範雲六：中國女院士的基因工程之路_風聞

範雲六，湖南長沙人。農業生物工程專家。1952年畢業於武漢大學。1960年獲蘇聯列寧格勒大學副博士學位。現任中國農業科學院生物技術研究所研究員；國家973計劃專家顧問組成員；農作物基因資源與基因改良重大科學工程學術委員會主任；國際HarvestPlus項目中國負責人，中國工程院院士，生物科學博士，博士生導師。

作為國家農業基因工程的學科帶頭人，於20 世紀80 年代初在中國農業科學院創建了分子生物學實驗室，率領團隊分離、合成了抗棉鈴蟲Bt 基因和蠍毒基因，為培育抗蟲棉新品種奠定了基礎；從真菌裏克隆出植酸酶基因，成功實現了將植酸梅基因轉入玉米並獲得穩定遺傳的轉基因玉米純合體，為進一步產業化打下了基礎。在國內外核心學術刊物上發表研究論文、學術報告200 多篇，出版專著5 部。先後獲得國家科技進步二等獎、國家技術發明二等獎、農業部科技進步二等獎各1 項, 國家發明專利多項。是中國轉基因棉花、水稻以及植酸酶玉米的引領者。

正文：

（中華讀書報，陳菁霞）走進範雲六的實驗室，就像是走進了一座小型的生態植物園。各種各樣奇異的，叫不出名目的植物，碧綠，鮮活，在補光燈的映射下，煥發出美麗的光彩和光芒。範雲六亦如這些植物一樣美麗，身材嬌小，膚色白皙，79歲的高齡，竟看不出多少的老態來。似乎，時間在她的身上放慢了腳步似的。

而就是眼前的這位老人，在她幾十年的科研生涯中，最早建成我國DNA體外重組質粒；建立了農口第一個分子生物學研究機構；率先將分子生物學技術應用在農作物遺傳改良；國內最早獲得轉抗蟲基因的水稻及棉花，並獲得延緩害蟲對轉單一Bt基因植物產生抗性的科學數據；開發了具有優越酶學性質的乳糖酶及其高效生產新途徑……

因為這些成績和成就，範雲六於1997年當選為中國工程院院士。這也成為她故鄉的驕傲和榮耀——她是工程院第一位、也是（至今）唯一的湘籍女院士。

叩開成功之門

範雲六1930年出生於湖南長沙。沒幾年，就趕上了“盧溝橋事變”，日寇大舉發動侵華戰爭。時代的動亂打亂了這個小女孩童年的幸福和平靜。1944年，正上初中二年級的範雲六，在舅舅的帶領下開始了顛沛流離的逃難生活（其時父母已遠避貴州）。白天，他們躲進農民在山上搭起的小草棚，晚上才敢偷偷地出來找點東西吃。她親眼目睹了許許多多的同胞慘死在日本人的屠刀之下，她的一個姑姑便是在日本兵的迫害下，被逼投水自殺。這些，長久地留存在範雲六的記憶裏，雖然苦痛，卻也使她警醒：國之不國，何以家為？

抗戰勝利了，範雲六一心想重返學校。這時，恰好大姐剛從浙江大學化工系畢業，失業在家。範雲六拾起了課本，讓大姐幫助補習數學、物理、化學等科目。自身的努力加上大姐的耐心輔導，不出半年，範雲六便以優異的成績，考上了長沙著名的教會學校福湘女中，並且跨過初三，直接升入高中一年級二期。

福湘女中環境優美，管理也極其嚴格。學生們兩週才被允許出一次校門。但範雲六並不覺得苦悶，相反，生性活潑的她，喜歡唱歌，跳舞，喜歡聽古典音樂，打排球，被選進校排球隊打第二排。範雲六的生活裏充滿了歡樂。

1948年，範雲六高中畢業了。她面臨着人生道路上的第一次選擇，考哪個大學，報什麼專業，心裏沒有一點底。大姐建議她學農業化學，因為實用性強，畢業後好找工作。範雲六聽從了姐姐的意見，當年以第一名的成績考上了武漢大學農業化學系。

四年的大學生活，珞珈山下的美麗校園，尤其是武大自由、開放的學風，給範雲六留下了終生難忘的美好回憶。範雲六説她太喜歡武漢大學了。在那裏，可以隨便到哪個學院去選修自己喜歡的課程，也可以到圖書館查閲最新的科技信息。同時，學校還鼓勵學生利用課餘時間去做家庭教師，培養自強自立的生活態度和生活方式。

