范云六
院士簡介:
范云六,女,1930 年出生于湖南省長沙市,著名分子遺傳學(xué)家。1952 年畢業(yè)于國立武漢大學(xué)農(nóng)化系,1956—1960年在前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)生物系讀研究生,獲博士學(xué)位。1997 年當(dāng)選為中國工程院院士。曾任國家科技獎勵委員會委員,國務(wù)院學(xué)位委員會評審組成員,國家自然科學(xué)基金委員會評審組成員,農(nóng)業(yè)部科技委員會委員和生物技術(shù)顧問,中國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)會副理事長,國際水稻遺傳工程委員會委員,亞洲植物技術(shù)中國項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,中國農(nóng)學(xué)會常務(wù)理事,北京生物工程學(xué)會農(nóng)業(yè)生物技術(shù)委員會主任,國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)第三屆專家顧問組成員,教育部“長江學(xué)者計(jì)劃”農(nóng)業(yè)科學(xué)評審組成員,中國作物學(xué)會常務(wù)理事,農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學(xué)工程學(xué)術(shù)委員會主任,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)術(shù)委員會及學(xué)位委員會委員,《中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)》主編,國家生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會副主任等職務(wù)?,F(xiàn)任中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員。
作為國家農(nóng)業(yè)基因工程的學(xué)科帶頭人,于20 世紀(jì)80 年代初在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)建了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室,率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)分離、合成了抗棉鈴蟲Bt 基因和蝎毒基因,為培育抗蟲棉新品種奠定了基礎(chǔ);從真菌里克隆出植酸酶基因,成功實(shí)現(xiàn)了將植酸梅基因轉(zhuǎn)入玉米并獲得穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米純合體,為進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化打下了基礎(chǔ)。在國內(nèi)外核心學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究論文、學(xué)術(shù)報(bào)告200 多篇,出版專著5 部。先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎、國家技術(shù)發(fā)明二等獎、農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步二等獎各1 項(xiàng), 國家發(fā)明專利多項(xiàng)。是我國轉(zhuǎn)基因棉花、水稻以及植酸酶玉米的引領(lǐng)者。
熱愛祖國、為國爭光是她取之不竭的動力;敢為人先、趕超國際是她堅(jiān)定不移的信念。幾十年執(zhí)著奮斗,她站到了世界農(nóng)業(yè)科技革命的前沿,取得了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的重大成果。
我國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的拓荒者 ——記中國工程院院士 范云六
分子生物學(xué)是當(dāng)今世界自然科學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科,只有從分子水平上進(jìn)行研究,才能深入認(rèn)識生命現(xiàn)象的本質(zhì),不斷發(fā)現(xiàn)其運(yùn)動規(guī)律,進(jìn)一步揭開生命的奧秘以造福人類。范云六就是把分子生物學(xué)聯(lián)姻到我國農(nóng)業(yè)的拓荒人。
“微生物”為她打開科學(xué)大門
