众所周知，高等植物的转化研究，从海斯的矮牵牛试验以来，一直存在着激烈的争论。甚至受到非议。这主要是因为异源DNA的输入、复制、翻译和表达的机理及在提取DNA时可能有的细菌污染等重大技术问题，目前还拿不出严密的实验证据给予澄清，以致人们不仅对实验本身表示怀疑，而且对在高等植物中究竟存在不存在转化过程也持否定态度。在这里，我们结合生物工程的应用前景，发表一些看法，求教于诸位专家。
一
我们认为，一个比较正确的指导思想的确立，对于工作的健康开展具有极其重要的意义。应该坚持实践是检验真理的唯一标准的观点，一切结论产生于调查研究的末尾而不是在它的先头。所以纵观一下有关遗传转化现象的来龙去脉，也许能从中得到一点教益和启发。
分子遗传学的形成与崛起是近代生物科学发展中最为激动人心的重大事件之一。它的启端却使人们不能不追溯到30多年前一个青年科学家的工作，这就是艾弗里（Avery）在肺炎双球菌中所发现的DNA转化现象。28岁的艾弗里以其惊人的科学敏锐力，注意到当时一个尚有争论的科学记载，即细菌学家格里菲斯（Grifith）将由肺炎双球菌光滑型SⅠ（有毒）突变而来的粗糙型R活菌（无毒）和已经加热致死的SⅠ菌体，一起注射到小鼠体内，几天后小鼠死亡，从小鼠体内竟分离到具有活性的SⅠ型肺炎双球菌。另外，他把活的R型菌与SⅡ型死菌一起注射亦获得同样的结果。只不过分离得到的是SⅡ型活菌。实验本身可以重复。因此在S型细菌中似乎存在有一种能使R型菌转变为S型菌的物质，当时格里菲斯把它称之为转化因素。
1944年，艾弗里等人重复了上述转化实验。并且提纯了这种所谓转化因素的物质，鉴定为DNA。就是说，使R型菌转变为S型菌的作用因素是DNA分子或其片断。在细菌繁殖过程中，它能稳定地遗传，并表达出来。这就把转化现象完全置于科学基础之上，也是人类有史以来第一次用科学事实证明了核酸是遗传性状的物质载体。在遗传转化中能够扮演主角的只有核酸。到目前为止，已经报道的有关转化成功的实验已有细菌、放线菌和真菌在内共30多个菌种，涉及到60个以上的性状。
二
上述原核生物中的转化例子，在真核生物中，有没有可能也存在类似上述的遗传转化现象呢？
生命有机体是一个统一的整体，在进化的历史长河中，它们虽然分处于不同的进化阶梯上，但是构成任何生命有机体的要素及其功能，依然具有相应于生命这一独特物质运动形态的单元性性质。例如细胞结构、生物酶作用，蛋白质、核酸的组成单元，碱基互补、DNA半保留复制、蛋白质合成，诱变因素等等，特别是三联体遗传密码的确定及其在生命有机体中的泛用性，更是无可置疑地从分子水平上论证了生命发展过程的统一性。因此，作为生物遗传性变化基本形态的转化现象，难道只是原核生物中仅见的“偶然事件”，而高等动植物就竟然完全被弃之于这整个生命体制之外吗？在真核类生物中到底有没有类似于转化现象的蛛丝马迹可寻呢？我们不妨先来看看嫁接杂种和远缘杂交的几个例子。
嫁接杂种是早已存在的事实，但时至今日，关于嫁接杂种的机理依然是一个悬案。米丘林著称于世的梨苹果是用600克安东诺夫卡的实生苗作接穗，用梨作砧木嫁接育成的品种。它是苹果却又兼承了梨的特性。如性状像梨（果柄短、着生处有突起）。这些特性能够通过无性或有性过程传给后代，这些性状的改变，是否由转化因素所致，目前无科学证据确认。至少从直观上看，这些性状接近于梨。如果完全归因于突变或偶然巧合，怕也不能信服。
自格鲁森科（Грусенко）的茄子嫁接以后，日本著名遗传学家篠远喜人的工作也令人注目。他使紫茄（茎、叶、果实均为深紫色，花瓣紫色）为砧木和绿茄（果劣，叶片绿色，茎淡紫色、花紫色）按严密的实验逻辑进行嫁接。获得了真实的无性杂种。杂交当代有50%产生紫色茄，后代同样发生有性分离。近几年来日本，西德、比利时等国学者推测，嫁接变异的发生，原因很可能就在于砧木的DMA导入接穗细胞的结果。