武大讀書期間，教土壤微生物學的陳華癸教授對範雲六的影響最大，她一生的科研方向就是受他的影響選定的。“受陳教授潛移默化的影響，我對微生物這一學科產生了濃厚的興趣，這也是我致力探索微觀世界奧秘的開始和源動力。從根本上説，是我以後鍾情於分子生物學併為之奉獻了我全部精力和熱情的轉折點。現在回想起來，我總覺得，一個人的命運與事業開始可能就隱藏在一個不為你所知的地方，直到有一天，你的智慧受到了啓迪，你的思想受到了碰撞，才有機會叩開成功之門！”在《中國工程院院士自述》中，範雲六表達了對恩師的愛戴和感念。

1952年，大學畢業的範雲六小試“牛刀”，竟然出手不凡，當年從事矽鹽酸細菌研究發表的論文，至今仍被該領域的研究人員引用。其時正處於新中國建國初期，各行各業都急需優秀的專門人才。1956年，經過層層選拔，範雲六被派往蘇聯列寧格勒大學留學，主修微生物專業。導師給她的題目是羽扇豆（lupin）根瘤菌固氮有效性研究。這是她第一次真正從科學角度研究探索微生物與植物的相互作用關係，為今後從事農作物基因工程研究奠定了基礎。1960年，她獲得生物學副博士學位，帶着平時省吃儉用節約的錢買下的大批科技書籍和資料，踏上了歸國之路。

科研生涯之始

祖國向學成歸來的兒女們張開了温暖的懷抱。時任國務院科學技術委員會主任的聶榮臻元帥親切接見並宴請了他們，勉勵他們利用學到的知識多為中國的發展做貢獻。範雲六被分配到中科院微生物所遺傳室工作，帶領一個科研小組開始了獨立科研生涯。由此，她成為我國微生物學領域中最早從事分子遺傳的科學家之一。

“可以説，這是我科研生涯的真正開始。”科研上的道路才剛剛發端，物質生活上，範雲六在那個特殊的年代也經歷了種種的曲折和艱難。剛從蘇聯回來時，一家三代同住在13平方米的房子裏，連張書桌也擺不下，一個人洗澡，全家人都得出去。那時，每天晚上匆匆吃了飯，女兒趴在飯桌上背書，兒子趴到縫紉機上做作業。待他們做完了，才輪到她和丈夫趴到飯桌和縫紉機上做科研。

基因工程最早是在微生物學領域裏建立和發展起來的。1972年，美國斯坦福大學的Berg教授等人首次用限制性內切酶切割病毒SV40DNA和噬菌體DNA，經過連接組成重組DNA分子，這是世界上第一個重組DNA分子。1973年，Cohen等進一步實現了細菌間性狀的轉移，他們在含四環素和新黴素的平板中選出了既抗四環素又抗新黴素的重組菌落，標誌着基因工程的誕生。基因工程的出現，受到了各個國家的極大關注，其理論和實踐意義非常重大，將為解決世界面臨的能源、糧食、人口、資源以及環境污染等重大問題開闢新途徑，並直接關係到醫藥、輕工、食品、農牧業等傳統產品的改造和新產品的形成。從這個意義上説，如果沒有質粒分子生物學的研究，基因工程就失去了存在和發展的基礎和可能。

正是敏鋭地意識到基因工程這種巨大的應用潛力，在中科院微生物所工作期間，範雲六率先開展了基因工程的基礎性工作——質粒(一種細菌細胞內獨立存在於染色體之外的DNA分子)的分子生物學研究。1976年，她在國內第一個發表了質粒分子生物學方面的科研報告。3年後，率先建成了DNA體外重組質粒。由於範雲六出色的工作，1979年，世界著名的基因工程創始人之一Cohen教授特邀她在國際細菌質粒大會上向眾多世界分子生物學家作報告。1980年，國內遺傳學界的泰斗和奠基人談家禎教授邀請她在復旦大學舉辦的全國基因工程講習班上作報告。這次講習班對中國基因工程研究的啓動與發展起到了積極的推動作用。

1980年，範雲六再一次走出國門，以訪問學者的身份分別到美國威斯康辛大學和西北大學進修，繼續從事質粒分子生物學研究。在美國的兩年，她親身感受到了西方發達國家的科技優勢，以及在先進的科研體制下所產生的工作效率，這使她有一種時不我待的緊迫感。“要追，要趕，要走到他們前面去！”

