[发明专利]作物表型诱导调控剂

说明书

作物表型诱导剂、调控剂发明专利是生物工程新技术在农业生产上应用的重大突破新技术。

在应用了40年的高产新品种加大量化肥的粮食增产模式受到严重挑战的时候，发达国家都把粮食“抗逆、高产、优质”的希望放在了生物工程转基因育种方面，并在联合进行的西方‘尤里卡’计划和东方类似‘尤里卡’计划中都将粮食作物放在了重要位置。十年过去了，转基因育种在蔬菜等其他作物上成果不少，但在粮食作物上却成效甚微，若按“抗逆、高产、优质”的预期综合目标衡量，只能说是极不成功，能有希望成功的技术模式还无人提出。特别是棉花转基因品种抗虫性生态污染的迅速出现，使转基因育种即使成功，又能在多大范围内能进入实用阶段蒙上了新的阴影。

提到基因工程与农业，很多人就误解为必须转基因育种，这是一种误解。

简单说，基因是具有遗传功能信息的1000个左右碱基时在长的脱氧核糖核酸长链上的一个个小片段。

传统观念认为，DNA包括细胞制造活性蛋白所需的全部信息，特别是在决定基因表达的发育阶段特异性方面，DNA也起主导作用，蛋白质合成的时序控制对有机体的生长和发育至关重要，对这种控制程序作适当调整，有机体便能适应外界条件的变化。

但研究表明，DNA是信息的基础，但不是信息的全部，更不是功能的全部。基因测序之父吉尔伯特做过一个生动通俗的比喻：“染色体好比‘句子’，基因相当于‘单词’，碱基便是‘字母’。”根据这一比喻和自然现实，有理由认为“各种表现性状好比段落，不同类生物体便是一篇篇文章，不同群体种质则是一本本专著。”因此，DNA做为语言文章的字符，编码在DNA上信息的正确性，还有赖于强有力的校正机制和解读时的‘上下文’。其次蛋白质功能也不只是由DNA决定的。DNA结构对三维结构存在某种限制，但从一级结构可以推出的不只是一种三维结构。保证蛋白质处于活性状态的后加工过程也可能会出现新的排列，这种新排列不需要碱基对的突变，同时，重复序列拷贝的缺失对改变支配这一信息选择和翻译的化学平衡，也可通过其丰度或产生速度的变化产生影响。

诱导调控使基因产生人类意愿的表达过程，犹如写文章或至少是修改文章，关键是一种表达意愿将字母组成的单词放在适当的位置，组成精类的句子，构成段落，组成系统的专著。

总之，遗传不仅处于信息和调控金字塔的基因组的一己之事，DNA与其他细胞组分的互作由其信息基础到细胞功能乃至生物特殊功能的形态表达，同样发挥着重要的作用。

DNA在高等作物中的遗传功能稳定性极强，很大部分应归功于其修复机制，除了强大应付突变的修复机制外，适应表达的调控机制也至关重要。进化与遗传均与变异有关，而突变虽是变异的源泉，但也仅代表了特别信息单位的位置，而数量性状的变异不能用等位基因的频率描述，可通过遗传方差大小(速度)，特别是加性遗传方差，可用性状差别来描述，这种差别主要是由重组引起的平衡变化。

转基因，实际上也就等于是一种有类似混沌效应的人工定向突变，这种突变能否表述，不仅要经受住不断的基因功能修复，还必须通过重组及后加工等一系列机制调控才能产生表达。最后还要能在内外环境有适应性过程，才能稳定表达。不仅如此，复杂性状功能不仅往往是由多基因，多位点的基因组控制，还与不同基因组的协调有关。因此，不仅多基因的转基因技术还未能提出设想，就连许多控制数量遗传性状和质量遗传性状的基因功能及其位点都还未能搞清，当然更无从弄清表达的调控机制，在这种情况下，要用单基因转入技术，去解决多基因转入问题，产生系统有效表达至少在技术上的时机还不成熟，这必然导致计划目标的不能成功，这是意料之中的事。

特别是粮食作物，以玉米为例，其基因数虽只有人类基因数的一半，碱基对仅有人类的1/3左右，但其基因组却远比人类复杂，仅抗性机制，就要人类抗性机制的若干几何级数来描述，这就使其庞大、精密的各类机制相互既协调又限制的作用，表现出环境适应的稳定性及强大群体生命力，因此，个体、小群体适应异常环境的能力减小，局限性增大。玉米在太空植物实验中与微生物、蔬菜类相比，不仅不能随刺激加快生长，而且由于不适应环境而导致很快死亡则是最好的验证。这也是高等粮食作物与低等生物和蔬菜等类作物的重大区别。