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植物器官克隆寻找新舞台

“冷”和“热”的强烈反差

  动物克隆是生物学热得发烫的前沿。克隆羊、克隆牛、克隆人,任何一点动静都可能引起极大的关注。

  植物克隆就不一样了。在中科院植物研究所,陆文樑研究员领导的课题组在过去20多年里完成了被子植物所有器官的克隆,“世界上还没有一个实验室能够在克隆器官的种类,揭示它的规律性和提出解释这些规律性的理论方面达到这样的水平”。然而这一切进行得悄无声息,没有多少人注意到这些国际领先的研究成果。

  陆文樑向我们出示了两份资料。一份是2003年45卷12期的《植物学报》杂志,在这期杂志上,他对自己20多年的实验研究给出了独到的理论解释。一份是1988年3月4日的《人民日报》,这张报纸的头版,记录了他当年在国际国内引起的巨大轰动。这是两种性质完全不同的媒体,但两相对照,我们还是可以感觉到其中“冷”和“热”的反差。当生物学研究越过器官、组织、细胞,进入分子和基因层面,传统的植物学如同西斜的太阳,似乎走到了尽头。“可传统的研究方式是不是就完全没有价值呢?动物器官克隆至今还没有成功,那么在植物器官克隆方面形成的规律性认识,会不会对此有所帮助?”已经退休的陆文樑有一个梦想,就是与他人合作,与当下尖端的分子生物学手段相结合,把我国在这一领域里长期积累形成的优势保持下去,并发挥更大的作用。

  “克隆番茄味道很好”

  插一根枝条,可以生长出参天大树,植物的这种“克隆能力”早就为人所认识。那么对单个细胞进行离体培养,是否也可以长出与母体一模一样的植株呢?

  1958年,斯底伍德对胡萝卜细胞的悬浮培养证实了这一点。这就是说,植物细胞具有母体的全部遗传特性,并且在离体培养状态下可以像受精卵似的发育,这就是细胞全能性理论。

  既然可以用细胞培养植株,那么是不是可以通过一定手段的控制,直接生长出我们需要的特定植物器官?这是当时人们无法解答的问题。

  1963年,陆文樑从复旦大学生物系毕业,来到中科院植物所。很快,这些问题引起了他的注意。此后40年,他的研究工作就围绕着这个大方向展开。

  1978年,他首次在国内将单粒花粉培养成一棵植物;1986年,他完成了外植体直接形成花芽的研究;1988年,他主持研究的克隆花被、雄蕊和胚珠在世界上首次获得成功;1994年,他主持的果实克隆研究取得突破,世界上第一个番茄的克隆果实在试管中诞生。大量的资料积累使他有可能将实验中获得的感性认识上升为理性认识。到2003年,他揭示了克隆器官的规律并在前人提出细胞全能性理论的基础上,又提出了“细胞全能性完全表达和部分表达”以及“细胞逆发育”的理论。至此,对植物器官克隆形成了较为全面的认识。

  回想品尝世界上第一个克隆番茄的情形,老陆笑着说,“是研究生吃掉的,他们说味道很好。”

  语出惊人 造福子孙

  陆文樑的心里,并不以培育克隆番茄为满足,尽管“它将来也许真的可以在宇宙飞船上为航天员培育新鲜的瓜果蔬菜”。

  在老陆看来,对克隆植物器官的规律性认识最大的价值也许在于,它能为克隆动物器官提供有益的启示。“虽然动物器官的克隆比植物的要复杂和困难得多,但以往的实验表明,在细胞水平上动物和植物有许多特点是相似的。按照克隆植物器官的规律,在外源激素的诱导下,植物的各种器官都可以由试管中培养的愈伤组织(生物受伤后结下的疤痕类组织)直接长出来,而愈伤组织的形态细胞学特点和不间断快速增殖的特性等与动物癌组织十分相似,那么为什么动物器官不能由早期的癌组织长出来呢?”

  这是一个大胆的设想。要实现这个设想,关键是癌细胞的脱氧核糖核酸变异是否可以逆转。事实上,詹姆斯·摩根2003年6月1日在美国《癌症研究》月刊上报道的实验结果,证明脱氧核糖核酸的后生变异是可以逆转的。根据陆文樑课题组克隆植物器官的经验推测,促使这种逆转的物质可能就是外源激素。

  若是真的能从癌组织长出人的各种器官,那么可怕的癌细胞将变害为益,癌症的治疗也将迎来新的曙光。陆文樑壮心不已。 [标签:content1][标签:content2]

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作者:admin@医学,生命科学    2011-02-16 05:12
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