第209期

青才汇潇湘(26)丨张小雨和他的工业大麻“无毒”梦

来源:中人社传媒 作者:易巧君
2023 12/12 06:11:07

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编者按:人才是强省之基、发展之要、竞争之本。2022年2月召开的省委人才工作会议,向全省发出坚定不移实施新时代人才强省战略的动员令,三湘大地尊重人才、爱惜人才、重视人才的氛围愈加浓厚。即日起,省委组织部、省委人才办、中人社传媒联合推出《青才汇潇湘》专题(点击可阅读更多),全面展现青年人才特别是青年科技人才用行动凝聚力量、以拼搏激发创新梦想的青春事迹。敬请关注。

张小雨和他的工业大麻“无毒”梦

中人社传媒记者 易巧君

张小雨希望工业大麻将来能作为一种高经济附加值的药用植物得到广泛种植。

曾经,大麻一直和“毒品”“禁忌”相连。但随着科技发展的日新月异,如今越来越多的大麻正在被科研人员“驯服”。

“大麻包含两种最重要的大麻素,一种叫四氢大麻酚(简称THC),是大麻致幻的元凶;另外一种叫大麻二酚(简称CBD),却具有抗痉挛、抗焦虑、抗炎等方面的医药、保健和经济价值。”中国农科院麻类研究所研究员张小雨介绍,他科研攻关的重要方向便是帮助大麻去“恶”存“善”。

“风”从广告牌上来

田间和实验室(中)种植生长的工业大麻。

本科,武汉工程大学生物技术专业;硕士,中国科学院遗传与发育生物学研究所生态学专业,张小雨的学习曾经与大麻几乎没有交集。

作为来自中医世家的孩子,他虽对这种早在《本草纲目》中便以“火麻仁”名称存在的植物有所耳闻,但直至2015年前往国外攻读作物科学博士学位,和导师一道做有关工业大麻的课题,才开始比较认真地留意这种“天使”亦“魔鬼”的神奇植物。

当时,该国的农业法案刚放松工业大麻管制不久,允许大学等出于研究目的种植工业大麻。此间的工业大麻,是指THC含量小于0.3%并获准合法种植的大麻品种,在我国被称为汉麻。这些工业大麻被认为不具备毒品利用价值,其主要应用于医药、食品、保健品、农业种植等方面。

4年后,工业大麻从该国I类管制物质名单中除名,凡持有执照的农民皆可种植,并跨州运输。

“在该国公路上开车时,可以很明显地看到许多广告牌纷纷从房地产等内容,换成了代表售卖大麻素相关产品的绿油油的大麻叶片。”张小雨说,市场的应声而动也让他注意到了一个惊人的预测。那就是2019年工业大麻国际市场规模为35亿美金,随着更多国家的逐步放开,预计2025年将达200亿美金。

事实上,随着工业大麻医学研究加速深化,其调控人体内源性大麻素系统(ECS),促进人体情绪处理、睡眠、温度控制、疼痛控制、炎症和免疫反应、饮食、学习及记忆等重要机体功能改善的机制和效果不断明确,显示出巨大的医疗价值和产业前景。全球工业大麻健康产业系统布局快速演进,抢占工业大麻健康产业制高点成为国际医学前沿必争之地。

工业大麻“风”乍起,2019年年底,张小雨博士毕业,并在该国留校获得科研助理职位,开始全职专攻工业大麻科研。

“人”往芙蓉国里赶

张小雨在作学术报告。

然而,在这个高校科研助理岗位上,张小雨仅仅工作了3个来月便离职了。

“如果说种子是农业的芯片,那么种质则是农业芯片的原材料。”张小雨介绍,种质指生命体内的遗传物质,不仅包括种子,其他枝条、根茎,甚至是用试管组培出来的植物细胞等都是独特的种质资源。而全球数量最多、多样性最丰富、研究最系统的麻类种质资源研究中心,却在位于湖南的中国农科院麻类研究所。

丰富的种质资源在呼唤,广阔的创新空间在呼唤,张小雨说,自己不知不觉燃起强烈的愿望——到湖南去!恰在此时,他打听到中国农科院麻类研究所程超华副研究员正在该国访学,于是主动找上门去,两人相谈甚欢。

了解到张小雨主要从事农作物基因编辑技术开发及定向分子育种等方面研究,尤其对麻类创新发展感兴趣,经程超华汇报后,中国农科院麻类研究所种质资源团队首席科学家粟建光研究员给出了“大门随时敞开”的欢迎答复。

“当时,虽然只是普通助理研究员职位,且待遇和外国职位不可同日而语,但是满腔的热情推动着自己立马启动回国行程,当时正值国内新冠疫情暴发,却对自己的决定没有丝毫影响。”张小雨回忆。

其实,发挥工业大麻优势功能造福人类社会,也一直是中国农科院麻类研究所追逐的重要目标。

“我们的种质创新人员利用国内优良地方品种与野生资源,经过无数次杂交和回交试验,从近万个优良后代单株中,已获得了一些THC含量低的优异创新种质。比如工业大麻DMG245,它某些功能活性成分含量还高出市场主推品种5倍,在产业链里具有核心竞争力。”该所种质资源研究室副主任戴志刚研究员介绍,但从国外留学归来的张小雨的加入,为他们的种质创新带来了新技术、新希望。

“心”向科研高峰攀

张小雨在做实验。

时不我待,化压力为动力,成为科研湘军一员的张小雨,迅速开启自己向麻类科研高峰攀登征程。

万丈高楼平地起,为了建立工业大麻遗传转化体系,张小雨和团队基于国家麻类种质资源库中丰富的大麻种质资源,对100个遗传背景不同的品种每个种半亩,再在不同的生长期分别取胚、培养、分析等。

“那时我带的团队只有4名助手,尤其是在5月花期更是需要加紧进行采集和预处理,大家吃饭就在地里啃面包,常常晚上还戴着头灯守在地里工作。”张小雨说,但这种基础科研必须下的苦功夫、笨功夫并不是最难的,让他倍感煎熬的是去看长在无菌瓶里的愈伤组织,一天天没有发生预想中的变化。

深夜,被这种热切的期待压得喘不过气来时,张小雨便会“逃出”实验室,围着办公楼一圈又一圈地跑步,直到跑得精疲力竭……叉腰喘息,抬头看见那些仍亮着灯的窗口,他说自己就会又有了坚持下去的力量。

大约6个月后,“小绿点”终于从白色的愈伤组织中冒出了头,且一天天地越冒越多,张小雨的悬着的心也有了着落。“因为这意味着我们开发的遗传转化技术能够加速愈伤组织恢复进程,意味着我们找到了目前最适合进行基因编辑的工业大麻材料。”

据悉,目前,国内外科学家对于新型基因编辑工具—先导编辑器的开发主要以单子叶作物小麦、水稻和玉米为对象。而张小雨和团队则以双子叶作物工业大麻为研究材料,解决了先导编辑技术存在的编辑效率较低、pegRNA设计相对困难以及脱靶率高等问题,对推动该技术在农业育种中的广泛应用具有重要意义。相关工作成果在国际顶级期刊上发表。

科研无止境,张小雨说,在工业大麻中建立遗传转化体系,获得基因编辑植株,虽然解决了工业大麻分子育种的“卡脖子”问题,但他还有更长远的目标,那就是通过基因编辑培育不含有致幻成分的工业大麻品种,使工业大麻作为一种高经济附加值的药用植物得到广泛种植。

位于湖南长沙湘江新区的中国农业科学院麻类研究所。

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