范云六的童年和少年是在苦難的掙扎中度過的。七七事變后,隆隆的炮聲敲碎了這個女孩的求學(xué)夢,1944 年,正在湖南上初中二年級的范云六就在日寇的炮火聲中開始了顛沛流離的逃亡生活,她和家人白天躲進(jìn)農(nóng)民在山上搭起的小草棚,晚上才敢偷偷地出來找點(diǎn)東西吃,她親眼目睹了許多同胞死在日本侵略者屠刀下的慘狀,開始懂得:國之不國,何以為家? 1948 年,范云六高中畢業(yè)后以優(yōu)異成績考上了國立武漢大學(xué)農(nóng)業(yè)化學(xué)系。她深情地回憶說:“陳華癸教授(后為中國科學(xué)院院士)對我的影響最大,受陳教授潛移默化的影響,我對微生物這一學(xué)科產(chǎn)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。從根本上說,是我以后鐘情于分子生物學(xué)并為之奉獻(xiàn)了我全部精力和熱情的轉(zhuǎn)折點(diǎn)?,F(xiàn)在回想起來,總覺得,一個人的命運(yùn)與事業(yè)開始可能就隱藏在一個不為人知的地方,直到有一天,其智慧受到了啟迪,思想受到了碰撞,才有機(jī)會叩開成功之門!” 范云六求學(xué)期間一直是學(xué)校里的優(yōu)秀學(xué)生,全面發(fā)展自己,尤其是她目睹了舊社會人民的悲慘生活,看到新中國的欣欣向榮,人民的幸福生活,加入中國共產(chǎn)黨成為當(dāng)時她的理想和目標(biāo),1951 年她終于如愿加入黨組織,成為一名黨員后,她對自己的要求更加嚴(yán)格,更加努力地學(xué)習(xí)和工作,以優(yōu)異的成績回報(bào)黨和祖國。 1952 年,范云六大學(xué)一畢業(yè),就小試“牛刀”,結(jié)果出手不凡,取得可喜成果。當(dāng)年從事矽鹽酸細(xì)菌研究發(fā)表的論文,至今仍被該領(lǐng)域的研究人員引用。范云六是幸運(yùn)的,趕上了我們偉大祖國全面建設(shè)社會主義時期,各行各業(yè)都急需優(yōu)秀的專門人才。1956 年,經(jīng)過嚴(yán)格的選拔,她被派往前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)留學(xué)。她興奮,她高興,卻又感到肩頭使命的重大。她珍惜分分秒秒,刻苦鉆研,1960 年獲得生物學(xué)副博士學(xué)位后,帶著平時省吃儉用買下的大批科技書籍和資料,滿懷著對未來的憧憬和希望,踏上了歸國之路。 范云六被組織上分配到中國科學(xué)院微生物研究所遺傳室工作,成為我國微生物學(xué)領(lǐng)域中最早從事分子遺傳研究的科學(xué)家之一。她笑言:“可以說,這是我科研生涯的真正開始。”
選擇農(nóng)業(yè)作為事業(yè)新起點(diǎn)
范云六這位自小在湖南讀小學(xué)、中學(xué),深受湘楚文化影響的科學(xué)家,給人的印象是溫和、典雅而思想深邃,在她的血脈中流淌著“敢為人先”的大無畏精神。再加上武漢大學(xué)、前蘇聯(lián)留學(xué)的滋養(yǎng),中外文化的融合,使她的科研有著十分深厚的積淀。她一出馬,就沖到全國前茅,繼而向世界前沿沖刺。 20 世紀(jì)70 年代,她在國內(nèi)率先開始質(zhì)粒的分子學(xué)研究,并成功構(gòu)建了我國第一個DNA 體外重組質(zhì)粒。1979 年,世界著名基因工程創(chuàng)始人之一科恩(Cohen)教授特邀她到國際學(xué)術(shù)會上作報(bào)告。 改革開放的春風(fēng)吹遍了祖國大地,范云六的科研迎來跨越的新機(jī)遇。1980—1982年,她再一次走出國門,到美國威斯康星大學(xué)和西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院做訪問學(xué)者,從事分子生物學(xué)研究。在美國的兩年里,她“睜開眼睛看世界”,親身感受了西方國家的科研優(yōu)勢以及他們的科研體制下所產(chǎn)生的工作效率,她的靈魂受到了震撼!時不我待,要追,要趕,要走到他們前面去! 1982 年12 月,范云六從美國回來。那年,她已經(jīng)52 歲,用她的話說就是“過了‘知天命’的年齡”。這個年齡重新確立科研方向,還要干出一番事業(yè),談何容易。她思考到底今后的路如何走?選擇什么作為下一步事業(yè)的發(fā)展方向和突破口? 在那些日子里,她傍徨過、苦悶過,經(jīng)過反復(fù)慎重的考慮,她終于選定了科研方向和突破口,這就是:走創(chuàng)業(yè)的路! 1983 年,她毅然決定到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)建分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室,開始植物基因工程和分子生物學(xué)的研究。 這是一個非常大膽的決定,很多人不知道她這樣一個溫和謙讓的女性,哪里來的那么大的創(chuàng)業(yè)勇氣。