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1997年1月29日 · 第10版

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第六激素在崛起

本报记者蒋建科

1996年夏,广东新会市杜阮镇一块菜地突发霜霉病,茄子整株整株地濒临枯死,就连有几十年种菜经验的老菜农也无可奈何地叹息道:“没治了。”于是,有人提出不妨用这些茄子试验一下刚买回来的“天丰素”——一种新研制的植物生长调节剂。谁料,十多天后奇迹出现了,得病的茄子如枯木逢春一般重新吐出新芽,长势一天比一天好,最终竟获得了大丰收。菜农们喜出望外、奔走相告。

这便是正在崛起的植物第六激素所发挥的作用。“天丰素”属于甾醇类植物生长调节剂,其通用名为表油菜素内脂,商品名还有芸苔素内脂、BR—120、农乐利等。

这种激素是由美国农业部农业研究中心农学家米切尔领导的研究组于70年代初首次从油菜花粉中发现的。又经过十年努力,美国农业部的化学家终于测定出其化学结构,与此同时,科学家们通过大量试验,证明了该化合物和已发现的五大类植物激素完全不同。于是,在已发现的生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等五大类植物激素之后,又增加了一类新的植物激素,被称为“植物第六激素”。

正当美国投入大量人力、物力开展“植物第六激素”的应用研究时,精明的日本科学家和企业家捷足先登,于1984年率先在世界上化学合成了这种激素,并命名为“芸苔素”,但由于价格昂贵,一时无法普遍推广。上海市科委从当年举办的中日科技交流中得知这一信息后,敏锐地意识到这种激素对我国农业生产的巨大价值,于是迅速立项并委托中国科学院上海药物所等进行合成开发,经过四年努力,终于使我国成为第二个能够合成油菜素内脂的国家。

为了尽快让这一成果转化为生产力,上海药物所开始寻找合作伙伴。一时间,国内许多厂家毛遂自荐、纷至沓来,上海药物所在认真筛选大批“求爱者”之后,把“彩球”抛向具有雄厚技术力量的国家农药行业重点国有企业——广东省江门市农药厂。

在厂长黄标春带领下,全厂集中优势科技人员对这一高科技成果积极进行消化、吸收。为了降低成本,早日让农民用得起,技术人员还在合成工艺上进行大胆创新与改造,于1995年完成了年产20公斤的工业性试验装置的鉴定工作,同年被国家经贸委批准为1995年重点技改项目,完成了年产200公斤原粉的工业装置,“第六激素”终于从实验室走了出来。由于生产这种激素的原料来自于天然物质,又能促进农作物丰收,江门市农药厂为它取了一个既响亮又寓意深刻的名字——“天丰素”。

江门农药厂紧接着组织推广队伍,深入全国各地委托各地农科院植保所的专家进行大量田间试验。面对市场上众多植物生长素的激烈竞争,人们心里难免要打个问号:“天丰素,你行吗?”

还是让我们看看试验结果吧:黑龙江农科院杜峻岭教授在黑河地区用“天丰素”做玉米浸种试验,亩产由原来的486.8公斤提高到536.6公斤,增产10%以上。河南农科院小麦研究所在新郑市梨河乡小麦扬花期喷施“天丰素”,试验结果表明,增产幅度达6.6%。华南农业大学黄彰欣教授亲自到实验田作试验,他发现水稻谷穗加长,每亩可增产14.78%。

在经济作物上,“天丰素”显示出更大的增产作用。中国农科院烟草所在烟草上试验后,产量增加20%以上,产值增加42%。轻工总会甜菜糖业研究所试验后,表明“天丰素”可提高产量14.5%,提高含糖度0.75%……

大量科学试验表明,植物第六激素具有高效广谱等许多特点,其活性比常用的“920”高出1000倍,是目前农用化学物质活性最高的一种。它几乎可用于任何作物,这是其他激素无可比拟的。另外,这种激素在植物生长的全过程都能起作用,而其他五种激素分别只能在某个生长阶段发挥作用。更重要的是它能“指挥”协调前五种激素,平衡这五种激素,让它们按照植物的生长需要在不同时期发挥不同作用,它还可以与其他激素、叶面肥、农药等混用,能提高化肥的利用效率。同时,它理所当然地具有改善作物品质、提高作物抗逆性等作用。经过三年试验、示范,“天丰素”目前已在河南、广东、黑龙江等地迅速推广开来,深得农民信赖。

