雖然糊塗不是農學家或植物學家,但基因工程卻是糊塗的正專業。大學是微生物專業,在美國念的是分子基因學,Molecular Genetics。嗬嗬。做過酵母、哺乳動物細胞、老鼠,研究過酵母菌的代謝途徑,哺乳動物發育、癌症發生及治療、抗體結構及篩選,如今做的是藥物微生物發酵生產。萬變不離其宗:分子基因學。憑此一項技能,走遍如今生物學藥學醫學研究領域。
舉個最常見的例子,bt基因,這是蘇雲金杆菌的簡稱。蘇雲金杆菌是一種廣泛存在於土壤中和植物表麵的細菌,有個特征,會形成蛋白結晶,在顯微鏡下可以很清楚地看見杆菌的體內有個巨大的結晶體,那是其超量表達的一種蛋白,叫做伴孢晶體。這是在外部條件惡劣的情況下,蘇雲金杆菌就會形成孢子,耐寒耐熱,不吃不喝,靜等環境變化。很多細菌有這個功能,但蘇雲金杆菌除了形成包子(哈,就叫慶豐包子好啦)外,伴隨著包子還形成了蛋白結晶。這是其獨特之處。
此蛋白專殺某些昆蟲(鱗翅目鞘翅目昆蟲),昆蟲在吃植物時將蘇雲金杆菌的包子一並吞下,在昆蟲腸道中,蛋白晶體溶解,殺死昆蟲,而昆蟲的屍體就成了蘇雲金包子轉變為杆菌形式大量繁殖的最佳溫床。
糊塗的大學論文做的就是這個,蘇雲金杆菌的學名是:Bacillus thuringiensis。因為這個毒蛋白結晶體而名聞遐邇,所以大家幹脆就把這個毒蛋白稱為Bt蛋白(取蘇雲金杆菌學名的字頭),其基因就叫做Bt基因。不過糊塗大學那會兒做的不是轉基因,而是研究蘇雲金杆菌的自然分布區域。
科學家們把這個細菌的bt基因複製出來,連接進一定的其他DNA形式中,promoter、terminater、以及選擇mark基因等等,形成一段能夠重組進入植物細胞基因組的“外來DNA”,然後通過細菌(通常為大腸杆菌)來大量複製,製造出百萬千萬上億的相同DNA。
然後,使用農杆菌或基因槍的辦法(不詳細說了),把這樣的外來DNA導入人工培養的植物胚胎前細胞中(比如 embryogenic callus),這類細胞繼續發育會成為植物胚胎。外來DNA和植物胚胎前細胞的基因組發生重組,進入其基因組並正常表達出Bt基因以及選擇marker。這樣通過選擇marker就可以把成功轉化(tranformed,即外來DNA成功重組進入並表達)的植物前胚胎細胞挑選出來,繼續培養成為植物胚胎。
這個能夠表達蘇雲金杆菌Bt毒蛋白基因的植物胚胎,生長出來的植物,比如煙草、玉米、棉花、西紅柿等等(杏啊桃啊也成,哈,不過沒研究它們的害蟲是否可被Bt蛋白殺死),就能夠抵禦害蟲,害蟲吃了它們表達有Bt蛋白的葉子,很快死翹翹,自然也就吃不多。它們的種子可以繼續繁育出相同的植物,具有相同的功效。
這個叫做轉基因,細菌的基因,進入了植物基因庫。
不曉得說清楚了沒?