潜心分子生物学和植物基因工程研究——北京大学农业分子生物学实验室林忠平教授团队

2017-11-09

林忠平，1963年毕业于北京大学生物系，中国科学院植物研究所读研究生，毕业后留所工作，曾任植物所基因工程中心主任。1995年调入北京大学，在蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室从事分子生物学和植物基因工程研究。早期研究灵芝人工培养技术和药效。著有《灵芝》一书，推动了这一传统药物的应用。承担高新生物技术领域多项国家重要科研项目。发表学术论文近200篇，编撰了《走向21世纪的植物分子生物学》一书。近年来，他多次到新疆考察，做了许多支援边疆发展的工作，如提供多个抗旱、抗寒、抗盐碱的基因，用于培育抗逆性的新品种。此外，在促进海峡两岸学术交流方面做了大量工作。

林忠平认为，要让现有农作物品种适应高盐的海水环境，必须寄希望于高新技术的发展。林忠平从事植物抗逆性的研究多年，近年来开始涉及植物耐盐碱的研究。他历来重视水循环问题以及发展耐盐碱植物问题。研究表明，提高某些基因的表达量可以赋予植物适应高盐碱的潜力。林忠平实验室从内陆盐碱滩上生长的几种滨藜中克隆过耐盐碱的基因，也初步用于草类、玉米等植物的耐盐性的提高，从中发现这些基因可用于发展海水灌溉的农业。他指出，目前能够在海水中规模化种植的植物仍是少数，一种名为盐角草的盐生植物可以耐受高渗透压的海边环境，而且果实中的脂肪酸含量较高，种子含油量高达30%，且脂肪酸中的亚油酸含量高达75%。因此学界已经开始着手选育优良品系，希望能够进一步提高产量，用于生物能源柴油的生产或部分替代饲料的生产。

除此之外， 经过数年努力，他们从厚叶旋蒴苣苔、沙蒿等耐旱植物中克隆了一批新的耐旱、耐寒功能基因，先将这些基因导入烟草或一种花卉植物——矮牵牛中，研究这些基因如何在缺水的条件下工作。然后，将这些基因加上适当的调控元件，导入草类中，研究这些外来基因在草类植物中的功能。凭借着多年的持续钻研，他们得到基因8个，对冷季型草坪草（高羊茅、黑麦草、早熟禾、紫羊茅等）进行了大规模的遗传转化。此外，在山西省农科院旱地农业中心的合作下，从1万多株试管苗中，鉴定出800多株转基因的草坪草。经连续3年田间试验，从中筛选出20个有良好抗逆性表现的草坪草。与普通草坪草相比，基因改良的草坪草更耐干旱，秋冬季的绿期更长。与对照的草相比，草坪草可在更干燥的土壤中和更低温的条件下，保持高的光合作用效率和保持细胞不受损伤。如果大面积种植，可节约灌溉水20%～30%。在寒冬时节草坪绿期也明显延长。这些抗逆性相关基因在玉米、棉花等作物中心应用，也有良好的效果。

目前，林忠平教授所领导的北大农业分子生物学实验室（AgMoBiol实验室）在以下方面从事高新生物技术研究： （1）提高植物对逆境胁迫的抗性；（2）植物生物反应器生产药物；（3）植物次生代谢的基因调控；（4）转基因食品的致敏性评估。其中一些研究成果显示了良好的产业化应用的前景。在遗传改良的植物和微生物用于污泥无害化处理和废水净化方面做了一些有应用价值的试验。利用植物和高等真菌作为生物反应器，制备口服型的人胰岛素、人表皮生长因子等在动物试验和培养细胞的试验系统中取得可喜结果。利用基因操作技术进行植物次生代谢途径的分子调控取得良好结果，其中包括在生菜中制造高含量的白藜芦醇，在非豆科植物中产生大豆异黄酮。建立了转基因食品的致敏性评估的数据库和一些食用安全性的检测技术，这些研究成果是很有实用价值的。