这种激素问世时间虽然很短,但它的化学结构和人类以及动物昆虫中某些激素的化学结构很相似,也就是说,我们在世界上首次从植物体中发现了动物激素,各国都纷纷投入很大力量来研究、开发,其前景是不可低估的。

有关专家算了一笔帐:如果全国目前的农作物都用“天丰素”,按增产10%推算,便能增产粮食3800万吨以上,收入增加570多亿元,蔬菜可增收100多亿元,烟草可增收20多亿元。正因为如此,国家已将“天丰素”列入“九五”国家科技成果重点推广计划。

说说基因疗法

科技前沿

饶毅

分子生物学在过去半个世纪的发展,对人类健康和医学发展产生了质的推动。其成果之一是带动过去十几年医学分子生物学的成长,已经形成一门新的学科分子医学。基因疗法就是其中一个令人兴奋的领域。它的应用范围较广,不只限于传统概念中的遗传疾病,对肿瘤、传染病等都提供了新的治疗或预防途径。

基因疗法是基于对遗传物质即核酸的应用。广义而言,人为地有目的地对人体DNA或RNA进行处理,都是基因疗法。实际应用上,目前主要在于三个方面:一是跟踪体内细胞,二是治疗疾病,三是预防疾病。

体内细胞跟踪,是将特定的示踪基因,导入一定细胞内,以后可以靠追踪这个基因来观察这些细胞到身体什么部位,命运如何等。严格地说,这只是帮助一些研究工作,不是治疗。但这种方法,可以用来辅助一些真正的治疗,比如看疗效或帮助跟踪肿瘤转移情况。

治疗疾病,是通常人们最容易想到的基因疗法的用途。理论上,可以有体细胞基因治疗和性细胞基因治疗两种。前者是对个体基因治疗,不影响其后代。后者是对个体的遗传系统进行改造,以至影响其后代的基因。这样,性细胞基因疗法将影响人类将来,有广泛社会后果,因此,社会和伦理的重要课题没有达到人类共识前,现在不能进行人类性细胞的基因疗法方面的研究。这个情况主要不是技术上的问题,因为在老鼠体内,科学家们已经做了大量的性细胞基因改造的工作。对人类进行的基因疗法,现在都是体细胞治疗。迄今做得多的是遗传病的体细胞基因疗法。已知一些遗传病是单个基因变化所造成。如果是功能缺乏性的变化,就可用基因疗法,人为地引入一个正常的基因,从而治疗疾病。这种治疗已有临床实验了。这种用途有几个局限因素。不是所有基因变化可以用引入正常基因所纠正。比如一个基因变化后,不是简单的失去功能,而是起了一个新的功能而造成疾病的话,单靠引入正常基因是不能治病的,这时需要的是要去掉原来的坏基因,换上好基因。这种基因置换型的基因疗法,在人类尚无成功进行。非遗传病的基因疗法有多方面。一个是可以作为给药系统,比如肾透析的病人血中红细胞会下降,常规对策是用红细胞生成素。这种药价格昂贵,长期注射给药也不方便。理论上,可以把红细胞生成素的基因导入体内,让人体细胞自行造药。基因疗法也可用于许多肿瘤的治疗。比如很多肿瘤是因一个叫P53的基因变化所致。将正常的P53导入肿瘤细胞,在有些肿瘤中有治疗作用。基因疗法应用于传染病方面的研究,也有很多科学家重视,特别是病毒类的疾病,常规疗法很少有效。人们寄希望于基因疗法。目前做的最多的自然是艾滋病。

基因疗法的第三大主要应用是预防疾病。这项应用是近几年才特别重视起来的。从其趋势来看有可能是最快能成熟起来的技术。因为制造基因疫苗来防病,用的是基因技术中最简易和可行的部分:表达基因产物。这个产物如果是可以引起保护性免疫的合适的蛋白质,就可以有疫苗作用。基因长期表达产物,是多数基因疗法需解决的问题,但这一问题对疫苗最容易解决,因为疫苗不要求长期产生蛋白质,只要短期有足量蛋白质产生就可以了。已经有成功的例子,显示可以用基因疫苗替代卡介苗对付结核病。对其它一些常见传染病,比如在中国危害大的肝炎,基因疫苗的前景也很吸引人。

