現代生命科學研究表明，基因、蛋白質和細胞構成生命基礎，由此起始，出現了微生物、植物和動物等生命體。微生物中的病毒，只含有基因和蛋白質兩個生命基礎要素，有的像朊病毒，甚至僅由蛋白質構成。除病毒以外的其他微生物，如細菌、酵母菌、霉菌、藻類等，與植物和動物一樣，都同時含有基因、蛋白質和細胞三個生命基礎要素。微生物除蕈類真菌外，它與動植物的顯著差別是，個體微小，通常無法用肉眼來觀察。植物和動物，雖然都含有三個生命基礎要素，但是，兩者之間的基因、蛋白質和細胞卻存在著很大差異。就細胞來說，動物細胞缺少植物細胞中的細胞壁，也不含葉綠體，而且囊狀液泡也不像植物細胞那樣明顯。這使得動物不能像植物那樣，可以把無機物合成為有機物，它只能通過吃下有機物，用以維持和延續自己的生命。21世紀以來，生命現象，特別是生命體及其生態狀況，引起眾多專家和學者的關注，他們從不同領域、不同角度，以及不同方法來研究生命體問題，從而使這方面的研究成果，在世界科技成果總量中占有很大比重，由此產生了豐富多彩的創新信息。本書把國外21世紀以來生命科學的研究成果作為考察對象，集中分析微生物、植物和動物等生命體方面的創新成果，在充分占有原始資料的基礎上，抽繹出典型材料，精心設計成研究生命體領域創新信息的思維脈絡和框架結構。本書由三章內容組成：

第一章 微生物領域研究的新進展

1.國外在原核生物研究方面的新成果

（1）細菌生理及功能研究，揭示出幽門螺旋桿菌生理機制、痢疾桿菌生理機制、百日咳桿菌生理機制和金黃色葡萄球菌生理機制，破解了腸道菌群的生理現象、人體細菌生理現象和海洋細菌等生理現象，還發現了納米比亞珍珠硫細菌、抗輻射菌、屎腸球菌等細菌具有的特殊功能。

（2）細菌種類研究，培育出降血壓乳酸菌種、可部分替代抗生素的新益生菌，開發出首個可用的人造細菌菌株；發現含有新限制酶的細菌突變種、炭疽桿菌的新變種，以及一種生存在極端環境中的新型古生菌；還發現了一些有利于環境保護的新細菌。

（3）細菌開發利用方面的研究，利用細菌清除工業廢水、汞、鈾和鹵代化合物等污染物質，利用細菌制造氫氣、尋找海底石油，以及把一氧化碳變成燃料丙烷等來推進能源開發，利用細菌研制青蒿素、防病健康食品、殺蟲劑、抗菌藥物、減肥藥物、單糖和乳酸等生物醫用產品，同時，還利用開展各種實驗活動。

（4）細菌致病及防治研究，揭開炭疽桿菌和白色念珠菌的致病機理，破解金黃色葡萄球菌、結核桿菌和綠膿桿菌的耐藥機理。同時，發現人體擁有抵抗艱難梭菌的天然機制，研制對付A型鏈球菌、炭疽桿菌、李斯特菌、金黃色葡萄球菌和腦膜炎奈瑟菌等細菌的新疫苗，并開發出一系列抗菌滅菌新物質、檢測細菌新技術，以及滅菌消毒新方法和新設備。

（5）藍藻研究，從藻青菌基因組分析生物體光合作用的起源，發現微藻與巨型細菌可交換多個基因，發現單細胞藻類毒素的致病機制，發現高濃度二氧化碳影響海洋藍藻的長期適應性。同時，培育出營養豐富的新型螺旋藻，開發有毒藍藻暴發早期預警技術，利用轉基因藍藻可制造化學燃料。

（6）其他原核生物研究，開發鉤端螺旋體的快速檢測法；創造出人類歷史上首個實驗室合成支原體，并成功制造出人體生殖支原體；發現孕婦有衣原體性病將大幅度提高孩子患白血病概率，開發出沙眼衣原體的無細胞培養體系。

2.國外在真核微生物研究方面的新成果

（1）真菌研究，發現真菌及所有食用菌類均會發光，發現地衣真菌具有豐富的多樣性，揭示出真菌分布和多樣性的全球模式。利用真菌降解塑料，研制出抗真菌疫苗，由土壤真菌研制出新藥物。

（2）酵母菌研究，培育出耐鹽堿釀酒酵母菌，從葡萄和木瓜中提取出新酵母菌，發現可生產石油、可用于乳酸品加工，以及能“永葆青春”的新酵母菌。發現酵母基因組中存在的新基因，并用高清三維圖片等新技術推進酵母菌基因和細胞的研究。發現酵母菌可憑人類基因生存，還發現酵母菌在食品和衛生等方面的多種新用途。

（3）霉菌、食用菌與黏菌研究，發現霉菌中可提取治療脊髓損傷和藥用生物堿的物質，完成黑曲霉基因組測序計劃；發現蘑菇中有益心臟的膳食纖維，發現靈芝對治療艾滋病有輔助作用，發現某些食用菌重金屬含量高；發現黏菌有可能成為一種新的制藥資源。