實(shí)踐證明,她當(dāng)時的決定是多么正確,短短幾年,她主持的分子實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展成為生物技術(shù)研究中心,為她和她的團(tuán)隊(duì)向世界前沿沖刺進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。后來經(jīng)常有人問她:“當(dāng)時您以知天命的年齡從中科院到農(nóng)科院來開始一項(xiàng)全新的事業(yè),您的勇氣是從哪里來的?”她的回答擲地有聲:“當(dāng)你熱愛一項(xiàng)事業(yè)并愿意無怨無悔地為之付出一切時,勇氣自然也就有了?!? 做科研,不僅需要“敢為天下先”的勇氣,而且更需要正確的方向和思路。范云六這樣來宣示她對農(nóng)業(yè)科研事業(yè)的選擇:那是看清了世界科技發(fā)展的趨勢,弄清了中國的實(shí)際。她說:“世界的趨勢是學(xué)科分工越來越細(xì),但綜合性也越來越強(qiáng),多學(xué)科之間的交叉互補(bǔ)是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。20 世紀(jì)80 年代初,分子生物學(xué)對于我國農(nóng)業(yè)來說還是一片空白,而西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始瞄準(zhǔn)農(nóng)業(yè)這個全球性的問題來開展工作,并已取得了一定的成績。我國是個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)新一輪的革命必須有賴于分子生物技術(shù)的有機(jī)結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。因此,我選擇了農(nóng)業(yè)作為我事業(yè)新的起點(diǎn)?!?/p>
分離“嫁接”基因抗擊棉鈴蟲
20 世紀(jì)90 年代,猖獗的棉鈴蟲每年都給國家造成幾十億元的經(jīng)濟(jì)損失,1992—1996 年,棉農(nóng)因防治棉鈴蟲噴藥而中毒人數(shù)超過24 萬人次。由于棉鈴蟲很快就能產(chǎn)生抗藥性,棉農(nóng)噴施農(nóng)藥的次數(shù),從1 次到20 余次,最后甚至把蟲子放在農(nóng)藥原液中,它還能存活。 范云六來到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院后, 緊緊咬住抗棉鈴蟲這一世界性難題, 研究棉花殺蟲基因的人工合成。1993 年,利用簡陋的設(shè)備, 她在棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)上取得了重大突破——人工優(yōu)化了天然Bt 基因的密碼,通過人工設(shè)計(jì)、人工合成建構(gòu)了在植物中能高效表達(dá)的Bt 基因,同時人工設(shè)計(jì)和合成了在植物中能高效表達(dá)的昆蟲特異性神經(jīng)毒素基因(蝎毒基因)。這些基因?qū)γ掴徬x有很好的毒殺效果,但是它們殺蟲的機(jī)理互不相同;利用這些基因可以形成多基因抗蟲的組合路線,可以延緩棉鈴蟲對單一殺蟲基因產(chǎn)生抗性,并保持自然界基因的多樣性。 在她的科研團(tuán)隊(duì)引領(lǐng)下, 全國有關(guān)科研單位合作開展了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的產(chǎn)品動物安全性研究、田間靶標(biāo)害蟲種群動態(tài)研究、抗性治理技術(shù)研究、抗蟲性遺傳規(guī)律等方面的研究,取得了一系列重要成果,為抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化提供了科學(xué)依據(jù)。該研究成果與抗蟲棉其他核心技術(shù)的立體交叉集成,逐步形成了產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)成果;其核心技術(shù)共申請了兩項(xiàng)國家專利,抗蟲棉的關(guān)鍵技術(shù)擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)。此后,依靠這項(xiàng)技術(shù),相關(guān)研究單位和育種單位培育出了適宜不同棉區(qū)種植的國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉花新品種,全面提高了我國棉花綜合開發(fā)的創(chuàng)新能力和棉花產(chǎn)業(yè)的國際競爭力,打破了美國抗蟲棉的壟斷地位,使國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的市場份額從最初的5% 上升到90%,在與國外轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的競爭中取得決定性勝利。
