研究“奇形怪狀”植株 打開“基因?qū)殠臁贝箝T

人物小傳

錢前，1962年3月生，安徽安慶人，中國科學(xué)院院士，水稻種質(zhì)資源專家，現(xiàn)任海南崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室副主任。他長期從事水稻遺傳資源發(fā)掘、重要農(nóng)藝性狀遺傳基礎(chǔ)解析及分子育種研究，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制了大規(guī)模的水稻突變體庫和遺傳分析材料，并向國內(nèi)外上百家單位開放共享；主持構(gòu)建了國際領(lǐng)先的水稻遺傳研究平臺(tái)，相關(guān)成果獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等。

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(yàn)田里迎來豐收，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”，更在問天實(shí)驗(yàn)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(yàn)田里，他卻對那些“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(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的突破口。農(nóng)學(xué)也是如此，一株水稻如果長得很健康，反而找不到研究的抓手。但通過精細(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，能打開一扇基因功能的大門。”

1998年，在種質(zhì)資源圃里，一株名為“寶大?！钡乃静牧?，讓錢前眼前一亮。“它幾乎與我等高，穗大稈壯、籽粒飽滿，在田間格外醒目?！?/p>

當(dāng)時(shí)，基因克隆技術(shù)尚不成熟，但錢前敏銳地意識(shí)到，這個(gè)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(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5萬份材料的水稻突變體庫?！八拖褚粋€(gè)巨型的圖書館，珍藏著水稻幾萬個(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(gè)看似微不足道的基因，都可能蘊(yùn)含著應(yīng)對某種未知挑戰(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，就是在為未來可能出現(xiàn)的各種危機(jī)儲(chǔ)備寶貴的解題方案。

“我們不知道未來會(huì)面臨什么，但應(yīng)對方案很可能就藏在這些看似不起眼的基因里?！卞X前說。

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(jì)90年代起，錢前團(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，以及國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。”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(gè)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(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(jìn)來，共同推動(dòng)整個(gè)學(xué)科的發(fā)展?！?/p>

為了將這一想法落到實(shí)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(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。

“在人類科學(xué)發(fā)展的漫長歷程中，開放合作共享始終是推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步的根本動(dòng)力?！卞X前說，“水稻研究也是如此，關(guān)起門來是行不通的。”

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(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的調(diào)控機(jī)制。

得知這一成果，錢前第一時(shí)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(dòng)水稻的育種水平快速提升?！卞X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(dá)。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?，“我以為是生的，做好了滿口澀味的準(zhǔn)備，沒想到入口奇香?！背鲇诤闷?，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(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。”

一個(gè)樸素的念頭，在他心中埋下守護(hù)“基因?qū)殠臁钡姆N子，這份初心，伴隨他走過了43年。

“頭頂烈日做雜交、做調(diào)查，這是我們的常態(tài)。農(nóng)業(yè)科研人員，一定要日復(fù)一日把一件事做到極致，才能有所收獲?！?0余年來，錢前像候鳥一樣，冬天在海南，夏天在杭州，“一年當(dāng)兩年用”，把全部精力都投入到一粒粒小小的種子里。

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(shí)驗(yàn)室副主任，全身心投身“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，應(yīng)用到育種實(shí)踐中去。

“野生稻研究困難重重，難種、難收、難鑒定?！卞X前說，“但每次看到田里那些年輕的身影，我都會(huì)想，困難總會(huì)過去，只要堅(jiān)持，就能看到希望?！?/p>

“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(diǎn)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(hù)的，正是未來中國乃至世界水稻育種的“基因?qū)殠臁薄?/p>

“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前說，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，意味著人類可能會(huì)失去應(yīng)對未來危機(jī)的某些可能性?！拔覀円獱幦“堰@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?，錢前用幾十年的堅(jiān)守詮釋了他的科研夢想。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，為未來播撒著新的希望。（記者 孫海天）

來源：人民日報(bào)