全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 19卷 第 3期
2007年 6月
Vol. 19, No. 3
Jun., 2007
植物“分子育种”的创始人——周光宇
龚蓁蓁
（中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，上海　200031）
1952年，周光宇博士响应国家号召从比利时回
国。1952－ 1957年她在北京市生物制品研究所工
作期间建立了生化研究室，并研究确定了生物制品
的一些生化法规，解决了生产上血清蛋白沉淀等一
系列问题，同时培养了我国首批生物制品生化人
员，曾获得 1954 年北京市劳模称号。
1957年王应睐先生为了弥补生物化学研究所微
生物学专门人才的空白，争取到周光宇来所参加工
作。她到生化所后充分利用生化的理论和技术，指
导发酵生产研究的探索工作。曾用不到一年时间完
成了“甲烯琥珀酸”发酵的研究。接着她通过查
阅国外文献和对国内“谷氨酸发酵”(谷氨酸的单
钠盐即味精)现状的调查，发现当时日本已用谷氨
酸发酵法生产味精，成本低，在国际市场上有相当
大的竞争力。而当时我国味精生产还仍然采用面筋
盐酸水解法进行，不仅生产成本高、产量低，而
且生产劳动条件特别差。由于工人长期接触盐酸气
体，身体健康受到极大危胁，特别我国在国际市场
上的品牌“佛手牌”味精将失去优势。当时在我
国大跃进的形势下，又是为了解决“粮食多了”怎
么办？周光宇决定开展“谷氨酸发酵”研究。发
酵没有菌种，她就和北京大学生物系合作，发动学
生采集标本分离菌种，建立了定性分析谷氨酸的方
法，通过大量的菌种筛选获得了可进行发酵试验的
菌种。在有了菌种的情况下，她又组织与上海天厨
味精厂和上海轻工业研究所科研人员的协作研究。
通过对发酵条件的艰苦研究，建立了从发酵液中定
性和定量分析谷氨酸以及从发酵液中分离谷氨酸等
文章编号 ：1004-0374(2007)03-0254-03
技术。
当时，她的研究获得了当时国际上摇瓶产谷氨
酸的最高水平，表明了我国谷氨酸发酵已达到了能
大规模工业生产味精的水平，促进了我国味精的工
业生产。同时，也为我国培养了一批科研人员，为
我国 20世纪 60年代味精发酵工业奠定了坚实的基
础。为此，周光宇 1959年被评为我国首届全国“三
八”红旗手，谷氨酸发酵的有关论文 1959年被评
为上海市优秀论文。1978年“谷氨酸发酵”获中
国科学院与上海市的重大成果奖。
20世纪 60年代初期，我国遭受了三年自然灾
害，周光宇比过去更深刻地意识到农业是我国国民
经济的基础。传统的农业育种技术已满足不了提高
农作物的产量和质量的要求，迫切希望有新的育种
技术。70年代初期，国际上出现了微生物的基因
工程，虽然当时以高等生物为材料的研究尚未开
始，但她已意识到当分子生物学发展到基因工程的
出现，可能成为植物育种从自然选择、杂交育种、
远缘杂交之后进入了农业育种与分子生物学科结合
发展的时代。它不仅可以打破有性杂交的屏障，更
可能组合来自任何生物的基因或人工合成的基因，
广泛地扩大基因库，为农业定向育种开辟新途径，
向农业现代化进军。而当时要在国内开展基因工程
的研究在技术操作和设备方面都存在很大的困难。
她认为如果着重紧跟国外文献，单纯地发展基因工
程研究课题，投资不少，还受缺乏有效基因及其表
达元件的限制，很难达到预期的生产效益。她提出
我们开始的研究路线是反文献之道而行之，要先发
编者按：周光宇教授是我国植物基因工程重要奠基人之一，是国际植物分子育种的创建者。她在“分
子育种”方面作出的开创性工作，获得了国际、国内同行的高度赞誉和尊敬，为我国及世界农作物培
育、生产做出了重要的科学贡献。在长期的科研生涯中，她所表现出的刻苦钻研和不断追求超越的精
神，值得我们学习。刊载此文以表对她的怀念和哀悼。
·人物 ·
255第3期 龚蓁蓁：植物“分子育种”的创始人——周光宇
展具有生产效益的分子育种成果，再从中进行有效
基因的识别、分离和重组研究。这就可能解决有益
基因的来源问题，可能自由地发展与基因工程结合
的分子育种，达到广泛扩大生产的目的，但研究从
何处着手呢？
为了实现农业分子育种的设想，周光宇1974年
开始了对农业育种的调查，重点对国内远缘杂交成
