以下是中国工程院院士范云六在第二届生物技术与农业峰会上的演讲报告。

         范云六：种子产业与生物技术的同行们、朋友们，贵宾们，我这个报告是着重在生物技术的角度来看生物技术和种子产业相结合。

         我这个演讲是表达高活性植酸酶转基因玉米，谈到这个的时候，大家想一想为什么做这个事，在作物里，在做饲料的作物里，植物源的饲料里含有丰富的植酸磷（Phytate），占种子里总磷含量的60%到80%。我是做玉米，所以我特别注意到90%植酸磷是在胚里。玉米内源植酸酶在植物种子的萌发时表达，它的催化植酸磷分解为游离的磷，提供植物生长营养需要磷的，另外还提供其他的营养元素，所以植酸酶本身来说是控制植物在整个生长过程里种子的成长发育过程里无机磷的需求以及重要元素的需求。这对植物来讲是很需要的。但是对动物来讲，因为玉米或者大豆，特别在中国的玉米70%、80%都是做饲料的，从动物的营养角度来讲，存在很多问题。第一个问题动物的肠道很难吸收植物来源的植酸磷，它的磷素非常丰富，60%到70%，而我们国家又是磷源非常缺乏的国家，饲料里磷的缺口每年都要一百万吨，磷对动物的营养而言是不可或缺的营养元素。

         第二个问题是本身植酸磷是抗营养因子，我们吃的大米、小麦、水稻、玉米，动物里就含有植酸磷就很多，本身是抗营养因子，好的营养东西来了以后，都被它螯合了，动物不能吸收，叫生物利用率，我们说补钙，为什么钙补了半天以后，生物利用率低，都跟抗营养因子有关。

         第三个问题是非常重要的，这么丰富的植酸磷动物又用不了，从动物粪便排出去，排出去造成严重污染，粪便造成农村的污染是非常严重的问题，比化肥的影响还严重。

         这三个问题提出来以后，我们就考虑用Phytase（植酸酶），通过植酸酶把植酸磷变成无机磷，无机磷动物可以利用，植酸酶分解植酸磷以后，有机磷排出减少了，就不会造成环境污染。中国农业发展很快，但是总结过去的教训，是大投入，在某种程度上，牺牲了环境，提升了产量。怎么样让环境又好，又能保证它持续发展。植酸酶对饲料来讲起这样的好作用。Phytase的作用，Phytase来了以后，就把切断，就变成了无机磷释放出来，同时把所有植酸磷螯合的营养元素都释放出来，这就是Phytase的作用。

         欧盟多个国家在法律上已经立法了，一定用Phytase在饲料工业里做绿色磷来保护环境。为什么提出这样的问题，意义是什么？Phytase从什么地方来？Phytase第一代基因工程是微生物发酵的，我们国家也做得非常好，我跟我的搭档合作，用微生物发酵生产Phytase，在饲料工业用得非常好。植物基因工程在研究方面都有很多地方在做，我们不只是做第一代基因工程而是做Phytase第一代产品，我这个基因是来自曲霉菌，克隆基因表达出来植酸酶是有活性的，是可以降解植酸磷的，是有效的东西。然后把基因在酵母中表达，它是非常稳定的。这个产品已经通过农业部安全生产条例，商业化生产十多年了。这是第一代Phytase产品，叫微生物发酵的产品。也就是说我们搞植酸酶玉米这个东西是在我们已经把基因做好，功能验证以后才开始，我们希望能够把Phytase在玉米粒表达。本来在饲料工业里必须添加Phytase，饲料里大概一半以上是玉米的成分，能不能把Phytase放到玉米里，让玉米自身产生这个东西。假如可以的话，可以降低成本。选择玉米有这样的原因，因为饲料一半的成分是玉米，另外就是玉米的70%左右都是用在饲料加工。

         把这个技术简单讲一讲。第一个，我们设计比较精确，怎么样设计，用胚表表达，怎么定位，得到很多转化事件。再生植株得到后代怎么检测它，比如说怎么检测它的后代，怎么考虑它的后代。用遗传的手段来证明得到的基因是符合遗传的。另外玉米是否纯合系，根据四方面的东西选择它，第一全部Phytase的东西应该PCR是阳性，另外农艺性状基本相同。种子要高于每公斤的种子在一千个单位左右，所有的植株要么全抗basta，要么不抗，这个选择农艺性都是很好的。而且选出来一千个单位以上的纯系怎么来鉴别，用遗传的手段和方法，F1，最后用回交一代符不符合1：1的比例，来做这个工作。

         看一下Basta，要么全抗，要么不抗。纯合系，我们在遗传转化，至少做出一千个以上高活性植酸酶，大概选出27个纯合，胚大概到二万左右，胚乳可以高达12万。这样的纯性来讲，到底有什么用，根据中国饲料行业的标准，一公斤饲料里含0.5公斤的玉米种子，我们添加500U植酸酶添加剂，也就是说一公斤植酸酶转基因玉米表达的植酸酶含量要超过一千个单位。它在种子中表达这么高，对于种子中的植酸磷是否起到降解，使其含量减少了？到底在胚乳有那么高表达，有没有引起opaque的现象，我们做了一系列的研究。我们把一粒种子，把胚拿出来，如果是胚建构的话，应该在胚里表达，这个是在胚乳，如果在胚乳里建构，应该在胚乳建构表达，看得很清楚是在胚乳里，而不是在胚里表达。

