原理清晰的转基因

　　1995年，华农水稻团队启动转基因抗虫水稻培育工作，此前国内已有学者从事相关研究，国外也成功研制出了抗除草剂水稻。原理清晰，实验过程却是在一次次的尝试和碰壁中朝前推进。即使一个很小的实验或步骤，如酶切、构建载体、配制培养基，由于数量庞大，也需要很长时间。更何况，原理说起来简单，但操作起来却需要十分严谨和繁琐的步骤。

　　实验第一个需要攻克的步骤是要选择合适的目的基因。自1981年第一个杀虫晶体蛋白基因被克隆以来，已有近300个不同的Bt杀虫晶体蛋白基因被克隆，并被广泛应用。从中选择出对靶标害虫杀虫效果好的，就需要大量前期选择。

　　具体到转基因过程上，实验室面对当时籼稻难以转化的瓶颈，采用了不受受体植物范围的限制基因枪介导转化技术。经过林拥军改良的适用于籼稻的培养基和培养方法，也保障了研究进展的相对顺利。

　　林拥军的团队共30多名师生，主要工作就是不断重复上述实验，筛选出基因成功转移的细胞，通过细胞和组织培养技术，分化成苗子，种到实验田中，然后在水稻抽穗期用鳞翅目昆虫做实验。用于后期安全评价的材料，则是稳定的第八代遗传材料。

　　“当时，限于技术能力，基因转入的位点是随机的。首先从一两百个独立转化体中选择抗虫性状最好的。再通过分子生物学手段分析它们各自外源基因插在哪个位置，会不会导致内源基因的失活，会不会产生新的基因。”林拥军说，“随着2002年水稻基因组测序完成和随后功能基因组研究的深入，整个基因组大致编码多少基因，哪些序列是编码的渐渐明朗，也就是说我们能比较清楚地知道每个转化体实际插入序列的详细资料，并预评估其可能造成的问题。”

　　经过预评估，选择理想基因插入位点的转化体做进一步检测试验，最终选定1到2个稳定纯合转化体做后期一系列的农艺性状测试，随后开始探索外源基因定点插入。项目另一位负责人、华中农业大学副教授陈浩介绍：“定点插入技术2000年就有，但效率较低，后期我们还在不断更新技术，提高效率。”

　　云里雾里的黄金米

　　黄金大米是华中农业大学的另一个转基因水稻项目，解决维生素A缺乏的问题。缺乏维生素A，轻则导致眼部干燥，严重会导致失明甚至死亡。

　　2002年中国居民营养与健康状况调查结果表明：维生素A、铁等微量营养素缺乏，在我国城乡普遍存在。3至12岁儿童维生素A缺乏率为9.3%，其中城市为3.0%，农村为11.2%；在西南贫困地区，比重高达50%。这种营养缺乏的问题，华中农业大学教授严建兵幼时也经历过：“我小时候傍晚看书感觉眼睛模糊，其实就是维生素A缺乏导致轻微夜盲症的表现。”

　　维生素A可以靠食补，严建兵说：“最简单的办法就是吃肉，增加膳食多样性。可营养缺乏的群体大多比较贫困，最直接有效的方式还是在主粮中添加。”

　　玉米中虽然不含维生素A，但可产生多种类胡萝卜素，在人体内可以转化为维生素A。2008年，严建兵通过多年基础科学研究，找到了一个控制玉米籽粒维生素A合成的关键基因，“能解决59%的维生素A缺乏问题。”严建兵凭借此项发现获得了2010年日本国际青年农业科学家奖。

　　“玉米中有这个优良基因，之后通过杂交、回交等方式就能获得这种优良性状。可是水稻中不含类胡萝卜素合成的关键基因，要想产生类胡萝卜素，就必须通过转基因。”严建兵说，黄金大米仅是通过转入类胡萝卜素合成途径中的两个基因改良了其营养性状、口感、种植方式等，其他方面与普通大米一样。