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中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)前40余年潛心水稻種質(zhì)資源領(lǐng)域
用“異類(lèi)”水稻搭建基因?qū)殠?kù)
◎ 孫海天
錢(qián)前站在稻田里。（資料圖） 人物名片 姓名：錢(qián)前 性別：男 年齡：64歲 民族：漢族 職務(wù)：中國(guó)科學(xué)院院士、海南崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室副主任 海南三亞南繁育種基地內(nèi)，科研人員干勁十足，一身汗一腳泥……不久前，由中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)前領(lǐng)銜培育的新型水稻“小薇”，在試驗(yàn)田里迎來(lái)豐收，實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)超400公斤。這種身高不足30厘米的超矮稈水稻，蘊(yùn)含著巨大潛力：不僅適合高密度的工廠化“垂直農(nóng)場(chǎng)”，更在問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙完成了太空旅行，為未來(lái)的“太空農(nóng)場(chǎng)”播下了希望。 從一株奇特的“小矮稻”，到廣袤宇宙的“太空農(nóng)場(chǎng)”，這背后，是錢(qián)前在水稻種質(zhì)資源領(lǐng)域四十余載的漫漫求索。 創(chuàng)制包含近5萬(wàn)份材料的水稻突變體庫(kù) 追求完美的基因——更高產(chǎn)、更健壯，在傳統(tǒng)種質(zhì)研究中似乎是天經(jīng)地義的。但在錢(qián)前的試驗(yàn)田里，他卻對(duì)那些“病歪歪”“瘦弱”“奇形怪狀”的植株情有獨(dú)鐘。 “經(jīng)常有人開(kāi)玩笑，說(shuō)別人的水稻都又高又壯，你怎么凈挑這些不起眼的？”但在錢(qián)前看來(lái)，這些性狀各異的“異類(lèi)”，卻是基因多樣性最直觀的體現(xiàn)。他舉例說(shuō)：“經(jīng)典病例往往是某個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的突破口。農(nóng)學(xué)也是如此，一株水稻如果長(zhǎng)得很健康，反而找不到研究的抓手。但通過(guò)精細(xì)研究‘奇形怪狀’的突變體，就能知道是哪個(gè)基因出了問(wèn)題，從而理解它的正常功能。一個(gè)突變體就是一把鑰匙，能打開(kāi)一扇基因功能的大門(mén)。” 1998年，在種質(zhì)資源圃里，一株名為“寶大?！钡乃静牧希屽X(qián)前眼前一亮。“它幾乎與我等高，穗大稈壯、籽粒飽滿，在田間格外醒目?！?/FONT> 當(dāng)時(shí)，基因克隆技術(shù)尚不成熟，但錢(qián)前敏銳地意識(shí)到，這個(gè)有著極端性狀的“巨無(wú)霸”，可能隱藏著調(diào)控產(chǎn)量的關(guān)鍵密碼。經(jīng)過(guò)連續(xù)多代的雜交回交和精細(xì)定位，團(tuán)隊(duì)最終成功克隆了控制粒型的關(guān)鍵基因GS2，為水稻高產(chǎn)育種提供了全新的分子靶點(diǎn)。 從與眾不同的視角出發(fā)，錢(qián)前帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)年復(fù)一年地在田間實(shí)踐，最終創(chuàng)制了包含近5萬(wàn)份材料的水稻突變體庫(kù)?！八拖褚粋€(gè)巨型的圖書(shū)館，珍藏著水稻幾萬(wàn)個(gè)基因的神奇故事，能讓科研人員快速找到研究抓手，把復(fù)雜的性狀拆解開(kāi)來(lái)。”錢(qián)前說(shuō)。 為什么要如此執(zhí)著于收集和創(chuàng)造這些千奇百怪的“基因”呢？ “地球曾經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)次災(zāi)難，但生命總能延續(xù)，奧秘就在于基因的多樣性?！卞X(qián)前解釋說(shuō)。在他看來(lái)，每一個(gè)看似微不足道的基因，都可能蘊(yùn)含著應(yīng)對(duì)某種未知挑戰(zhàn)的獨(dú)特密碼——有的能抵御干旱，有的能耐受鹽堿。守護(hù)和豐富基因多樣性，就是在為未來(lái)可能出現(xiàn)的各種危機(jī)儲(chǔ)備寶貴的解題方案。 共享水稻遺傳變異材料，助推水稻育種水平提升 水稻突變體庫(kù)創(chuàng)制的背后，是數(shù)十年如一日的艱辛積累。從上世紀(jì)90年代起，錢(qián)前團(tuán)隊(duì)就率先利用遺傳誘變構(gòu)建了大量水稻遺傳變異材料，建立起了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗水稻分子育種親本資源庫(kù)，以及國(guó)際上第一套秈稻背景的近等基因系。 “每一個(gè)材料的創(chuàng)制，都非常艱難?！卞X(qián)前說(shuō)，酷暑之下，水稻田里的溫度常常能超過(guò)40攝氏度，“我們頂著烈日，像尋寶一樣一棵苗一棵苗地找出來(lái)，像照顧孩子一樣一粒種子一粒種子地收回來(lái)?！