功的粮食作物，如玉米稻、高梁稻、竹子稻进行
了调查研究。人们早已知道远缘亲本间的染色体结
构从总体上说是不能亲和的，也就是说这种杂交是
不会成功的。但为什么在我国有很多远缘杂交成功
的作物呢？为了搞清这个疑问，她曾去广东、广
西、江苏、浙江、吉林、湖南、辽宁和北京等
省(市)的农业大学、农业科学院向育种学家和遗传
学家请教和共同讨论，向有着实践育种经验的农民
学习。她还曾亲临海南岛的育种基地在烈日下的大
田里亲自操作杂交育种。
通过对远缘杂交的调查实践，她从分子生物学
角度分析和总结出了一种远缘杂交现象(即稳定杂交
子代与母本比，变异很小，光学显微镜下观察染色
体的数目、大小和形状与母本相同，但表型的变异
可以遗传)的基础上，提出了 DNA片段杂交理论，
其认为虽然远缘亲本间的染色体结构从总体上说是
不能亲和的，但部分基因间的结构从进化角度来分
析有可能保持一定的亲和性，当远缘花粉的基因组
进入母体(受体)后，部分分解成的DNA片段(基因
或调控顺序)有可能被整合进入受体染色体，引起
子代的遗传变异。这种使外源DNA片段(基因)进入
另一种植物而引起的变异，实际是天然的基因工
程。由于整合进入染色体的外源DNA片段较小，所
以在光学显微镜下看不到DNA片段插入后引起染色
体形态和结构上的差异；由于外源 DNA片段只能
极少数插入到染色体上，因此子代的表型基本相同
于受体母本，只有少数性状可引起变异。
当她的DNA片段杂交理论提出后，因名不见
经传，而受到当时少数遗传学派权威学者的强烈反
对，认为不符合遗传育种的规律。在科技界也有极
少数的权威人士，对分子育种事实不加研究，却妄
加评论，植物分子育种的发展遇到很大阻力。但周
光宇坚信事实总能胜于雄辩。她要以科学的事实来
说话。
由于基因工程是DNA片段(基因)杂交整合，研
究远缘杂交中的DNA片段杂交假说就成了当时是否
能开展DNA导入植物，进行分子育种的理论根据。
她为此设计并领导实验验证，她所领导的课题组与
有关单位合作，通过以远缘杂交高梁稻为材料进行
酯酶同工酶的分析，证明了高粱稻中有来自远缘亲
本高粱的酯酶存在；经以高粱特异 DNA为探针与
高粱稻杂交，证明了高粱稻中确有来自高粱的DNA
整合；在重复顺序 DNA复性动力学的研究中，证
明了高粱稻复性动力学明显的变化是由于高粱重复
顺序插入水稻所引起的。这些研究结果发表了论
文，为DNA片段杂交理论提供了有力的数据支持，也
为她植物分子育种技术提供了理论和设计的基础。
植物分子育种技术(外源DNA导入植物技术)的
设计思想是模拟授粉杂交的育种技术。设计将带有
特殊性状的供体总DNA的片段，在受体自花授粉后
一定时间内，使DNA沿着花粉管通道进入胚囊，转
化受精卵及其前后的细胞，由于这些细胞不具有正
常细胞壁，可当作天然原生质体，易与DNA整合。
她与江苏农科院的科研人员首先在棉花上合作建立
了花粉通道转DNA(基因)技术方法系统。她领导的
研究组用了3[H]-DNA在棉花授粉后导入，证明DNA
经花粉管通道确实能直接到达胚囊；将M13(mp7)
DNA导入棉花，证明了棉胚中有M13(mp7)DNA的
整合；抗卡那霉素基因导入水稻获得表达等。这些
充分证明了该设计的可行性。植物分子育种技术首
先应用于棉花得到成功，获得了很多变异后代和生
产上有经济价值的后代。
1983年周光宇在美国权威杂志Methods in En-
zymology上发表了国际上开创性的植物分子育种技
术的论文，引起了学术界的重视。该技术不断在国
内外得到广泛的理论上的验证和育种应用。周光宇
应邀在美、欧、亚洲 10个国家的大学和科研单位讲
学50余次，在国内外的国际学术讨论会上报告18次。
为了推动发展我国植物分子育种事业，周光宇
分别于 1988年 5月在山东德州、1991年 12月在上
海、1994年 5月在长沙主持召开了三届全国植物分
子育种学术讨论会，有近 100个单位、500余人参
加了会议，会议中通过交流技术和理论知识，使我
国分子育种技术得到广泛普及。在她的理论和方法
指导及她的推动下，该技术在国内得到广泛的验证
和应用，如中国科学院遗传与发育研究所GUS基因
转化小麦成功；中国农科院 Bt.toxin基因转化棉花
取得抗虫效果；黑龙江省农科院将野生大豆DNA导