半百之年的選擇

1982年年底，範雲六從美國回來了。那年，她已經52歲，用她自己的話來説，是“過了‘知天命’的年齡”。這個年齡重新確立科研方向，還想幹出一番事業，談何容易？她困惑，彷徨。基因工程涵蓋醫藥、海洋、農業等多方面，她當時有農業、環保和醫學三個領域可以選擇。到底今後的路如何走？選擇什麼作為下一步事業的發展方向和突破口？

其時，在世界“基因大戰”的硝煙中，中國政府也在不斷調整前進的方向。1982年，國家科委第一次把基因工程列為國家的“六五”科技攻關項目，並在“七五”攻關項目中加強力度，擴大研究領域。在陳華癸教授的建議和中國農業科學院領導的熱誠邀請下，範雲六於1984年來到農科院。當時，分子生物學領域在我國農口幾乎是一片空白，她創建了我國農口第一個分子生物學研究機構，並參與負責組建了生物技術研究中心，以及農業部農作物分子及細胞生物學重點實驗室。在分子生物學研究室建立初期，還得到了時任國家經委副主任朱鎔基特批的經費支持。

問及她半百之年從中科院到農科院來開始一項全新的事業，勇氣來自何處？範雲六的回答是對一項事業的“熱愛”和“無怨無悔”。而實際上，在灼人的情感背後，是她對中國實際和世界科技發展趨勢的前瞻和洞察。“學科分工越來越細，但綜合性也越來越強，多學科之間的交叉互補是科學發展的必然趨勢。20世紀80年代初，分子生物學對於我國農業來説還是一片空白，而西方先進國家已經開始瞄準農業這個全球性的問題來開展工作，並已取得了一定的成績。我國是個農業大國，農業新一輪的革命必須有賴於分子生物技術的有機結合才能實現。因此，我選擇了農業作為我事業新的起點。”

在農科院，範雲六開始了基因工程育種的研究。基因工程育種大大拓寬了基因源，可以從動物、植物、微生物中分離基因，並在三者間把基因相互轉移。她不顧別人的懷疑，認準方向，義無反顧，利用我國已有的生物技術基礎研究領域的有利位置，繼續進行原創性科研工作，下決心與發達國家爭奪生物技術領域的學術制高點。

抗擊棉鈴蟲

農業最大的敵人莫過於病蟲害，僅危害棉花的害蟲就有300多種。上世紀90年代，棉鈴蟲每年都給國家造成幾十億元的經濟損失，尤其在1992年，北方棉區減產皮棉8萬噸，棉鈴蟲造成的直接經濟損失超過100億元；1992年至1996年，棉農因防治棉鈴蟲而中毒人數超過24萬人次。由於棉鈴蟲很快就能產生抗藥性，棉農噴施農藥的次數，從1次到20餘次，最後把它放在農藥原液中，它依然悠然自在。

當時，美國孟山都公司在世界上第一個獲得了Bt殺蟲基因的專利權，並通過基因工程育種得到了抗蟲棉品種。1998年，孟山都公司搶先壟斷了中國抗蟲棉市場份額的95%，在中國遭受棉鈴蟲危害最嚴重的時候，他們曾提出以9000萬美元的價格將其轉基因抗蟲棉技術轉讓給中國。當國內正徘徊在“引進國外抗蟲棉”的十字路口時，為了捍衞民族農業生物技術產業的健康發展，打破國外的壟斷地位，範雲六毫不猶豫地選擇了自主研發抗蟲棉的道路。

早在國家863高技術計劃實施之前，她的實驗室在棉花轉基因技術方面，已經取得了重大突破。在範雲六的帶領下，不僅她本人的實驗室在國內率先掌握了抗蟲棉的關鍵核心技術，率先獲得了轉Bt基因的棉花植株，對天然Bt基因的密碼子進行人工設計優化，而且還領導全國形成了較完整的上中下游結合的研究體系，為中國抗蟲棉的產業化奠定了人才和關鍵核心基因技術的基礎。

除了Bt基因外，在她的實驗室還人工設計合成了在植物中能高效表達的昆蟲特異性神經毒素基因（蠍毒基因）。這些基因對棉鈴蟲有很好的毒殺效果，在同美國抗蟲棉競爭過程當中，國產抗蟲棉逐步取得優勢，打破了美國抗蟲棉的壟斷地位，全面提高了中國棉花產業開發的創新能力和國際競爭力。

