虽然体外遗传工程技术在农业改造中起着重要的作用,但是许多机敏的务实科学家正在采用较简单的方法获取更大的利益。

近年来,农业生物工程终于冲出了激进的主张和可能被扼杀的有害气氛。1978年,西德马克斯 · 普兰克研究所研究人员培育成功番茄马铃薯植物以后,世界各地突然增加或成了许多培育超级植物新世代的公司。这些公司的领导人希望这种尖端科学技术(将新基因插入植物,融合非亲缘种细胞的技术)生产像冷杉一样大的豆科植物,具有高产、自体受精、抗旱、抗虫的作物;某公司总经理甚至预想一种能制造猪排的植物。

结果,这些劲头十足的企业,大多数走进了经济死胡同,只不过生产了少数著名的不结果番茄马铃薯。八十牟代,生物工程现状越来越通俗,许多方法越来越实用。除外来植物外,只有一小部分公司用较低级的

方法培育出各种有希望商品化的新植物。其中包括无病、高产易为农民应用的3/4吋小块茎种子马铃薯;适合商品种植者的抗病糖甘蔗苗;只需60日龄就开花并能全年成批生产的蔷薇科植物。

适合加工者的高固形物番茄;有熟葡萄味的番茄;花形奇特的矮牵牛属植物;不用盐或黄油也很可口的鲜美爆花玉米;抗病烟草植物以及适合种植者、加工者和消费者的其它多种植物产品,不久即将在超级市场上销售。

这些注重实际的公司开始了组织培养实用技术的应用——在试验室器皿中培育细胞、组织或整体植物的技术。许多植物品种将在试验室由单细胞繁殖出来。科学家发现的许多单细胞处理方法,或多或少加速了非自然选择的过程。例如,将细胞暴露给杀死其亲本植株的致病生物,如果最后有些细胞存活下来,那么这种细胞就可能发育成免疫植物。科学家也可以使具有优良特性(例如抗旱性)的野生种细胞与同种栽培植物细胞杂交,生长出和野生远缘植物一样健壮的栽培植物。这种原生质体(用化学法脱掉外壁的植物细胞)融合技术,可在培养田里快速繁殖常规杂交育种法需要几年才能培育出来的植物。

在植物生物技术新星中,最有名望的是盐湖市的NPI公司(原名土生植物公司)。NPI是第一流的生境公司,其最初产品是观赏花卉、灌木、乔木和从世界各地收集的可栽培野生植物变种。NPI公司选择了许多具有优良遗传特性(如耐旱、耐盐土和耐热性)的植物。现在该公司根据生物技术的发展方向,开始应用许多新技术,有125位科学家从事市场畅销产品的研究。该公司总经理P. 梅尔昌(Peter Meldrum)说:“我们的研究是与销售紧密结合的。”这种结合已结出丰硕的果实。这家由私人掌握的NPI公司是目前最大的小型植物技术公司,几年来收益不小,预计W85年的销售额可达2,000万美元一一在植物技术株儒中成了一个巨人。

在NPI公司的产品中,小块茎种子马铃薯和组织培养蔷薇属植物市场的年销售额为18,000万美元。该公司的花卉不是在其他根茎上嫁接的,而是用最快的组织培养法通过种子成批繁殖新品种生产的。这种方法可以节约生产费用,而新蔷薇不到两个月就开始开花。标准蔷薇在一年龄之前是不会开花的,其原因还不完全清楚。NPI公司在蔷薇上打上标记、盆栽、包装后,放入单个容器内,零售价3.99美元。如果通过K市场和批发商还要提高价格。粗略地讲,单包装扦插蔷薇的价值,在于购买者得到了一种能在室内陈列的花卉植物,而且以后还可在花园里种植。

梅尔昌说,今年的产品已售完。NPI公司的目标是把大量蔷薇卖给零售批发商店,从一年30亿美元的花卉市场采回少数花瓣——或者更有可能扩大蔷薇属植物。该公司通过细胞选择也培育了一种新的有紫红色管口的白色矮牵牛属植物,该品种已移出温室进入试验场地。该公司正在进行番茄品种的改良工作,出售约20种用组织培养法生产的其他植物、灌木和乔木。

同时,NPI公司正在向更奥妙的生物技术领域迈进。该公司正在用原生质体融合法生产一种鲜黄色矮牵牛属植物——另一种新颜色的花卉——即用具有鲜黄色但吸引力较小的野生亲缘细胞与栽培植物的细胞融合。NPI公司避免同蒙桑托和杜邦公司竞争,这两家公司后来努力用植物生物技术扩大主要作物,例如玉米、大豆和小麦的改良。NPI公司总经理认为不碰撞巨人就想创造园艺和专门农业,非用大量资金不可。