比欢鎸?duì)這些凝結(jié)了無(wú)數(shù)心血的寶貴材料，他卻做出了一個(gè)令人欽佩的決定：開(kāi)放共享。 “說(shuō)沒(méi)有顧慮，是不可能的?！卞X(qián)前坦言，“但在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下，我們雖然找到了很多‘鑰匙’，卻發(fā)現(xiàn)需要打開(kāi)的‘鎖’更多，技術(shù)手段跟不上、無(wú)從下手。與其讓這些寶貴的材料埋沒(méi)在自己手里，不如分享給大家，讓更多人參與進(jìn)來(lái)，共同推動(dòng)整個(gè)學(xué)科的發(fā)展?！?/FONT> 為了將這一想法落到實(shí)處，他不僅向國(guó)內(nèi)外上百家單位分發(fā)材料，還牽頭舉辦了四屆全國(guó)水稻突變體、功能基因組及生物技術(shù)育種研討會(huì)。在那時(shí)，許多科研團(tuán)隊(duì)都在各自的角落里埋頭苦干，是錢(qián)前主動(dòng)搭建起這座橋梁，讓天南海北的同行們得以齊聚一堂，分享交流。 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)王永紅教授對(duì)此深有感觸。錢(qián)前共享的水稻突變體庫(kù)里，有很多“奇奇怪怪”的水稻材料，譬如單蘗突變體、懶苗等。2006年，她還在中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所時(shí)，正是利用其中一個(gè)名為“葉序失?！钡耐蛔凅w，首次從分子層面揭示了水稻葉片按序生長(zhǎng)的調(diào)控機(jī)制。 得知這一成果，錢(qián)前第一時(shí)間發(fā)出祝賀。“看到大家利用我們的材料做出了好成果，我們由衷地感到高興。只有這樣，才能真正推動(dòng)水稻的育種水平快速提升?！卞X(qián)前說(shuō)。 努力建設(shè)野生稻種質(zhì)資源圃，挖掘其中的優(yōu)異基因 1983年的冬天，大學(xué)畢業(yè)的錢(qián)前作為中國(guó)水稻研究所的南繁人員，第一次踏上海南的土地。他背著行李，拎著裝滿種子和農(nóng)具的箱子，坐火車(chē)、換汽車(chē)、再乘輪船，顛簸數(shù)日才抵達(dá)。迎接他的，是借住在老鄉(xiāng)家里的簡(jiǎn)陋床鋪和“低頭一身汗，抬腿兩腳泥”的田間勞作。 艱苦中亦有發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣。他第一次吃到當(dāng)?shù)氐那嗥は憬?，“我以為是生的，做好了滿口澀味的準(zhǔn)備，沒(méi)想到入口奇香?！背鲇诤闷?，他專(zhuān)門(mén)查閱地方志，了解到這是當(dāng)?shù)靥赜械囊环N土香蕉?！爱?dāng)時(shí)我就想，一定要把這些優(yōu)異的種質(zhì)資源保護(hù)好、利用好?！?/FONT> 一個(gè)樸素的念頭，在他心中埋下守護(hù)“基因?qū)殠?kù)”的種子，這份初心，伴隨他走過(guò)了43年。 如今年過(guò)花甲，本可放慢腳步，但他卻選擇再次出發(fā)。在三亞崖州灣科技城高新區(qū)這片科創(chuàng)新城里，他擔(dān)任起崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室副主任，全身心投入“南繁硅谷”的建設(shè)。他的新目標(biāo)，是帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)全球規(guī)模最大、保存能力最強(qiáng)的國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃，更要把這些種質(zhì)資源里蘊(yùn)含的優(yōu)異基因挖掘出來(lái)，應(yīng)用到育種實(shí)踐中去。 “歷次重大的育種突破，都離不開(kāi)對(duì)優(yōu)異種質(zhì)資源的挖掘。袁隆平先生的雜交水稻，最初的突破點(diǎn)就來(lái)自在海南三亞發(fā)現(xiàn)的一株野生稻雄性不育株?！卞X(qián)前表示，他現(xiàn)在守護(hù)的，正是未來(lái)中國(guó)乃至世界水稻育種的“基因?qū)殠?kù)”。 “隨著城市化和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，野生稻的棲息地正急劇萎縮。我剛工作時(shí)，海南的沼澤地里還能找到成片的野生稻，現(xiàn)在幾乎看不到了?！卞X(qián)前說(shuō)，野生稻中蘊(yùn)含著大量栽培稻早已丟失的寶貴基因，它們的消失，意味著人類(lèi)可能會(huì)失去應(yīng)對(duì)未來(lái)危機(jī)的某些可能性?！拔覀円獱?zhēng)取把這些多樣性的基因資源保護(hù)好、研究透。” 從發(fā)現(xiàn)一株奇特的稻苗，到建立一個(gè)龐大的基因?qū)殠?kù)，錢(qián)前用幾十年的堅(jiān)守詮釋了他的科研夢(mèng)想。如今，他正帶領(lǐng)著更年輕的團(tuán)隊(duì)，奔跑在南繁這片希望的田野上，為未來(lái)播撒著新的希望。
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