當時，由於基因工程抗蟲棉研究取得的進展，胡錦濤、温家寶、宋健等國家領導人視察了範雲六的實驗室，聽取了她關於基因工程抗蟲棉研究進展的彙報。世界綠色革命之父——諾貝爾獎獲得者NormanBorlaug也訪問了這位中國生物學家的實驗室。

“我們不但要拿到基因‘元件’，還要讓需要的基因到植物裏安家落户。”在獲得了上述目的基因的基礎上，範雲六領導生物技術研究中心廣泛開展了植物遺傳轉化的研究，涉及的植物包括水稻、棉花、玉米、楊樹、馬鈴薯、番茄、油菜等。她採用原生質體、農桿菌感染、花粉管導入的方法，在國內最早獲得轉Bt基因的水稻和棉花植株；她研究出來的高抗二化螟、三化螟的水稻材料，為我國的水稻抗蟲育種展示了光明的前景；她將Bt基因導入水稻，使新的轉基因水稻對螟蟲的毒殺效果達到90%以上。

範雲六的這項工作，受到了國際同行和洛克菲勒基金會的重視。1996年，她應邀在東亞地區國際水稻生物技術大會上作學術報告。其研製的高效殺蟲基因，在2009年我國第一個批准生產的轉Bt基因抗蟲水稻中發揮了重要的作用。

改造玉米基因生產“綠色磷”

通常，人們一想到科學家的研究，總是會聯想到那些高、精、尖的科技問題。比如，火箭、衞星、原子彈等，雖然和國家命脈相連，但離老百姓的日常生活比較遙遠。作為基因生物學家，尤其是和農業緊密相關的生物研究領域，範雲六的每一項科研，都和蒼生百姓的生活產生了血脈相連、唇齒相依的關係。

攻克了棉鈴蟲問題之後，範雲六開始將目光轉移到改造玉米基因上來。她注意到，畜禽和水生動物的成長需要一種重要的礦物元素——磷。玉米、大豆等飼料中的植酸磷非常豐富。但是，由於動物體內缺乏“植酸酶”，很難吸收植酸磷。為此，畜牧業的飼料中不得不高價購買礦物磷進行添加。而與此同時，飼料原料中未被動物利用的植酸磷卻形成了高磷糞便，我國畜牧業每年有300多萬噸磷從畜禽糞便裏排放，極大地污染了環境。

雖然20世紀90年代，有人發現了以微生物發酵的方式生產植酸酶，以此降解植酸磷，釋放無機磷，供動物吸收。且植酸酶也得到了比較廣泛的應用，但如何節約成本和降低能耗一直是一個亟待解決的問題，也是我國畜牧業可持續發展和環境保護的重大課題。

早在10年前，範雲六的科研團隊就從真菌裏克隆出植酸酶基因，並獲得了國家專利，具有自主知識產權。現在，她選擇了玉米作為轉植酸酶基因的材料，是因為我國80%的玉米用於生產飼料。範雲六順利地在實驗室完成了轉植酸酶基因玉米的分子設計。她的科研團隊，用基因槍把含有植酸酶DNA的微彈直接發射到受粉9天后的玉米胚細胞內。在培養基裏，這些新型的細胞被培養成種苗。對每一批新種苗都要經過研究人員的DNA“檢驗”，不含有植酸酶基因的馬上被淘汰；還要對含有植酸酶基因的種苗的種子中植酸酶的活性進行檢驗，如果植酸酶的活性達不到飼料行業標準的要求，以及種苗在以後的大田成長中，玉米的產量、抗病以及植酸酶的活性等方面表現不好，也都會被淘汰。

這些珍貴的轉基因種苗開始時長勢很弱。那時候，物質條件差，温室門窗走風漏氣，夜間冷得像室外一樣；玻璃也灰塵蒙面，透不進多少陽光。第一輪，只長出幾十粒種子。為此，範雲六帶領大家修房、補漏、換玻璃，還買來鈉汞燈和電爐子增加光照和室温，在這樣的温室裏一種就是三年，直到後來搬進新建的温室。外國專家來參觀時稱讚説，這些轉基因種苗長勢不錯，和他們温室中長的苗可比美。可當範雲六帶他們到舊温室“憶苦思甜”時，他們都驚詫不已，讚揚不絕。

經過與傳統育種的結合和雜交育種，範雲六的科研團隊得到了27個含有植酸酶並能穩定遺傳的轉基因玉米純合系。就這樣，範雲六把一粒粒普通的玉米種子變成一座座微型“生物工廠”，生產出富含植酸酶的優質飼料原料（玉米），實現了科學家多年來夢寐以求的生產“綠色磷”的夢想，解決了畜牧養殖業的這個營養難題。

