在棉花種子中植入特殊功能基因，延緩其細胞分裂，最終育出全新“大個子”基因棉花，棉纖維平均增長3毫米，結鈴率提升20%。昨天，我國轉基因生物新品種培育重大專項棉花項目執行專家組宣布，我國率先在第二代轉基因棉花纖維研究領域取得重大進展。目前，這一“大個子”棉花新品種已經歷8代優化改良，進入育種推廣階段，有望成為我國棉花種植、紡織等產業優化發展的“殺手锏”。
據了解，所謂“第二代”，是相對于第一代植入“除蟲基因”的棉花品種而言。在現有技術已解決棉花防蟲害問題之后，如何令其纖維增長、產量提升，成為當前全球棉花品種培育研究中的主攻目標，在我國農業科技領域也尤顯急迫。數據顯示，去年我國棉花的種植面積約8000萬畝，年產量約790萬噸，棉紡織出口額達數千億美元。但令人遺憾的是，由于品種所限，我國棉花纖維長度單一，95%以上集中在27—29毫米，而棉纖維達到35毫米的長絨棉種植面積僅30萬畝左右，且畝產量不及一般品種的七分之一。這一情況直接導致我國對長纖維的高端棉花長期依賴進口。
2005年起，復旦大學楊金水教授課題組憑借功能基因研發的優勢，與中國棉花研究所全面合作，開展棉花纖維品質的改良研究。據介紹，經過多年積累后發現，控制植物開花的基因中某一特殊片段，具有干擾、延緩細胞分裂，客觀上令單細胞增大的功能，研究組將之命名為“csRRM”(細胞大小控制基因片段)。而棉花纖維是由種子表皮細胞突起生成的，每條纖維都由一個單獨的細胞組成。要利用基因技術增長纖維，就須從植物單細胞大小調控著手，csRRM的發現，無疑為棉花“長大”找到了突破口。
復旦大學課題組與中國棉花研究所李付廣研究員課題組合作精心設計，將csRRM基因經過改造后導入棉花，至今已經獲得一批在棉花育種和生產上具有極高應用價值的轉基因棉花品系。與對照組棉花相較，平均單鈴(即棉花果實，可從中抽取棉纖維)重從5.5克提高到7.5克，纖維平均長度由
30.5毫米提高到33.5毫米。此外，由于棉花生殖生長與營養生長同步進行，很容易因植株營養供給跟不上而掉鈴。csRRM轉基因棉花因生長勢強，結鈴率比一般品種提高20%以上，在高產、優質品種培育方面具有較強的應用潛力。
據悉，目前相關基因和新品種培育技術在全球居領先水平，已申請國際發明專利。
織出高支棉布不僅需要高超的紡織技術，還需要有長纖維棉花。昨天，我國轉基因生物新品種培育重大專項棉花項目執行專家組正式對外宣布，在轉基因重大專項的支持下，我國第二代轉基因棉花纖維研究取得重大進展，長纖維棉花的育種進入世界領先行列，并擁有國際發明專利等自主知識產權。而復旦大學生命科學學院國家基因工程重點實驗室楊金水教授的課題組從2005年開始就參與這一項目，并為該項目的進展做出了重大貢獻。
我國是棉花的重要產地，但棉花品質卻存在問題：高、中、低檔棉花的比例不合理。美國纖維長度31毫米的棉花占總量的7%-8%，而我國不足1%。我國的棉花纖維長度95%以上集中在27-29毫米，只適合紡32-40支紗，缺少長度為31-32毫米和25-26毫米紡高支紗和低支紗的原棉。
棉花的每一根纖維都由一個單獨的細胞組成，要使棉花纖維增長，只有使這個細胞的個子變長。據介紹，中國有一種棉花可以符合長纖維棉的特點，即海島棉，但海島棉產量很低，且結出來的果子很小。科學家一直在嘗試使海島棉的果實更大一點，或者把海島棉的長度基因植入陸地棉，但“試了幾十年，就好像是要培育出有老虎基因的獅子，非常難。”
楊金水教授發現的使棉花細胞變大的基因，源于一次實驗失誤。有一次，楊金水教授讓一位埃及博士生做水稻實驗，結果這個埃及博士生和別的學生用英文交流時發生口誤，把一個基因片段裝反了，培育出來的水稻苗長相奇特。楊金水教授發現，這個水稻種到實驗田里結出的谷粒，體積增加了73%——正是這個被裝錯的基因片段，具有調節細胞大小的功能。
楊金水教授說，我們通過實驗驗證了控制植物開花的基因中某一特殊片段具有干擾、延緩細胞分裂的作用，客觀上可以讓單細胞增大，研究組于是將之命名為“csRRM”(細胞大小控制基因片段)。“正常情況下，細胞成熟了就會不停地分裂，但這個基因可以使細胞成熟后不是急著分裂，而是先長個子。”
楊金水教授課題組分離克隆了csRRM，并與中國棉花研究所李付廣研究員課題組合作，將csRRM基因經過改造后導入棉花，至今已獲得一批在棉花育種和生產上具有極高應用價值的轉基因棉花品系，與對照組棉花相較，平均單鈴(即棉花果實，可從中抽取棉纖維)重從5.5克提高到7.5克，纖維平均長度由30.5毫米提高到33.5毫米。
據介紹，這一成果已經與育種單位合作，將在部分地區試種。而課題組還將根據長江流域、黃淮河流域和新疆、西北地區這三大棉花種植地區的氣候條件，對棉花進行再次改良。
現代科學中的基因技術應否用于農業?它究竟是解決地球人口溫飽問題的“金鑰匙”，還是可能危害健康、甚至有悖倫理的“撒旦之手”?
爭議從未停止。對此，楊金水坦言，農業轉基因技術對人體可能帶來的影響尚待長期觀察，大范圍應用也須謹慎，但相關研究卻不可在全球科技競爭中“脫班”。
首先，由于植物在基因層面中具有一定相似性，基因技術在農業中的應用往往具有“群體效應”，即在一類植株中起作用，就能推廣至更多品種，如在非食品類農產品中率先應用，可能解決人口不斷增多引起的供需矛盾。此次在棉花“長大”中立功的csRRM基因片段就是一例。很少有人知道，在
“大個子”棉花研究中的這個關鍵基因片段，其實最早是在水稻研究中發現的。8年前，為了研究水稻開花基因FCA的具體影響，楊金水要求自己的埃及博士生協助將其中的RRM1片斷以“反向”形式導入實驗用的粳稻。可能因為語言理解上的偏差，埃及學生導入的是正常順序的RRM1片斷。然而，幾個月后，研究人員卻意外發現試管中的水稻幼苗較對照組粗壯得多。這一“無心插柳”促生了一項可以讓谷粒增重約七成的基因技術。當時，出于對基因技術應用于水稻這一主糧的謹慎，研究小組將其作為技術儲備，如今終于可在棉花新品種培育中發揮作用。
其次，基因技術科研不盡早“占位”，未來很可能受制于人。楊金水舉例說，目前已在全球棉花種植中廣泛應用的防蟲害基因出自美國研究團隊之手，使用它就要付專利費，而另起爐灶尋找其他相同功能的基因卻并不那么容易。不斷探索功能性基因在農業生產中的應用，掌握更多自主創新技術，更有助于相關產業發展在全球競爭中居于主動。
