除了这个项目,目前我们的重点在生物技术改造蚕丝方面,我们是想创造自然界中很难实现的,但是现在生物技术能够帮助实现的,又不太违背自然规律的蚕品种。比方说家蚕,它吐出来的丝,内部是丝素,外部是丝胶,丝素和丝胶的特性是完全不一样的。我们的想法是,如果蚕吐出来的丝素的内部含有丝胶,那么这样的丝素,这样的丝就会非常特别,很可能会形成孔隙,很可能会形成吸湿和去味的功能,或者是柔软度会非常的特别。我们做的工作,就是让中部丝腺的丝胶蛋白的基因在后部丝腺中表达。我们已经完成了这个创新蚕品种的大部分工作,产量也接近实用蚕品种,目前已经开始在生产蚕茧,但是走到生产应用还有一段的距离,需要进行生物安全性的评价等。
我们还在做的一些工作,就是用现代的纳米技术对蚕丝进行改造。比方说让蚕吐出来的生丝能够有很强的抗菌和抑菌性能,把纳米银或其他一些纳米材料直接渗入到丝中间去。这个工作涉及生物技术和材料技术,目前是我们实验室里重点攻关的一项内容。我们建立了一个模型,蚕要吸收桑叶中的成分,最主要是吸收一种叫氨基酸的物质来制造蛋白质。蚕吸收的氨基酸是很特别的几种氨基酸,其中合成丝素和丝胶的氨基酸有一定的差异,但最主要是谷氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸这些。我们根据氨基酸特点,对其中的像是甘氨酸或者丝氨酸这一类,把它和一些纳米材料连接起来。因为像甘氨酸和丙氨酸,各占到丝的成分的百分之三十几,这些氨基酸对蚕来说就好比是常进常出的熟客,所以这样的熟客能够很容易把外部的纳米材料带进去,并且组合在丝里面。现在我们已经做出这种材料,它的生物安全性很好,材料的特性也很特别。
我们一方面是利用生物技术和丝绸,主要是改造丝纤维或者丝蛋白的特性;另一方面,想把中华延续5000年的养蚕业进一步发扬光大。江苏、浙江,或者华东地区,在全国历史上就是著名的桑蚕产区,但实际上现在的养蚕生产是很难再大规模地维持下去,所以我们就想解决这个问题。
(左)在马来西亚指导养蚕,1999年,马来西亚(www.daowen.com)
这可能要从几个方面入手。第一,我们尝试改变养蚕模式,过去的养蚕都是用桑叶来养蚕,一年中只有很短的时间有新鲜的桑叶。现在养殖业中,包括养鱼都是用饲料养的。像日本,他们已经有几十年的饲料养蚕历史,国内也有很多单位在做相关的研究。其实技术已经不算是瓶颈了,我们做的一个工作就是组合国内外的要素进行栽桑养蚕。比方说栽桑,过去是一棵一棵地栽,现在我们栽桑像种小麦、韭菜这样散播的,就像收割麦子一样,一年当中反复地收割这种桑叶,把它连枝条带叶片全部做成桑叶粉。按照在江苏如东一些地方的试验测算,用新鲜的桑叶养蚕,1亩桑田大概养到4张种左右,但是如果用我们的方法养蚕,1亩桑田可以养到40张种。也就是说一户农民有2亩桑田,他就可以养到80张种左右,这算是一个家庭小型养蚕农场。我们华东地区,比方说江苏、浙江,一个省里面,现在有几十万户养蚕农户。按照我们的方法,桑田规模缩小到现在的十分之一,有个几万户养蚕,就可以保持现在的产量,这个是我们以后需要攻关的领域之一,也是我们的行业减少相关人数,提高效益,并且跟现代养殖业快速接轨的一个方式。
这个项目推广的主要障碍来自于多个方面。第一个方面,所有的养蚕技术体系,都是适应春秋天养蚕,收烘茧子、蚕种供应都是这样的。要想实现一年到头均可养蚕,必须重新调整或者是重新整理整个养蚕体系。未来可能实现的是根本没有桑田的地方也要能够养蚕,就像现在养鸡、养猪一样。我们在浙江嵊州已经开始建设无菌环境的自动化养蚕工厂。蚕吃的桑叶可能从更干净、更生态的地方取得。比方说我们西北固沙防风的桑树林所产的桑叶也可以作为蚕的饲料。所以这个调整,是一个比较漫长的过程,不是一蹴而就的。第二个方面,过去的蚕都是吃新鲜桑叶的,要让它很高兴地吃饲料,还要长得又快又好,蚕的品种必须全部重新选育。这方面的工作,目前已有一系列的进展,也已经有一些试验的品种在生产、在使用了。
第二,开展“家蚕滞育生物钟的蛋白质”项目,这其实是一个跟我早期的硕士、博士论文的研究相关联的工作。蚕产出来的卵,正常的要到第二年,就是经过一个冬季低温才会孵化。那么要想它产下之后很快地孵化,相当于它的生物钟就要被重新设定,这里面的机理是需要研究的。如果不解决这个机理,直接用方法硬让蚕来孵化,就像车子硬转弯,或者是深度睡眠中间突然被叫醒,都会是很不舒服的。我们必须解决这个问题。随着研究深入,我们发现这是个很有意思的课题。农业上和生活中遇到的虫子,其实百分之六七十都是和家蚕一样的,叫鳞翅目昆虫。这些昆虫里面没有一个模式生物,只有家蚕是模式生物,好像研究人的疾病,要用猴子或者是小老鼠。那么研究农业呢?现在都是用果蝇,果蝇其实和这些虫子分属两个目类。举一个通俗的例子,如果我们研究人的疾病都用鸡来做研究,可能就觉得离应用性还有较大的距离,现在研究农业用的虫子都是果蝇,就相当于这么大的距离。而家蚕的研究就不一样,相当于研究人的疾病是用的猴子,或者是小老鼠。我们这个研究,比方说,我们控制了害虫,让它在特定的时候孵化,能够减少对农业作物的影响:让它在太阳暴晒的时候孵化,孵化出来的幼虫成活率就降低;或者是让它调整到嫩芽已经成长成大片叶的时候再孵化,这时孵化出来的幼虫只能吃掉一点大片叶,对产量的影响就会减小;或者是让它在冬季或者入冬之前来孵化,让幼虫接下来没有更合适的东西吃,从而被冻死,以减轻害虫的危害。这种是生态防治的一个方面,也是国际上很流行的,我们甚至考虑把一些死亡的基因,直接转移到这个虫子的雄性成虫身体里,让它的后代,世世代代雄性都会有这样的基因,而有这个基因的雌虫都会死亡,从而减少这个虫子的密度。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。