         做亚细胞定位，到底在胚里还是胚乳里。亚细胞定位是胚乳里，在对照胚乳里，可以看到胚乳构建选育的株系种子中表达植酸酶定位在胚乳里。对于种子的无机磷或者植酸磷到底是不是有所降低还是有所增高还是没有什么变化，如果在胚里，植酸磷是存在胚里那表达植酸酶之后是不是和预计的一致，种子里的植酸磷减少，无机磷增高。在胚乳里应该是没有什么作用，结果是我们所达到的一样的。

         植酸磷对动物生长不好的，但是对植物生长来说是有需要的，五个纯系的酶活假如达到那么高，是不是影响种子，把植酸磷都去除了，对种子有影响没有？做了一系列实验，都非常好，没有任何的影响。有没有opaque现象？过去做opaque-2，玉米说很高，到最后不抗病等等很多的问题出来，我们看来我们的种子是透明的，opaque是不存在的。刚才讲的是酶远远达到或者超过行业的要求，第二个刚才都证明得比较准确，现在到底看看在动物实验里到底是不是起那些作用，我们请别的实验室给我们做了一下动物实验，动物实验也表现到加了Phytase进去以后，对动物的生长是非常好的，我们的对照是跟第一代植酸酶做比较的，完全可以代替第一代植酸酶，对排泄物里是不是磷排泄降低了，也是完全跟第一代的植酸酶相比，完全可以代替它。这个小结就是Phytase用玉米来做，由于玉米种子生产植酸酶的优点，转基因玉米植酸酶将来要代替发酵生产的植酸酶。

         两代植酸酶产品的比较。第一代就是工厂，要经过这么多程序，消耗很多能源，还得要通过干燥、喷雾等等，最后制出颗粒出来。我们用玉米来做的话，春种一粒种子，秋收万粒种子，种子里存在植酸酶。种子里存在植酸酶，成本低，原材料费用低，消耗能源少，生产的种子可以直接食用，假如市场需求很大的话，我用不着建工厂，花费很多能量消耗等等不一样，我就能够用很好的，有前瞻能力的杂交组合，来做种子就很好了。

         我们工作哪些特点呢？第一，它表达了高的植酸酶活性，本来要求一公斤一千个单位，现在有那么高的单位。第二，我们这里非常安全的，在转化上，只有这一片段的植酸酶，非常符合安全条例的。再一个设计的时候，非常注重到把骨干亲本和材料相杂交，这样使今后和企业结合的时候，和玉米骨干亲本组合，缩短育种的时间。

         刚才讲的工作已经进入到产业化程度了，这个工作有相关的专利，而且根据农业部的生产安全的条例，我们中间试验、环境释放、生产性试验按照条例严格进行的。我们这个项目是在国内外或是最接近产业应用化的成果，这个工作有什么意义？至少有几重意义，第一个对玉米的产业来讲，增加附加值，能够对玉米产业来讲增加他们的，对养殖业来说，开辟了节能、环境保护好的高新技术的产品，我们要注意第一代抗虫抗病转基因作物，还要注意对健康环境，人和动物生长发育好的第二代的产品，对这个项目也应该是有作用。

         几点体会，这个体会不是讲跟产业，是讲我们做研究。第一，自己的知识产权的基因是非常重要的，而且功能一定要经过严格的验证，我们第二代植酸酶就是在经过发酵出来以后，都验证过对磷的排泄降低，对动物好，都经验过。第二有表达的元件，还有大规模的转化平台，刚才的27，我们至少一千个，一万个选择出来。另外你的东西是不是符合标准，要达到行业的要求。另外注意选择纯系的标准，从开始要注意的安全问题，还要注意从开始怎么整合到今后大规模产业化杂交组合里，特别要注意，我们这些东西都是以市场为导向的东西。

         对生物技术跟种子产业的几点认识。第一个种业是农业发展的主导产业，生物技术是常规育种的重要补充和发展。它不能代替常规技术，它必须在常规技术最好的水平上来提供常规技术哪些需要我们来做的，我们力量可及的，今天可及，明天可及，后天可及的补充，这是重要的补充，而且它的发展不是一般发展，是方向性的发展。第二个观点从战略的高度来审视，培养农业生物技术和种子产业的结合，这个对于延伸种子产业链，培育新的经济增长点，促进产业升级，提高种业产业的竞争能力，增加农民的收入，都有重要的作用。这点来讲，是非常重要的，要从战略高度来考虑。第三点，要把生物技术项目的科技创新与项目的产业化紧密地结合起来，种子产业的持续发展，离不开有科技创新的原动力的支持，同时以产品为导向的生物技术项目，如果不实现产业化，根本不可能实现真正体现它创新的价值，当然科学意义是另外一回事，这个来讲，从开始要考虑到生物技术的创新，要跟产业化紧密结合起来。

         关于植酸酶，我们研发的东西已经跟Origin公司合作，转让给Origin公司，现在正在进行产业化的进程。我们感觉到玉米产业化的道路前人还没有走过，我们在做前人没有做过的事，是机遇也是挑战，我们这个技术是目前最接近产业化的项目，怎么样使植酸酶因为技术领先的优势尽快地转化为产业的优势，这是我们所在追求的。正因为这个需要，我们需要方方面面的关注和支持，我们是以开放的心态面向国内外企业学习先进的育种技术和经营管理，同时在产业化过程中，也希望各界政府包括北京市政府，市科委加强指导和支持产业进程的密度，最后让我们共同为首都中国或者全球经济的发展做出应有的贡献。最后我想感谢课题组所有的工作人员，在这里不一一举了，同时我也感谢一些公司曾经和我们非常友好的合作。谢谢。