NPI公司的植物技术作物在美国新泽西州辛纳米森的费城郊区,也开拓了一个独特的小生境。由政府掌握的两个植物生物技术公司之一,著名的DNAP公司,其产品不是针对农民,而是针对消费者和食品加工者。该公司是由坎贝尔 · 苏普的两位科学家于W81年建立的。其商业活动方向,从开始就为广大消费者进行研究,每着手一项研究计划之前都要进行试验。W. 夏普(William Sharp)(现任执行副总经理的一位缔造者)说:“我们是注重实际的。”

由于坎贝尔 · 苏普作为一个主要赞助人和顾客,所以DNAP公司吸引了一些巨星。前任原综合食品公司执行副总经理的R · 拉斯特(Richard Laster)总经理;曾任联合化学和Merck公司经理的John T. Connor主席;两次诺贝尔奖金获得者、为第三世界培育高产水稻和其他谷物品种的绿色革命之“父”的N · E · 勃朗(Norman E. Borlaug)以及阐明植物光合作用的M · 卡尔文(Melvin Calvin)都是顾问委员会的成员,

在与坎贝尔签订的合同指导下,DNAP公司对固水比很高的细胞选择培育的番茄进行了试验室和田间试验。这种培养、处理方法比较便宜,因为在一定的场地内将生产更多的番茄固粒,减少蒸发多余水分所需的能量。消费者将买到通过细胞选择培育、能在藤上成熟的田间试验番茄(与目前大多数未成熟就采摘,在运输中成熟的橡皮味番茄不一样)。DNAP公司设计的番茄很坚实,耐装运,能保持刚摘番茄的风味。不论何种植物、大面积的田间试验是商品化生产前的最后步骤;该公司的这种番茄还要1 ~ 3年才能进入超级市场。

DNAP公司两个针对供应小生境的科研项的概略性研究,在快速发展的健康风味食品市场上得到了验证。该公司正在研究很有风味的无盐或无黄油的爆花玉米,还培育了非常鲜美的胡萝卜和可切成细条进行包装的芹菜,用这种芹菜做成的牛皮纸明年初即将在全国各地市场上试销。

DNAP公司除为公司本身的利益进行研究外,还与其他公司合作研究。在这些研究项目中,包括正在从植物或植物细胞提取调料和芳香物,制造较易处理的咖啡与可可粉和抗病烟草等项目。该公司把野生烟草植株的细胞融合到栽培烟草植株的细胞中,培育出了能抗八种主要烟草病的新品种,并成功地进行了田间试验。

如同从事日常事务一样,DNAP公司正在慎重地推行植物生物尖端技术。该公司的科学家正在开展有选择性转移DNA(确定遗传特性的巨大分子,它与味、色和其他植物特性有关)原生质体融合技术的应用。该公司还企图通过组织培养手段把加性DNA直接插入植物花粉中,这种DNA满浆花粉可以沉积在为其后代提供新特性的普通植物花上。正如夏普所说:“迄今为止,这是一种比复杂的遗传工程法更简单的方法。我们正在开拓现有生物系统一我们不打算再造新车轮。”

作为一个典型的年轻高级技术公司,DNAP公司也正在谋取利润。但是它指望在一、两年内盈利。拉斯特认为九十年代初,年销售额将达到20,000万美元。投资者似乎都相信:该公司将在1984年1月国有化,所以最近每份股票售价从6.75美元提高到10美元。另一个政府掌握的奥克兰高级遗传科学公司,正在集中研究不能直接开发的植物,去年损失了700万美元。1983年9月,其股票售价每份为1.5美元,最近在平稳回升到3.75美元之前达到了3.50美元的最低水平。

与DNAP公司一样,建立在现有技术上的另一家公司,马里兰州多塞作物遗传学国际N. V. 公司,去年年底开始销售首批生物技术产品之一的无病甘蔗苗。作物遗传学是J. B. 亨利十一(John B. Henry11)(他是华尔街的一位律师)与P. 卡尔逊(Peter Carbon)(密执安州大学的植物遗传学家)于1981年合作的脑力劳动产物。卡尔逊开辟了把新特性输入植物的细胞融合技术的应用道路。

他两人都认为作物遗传学应集中于短期的现实性世界产品。该公司的甘蔗苗是经过试验室组织培养,再移入温室,最后移植到公司的佛罗里达和路易斯安那大田里获得的。然后将成熟的无病甘蔗杆切成碎片,卖给种植者栽种。该公司希望今年的蔗苗能卖200万美元,预计最终计划至少每年能获得75,000万美元市场的三分之一。