对基因疗法研究最多的是美国,六年前批准第一次进入人体以来,到现在已有100多个临床实验,美国国立卫生研究院,每年提供约2亿美元用于基因疗法有关的研究。而且产业界也兴趣日增,目前产业界对基因疗法的投资,已经超过国家投资。各方面来的信心使基因疗法这个年轻的领域充满活力。在基因载体的完善、转导能力的改进、表达水平的提高、临床应用和观察、疗效判断等多方面,都有科学家和临床医生在进行不断的努力。

美国科学家重视的,首先自然是美国常见的疾病。这样,给中国科学家和临床工作者留下了一片需进行研究的领域:中国常见或特有的疾病。对这些病的治疗和预防进行探讨,也是中国人群对中国科学家和临床医生的要求。

(作者获加州大学博士,哈佛大学博士后。现任教于华盛顿大学,并兼中国科学院和上海生命科学研究中心研究员)

思维与玫瑰——读《现代科学技术博览丛书》杂感

科技杂谈

不久前,朋友赠了一本画册,其中一幅是世界著名画家巴利的油画《沉思的玫瑰》。这是一幅奇妙的画,画面是苍穹下一朵浓艳欲滴的玫瑰。玫瑰有思维吗?笔者百思不得其解。

几天后,偶获一套上海科技教育出版社出版的《现代科学技术博览丛书》,共8册,每册像小学课本一样薄,看上去不过是简单的科普读物而已。随手翻开一册,却被其中精彩片断所吸引。仔细一看,丛书是由朱光亚亲任主编、柳斌任副主编,王淦昌、谈家桢、庄逢甘等8位院士任各分册主编。原来是一套很不寻常的科普丛书!

丛书从自然科学的基本问题,讲到能源技术、材料技术、信息技术等8个方面,在编排上、写作上独具匠心,令你随处可见人类科学辩证发展的闪光思想,引你进入科学思维的境地。譬如《大步跨越时空》一册,是介绍信息技术发展的。它从烽火台的烟焰传讯说起,告诉读者早在2700多年前,我们的祖先就发明了用光传递信息的通信方法,但由于火光在传播中受到气候条件的限制,这种最原始的光通信方式渐渐被尘封。接着,该书又把我们带入了依赖电磁波原理的电报和电话的发明和现代通信的琳琅满目的世界。最后,该书告诉我们,通信发展至今,依靠光传播的光纤通信再一次成为通信领域的佼佼者。从中,我们不仅摸清了人类通信发展的历史脉络,而且领悟到辩证法的哲理:曾被历史否定的烽火传讯,今天又以光纤通信这种崭新的形式得到了肯定,而这种“否定之否定”,不是回到了原处,而是经过曲折的发展,上升到一个更高的境地。在《爱护我们的“地球村”》一册中,同样以简明生动的科技史料告诉读者:简单的回归已不可能,走可持续发展的路才是人类的希望。

一套好的科普读物,不仅应成为获取知识的宝库,还应成为播种科学精神的花圃。在这方面,《现代科学技术博览丛书》值得借鉴。读完这套丛书,笔者对科学发展中许多已知的事物又有了新的认识,也似乎一下子明白了那幅画的含义:不是玫瑰有思维,而是人类思维的美能化作美丽的玫瑰。

于是又联想起恩格斯在他的《自然辩证法》中的一段话,他把人类“思维着的精神”比作“地球上最美的花朵”。那么,这最美的花朵,该是科学思维、科学精神凝聚而成吧。由此看来,科普的历史功绩是显而易见的,科普的时代责任是光荣而艰巨的。

情系产业化——记南京科技与产业发展促进会

杨明方赵秀丽

1995年是南京“科技年”。南京大学社会学系系主任宋林飞教授提出,建立由政府参与协调的“南京市科技协同中心”,帮助科研人员与企业人士沟通联系,推动大学与企业的科研立项与成果转化,形成“官产学一体化”的科技成果转化新机制。

宋林飞教授认为,有两个因素制约着我国的科技产业化:一是研究与开发投入不足,二是科技成果转化率低、转化速度慢。宋林飞还认为,发挥政府的权威组织形式,官产学三方形成一股力,有助于上述问题的解决。这个建议很快被南京市委、市政府采纳付诸实施。1995年3月,由南京市科委、驻宁高校科研院所、企业共116家单位参与的南京科技与产业发展促进会宣告成立,南京市长王宏民和南京大学校长曲钦岳任名誉会长,南京市副市长黄孟复出任会长,下设日常办事机构“南京科技与产业发展协同中心”。