1978年3月在武汉召开的全国远缘杂交科研会议上，出现了不少群众性科学创造。例如，玉米稻、芦苇稻、高粱稻、竹子稻等等。这些所谓的远缘有性杂种有一个共同点，就是在染色体组型上与母本水稻如出一辙。杂种结实正常，从细胞遗传学上鉴定，不能认为是确切无疑的杂种。可是它又表现有外观类似于远缘父本相应的性状，如玉米稻的茎秆粗壮，芦苇稻的叶片宽展，竹子稻的节结似竹，高粱稻的体型高大，远远超出一般水稻品种的变异范围。当然，这类特性在某些野生类型中也许并不陌生。但它们突如其来的出现，一般只发生在远缘花粉授粉之后，而且所出现的性状与授花粉种属，又如此不谋而合。所以有人认为，这是属于一类非精卵结合的杂种。也就是说，这类杂种虽然未曾通过正常受精过程，但其间可能存在着外源DNA导入。当然，外源DNA究竟以怎样的方式进入细胞，它与同源DNA的关系又是如何等方面仍然存在争论。如果这假设在实验上有所突破，可以预期，对于一些科学历史上悬案的解决，诸如无性杂种、多父本受精等等也许会提供某些重要线索。
关于动物无性杂交方面，过去见于文献的主要有输血，蛋白质交换及受精卵移植等几种。当给鸡输入异种鸡血时，当代和后代的变异据说能遗传，甚至还有过育种成例。另外亦有给鸡输鸭血者，结果使鸡雏产生出类似鸭蹼的性状。诸如此类的实验在我国亦有不少报道。
在动物中直接进行DNA转化实验的是法国学者宾奴（Benoit）等人。他们将法国茶褐色的坎普鸭（Campbell）的睾丸和红血球中提取的DNA注入北京鸭体内，结果使北京鸭当代就发生体型、毛色及其他性状的变异，并且照样遗传下去。在童第周、牛满山等的鲫鱼mRNA转化金鱼的实验中也认为mRNA能够进入受体发挥作用。使处理中出现单尾性状的金鱼达35.8%（对照为+4.2%）。对于动物中的此类例子也和前面所列举的植物实验一样，即难以重复，因而有人就作出否定的结论。更有甚者怀疑材料不纯、实验差错等等，那就更把问题搞成一团泥浆了。但是不管如何，客观现实是有过这样的实验结果，即使对此无法证实，也并不构成彻底推翻它的理由。
总而言之，我们可以看到，在上面的实验中，虽然材料、目的天差地别，实验方法也大相径庭。但其实验结果却总同细菌转化有着某种雷同之处；就是一种生物的性状可以定向地在另一生物中表现出来。而在其中扮演牵线搭桥角色的看来都是DNA分子（在有些生物和病毒中可能是RNA）。
三
在高等植物中首先成功进行DNA转化实验而享有盛名的当推西德荷享汉大学的海斯（Hess）。1969年，海斯把矮牵牛的白花突变系（有关色素形成的两个基因是隐性纯合的）幼芽，放在红化矮牵牛的INA中浸泡18分钟，结果有10 ~ 20%的个体形成了色素，特别是有一个深红色的个体，自交F1全为红色植株，这是在高等植物中以纯DNA进行定向变异的第一个尝试，反响极为强烈。怀疑者也提不出充分的理由加以否定。1974年，赖迪（Ledoux）小组的工作取得了新的突破，该小组使用的拟南芥菜为维生素B1的营养缺陷型，这是野生型th+诱交选育而成的一类致死突变型（lethal mutation）。植株本身不能合成B1，因之在基本培养基上不能存活，只有在基本培养基上附加维生素B1的条件下才能正常生长。目前已知的有关维生素B1的代谢径路如下：
突变基因Py控制嘧啶的合成，Tz基因控制噬唑的合成，还有一些基因（用Thi表示）涉及此二前体同维生素B1之间的代谢径路。
将B1缺陷突变型种子用取自各种细卤类型（均为维生素B1的野生型）的提纯DNA进行浸泡处理，所有的突变体种子发芽后均能在基本培养基上长出绿色子叶（但不久退绿），嗣后，大部幼苗在12 ~ 20天之内死亡（如在这一时期提供B1，则都能正常生长）。值得注意的是其中确有少量（大约10-4—10-2）的幼苗仍能继续生长，一些植株则在开花时发生败育，另一些植株则能正常开花结实（0.7%），赖迪称之为校正株（即DNA转化校正株genetic corrected plant）。作者排除了这类校正型为缺陷型回复突变的任何可能性。