孙毅同志于1989年12月和1993年7月在美国堪萨斯州立大学遗传系分别获理学硕士、博士学位，1994年7月回国组建山西省农业生物技术研究中心，现任该中心研究员、主任。该同志曾先后赴丹麦、英国、澳大利亚等国进行学习和合作研究，其主要业绩如下：

1. 主持和参与主持国家自然科学基金、国家“863”等国家与省级科研项目11项，已完成8项。主要研究方向为农作物基因转化及其方法和优良性状基因克隆及利用。已育出高抗真菌性病害的玉米、小麦、西瓜等优良转基因品系。合作构建成新型生物杀虫剂—重组杀虫杆状病毒，该病毒对棉铃虫的毒杀作用比野生型病毒提高100倍。他参与主持构建的双价抗虫基因转化载体已经导入棉花品系中，并表现出对棉铃虫的良好抗性，为植物基因工程抗虫育种提供了新的优良抗源。曾获山西省科技进步二等奖两项，农业科技承包一等奖两项，创社会经济效益5000余万元。

2. 发明了两种新的植物转基因方法，均已获国家发明专利——超声波处理花粉介导植物基因转化方法（专利号：ZL 991211529，）和农杆菌介导植物萌发种子基因转化方法（专利号：ZL 011041854），并分别获香港国际新技术新产品博览会和尤里卡世界发明博览会金奖各一项，日内瓦国际专利技术成果博览会金奖两项。这两种方法公布后，已经在国际上引起了较大的反响，使我国拥有了具有自主知识产权的植物转基因方法。

3. 在国内外学术刊物发表论文100余篇，包括美国的《Theoretical and Applied Genetics》、德国的《Plant Breeding》、英国的《Applied Biochemistry and Biotechnology》、日本的《Cytologia》、我国的《植物学报》、《作物学报》、《植物生理与分子生物学学报》等。他发表的论文在国内外学术刊物和论著中被引用600余次（其中SCI引用180余次）。他还参与主编了《高粱学》（中国农业出版社）、《杂交高粱遗传育种》（中国农业科技出版社）和《农作物杂种优势》（中国农业科技出版社）三部专著，后者获第十三届中国图书一等奖。

4. 被聘为香港国际新技术投资开发中心高级工程师，山西大学、山西农业大学教授，博士生导师，已经培养博士、硕士研究生20余名。1997年获国家教委和人事部授予“优秀留学回国人员”及国家外专局授予“全国引进国外智力先进工作者”称号，2001年被山西省人民政府授予“优秀留学回国人员”和山西省科协授予“优秀科技工作者”称号，2002年被山西省劳动竞赛委员会授予“五一劳动奖章”并获“山西十大科技富民专家”称号，2003年被山西省农学会授予“优秀科技工作者”称号。

植物转基因新方法研究

山西省农业生物技术研究中心孙  毅

1、本研究方向国内外发展现状

植物转基因研究对于提高农作物产量、抗病虫能力、抗逆性和改进品质等方面具有重要意义。自1983年第一例转基因植物问世以来，植物转基因研究得到迅速发展，截止到2006年底，转基因作物商业化种植面积已达1亿余公顷。尽管转基因植物不断出现，但大面积应用到商业化生产中的转基因作物品种只有玉米、大豆、油菜、棉花、番茄等少数几种作物。对植物转基因技术的研究发展缓慢，缺乏能高效、实用和大规模转化作物品种的转基因方法是阻碍植物基因工程产生更大经济效益的主要原因之一。对绝大多数植物而言，转基因技术还只停留在实验室阶段。目前转基因研究主要采用两种经典的转基因方法：一是农杆菌介导法；二是基因枪轰击法。前者由于宿主范围的限制，多用于双子叶植物；后者由于要求的试验设备昂贵，主要用于单子叶植物的遗传转化。在众多的植物种中，主要农作物多属于单子叶植物。单子叶植物基因转化目前主要采用基因枪轰击法，该法不仅试验设备昂贵，而且转化效率低，表达效果较差。这些缺陷都大大限制了转基因技术的广泛应用。因此，一些学者致力于寻求一种更加简便有效的转基因方法。

2、  本研究创新点与科学论述

我们在综合分析前人研究结果的基础上，经过多年摸索，创新了两种植物转基因新方法，并获得了国家发明专利。它们分别为，“结合超声波处理的花粉介导植物转基因方法”（中国发明专利号：ZL99121152.9；《植物学报》43:275-279）和“农杆菌介导植物萌发种子基因方法种子转基因方法”（中国发明专利号：01104185.4；《Biotechnology & Applied Biochemistry》 46: 51-55）。这两种方法大大简化了植物转基因操作过程，并有可能提高转化效率。此外，这两种方法最大的创新之处在于可使植物基因工程育种手段从人们普遍认为的实验室“高精尖”技术转化为广大常规育种工作者手中的有力武器，给植物育种工作带来巨大的变革和新的活力。本研究的最终目标是“使高新技术实用化，使贵族技术平民化”，为植物基因工程提供一种高效、简便、实用、经济的基因转化新方法，使转基因技术成为常规育种家手中的有力武器。

1、结合超声波处理的花粉介导植物转基因方法，以玉米、高粱、棉花、苹果和油菜等作物为试材，在开花期收集花粉，借助超声波等物理方法处理，促使外源DNA进入花粉粒，并通过授粉将外源DNA导入到受体植物中。目前已在玉米上获得了转基因植株，其转化率可达40%以上，并初步证明该方法在棉花、高粱、油菜和苹果等作物上也是可行的，说明其对大多数单子叶和双子叶植物都有普遍的应用价值。