改造玉米基因生產(chǎn)“綠色磷”
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, 由于動物體內(nèi)缺乏“植酸酶”, 很難吸收植酸磷。為此,飼料企業(yè)不得不高價購買礦物磷進(jìn)行添加。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(yè)每年有300 多萬噸磷從畜禽糞便里排放,對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。 范云六經(jīng)過持續(xù)努力,終于從真菌里克隆出植酸酶基因,并申請了國家專利,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。緊接著,她選擇了玉米作為轉(zhuǎn)植酸酶基因的材料——因?yàn)槲覈挠衩子?0% 用于生產(chǎn)飼料。一開始,這些珍貴的轉(zhuǎn)基因種苗長勢很弱,因?yàn)樗鼈兙幼〉臏厥议T窗走風(fēng)漏氣,夜間冷得像室外一樣;玻璃也灰塵蒙面,透不進(jìn)多少陽光。第一輪,只長出幾十粒種子。為此,范云六帶領(lǐng)大家修房、補(bǔ)漏、換玻璃,還買來鈉汞燈和電爐子增加光照和提高室溫,在這樣的溫室里一種就是三年。 經(jīng)過與傳統(tǒng)雜交育種方法結(jié)合育種,范云六的科研團(tuán)隊(duì)得到了27 個含有植酸酶并能穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米純合系。就這樣,范云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(chǎn)出富含植酸酶的優(yōu)質(zhì)飼料原料,實(shí)現(xiàn)了科學(xué)家多年來夢寐以求的生產(chǎn)“綠色磷”的夢想,從根本上解決了畜牧養(yǎng)殖業(yè)的這個營養(yǎng)難題。 這種由我國科學(xué)家首創(chuàng)的植酸酶生產(chǎn)方式有巨大的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢——由于不需要廠房、發(fā)酵罐、產(chǎn)品后加工設(shè)備等,它比發(fā)酵生產(chǎn)的成本低得多;由于生產(chǎn)過程僅是玉米種子的田間生長過程,無需耗費(fèi)其他能量,也不需再進(jìn)行植酸酶的提取和純化,可以節(jié)約大量能源(僅2006 年我國發(fā)酵生產(chǎn)植酸酶的能源費(fèi)用就達(dá)4.5 億元)。此外,植酸酶能在種子中長期穩(wěn)定保存,無需酶類產(chǎn)品特殊的保存條件,極易長距離運(yùn)輸和普及推廣。國內(nèi)著名的遺傳育種、分子生物學(xué)和動物營養(yǎng)學(xué)專家評價說, 這項(xiàng)研究的技術(shù)水平,已居于國際同類研 究的領(lǐng)先水平。
傾心培養(yǎng)高水平科技人才
范云六披肝瀝膽,帶著自己的團(tuán)隊(duì)向基因工程和分子生物學(xué)的世界前沿不斷沖鋒,取得了一個又一個碩果。她說:“青年人是真正的希望所在,所以培養(yǎng)新人是老一代的職責(zé)。我愿意將自己有用的知識留給青年一代?!?幾十年來,她嘔心瀝血培養(yǎng)了30 名碩士和40 名博士,還培養(yǎng)了3 名外國進(jìn)修生。 說到范云六是如何培養(yǎng)學(xué)生的,她卻侃起打球來。她說:“踢足球多像做科研。球隊(duì)是個團(tuán)隊(duì),科研集體也是團(tuán)隊(duì)……” “一個球隊(duì)要有球星,一個科研集體也要有尖子人才。一個球隊(duì)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(chuàng)出一流科研成果,更談不上闖進(jìn)世界前沿……” “打球是硬碰硬,科研也是硬碰硬,半點(diǎn)虛假和炒作都不行?!彼@段話意味深長,對當(dāng)前學(xué)術(shù)界少數(shù)人的浮躁情緒流露出一種深深的憂慮。 “打球要技術(shù),更要精神??蒲懈侨绱?。賽球也好,科研也好,意志力相當(dāng)重要。很多時候,最后獲得成功的,不一定是最有才華者,而往往是意志最堅(jiān)定、最能堅(jiān)持到底的人?!? 范云六一生都在追求,“ 敬業(yè)、執(zhí)著,嚴(yán)謹(jǐn)、探索,繼承、開拓”。這三組關(guān)鍵詞是她的人生追求,她的精神寫照,也是她的成功秘訣。
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