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中國科學(xué)院院士錢前40余年潛心水稻種質(zhì)資源領(lǐng)域
用“異類”水稻搭建基因?qū)殠?
◎ 孫海天
錢前站在稻田里。（資料圖） 人物名片 姓名：錢前 性別：男 年齡：64歲 民族：漢族 職務(wù)：中國科學(xué)院院士、海南崖州灣國家實驗室副主任 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，由中國科學(xué)院院士錢前領(lǐng)銜培育的新型水稻“小薇”，在試驗田里迎來豐收，實現(xiàn)畝產(chǎn)超400公斤。這種身高不足30厘米的超矮稈水稻，蘊含著巨大潛力：不僅適合高密度的工廠化“垂直農(nóng)場”，更在問天實驗艙完成了太空旅行，為未來的“太空農(nóng)場”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”，這背后，是錢前在水稻種質(zhì)資源領(lǐng)域四十余載的漫漫求索。 創(chuàng)制包含近5萬份材料的水稻突變體庫 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。但在錢前的試驗田里，他卻對那些“病歪歪”“瘦弱”“奇形怪狀”的植株情有獨鐘。 “經(jīng)常有人開玩笑，說別人的水稻都又高又壯，你怎么凈挑這些不起眼的？”但在錢前看來，這些性狀各異的“異類”，卻是基因多樣性最直觀的體現(xiàn)。他舉例說：“經(jīng)典病例往往是某個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的突破口。農(nóng)學(xué)也是如此，一株水稻如果長得很健康，反而找不到研究的抓手。但通過精細研究‘奇形怪狀’的突變體，就能知道是哪個基因出了問題，從而理解它的正常功能。一個突變體就是一把鑰匙，能打開一扇基因功能的大門?！?/FONT> 1998年，在種質(zhì)資源圃里，一株名為“寶大粒”的水稻材料，讓錢前眼前一亮?！八鼛缀跖c我等高，穗大稈壯、籽粒飽滿，在田間格外醒目。” 當(dāng)時，基因克隆技術(shù)尚不成熟，但錢前敏銳地意識到，這個有著極端性狀的“巨無霸”，可能隱藏著調(diào)控產(chǎn)量的關(guān)鍵密碼。經(jīng)過連續(xù)多代的雜交回交和精細定位，團隊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。 從與眾不同的視角出發(fā)，錢前帶領(lǐng)團隊年復(fù)一年地在田間實踐，最終創(chuàng)制了包含近5萬份材料的水稻突變體庫。“它就像一個巨型的圖書館，珍藏著水稻幾萬個基因的神奇故事，能讓科研人員快速找到研究抓手，把復(fù)雜的性狀拆解開來?！卞X前說。 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)歷過無數(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前解釋說。在他看來，每一個看似微不足道的基因，都可能蘊含著應(yīng)對某種未知挑戰(zhàn)的獨特密碼——有的能抵御干旱，有的能耐受鹽堿。守護和豐富基因多樣性，就是在為未來可能出現(xiàn)的各種危機儲備寶貴的解題方案。 共享水稻遺傳變異材料，助推水稻育種水平提升 水稻突變體庫創(chuàng)制的背后，是數(shù)十年如一日的艱辛積累。從上世紀90年代起，錢前團隊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，以及國際上第一套秈稻背景的近等基因系。 “每一個材料的創(chuàng)制，都非常艱難。”錢前說，酷暑之下，水稻田里的溫度常常能超過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，像照顧孩子一樣一粒種子一粒種子地收回來。”然而，面對這些凝結(jié)了無數(shù)心血的寶貴材料，他卻做出了一個令人欽佩的決定：開放共享。 “說沒有顧慮，是不可能的?！卞X前坦言，“但在當(dāng)時的環(huán)境下，我們雖然找到了很多‘鑰匙’，卻發(fā)現(xiàn)需要打開的‘鎖’更多，技術(shù)手段跟不上、無從下手。與其讓這些寶貴的材料埋沒在自己手里，不如分享給大家，讓更多人參與進來，共同推動整個學(xué)科的發(fā)展。” 為了將這一想法落到實處，他不僅向國內(nèi)外上百家單位分發(fā)材料，還牽頭舉辦了四屆全國水稻突變體、功能基因組及生物技術(shù)育種研討會。在那時，許多科研團隊都在各自的角落里埋頭苦干，是錢前主動搭建起這座橋梁，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)王永紅教授對此深有感觸。錢前共享的水稻突變體庫里，有很多“奇奇怪怪”的水稻材料，譬如單蘗突變體、懶苗等。2006年，她還在中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所時，正是利用其中一個名為“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的調(diào)控機制。 得知這一成果，錢前第一時間發(fā)出祝賀?！翱吹酱蠹依梦覀兊牟牧献龀隽撕贸晒?，我們由衷地感到高興。只有這樣，才能真正推動水稻的育種水平快速提升。”錢前說。 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)的錢前作為中國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、換汽車、再乘輪船，顛簸數(shù)日才抵達。迎接他的，是借住在老鄉(xiāng)家里的簡陋床鋪和“低頭一身汗，抬腿兩腳泥”的田間勞作。 艱苦中亦有發(fā)現(xiàn)的樂趣。他第一次吃到當(dāng)?shù)氐那嗥は憬叮拔乙詾槭巧?，做好了滿口澀味的準(zhǔn)備，沒想到入口奇香。”出于好奇，他專門查閱地方志，了解到這是當(dāng)?shù)靥赜械囊环N土香蕉?！爱?dāng)時我就想，一定要把這些優(yōu)異的種質(zhì)資源保護好、利用好?！?/FONT> 一個樸素的念頭，在他心中埋下守護“基因?qū)殠臁钡姆N子，這份初心，伴隨他走過了43年。 如今年過花甲，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)任起崖州灣國家實驗室副主任，全身心投入“南繁硅谷”的建設(shè)。他的新目標(biāo)，是帶領(lǐng)團隊建設(shè)全球規(guī)模最大、保存能力最強的國家野生稻種質(zhì)資源圃，更要把這些種質(zhì)資源里蘊含的優(yōu)異基因挖掘出來，應(yīng)用到育種實踐中去。 “歷次重大的育種突破，都離不開對優(yōu)異種質(zhì)資源的挖掘。袁隆平先生的雜交水稻，最初的突破點就來自在海南三亞發(fā)現(xiàn)的一株野生稻雄性不育株?！卞X前表示，他現(xiàn)在守護的，正是未來中國乃至世界水稻育種的“基因?qū)殠臁薄?/FONT> “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，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前說，野生稻中蘊含著大量栽培稻早已丟失的寶貴基因，它們的消失，意味著人類可能會失去應(yīng)對未來危機的某些可能性?！拔覀円獱幦“堰@些多樣性的基因資源保護好、研究透?！?/FONT> 從發(fā)現(xiàn)一株奇特的稻苗，到建立一個龐大的基因?qū)殠?，錢前用幾十年的堅守詮釋了他的科研夢想。如今，他正帶領(lǐng)著更年輕的團隊，奔跑在南繁這片希望的田野上，為未來播撒著新的希望。
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