8月17日，在2017年暑期院士专家系列科普讲坛上，中科院院士、原北京大学校长许智宏演讲之后，许智宏院士与陈晓亚院士，黄继荣教授共同就听众关心的问题做了探讨。讨论环节由曾凡一研究员主持。
陈晓亚，中科院院士以及第三世界科学院的院士。现任中国科学家上海生命科学院植物生态研究所研究员，上海辰山植物科学研究中心主任．。
黄继荣，上海师范大学生命与环境科学学院教授，现任上海市植物生理与分子生物学学会理事长，以及中国植物生理与分子生物学会常务理事。
曾凡一，毕业于美国宾夕法尼亚大学，获医学/理学双博士学位，现任上海交通大学医学遗传研究所所长。
下文的问题均是听众提问。署名问答内容均由其本人审订。
问：植物抗虫技术获得哪些突破性成果，将来能否用在生产上？
陈晓亚：目前转基因植物广泛使用一种高度特异性的杀虫蛋白，称为Bt蛋白，其杀虫作用具有三个明显的特征：首先Bt蛋白只能在碱性的昆虫肠道里溶解，而在中性或者酸性条件下不能发挥作用；其次Bt溶解后需要经过专一的酶作用，才能变成具有杀虫能力的产物；第三Bt识别昆虫肠道上皮细胞里特异的受体，两者结合后才能有抗虫的效果。人和高等动物的肠道环境与昆虫不一样，也没有Bt蛋白的受体，因此Bt对人畜是安全的。即便是昆虫，Bt蛋白对棉铃虫这样的鳞翅目昆虫非常有效，但对另外的昆虫，比如蚜虫等，效果可能不明显。之后发展出一种新的RNA干扰抗虫技术，由我们课题组和国外孟山都公司于2007年同时在《自然-生物技术》发表。这种技术是通过在植物中表达一段能与害虫的RNA结合的RNA，达到抑制害虫基因表达的目的。今年美国商务部批准RNA干扰抗虫玉米商业化，主要是抗根虫，估计两年内可以实现商业化生产。
曾凡一：我替大家问一个问题：利用植物次生代谢产物，通过转基因技术是否可以完全取代农药？
黄继荣：这是一个大家都非常关心的好问题，我认为经过科学家们的不断努力，向自然界学习，这个梦想是可以实现的。首先，我们必须要了解病虫害发生的根本原因，通常情况下病虫害发生与种植单一品种有关，因为在自然界里你很难发现大面积发生病虫害的现象。自然生态系统中植物种类丰富，即使是一个物种，品种类别也很多，而在我们的农田里，往往是一个品种成片种植，植物种类多样性基本消失；相反，自然界中的各种病虫种类依然存在。当农田里种植一个品种的时候，其中的一些病虫就会慢慢地大量繁殖，最后不得不使用农药。因此，病虫害的发生是由我们人工生态系统中缺乏生物多样性引起的。那么，自然界生长的植物凭什么武器来战胜病虫呢，答案就在植物能产生各种各样的次生代谢产物。大家都知道，植物是不会移动的，不像动物可以逃避各种不良环境，如天气太热可到阴凉的地方去或者到空调房里。植物的聪明办法是以不变应万变，通过产生各种代谢产物应对各种逆境包括来自病虫的胁迫。世界上有30多万种植物，中国有3万多种，如果你要去认定这些植物之间有什么不一样，每一种植物至少有一种自己所特有的化合物。一般来讲，每种植物会合成五千种以上的化合物，除了少数是必需的初生代谢产物外，绝大部分是次生代谢产物。次生代谢这个名字不太好，好像不重要，但它们在关键时候起作用。比如说抗热的性状，天热的时候植物会产生一些挥发性的次生代谢产物，带走热量；抗虫的时候，虫子跟我们人一样，有味觉，不喜欢吃苦味的植物。我们可以考虑用转基因技术把植物叶子变成苦的办法来抗虫。譬如，黄瓜的叶子是苦的，水稻、玉米里面就找不到苦味，水稻、玉米被虫咬得很厉害。如果你要把黄瓜苦味相关的基因转到水稻、玉米里，可能虫子就很少了。当然，也可以通过让植物合成一些化合物，来抑制虫子生长或者杀死虫子。
此外，我们要认识农药，农药的本质就是一种化合物。你一喷这个化合物，虫子就死掉了。植物能够产生上百万种化合物，但迄今我们从植物中鉴定出来的化合物连冰山一角都没有。这就是应用上的瓶颈问题。所以，现在我们还做不到完全用转基因技术替代农药，我们的农作物还是需要用药，因为我们对植物次生代谢途径的了解非常有限。但是，育种家们已经开始向自然学习，做类似于自然界的园林卫士的工作。一个品种的植株高度、产量、品质都是一样的，但是把不同的抗病虫基因放到植物里去，这样就可以达到自然抗病虫的效果。这个有难度，你要把代谢途径搞清楚，再通过转基因技术，才能够快速高效地达到抗病虫的效果。
陈晓亚：次生代谢我补充黄金大米这个例子。大米里维生素含量很低。类胡萝卜素是合成维生素A的前体，缺乏维生素A严重影响人体健康，尤其是视力发育。我国很多地方都存在少年儿童严重缺乏维生素A的情况。黄金大米含有类胡萝卜素，它的推广需要走程序。中国科学家用基因工程的办法，使稻米里产生花青素，花青素有抗氧化的功能。其实西红柿已经有很多胡萝卜素了，但是外国科学家又把花青素引进去，使得西红柿的营养更丰富。
曾凡一：我看到在坐有很多小朋友今天也来参加我们的讲坛，非常好。我给小朋友们总结一下黄教授讲的。我们要抗虫，可以通过对水稻进行转基因来实现。农药对环境也不好，有很大的毒性，通过有效转基因，我们不需要打农药，水稻也能生长。那小朋友知道什么叫转基因吗？转基因可以把一个生物体特有的基因转到另外一个生物体里面。最简单的例子，把你爸爸的基因转到你妈妈的身体里面，这是转基因。我们大人讲起来精子转到卵子里面，成为受精卵。我们每个人都是转基因的产物。在转基因这个过程中，爸爸所有的基因转到妈妈所有的基因里面，两者结合在一起，就成了一个个体，也就生了小朋友你们。但是，科学家们可以不用把所有基因转到另一个植物，只把一种植物的一个或者两个有作用的基因转到另一种植物中。像刚刚讲的，如果水稻生病了，它不能抗虫了，我们转一个能够抗虫的基因到水稻身上，就可以了。这样的话转基因就能为我们服务。我希望这是小朋友可以听懂的东西，你们回家就可以跟你们的同学说我今天知道了转基因。
问：能不能把一些药用植物和食用植物进行基因编辑，产生一种既毒副作用小，又可以让人体吸收新植物？
陈晓亚：我们现在是在做一些药用植物、药食同源的研究。比如人参，可以用微生物来生产人参皂苷。另外也可以改造番茄，把番茄作为一个反应器，把不同功效的成分在番茄里合成，比如说把甜菜的基因转到番茄里，增加它的保健功能。
有报道认为能用烟草生产青蒿酸或者青蒿素。但是这个尝试还在试验阶段。几十万上百万代谢产物，通过生物工程生产一些我们需要的，将来会有很多令人振奋的成果。
问：刚才您讲到的花青素，它在人的肠胃环境中可以吸收吗？