（4）真核藻類研究，發現外來影響可改變團藻繁殖方式，發現褐藻合成酚類化合物的機制；利用海藻制成賀卡專用紙漿、海藻酒，以及萬能型超級原材料。同時，利用海藻開發新能源產品和生物醫用產品。

（5）原生動物研究，發現四膜蟲可大幅消除食物中膽固醇，并發現它在生物技術領域的新用途；證實阿米巴蟲能吃掉活腸道細胞，研究防治阿米巴蟲污染的新措施；研制預防杜氏利什曼原蟲寄生蟲病疫苗，揭示枯氏錐蟲制劑的抗癌機理。

3.國外在非細胞型微生物研究方面的新成果

（1）病毒種類研究，發現一種能殺死癌細胞的無害病毒，發現有望幫助治愈乙肝的轉基因病毒，并發現多種巨型病毒；還發現多種能使人和動物患病的新病毒，以及病毒特異核糖核酸片段和病毒新變異毒株。

（2）埃博拉病毒研究，探明埃博拉病毒感染細胞、讓免疫系統“癱瘓”的致病機理，發現埃博拉病毒感染的關鍵蛋白質；發明快速、高效檢測埃博拉病毒的新技術和新方法；開發出治療埃博拉病毒的新藥物。

（3）流感病毒研究，發現甲型流感病毒細胞內復制機制，發現流感病毒的分子結構細節，研制出甲型H1N1病毒三維模型、流感病毒預測模型，以及流感A病毒外殼模型；發現咳嗽往往包含大量流感病毒，發現海洋哺乳動物能感染甲流病毒；發明禽流感病毒快速檢測法。

（4）古病毒研究，大膽假設遠古病毒參與了人類進化；從3萬年凍土中復活長達1.5微米的大病毒，從700年前糞便中復活病毒，還將復活封存3萬年的史前巨型病毒。

（5）其他病毒研究，發現腺病毒的傳播機理，揭開天花病毒的生化機制秘密；估計中東呼吸系統綜合征冠狀病毒暫不會大范圍流行，找到新型冠狀病毒從駱駝傳染給人的直接證據；獲得呼吸道合胞病毒三維圖像。

（6）病毒抗體及病毒利用和防治研究，開發出預防西尼羅熱等新疫苗，發現能阻斷非典病毒、治療亨德拉病毒和登革熱病毒的新抗體。首次批準把病毒用作食品添加劑，把病毒改造成只殺死癌細胞的“安全衛士”，通過培育溶瘤細胞病毒來治療癌癥。研究檢測病毒的新技術，研究防治病毒感染的新方法、新設備和新藥物。

第二章 植物領域研究的新進展

1.國外在植物生理與生態方面研究的新成果

（1）植物基因研究，發現控制植物莖干生長的基因，發現控制植物葉片生長的基因，發現決定和影響植物開花的基因。同時，創建植物基因組學研究平臺，發現基因優勢是植物顯性遺傳的原因，還從南極草中發現抗凍基因等。

（2）植物光合作用研究，發現植物合成能量過程能夠促進光合反應，發現植物體內光合作用“單位”的立體結構，發現熱帶雨林中樹木越高光合作用能力越強，發現調控植物光合作用的新“開關”，發現二氧化碳濃度增加會強化植物光合作用。同時，推進人工光合作用技術的開發，并編制出植物光合作用的蛋白質目錄。

（3）植物生理研究，發現植物能通過裝病躲避蟲害進攻，發現阻礙植物生長素合成的抑制劑，發現植物能為授粉者提供食物獎勵的授粉新方式，發現植物體內存在“信息通道”，發現蕨類植物通過合作決定性別比例，發現葉綠素能幫助植物加強自我防御，發現變異植物具有更強大的抗毒能力。揭開海洋植物生長、農作物增產和豬籠草“捕蟲袋”的生理機制。發明觀察植物生理現象的新技術，設計含有木質素植物可崩解的細胞壁。

（4）古今植物體研究，成功培育出遠古植物的植株，從蕨類化石分析該類植物體的演化狀況，確認發現白堊紀植物化石。同時，發現一棵攜帶有萬年前遺傳物質的云杉，發現罕見的巨型食肉豬籠草植株。

（5）熱帶雨林研究，研究表明熱帶雨林難以改變全球氣候變暖的趨勢；認為亞馬孫森林正走向生物物理紊亂狀態，認為亞馬孫森林一半樹種可能會“滅絕”；發現熱帶森林損失遠超聯合國預期，發現熱帶雨林多樣性生態系統面臨嚴重退化。

（6）植物生態研究，發現空間聯結良好的植物有利于抵抗疾病，發現砍伐濕地森林會讓世界變得更潮濕，發現把非洲草原轉為耕地將會得不償失，發現月球引力或許能掌控地上植物的運動。發現生物多樣性減少會導致植物分解速度放慢，發現生物多樣性是生態系統穩定的關鍵。此外，還研究了植物生態與氣候的關系，以及恢復和維護多樣性植物生態的措施。