這種由我國科學家首創的植酸酶生產方式有巨大的產業優勢——不需要廠房、發酵罐、產品後加工設備等，比發酵生產的成本低得多；生產過程僅是玉米種子的田間生長過程，無需耗費其他能量，也不需再進行植酸酶的提取和純化，節約大量能源（僅2006年我國發酵生產植酸酶的能源費用就達4.5億元）；此外，植酸酶能在種子中長期穩定保存，無需酶類產品特殊的保存條件，極其易於長距離運輸和普及推廣。

國內著名的遺傳育種、分子生物學和動物營養學專家評價説，這項研究的技術水平，已經達到國際同類研究的領先水平。這項成果歷時12年，2008年12月通過了農業部安全評價委員會評審。2009年11月獲得農業部正式頒發的轉基因生物安全生產許可證書。植酸酶玉米的產業化，將是我國農業生物技術繼抗蟲棉後一個重要的里程碑，使我國在當今農業生物技術產業化的激烈國際競爭中，佔有一席之地和制高點。

國產轉基因植酸酶玉米

帶領科研團隊的“足球”理論

2004年，範雲六受“國際豐收附加計劃”的委託，在國際有關項目的資助下，開始利用傳統育種和生物技術育種的手段，提高現有農作物中微量營養元素的含量，以減少和預防貧困人口普遍存在的人體營養不良和微量營養缺乏。

範雲六帶動國內幾十家大學、科研院所和相關政府部門的作物育種學家、人類營養學家、經濟學家實施這項純粹的社會公益性科研活動，取得了很大進展——獲得高鐵水稻新品系、高維生素A源玉米雜交種、高鐵鋅含量的小麥品系、高胡蘿蔔素甘薯新品系。我國一些貧困地區的兒童，通過食用新培育的甘薯，嚴重缺乏維生素A的孩子由原來的16.7%降到1.4%，一般性缺乏維生素A的孩子由原來的51.4%降到27.8%。

“中國生物強化項目”最終目標的實現，不僅將使中國3億營養不良人羣受益，大大減少5歲以下的兒童死亡率，減少營養不良人羣成年易患的如心血管疾病、肥胖症、高血壓以及糖尿病等疾病，每年減少我國因營養不良遭受的勞動力損失幾千億元；也將為減少全人類因貧困造成的營養不良做出巨大貢獻。

在1989年的第二屆國際水稻遺傳學會議上，範雲六被推選為國際水稻遺傳工程委員會的5個委員之一；1990年，她又被世界糧農組織/聯合國開發計劃署任命為亞洲植物生物技術的中國項目負責人；1997年，她當選為中國工程院院士。

每每談及科研成就的時候，範雲六總是將個人的成績與自己的科研團隊聯繫在一起。幾十年中，她培養出碩士、博士研究生70餘名。如今，他們均活躍在國內外生物技術領域中，有的已在國際最高水平的學術刊物SCIENCE和NATURE上發表了研究論文，成為出色的高級研究人員，有的已成長為科技管理專家。此外，範雲六還為荷蘭Wagenigen農業大學培養了一批進修生。

她把希望寄託在青年身上。“青年人是真正的希望所在，所以培養新人是老一代的職責。我願意將自己有用的知識留給青年一代，也願將我尚不知，但有一條通往可知的路指給青年一代。”

年輕的時候，範雲六喜歡排球，後來因為兒子喜歡足球，她也跟着愛上了足球。“踢足球，太像我們搞科研了。也許這是我喜歡足球的一個原因，從足球比賽悟出了不少科研的道理……”

“一個球隊要有球星，一個科研集體也要有尖子人才。一個球隊沒有球星，就難奪冠軍；一個科研集體，沒有尖子人才也難以創出一流科研成果，更談不上闖進世界前沿……”“球星與球隊緊密配合，尖子人才也要與科研團隊配合。一個球星離開球隊難以獨爭天下，一個尖子人才離開團隊也是無法施展本領……”

記者在寫作這篇訪談稿的時候，範雲六這位科研團隊的“主教練”，正在國外參加學術會議。正如她所從事的基因生物一樣，她就像一棵常青的綠植，飽含着生命熱情，馳騁在寬廣的基因科學領域裏。

附及：本文寫作中參考了範雲六院士的秘書王磊先生和人才學研究學者楊敬東先生的相關資料，在此一併表示謝忱。

來源：中華讀書報