入栽培大豆，育出大豆高蛋白含量和早熟等优良品
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系；吉林省农科院育出抗大豆花叶病株系；江苏
农科院、湖南农业大学都育出高产优质、具抗逆
性、抗枯萎耐黄萎病新品种；广西农科院以药用野
生稻DNA导入栽培稻，育成特异糯稻新品种等。目
前国内有近百家实验室采用该技术在稻、麦、棉、
豆、菜、甘蔗以及林木等 40多种植物上获得了理
想的结果。
1988年美国康乃尔大学和西德马普植物育种研
究所的研究组分别发表论文，对周创建的分子育种
技术作了重复性的分子验证。
1994年在荷兰召开的第四届国际植物分子生物
学学术会议上，以色列 Tel-Ariv大学植物系与西德
马普植物育种研究所合作报道，用花粉管通道转基
因技术将NPTⅡ和Bar基因转化12个春小麦，转化
率高达 6 %。
1986年，周光宇创造的植物分子育种技术在由
中国科学院科技合作局和农牧渔业部共同主持召开
的院(部)级评议会上得到充分肯定。到会专家一致
认为“这一技术为研究外源基因导入提供了一个良
好的实验系统，为扩大植物的变异范围提供了一项
新的技术。在育种上，这是一个有应用价值的新途
径。”
分子育种1987年获得了中国科学院科技进步奖
二等奖，1989年又获国家科技进步奖二等奖。1993
年周光宇主编出版了“植物分子育种”论文集，
19 94 年出版了《植物分子育种研究》文摘。
如今分子育种终于被人们所理解。周光宇认为
20多年的研究，她主要应用外源供体DNA完成了
分子育种第一阶段的目标，取得了具有生产效益的
育种成果。她第二阶段要在第一阶段工作继续发展
的基础上，从卓有成效的分子育种植物中识别分离
导入了的外源 DNA(基因)，组建基因工程重组分
子，使能应用有益基因，自由地导入不同受体植
物，扩大分子育种效果。1995年在她已重病缠身
的情况下，她还写出“关于申请发展我国农业植物
分子育种的报告”，为完成第二阶段的研究工作，
仍做着不懈的努力。
周光宇是国际植物分子育种的创建者，也是我
国植物基因工程重要奠基人之一，是具有国际影响
的女科学家。她热爱祖国，治学严谨，勤奋科研，
有创新精神，是一个具有很强领导能力和组织能力
的活动家，为我国的科学事业作出了突出的贡献。
吗啡和海洛因在调节阿片类药物成瘾大鼠的海马区LTP中存在差异
2007年初，中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所裴钢组在Neuropsychopharmacology上在线
发表最新学术成果：吗啡和海洛因在调节阿片类药物成瘾大鼠的海马区LTP中存在差异。论文对于深入了
解吗啡和海洛因的差异性、突触可塑性、学习记忆以及成瘾之间的密切关系具有一定的意义。
药物成瘾被认为是神经元或神经回路的自适应性调节，其分子机制可以用神经元回路的突触可塑性改
变来解释；之前和现在的研究结果为此提供了直接的实验证据。研究者们之前发现长期给与阿片类药物后
所形成的戒断期间，大鼠海马区的长时程增强 LTP降低，而再次给与此类阿片类药物，这种已经降低的
LTP可以得到恢复。这显示了生物体的突触可塑性可表现出强烈的药物依赖性。
本文在此基础上，进一步证实了这种突触可塑性的改变，在成瘾过程中，还会因为成瘾药物的不同
而产生不同的结果。在阿片戒断时，在海洛因成瘾的大鼠中，继续通过皮下或侧脑室给与吗啡都可以恢
复降低的 LTP；但继续给与海洛因却不能恢复吗啡成瘾大鼠中降低的 LTP。这种不同可以通过信号转导过
程中的不同配体，受体(阿片受体)或者激酶(蛋白激酶A)的适应性调整而产生；文章对此作了深入的比较
和验证。另一方面，LTP是衡量活化依赖的突触可塑性的经典试验模型，被认为是学习记忆的一种可能
的神经机制，而药物成瘾也被认为是神经系统的一种特殊的学习和记忆过程。就这一方面，研究成果阐
明了吗啡和海洛因在成瘾过程中的差别与个体的学习和记忆的行为学差别存在关联。这一结果表明，影响
学习和记忆的过程和成瘾过程直接相关；进一步提示了研究学习和记忆对于治疗药物成瘾有着重要的意义。
摘自 http://www.sibcb.ac.cn/
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