理由是：回复突变的频率在同样的材料中一般只在5×10-6以下，校正株的频率（10-4—10-2）远远高于此数，差异显著；第二，所谓的校正株，并非真正的正常型，通常表现色素较淡，叶基部和中脉区失绿，植株的鲜干重不仅低于正常株，而且亦轻于在附加B1培养基中长成的突变型。如给校正株附加B1，即能使之生长更为健旺。可见，校正株同样亦对B1或Py1、Tz敏感，它们并不是100%地恢复野生型（Wild type）。此外，另一个不容忽视的重要事实是，校正型的产生，各有其特异性，如使用Py-缺陷型作受体（不能合成B1的前体嘧啶），则仅有Py+和Thi+的外源DNA才能使之得到校正，而Tz-（不能合成B1的另一前体噻唑）缺陷型受体，也只有Tz+和Thi+的外源DNA才能使之得到校正。要是用从Py-及Tz-缺陷的细菌抽提的DNA去分别处理同样的Py及Tz-缺陷型拟南芥菜种子，则得不到校正株，但是Tz-Py+及Tz+Py-缺陷型的供体DNA却能如其所望的校正Py-及Tz-突变型，这从维生素B1的代谢径路来召当然是绝对合理的。
将这些校正株进行自交（自交6 ~ 7代）所获得的F2、F3植株在基本培养基上均生长良好，只是色素稍有变化（叶基部中脉区失绿），虽尚未达到完全正常与其亲本一样，但全部为校正型，没有突变产生。这至少表明校正型本身（F0）可能一开始便已经是同质结合了，这种情况显然很难用回复突变或是用导入突变基因的抑制基因来解释。因为回复突变或是抑制基因的出现，不大可能在两条染色体上同时发生（几率微乎其微），结果只能产生杂合体，自交后代便不能不产生缺陷型的个体。可见，缺陷型之所以被校正，只因为是异源DNA导入受体细胞中，并显现出遗传转化效应的结果。从1978年开始，上海生化所周光宇等人的工作取得了新的进展，引起了国内外同行的广泛重视。他们从海岛棉的种子中提取BNA，通过预处理进行保护，尔后用微注射器将海岛棉DNA输入陆地棉的中轴中，后代在棉蕾，枯萎病抗性以及花色等许多性状方面都表现有供体的特征，经过七代种子繁殖，性状稳定，转化率达5—6%左右。
四
异源DNA通过显微注射法或通过种子、幼苗等直接吸收导入受体植株，引起遗传转化，定向改变遗传性状，这在技术上巧妙地回避了诸如特定基因的切割或合成，质粒选择、工具酶、质粒重组技术，载体输入真核类受体等等极复杂的课题。而这些在真核生物中有先例可循者几乎没有。另外，它对于基因工程中质粒重组可能视为难关的多基因系统（重要经济性状一般均属于此类）大体也行之有效。整个工作可在整体或离体组织培养的常规基础上进行，能被仅具有一般设备条件的实验室所接受。不过，这些简便之处正好体现了它的弱点。由于在组织、器官和个体水平上进行遗传转化试验，就不可避免地会出现技术上的不严密性，这对于分析异源DNA的输入、复制、转录、翻译和表达的研究带来了困难。所以在现有条件下，某些答案就难免带有形式逻辑与因果关系含混不清等诸多弱点。我们认为对转化机理的研究固然重要，但是人们应当正视的是性状表现。拟南芥菜缺陷型中出现的转化型是一个不容置辩的事实，实验可以重复，这又是一个不容置辩的事。一个客观事实，只要它是客观规律的正确反映，它的内在联系与逻辑演变总有一天会被人们所认识，同样，一个客观不存在的虚构，也决不因为大树特树就能立脚不倒。只要自然科学在思维着，它的发展形式必然是假说，一个假说是否正确，要在实践中检验。进一步的科学实验结果便会清洗一些假说，取得一些，认识一些，修正一些，直到最后才能够建立起一个纯粹的定律。一部自然科学史是人类不断地向自然界的深度和广度进军的历史。科学就是要研究我们所不知道的东西，世界上没有不可研究的事物，没有不可认识的事物。我们相信，高等植物中究竟存在不存在转化现象，总有一天会水落石出，真相大白。随着科学技术的不断发展，植物细胞培养技术的日益完善，在广大科学工作者的共同努力下，通过遗传转化培育成世界上原本没有的新植物必将与其他遗传工程手段创造的生物新种一样，争奇斗艳，造福人类。