2.國外在糧食作物方面研究的新成果

（1）糧食作物整體研究，認為全球30%糧食作物產量已達極限，嘗試利用衛星數據估測糧食產量。研究能利用鹽堿地的糧食作物，通過合理利用水資源來緩解糧食危機，開發更安全健康的功能性糧食。

（2）水稻研究，培育出抗寒水稻、抗洪水稻、節水型水稻、可制茉莉花香糙米的水稻、超級富含鐵水稻、可加工成免煮即食大米的水稻、適合糖尿病人的水稻、不吸收重金屬鎘的水稻。同時，發現水稻籽粒容易脫落基因、稻瘟病病原菌遺傳基因、水稻增產基因、抑制鎘蓄積的水稻基因、水稻米粒變大基因。運用基因工程使鹽堿地水稻高產、提高水稻耐鹽性。

（3）麥類作物研究，培育抗鹽小麥、高蛋白質小麥、可在鹽堿地中維持高產的小麥，以及抗病高產的大麥和小麥。發現能控制小麥開花和大麥開花期的基因，發現小麥抗穗發芽基因，利用野生小麥基因提高營養含量，加強轉基因小麥田間試驗監管。另外，發現燕麥具有保健功效，發現人類食用燕麥可追溯至舊石器時代。

（4）玉米與高粱研究，開發出能抵抗條紋病毒的玉米、生物質含量高的玉米、維生素強化的玉米，以及抗鹽堿性的高產玉米。揭開玉米身世之謎，敲定玉米馴化路線，發現由于數千年來的基因修飾讓玉米變得無殼且美味。與此同時，批準“超級高粱”種植試驗，還從高粱種子中提取出光致變色材料。

（5）薯類與豆類作物研究，開發出高功能甘薯淀粉；培育出可預防糖尿病馬鈴薯、含乙肝疫苗馬鈴薯、能夠自動殺蟲馬鈴薯、風味獨特且有益健康的彩色馬鈴薯，以及優質高產馬鈴薯。培育抗芽腐病大豆，培育出轉基因大豆新品種。

3.國外在經濟作物方面研究的新成果

（1）園藝作物蔬菜研究，開發營養健康與環境保護雙效益的超級蔬菜，開發防治蔬菜軟腐病的基因技術，把廢棄防空洞改成蔬菜基地，嘗試在海底培育蔬菜水果，打造機器人控制的無人蔬菜農場。培育出有藥用價值西紅柿、抗干旱西紅柿、有檸檬和玫瑰香味西紅柿，還培育成同時結出西紅柿和馬鈴薯的植物。培育出有藥用價值的辣椒，破解大蒜有性繁殖的難題，發現洋蔥皮營養成分高。利用芥菜和擬南芥消除環境污染。培育出“超級保健”水芹和更利于鈣吸收的胡蘿卜，同時，發現嫩竹尖也是保健佳品。

（2）園藝作物花卉研究，延長牽牛花開花時間，破解矮牽牛花藍色之謎，培育出黃色牽牛花。培育出世界上第一株藍色玫瑰，發現對玫瑰花香形成至關重要的水解酶。培育出含青蛙基因的轉基因杜鵑花，通過基因重組培育出藍色大麗花。發現觀賞植物馬齒莧能分解環境荷爾蒙雙酚A，發現一種能讓花開得更鮮艷的蛋白質。

（3）園藝作物瓜果研究，從西瓜中提取高純度西紅柿紅素，開發以南瓜為原料制成的新凝膠；發明測試水果棒曲霉菌的方法，研制出水果和蔬菜的烴類混合物保鮮劑，加緊酸性水果的基因測序和品種改良。同時，推進蘋果、葡萄、柑橘、柚子、草莓、木瓜、石榴、李子和椰棗等水果的開發利用。

（4）纖維作物研究，開發“蛛絲”轉基因棉花，運用基因技術促使棉籽除去毒性，開發出可食用的轉基因棉籽。同時，開發出可避免殺死蠶蛹的抽絲新技術，培育生產人膠原蛋白的轉基因蠶，培育成能吐出蛛絲纖維的轉基因蠶，并成功地從野蛾繭中抽出長絲。

（5）油料和糖料作物研究，培育出含脂肪酸的轉基因亞麻籽等新油料作物，發現油料作物渣滓可吸附重金屬離子保生物健康；培育能長到3米高的超級甘蔗，發現使用鉬可降低甘蔗種植成本，開發以甘蔗為主要原料的乙醇燃料。

（6）飲料與嗜好作物研究，發現茶葉有防治癌癥的功能，有促進脊髓神經元復活、幫助減肥的用途，有預防自身免疫性疾病、老年癡呆癥的功效，還有降低艾滋病病毒傳染性的作用。找到決定咖啡品質的基因，并研制出以基因測試技術辨析可可豆優劣。發現嗜好作物煙葉能生產抗病毒抗體，能提煉治療腎病的蛋白質，能制成抗艾滋病藥物原料；同時，對吸煙損害身體健康研究有了新發現，戒煙研究也有了新進展。