利用花粉作为载体介导外源基因转化，既能避免传统转化方法所要求的组织培养过程，以及长期组培所带来的再生困难，幼苗早期夭亡，后代育性不正常，易产生变异等一系列问题，又能避免转化体细胞所带来的易形成嵌合体以及基因枪法的耗资大、转化率低等问题。本转化方法将现代分子生物学手段与传统育种手段相结合，具有高效、简便、经济、实用性强的特点，所用仪器设备简单、易操作，应用前景十分广阔。该方法的广泛应用将会创造出巨大的社会和经济效益。

2、农杆菌介导植物萌发种子转基因方法，以植物萌发种子为受体，以携带外源基因片段的农杆菌Ti质粒为基因供体，在种子萌发初期，人为地在其生长点部位造成创伤，并将受伤种子在加有乙酰丁香酮或双子叶植物浸提液的条件下与农杆菌共培养，使其感染萌发胚的生长点，并将载体上的外源基因片段转移到受体基因组中。然后将发芽的种子正常播种，如外源基因载体上带有选择标记基因，可在苗期进行针对性筛选，并收获转化植株上的种子。对收获的转化株种子提取总DNA，做进一步筛选鉴定(如采用PCR扩增或Southern杂交等方法)。

本发明利用植物萌发种子作为农杆菌介导外源基因转化的受体系统，避免了传统农杆菌共培养法所要求的严格的组织培养技术，它既具有农杆菌介导法转化率较高，导入基因整合率高和大多为单拷贝等优点，又不需要植物组织培养条件，不需经过冗长繁琐的组织培养过程。其转化处理的直接产品是转化植株或种子。利用种子作为受体，可使获得转化种子的周期大大缩短，而且种子取材方便，实验不受季节限制。因此，本发明为植物的基因转化提供了一条简便、快速、经济、更易为常规育种与基因工程研究人员所采用的新途径。

3、 本研究的科学价值、应用前景和发展方向

本研究得到了国家自然科学基金 （30340033）的资助。我们发明的方法公布后，已经在国际上引起了较大的反响。美国出版的《Agri Cell Report》均做了报道，并分别获得香港国际新技术新产品博览会金奖、尤里卡国际专利成果博览会金奖各一项和日内瓦国际专利技术成果博览会金奖两项。

由于我们发明的技术操作简单、实用性强，所需仪器相对简单，获取基因转化植株或种子所需周期较短，最适合于将常规育种技术与植物基因工程技术相结合，可供一般育种家和种子公司，特别是第三世界的育种家和种子公司使用。采用这两项技术可使育种者减少培育优良新品种的费用和人力，缩短培育基因工程新品种所需的时间，从而产生巨大的经济效益。我们的发明是迄今由我国科技人员获得专利的唯一植物基因转化方法。它极有可能部分取代现在国际上通用的农杆菌和基因枪转化法。现植物基因工程采用的主要方法为农杆菌介导法和基因枪法的专利均为国外公司拥有。我国科研人员采用这两种方法获得的转基因品种如进行商业化生产，很可能会面临这些公索取得巨额专利使用费的被动局面。而我们的发明将有可能向国内外生物技术和作物育种公司进行转让，从而为国家创造巨大效益。

山西省农业生物技术研究中心简介

山西省农业生物技术研究中心是全民所有制事业单位，隶属于山西省农业科学院, 正式成立于1997年4月，现为山西省农业基因工程重点学科点。本中心的主要任务和研究方向是利用现代生物技术手段与常规育种技术相结合，培育具有抗旱、抗病虫和抗逆性强的新品种，主要研究对象是大田作物和园艺作物，现有科研人员20名，包括3名博士，8名硕士和9名学士。有博士生导师1名，硕士生导师3名。中心下设4个研究室，即基因操作研究室、园艺作物生物技术研究室、真菌研究室和植物细胞及胚胎学研究室，另控股山西神力源生物技术有限公司，其主要产品为灵芝孢粉及其它真菌类保健食品。

1996年以来，中心先后承担国家863和国家自然科学基金等项目8项，山西省科技攻关、省自然科学基金项目等省级项目23项，除在研项目外，都按期圆满完成研究任务。

目前开展和涉及的研究方向：植物分子标记辅助育种研究、优良基因的克隆、转基因方法的研究、转基因生物技术育种中试体系的建立、植物基因工程的生物安全性研究、转基因生物产品检测技术研究。

本中心已找到数个与高粱不育性相关的SSR标记，分离构建了蝎毒-几丁质酶双价抗虫基因，并同国内外一些著名高等学府合作引进了抗旱耐盐的甜菜碱基因和脯氨酸脱氢酶基因，具有广谱性杀虫作用的几丁质酶基因和丝氨酸酶抑制剂基因，可使果菜长期保鲜的细胞激动素基因和抗低温冷害的基因，以及能够缩短果树童期、提早开花的植物发育调控功能基因等。

迄今为止，本中心已获山西省科技进步应用一等奖一项、二等奖4项，农业技术承包一等奖2项， “香港国际高新技术博览会”和“尤里卡世界专利技术成果博览会”金奖各一项，“日内瓦国际专利技术成果博览会”金奖2项，选育并通过审定西瓜新品种2个，获得国家发明专利2项，并在国内外学术刊物和专著上发表论文100余篇。同时本中心与美国威斯康辛大学、堪萨斯州立大学，英国牛津大学，我国的北京大学、山西大学、山西农大和省农科院各研究所开展广泛合作，推动了农业生物技术研究在全省的广泛开展，并已经培养博士、硕士研究生20余名，现仍有10余名研究生在读。