“科促会”与技术市场的登记式技术贸易不同,致力于为科技成果转化提供“前延后伸式服务”:一是提前介入课题研制过程,资助部分费用;二是向后介入产业化过程,为项目上马提供帮助。为此,南京市政府专设“科技成果转化启动基金”,每年划拨200万元用于支持企业吸纳科技成果,并对于前景看好、可供转让开发的科研项目予以超前跟踪扶持。

“科促会”的第一个资助项目是南京大学“半导体蓝光材料研究”,并出面联系生产厂商,为这一重大科技成果在南京地区快速产业化创造了难得的优越条件。

江苏通讯设备厂江宁分厂厂长倪恩来向记者诉说了内心的感激:“科促会是名副其实的金桥”。该厂的“耐高压固体密封材料”项目就是“科促会”搭的桥,还帮助分析市场行情,使厂里坚定了上马的信心,不到一年就赢利,如今已在近百家发电厂、矿务局投入使用,预计今年赢利至少300万元。南京第二化工机械厂的“新型干法预热器项目”也是“科促会”牵的线,并提供了10万元无息贷款作为成果转化引导性资金。李钟宝副厂长对记者说:“尽管10万元只是工程所需的一小部分,但它发挥的‘风险基金’作用可不小,使我们在举棋不定时坚定了信心。”

“科促会”不仅无偿服务,有时还贴钱帮忙,到底图个啥?“科促会”秘书长、南京市科委副主任屠世康说得好:“政府早期投入一些,但最终受益的也是政府;成果转化了,企业发达了,利税自然会增加,这不正是政府和人民的利益所在!”

有机废弃生物质可望成为新能源

在我国农林业生产过程中,每年都要产生高达6亿吨的生物质能源,如农作物的秸秆、薪柴和各种有机废物等等。在一些经济发达地区,农民开始使用煤、电等方便高效的能源,这就导致了生物质的大量堆积腐烂,甚至就地烧荒等现象。另一些相对落后的农村,农民们又觉得煤、电的价格太高,便加重了对秸秆和柴薪的依赖,出现了乱砍、乱伐的现象,严重破坏了农业生态的平衡。

河南农业大学校长张百良教授早在1980年就敏锐地看到了这一个农村能源利用的薄弱环节,就与其他研究人员一道,经过多年的努力终于研制出了转换生物质能源为高效燃料的新技术。利用这一技术可以把农林生产的废弃生物质资源转化成能量集中、热效率高的易于储运的高品位能源,这样不仅为农村找到了便宜高效洁净的替代能源,而且也解决了农林废弃物的环境污染问题。专家们认为,经过气化、固化、液化、碳化的生物质能,在我国有着广阔的发展和利用前景。

(李卫中彭铁元)

李德敏和气味学研究

乔扬

在日常生活中,我们能闻到各种各样的气味,是一件再平常不过的事了。然而,湖北省襄樊市敏芝气味科学研究所所长李德敏潜心研究气味学,在这一新兴科学领域取得了许多成果。

李德敏认为,气味就是分子或离子状态的物质随空气或水进入动物的嗅觉器官后引起的感受,动物对于其机体有益的物质的气味称香,对于其有害的物质的气味称臭,臭是具有毒性的,动物的嗅觉是毒物鉴别器。气味是动物识别亲族的标志,用于记路线、划疆界、归巢等,植物也利用气味引诱昆虫传粉等。植物没有逃避行为,用气味防御显得尤为重要了,有剧毒的植物用气味告诉动物“不能食我!”

气味学是研究动植物利用物质分子的扩散进行信息交流的科学,属于生物学的范畴。李德敏认为,植物气味有三重功效:灭菌、解毒和防虫。依据这些理论,他研制成功了纯植物型敏芝异味消,具有较强的灭菌和解毒效果。他认为,气味学的研究也给治理空气污染指明了方向。假如我们在用化学方法合成新物质时,使每个反应过程都不产生臭气,那么就可以说从根本上消除了工业污染。

地球化学与生命健康

俗话说“一方水土养一方人”,这句话确有科学道理。国家科委“八五”科技攻关项目——“区域地球化学在农业和生命科学上的应用研究”有力地证明了这一点。科研人员通过对10种元素摄入量的地理分布特点的研究论证,证实了区域地球化学背景是影响膳食内元素含量的一个基本因素,并较系统地揭示了地球化学因素与主要地方病的关系等,取得了一大批重要成果。