卡尔逊说:“目标选择和技术状况一样重要。”另一些公司一直很重视它们的课题。加利福尼亚州戴维斯植物遗传公司甚至生产了比NPI公司更小的微块茎,打算能使用NPI公司发明的直接从组织培养收获块茎的自动化工具,从更大的规模培育微块茎。即使用手收获,该公司今年供给种子栽培者的微粒马铃薯销售额大约也是100万美元。植物遗传公司还用细胞选择法,培育了几种具新特性的植物,包括能耐中东和美国西南部高盐土的各种苜蓿。

另一个注重实际的公司,加利福尼亚州帕洛阿尔托太阳基因技术作物公司,通过细胞选择培育的杂种饲料玉米,在田间试验中获得了高产。该公司的新玉米比现有品种早熟一周,因此可在更北的地区扩大种植高产玉米。培育杂种是植物育种工作者防御对手的最好办法。第一,育种工作者可以保守杂种亲本特性的秘密,为其提供全部优点。第二,因为杂种不能自繁,所以农民_须年年生产新种子。

迄今为止,虽然植物生物工程技术在商业上获得了许多成就,但是研究人员的愿望仍然是继续追求完善的高尖技术。在这些技术中,最有希望的是向植物输入新基因的拼接法。正在为此目标开展工作的公司,除加利福尼亚州代维斯的先进遗传科学公司、杜邦公司、蒙桑托公司、卡尔吉恩公司和威斯康星州米德尔坦的阿格雷塞塔公司外,还有其他许多公司。这些公司大都利用DNA重组体(重组体的名称系来自拼接基因,即由DNA片而来),把一种生物体的基因拼接到另一种生物体内,使DNA片在宿主细胞的DNA内重组。于是新插入的基因就和谐地结合成具所需特性的蛋白质新产品。

DNA重组体已用来制造人胰岛素和其他药物,可是要应用于植物是很难的。首先,植物的遗传结构至少与动物一样复杂,对某些特性也了解得不充分,例如产量可能包含几百个不同的基因。由于基因在植物染色体上的位置尚缺乏图示资料,所以许多科学家正在未知范围内寻找经济有效的基因。然而,利用为某些植物(马铃薯、番茄、苜蓿、大豆)工作的根瘤土壤杆菌进行基因转移是最有前途的技术,可是这种细菌对其他植物包括玉米和小麦不起作用。许多重要的植物很难用单细胞再生;能用种子生长发育的植物又未必需要这种结果。

甚至一些成功的植物遗传工程也远未到手。去年,环境活动分子J · 里夫肯(Jeremy Rifkin)(美国首都华盛顿经济动向私人基金会会长)合法阻止了在田间试验遗传工程微生物和种植植物。为了论证还未正确评价的可能公害,里夫肯命令伯克利市和加州大学的研究人员不准在露地里用遗传变异细菌来防止植物结霜的试验。结果只是在美国进行了没有细菌或DNA重组体遗传变异植物的田间试验。虽然该命令只阻止获得联邦政府工作人员批准的学校试验新生物,但是许多私营公司为了避免诉讼和不利的宣传,自愿遵守命令——即使遗传变异植物似乎未表现特殊的公害。

当时就能实现的遗传工程,由于不让植物进入田间而遭失败。阿格雷塞塔公司的试验就是一个典型的例子。三年来,W · R · 格拉斯(W. R. Grace)和Cetus公司的这个联合冒险行动企图得到农业部的批挂,对输入了细菌抗病基因的实验烟草进行田间试验。烟草植物适合作其他重要经济作物的试验媒介。迄今为止,尽管这种烟草的遗体仍关押在阿格雷塞塔公司的温室里,但是六年来,格拉斯在联合冒险行动中至少投资6,000万美元。阿格雷塞塔公司和其他有钱的公司如蒙桑托和杜邦公司一起,可能要等到田间试验问题的解决,不过还要几年时间。然而,时间正从不太幸运的小公司开始流逝。

即使怀疑论者是正确的,可是额外的时间也无济于事。恰当的例子是卡尔吉思、蒙桑托、杜邦和其他公司培育的作物竞赛,例如具有能耐杀虫剂基因的大豆、玉米和小麦。迄今为止,卡尔吉恩公司改良烟草植物的计划是最先进的,其抗性将比过去的农田烟草抗性增加4 ~ 5倍,但是还未生产出有商品价值的品种。J · 卡德(Jerry Caulder)(圣地亚哥市迈科金公司总经理,他还用较简单的技术改进了杂草防治)阐明了实用主义路线信条与生物工程惊人进展的关系。他说:“我们认为明智的方法是承认生物工程的存在,然后以富有革新精神的方式应用它来制造产品。科学不仅在斜面上前进,而且也在阶梯上前进。如果采用革新方法,那么每个阶段都可获得产品。不能等到一切问题都解决。”到目前为止,利润已到了那些不等待的人手中——实干家,而不是空想家。

[Fortune,1985年9月]