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    《青年說》第二十三期

    科技強農|“一粒種子可以改變一個世界”

    張桂貴 方經綸 實習生羅坷欣 郝靈蘊 李宇嘉
    2022年08月26日10:50 | 來源:人民網

    “一粒種子可以改變一個世界,一項技術能夠創造一個奇跡。”

    中國水稻研究所科研樓里的這句標語,默默影響著一位在此從事水稻育種技術研究的年輕人,他叫王克劍。

    1983年出生的王克劍已是中國農科院科技創新工程“基因組編輯及無融合生殖”團隊的首席科學家。王克劍和他的團隊使雜交水稻的自留種從不可能變成理論可能,從0到1攻克了世界級“種子難題”。他也因此獲得了2020年陳嘉庚青年科學獎,這是該獎項自設立以來,第一次授予農業領域的青年科學家。

    站在人民網《青年說》欄目舞臺上,王克劍面對鏡頭,侃侃而談:“如果說袁隆平的愿望是讓人類擺脫饑荒,讓天下人都能吃飽飯,那我的愿望是借袁隆平先生的成果再進一步,讓雜交稻的制種變得更加簡單。”

    王克劍1983年出生于江蘇鹽城,跟很多農村的孩子一樣,稻田是他兒時最深刻的記憶。

    “我是否還要再過一遍父輩們的生活?”王克劍曾經的夢想就是走出農村,過上遠離泥土的生活。然而似乎是命運故意安排,高考后,王克劍被揚州大學農學專業錄取,與熱門的金融、計算機等專業擦肩而過。


    王克劍在田間觀察雜交稻生長情況。受訪者供圖

    大學期間的一次實習經歷,讓王克劍了解到遺傳學研究的妙趣,同時也認識到我國農業相較于發達國家仍非常落后,有很多問題需要年輕人去研究、去解決。一股蟄伏已久的熱情就這樣被喚醒了。“我開始憧憬著在農業領域踏出自己的足跡,即便回到田間,也可以做出我的貢獻,找到我的價值。”

    此后,經過不懈努力,王克劍順利考入中國科學院遺傳與發育生物學研究所,在完成了碩博連讀后,他留院工作,主要開展水稻生殖發育的研究,為之后的無融合生殖研究打下了牢固的地基。

    2013年,王克劍放棄出國機會,加入到中國水稻研究所,也就是在這里,雜交稻無融合生殖從0到1的種子夢也逐漸“生根發芽”。


    王克劍(中)帶隊參加中國水稻研究所組織的插秧比賽。受訪者供圖

    王克劍在田間走訪調研中,留意到因“制種難”而導致“種子貴”的現象,即雜交品種雖然具有產量高、抗逆性強等諸多優勢,但其后代會發生性狀分離,優勢無法遺傳,種植后無法將其后代留種用作下一年使用。若想種植高產量的雜交稻,每年都得花上一筆不菲的成本購買新種子。常規稻種只需三四元一斤,而雜交稻種的單價通常要三四十元一斤,好的甚至要一百多元一斤。

    從育種家和種子企業的角度來看,因為制種的過程極為繁瑣復雜,每年在制種工作上投入的人力、物力始終都是不小的成本,一旦遇到不利的天氣,甚至會導致雜交制種失敗,給種子安全帶來很大隱患。“實現雜交稻優勢的穩定遺傳,解決制種難題的想法深深烙在了我心里。”

    當時,并非無人關注到這個難題,國際水稻研究所、國際玉米小麥改良中心等國際知名研究機構,都曾經設立專門的國際攻關項目,這個方向一度成為當時最熱門的研究領域之一,然而相關研究一直未能取得實質性突破,這個研究方向也由熱變冷。

    面向世界農業科技前沿、面向國家農業重大需求。王克劍決定利用自己多年在遺傳領域的研究積累,帶領團隊探索通過克隆種子實現雜交稻的穩定育種。

    “科研探索就像走鋼絲,常常要面對實驗失敗、經費花完等艱難時刻。”王克劍說,對于剛成立的團隊而言,開展該冷門方向研究就意味著極高的失敗風險,所幸的是,這個項目得到了中國水稻研究所和所在國家重點實驗室的各項保障和支持。

    科研中,王克劍和他團隊的成員經常兩點一線奔波于稻田和實驗室,兩頭交替進行實驗。盡管理論設計得很完美,但最后的實驗結果總是與預期不一樣。實驗室里完美無缺的測試數據一到田間實驗總又會出現各種問題,一切只好推倒重來……

    “無數次看著希望出現繼而又跌進谷底,反復失敗,反復總結,再反復試驗之后,我們最終在雜交稻中,找到了跟遺傳信息交流相關的4個關鍵基因。這4個基因同時失活以后,在它的后代中就可以獲得無性繁殖的克隆種子,這些種子的性狀和上一代雜交稻是一模一樣的。”一塊“硬骨頭”就這樣被“啃”下了。


    王克劍向袁隆平院士匯報科研進展。受訪者供圖

    2019年,在《自然-生物技術》雜志上以封面故事發表的一篇成果宣告了王克劍帶領的團隊利用基因編輯技術建立了無融合生殖體系。中國科學家成功獲得了雜交水稻克隆種子,它標志著雜交稻無融合生殖技術從0到1的關鍵突破終于實現。這個成果一旦成熟將大幅降低雜交稻育種的成本,同時也讓今后種植雜交稻的農民自留種子成為可能。

    “袁隆平院士為此專門致電表示祝賀,并高度評價了研究成果,袁先生說‘這項工作證明了雜交稻進行無融合生殖的可行性,是無融合生殖研究領域的重大突破。’同時,袁先生還鼓勵我們‘再接再厲,早日將該成果應用到生產中。’”當王克劍回憶這件事時,他激動異常。他說,袁老的來電給大家增添了一份溫暖動力,促使團隊把這項科研成果轉化工作進一步落實到位。

    “盡管現在已經取得了突破,但是從雜交稻種子克隆成功,到投入生產實踐,還有很長的一段路要走。前方可能依舊困難重重,但只要有種子,就會有希望。”王克劍說。 

    (責編:張桂貴、賀迎春)

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