底,中国的科研事业一定会兴旺发达起来,并以数量和质量的双重优势赶上发达国家
（作者系中国科学院院士）