“八五”期间,为了探索和研究生命元素在岩石圈、土壤圈、生物圈中的含量、迁移循环规律,为促进国民经济持续发展和提高人民健康水平提供科学依据,由地矿部、卫生部、中国科学院等15家单位的科技人员开展了大量研究。他们以元素从岩石到土壤经农作物最后到人体的整个活动过程为主线,总结了24种元素区域分布规律,提出了我国浅层地下水环境的地球化学分带,开展了我国居民膳食中元素摄入量和全国恶性肿瘤抽样调查,编制了生物环境地球化学图集等。

科研人员还十分注重成果转化工作,加强了应用开发工作。例如,为配合国务院制定的2000年全国消除碘缺乏病这一宏伟目标,课题组找到了饮用碘矿泉水这种安全方便的补碘方法。依据土壤肥力及元素丰缺情况,选择对华南柑桔、北京小麦、玉米等作物和苹果喷施微肥,不仅提高了产量和品质,还避免了环境污染等,都取得了明显的经济、社会、生态效益。

这项研究实现了地质、农业、医学等不同学科的结合和渗透,在广度和深度上都比以往朝前迈进了一大步,开创了我国系统研究生物环境地球化学的先例。

(苗文新刘瑞珊)

农科教结合方兴未艾

王红谊郑学莉刘英

农科教结合,是基层广大干部群众和科教人员在农村改革实践中的一个创举,并经历了时间的考验。许多地方农科教结合改变了“就农业抓农业,就科技抓科技,就教育抓教育”的工作方法,解决了农业和科技、教育相互脱节的问题,促进了农业依靠科技,科技面向农业方针的落实,大大加快了科技推广和提高劳动者素质的进程,推动了农村社会主义精神文明建设。实践证明,农科教结合,是振兴我国农业的必由之路,是实现农业增长方式转变的一项根本性措施,也是落实科教兴国发展战略的重大举措。

近年来,在党中央、国务院的重视和推动下,由九部委(行、办)组成的全国农科教结合协调领导小组及其办公室加大了工作力度,许多省(市、区)强化政府统筹,加快推广步伐,使农科教结合工作呈现出较好的发展势头。如:部委(行、办)紧紧围绕农村经济的发展,发挥各自职能,积极参与、支持农科教结合,为科教兴农贡献力量;许多省(市、区)加大了政府统筹力度,全国已有21个省(市、区)建立了农科教结合协调领导小组,下设专门办事机构,不少省建立了农科教结合的议事协调制度、考核评比制度和以奖代补制度,多渠道筹措资金;全国6个农科教结合示范区和5个联系地区,在农科教结合工作中积极探索,取得了一些成功经验,初步发挥了“领头雁”作用;农科教结合在加快农业和农村经济的发展中成效显著,如“八五”期间,安徽省农科教结合试点地区共培训农民1200万人次,推广实用技术和科技成果1300多项(次),产生直接经济效益57亿元。广西壮族自治区通过实施“绿色证书工程”,5年间万名“绿色证书”学员创造直接经济效益3.6亿元。

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石家庄市吴义小学把环境教育纳入日常教学工作,丰富了学生的环保常识。现在在校学生基本达到每年认识10种植物、10种昆虫、10种鸟类的目标。图为实验小组的同学在做“水土流失”实验。

新华社记者董智永摄

王鸿祯说:地球演化有普遍节律周期(图片)

年届80高龄的我国地质学家王鸿祯教授,依然活跃在教育科研领域里。他凭借深厚的地质学功底及对地球历史的长期研究,最近提出:地球的演化具有普遍的节律周期,是漫长的渐变期和短暂的突变期交替出现的过程,从而形成了可供识别的自然阶段,这就是地球历史演化的“阶段论”。

王鸿祯教授认为,节律现象可能是地球深部核、幔边界层周期活动在地球浅部及表层的响应,是不同级别的天文周期对地球影响的综合表现。最长周期约为5—6亿年的地表古大陆聚散,可能与双银河年相关。

古大陆在地表聚合为联合古陆,自太古宙末期起(25亿年)可能已有5次。古生态和生物古地理研究及地球自转变慢的发现,说明了地球表面积增大的趋势。张新学摄