《青年說》第二十三期
科技強(qiáng)農(nóng)|“一粒種子可以改變一個(gè)世界”
“一粒種子可以改變一個(gè)世界,一項(xiàng)技術(shù)能夠創(chuàng)造一個(gè)奇跡。”
中國(guó)水稻研究所科研樓里的這句標(biāo)語,默默影響著一位在此從事水稻育種技術(shù)研究的年輕人,他叫王克劍。
1983年出生的王克劍已是中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程“基因組編輯及無融合生殖”團(tuán)隊(duì)的首席科學(xué)家。王克劍和他的團(tuán)隊(duì)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(jí)“種子難題”。他也因此獲得了2020年陳嘉庚青年科學(xué)獎(jiǎng),這是該獎(jiǎng)項(xiàng)自設(shè)立以來,第一次授予農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的青年科學(xué)家。
站在人民網(wǎng)《青年說》欄目舞臺(tái)上,王克劍面對(duì)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(jìn)一步,讓雜交稻的制種變得更加簡(jiǎn)單。”
王克劍1983年出生于江蘇鹽城,跟很多農(nóng)村的孩子一樣,稻田是他兒時(shí)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(jīng)的夢(mèng)想就是走出農(nóng)村,過上遠(yuǎn)離泥土的生活。然而似乎是命運(yùn)故意安排,高考后,王克劍被揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)專業(yè)錄取,與熱門的金融、計(jì)算機(jī)等專業(yè)擦肩而過。
王克劍在田間觀察雜交稻生長(zhǎng)情況。受訪者供圖
大學(xué)期間的一次實(shí)習(xí)經(jīng)歷,讓王克劍了解到遺傳學(xué)研究的妙趣,同時(shí)也認(rèn)識(shí)到我國(guó)農(nóng)業(yè)相較于發(fā)達(dá)國(guó)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(nóng)業(yè)領(lǐng)域踏出自己的足跡,即便回到田間,也可以做出我的貢獻(xiàn),找到我的價(jià)值。”
此后,經(jīng)過不懈努力,王克劍順利考入中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)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(fā)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(guó)機(jī)會(huì),加入到中國(guó)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(mèng)也逐漸“生根發(fā)芽”。
王克劍(中)帶隊(duì)參加中國(guó)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(diào)研中,留意到因“制種難”而導(dǎo)致“種子貴”的現(xiàn)象,即雜交品種雖然具有產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì),但其后代會(huì)發(fā)生性狀分離,優(yōu)勢(shì)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(chǎn)量的雜交稻,每年都得花上一筆不菲的成本購(gòu)買新種子。常規(guī)稻種只需三四元一斤,而雜交稻種的單價(jià)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(yè)的角度來看,因?yàn)橹品N的過程極為繁瑣復(fù)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?xí)䦟?dǎo)致雜交制種失敗,給種子安全帶來很大隱患。“實(shí)現(xiàn)雜交稻優(yōu)勢(shì)的穩(wěn)定遺傳,解決制種難題的想法深深烙在了我心里。”
當(dāng)時(shí),并非無人關(guān)注到這個(gè)難題,國(guó)際水稻研究所、國(guó)際玉米小麥改良中心等國(guó)際知名研究機(jī)構(gòu),都曾經(jīng)設(shè)立專門的國(guó)際攻關(guān)項(xiàng)目,這個(gè)方向一度成為當(dāng)時(shí)最熱門的研究領(lǐng)域之一,然而相關(guān)研究一直未能取得實(shí)質(zhì)性突破,這個(gè)研究方向也由熱變冷。
面向世界農(nóng)業(yè)科技前沿、面向國(guó)家農(nóng)業(yè)重大需求。王克劍決定利用自己多年在遺傳領(lǐng)域的研究積累,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)探索通過克隆種子實(shí)現(xiàn)雜交稻的穩(wěn)定育種。
“科研探索就像走鋼絲,常常要面對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗、經(jīng)費(fèi)花完等艱難時(shí)刻。”王克劍說,對(duì)于剛成立的團(tuán)隊(duì)而言,開展該冷門方向研究就意味著極高的失敗風(fēng)險(xiǎn),所幸的是,這個(gè)項(xiàng)目得到了中國(guó)水稻研究所和所在國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)保障和支持。
科研中,王克劍和他團(tuán)隊(duì)的成員經(jīng)常兩點(diǎn)一線奔波于稻田和實(shí)驗(yàn)室,兩頭交替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。盡管理論設(shè)計(jì)得很完美,但最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是與預(yù)期不一樣。實(shí)驗(yàn)室里完美無缺的測(cè)試數(shù)據(jù)一到田間實(shí)驗(yàn)總又會(huì)出現(xiàn)各種問題,一切只好推倒重來……
“無數(shù)次看著希望出現(xiàn)繼而又跌進(jìn)谷底,反復(fù)失敗,反復(fù)總結(jié),再反復(fù)試驗(yàn)之后,我們最終在雜交稻中,找到了跟遺傳信息交流相關(guān)的4個(gè)關(guān)鍵基因。這4個(gè)基因同時(shí)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(bào)科研進(jìn)展。受訪者供圖
2019年,在《自然-生物技術(shù)》雜志上以封面故事發(fā)表的一篇成果宣告了王克劍帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)建立了無融合生殖體系。中國(guó)科學(xué)家成功獲得了雜交水稻克隆種子,它標(biāo)志著雜交稻無融合生殖技術(shù)從0到1的關(guān)鍵突破終于實(shí)現(xiàn)。這個(gè)成果一旦成熟將大幅降低雜交稻育種的成本,同時(shí)也讓今后種植雜交稻的農(nóng)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(píng)價(jià)了研究成果,袁先生說‘這項(xiàng)工作證明了雜交稻進(jìn)行無融合生殖的可行性,是無融合生殖研究領(lǐng)域的重大突破。’同時(shí),袁先生還鼓勵(lì)我們‘再接再厲,早日將該成果應(yīng)用到生產(chǎn)中。’”當(dāng)王克劍回憶這件事時(shí),他激動(dòng)異常。他說,袁老的來電給大家增添了一份溫暖動(dòng)力,促使團(tuán)隊(duì)把這項(xiàng)科研成果轉(zhuǎn)化工作進(jìn)一步落實(shí)到位。
“盡管現(xiàn)在已經(jīng)取得了突破,但是從雜交稻種子克隆成功,到投入生產(chǎn)實(shí)踐,還有很長(zhǎng)的一段路要走。前方可能依舊困難重重,但只要有種子,就會(huì)有希望。”王克劍說。
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