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林鴻宣:扎根稻田四十載,“讓好的水稻基因打上中國印記”

王文娟 實習生武菲菲
2021年12月21日09:28 | 來源:人民網(wǎng)-上海頻道
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“水稻的祖先野生稻是匍匐著生長的,經(jīng)過長期馴化栽培稻變成了立著生長,原因是什么?這是長期未解之謎,直到我們找到了讓水稻‘站’起來的基因,才被破解! 林鴻宣院士說了這樣一個有趣的現(xiàn)象。

而他,現(xiàn)在正在找的,是水稻的抗逆基因,如果挖掘到這樣“優(yōu)良”基因,就可提高水稻抗逆能力,從而實現(xiàn)增產(chǎn)。

中國科學院院士 林鴻宣

可是,要在一片稻田里找到那株攜帶優(yōu)良基因的水稻談何容易,而且一株細細的水稻上,又藏著四萬多個基因,要找到那個關鍵的基因,更不容易。

“像大海撈針一樣!敝袊茖W院院士林鴻宣,雖然已經(jīng)在破解水稻基因密碼的道路上走了近四十年,但他卻依然在繼續(xù)。

“那時糧食非常緊張,研究水稻意義更大”

1960年,林鴻宣出生在海南東昌農(nóng)場,從小學到高中都是農(nóng)場學校,一直沒有離開過農(nóng)場。直到1979年9月,林鴻宣考入夢寐以求的華南農(nóng)學院(現(xiàn)華南農(nóng)業(yè)大學)農(nóng)學系,這讓他有機會接觸到遺傳學的奧秘。

“因為水稻是口糧嘛,那時候溫飽都有問題,糧食非常緊張,我想研究水稻的意義更大一點。”本科畢業(yè)設計時,每位學生都要選一種作物進行研究,水稻、小麥、玉米都可以,林鴻宣選擇了水稻。

就這樣,林鴻宣從本科畢業(yè)開始,走上了“做水稻”的科研道路,而這,一干就是近四十年。

林鴻宣在水稻田試驗。

為了學到更多的水稻遺傳育種學知識,林鴻宣報考了中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院,并如愿來到中國水稻研究所深造,之后他又考取了博士。林鴻宣回憶,“當時已經(jīng)結(jié)婚,孩子還小,都是等小孩睡了之后再看書!1997年8月,林鴻宣又前往日本國立農(nóng)業(yè)生物資源研究所水稻基因組計劃項目(RGP)進行博士后研究。

2000年,還在日本的林鴻宣了解到中科院植物生理生態(tài)研究所(現(xiàn)中科院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心)正在招聘人才,他說:“我當時非常激動,覺得這是一個發(fā)揮專長、為國效力的好機會,出國幾年,希望能回來為國家做點事。”

2001年,林鴻宣進入中國科學院植物生理生態(tài)研究所,開始從事水稻重要復雜性狀遺傳與功能基因組學研究。

“做實驗到田里面,要更接地氣”

在日本時,林鴻宣主要研究水稻抽穗期性狀,回國后,他卻改變了研究方向,轉(zhuǎn)而研究水稻抗逆性狀和產(chǎn)量性狀。

為什么?林鴻宣解釋道:“這是對我們國家更重要的性狀,研究這些性狀,對解決糧食作物的實際生產(chǎn)問題非常有意義!

抗逆性是植物對抗不良的外部環(huán)境非生物因素所具備的能力,如抗旱、抗鹽堿、抗高溫等。我國鹽堿地多,高溫、干旱都會直接影響到水稻生產(chǎn),而找到抗逆優(yōu)良基因,可以提高水稻產(chǎn)量。

然而,這是一個難啃的“硬骨頭”。

尋找水稻的關鍵基因要通過大規(guī)模的實驗篩選鑒定,每年最熱的七八月間,林鴻宣都要親自帶著學生下到農(nóng)田里,觀察水稻生長性狀。“研究遺傳一定要有材料,沒有材料就會變成無米之炊! 林鴻宣跟學生強調(diào),“我們所做的基礎研究和農(nóng)業(yè)比較密切,必須要到大田里面,要更接地氣一點!

在取樣的季節(jié),早上六點多鐘起來,林鴻宣和助手單軍祥、葉汪薇及學生一起乘坐大巴去農(nóng)場, 20多個人,頂著炎炎烈日,在稻田里一株一株地取樣。草帽、毛巾、水田靴三件套,深一腳、淺一腳。學生董乃乾回憶:“林老師總是堅持到最后才走,傍晚時水稻倒在田里,非常不好收,林老師就一點一點地扒出來,一個株系一個株系對應好收起來!

“要耐得住寂寞,要有坐冷板凳的決心”

水稻一年只生長兩季,這就注定是一個漫長的周期。

在上海的松江農(nóng)場,五月份播種,六月份插秧,七月份采樣,九月份收種;在海南的南繁基地,十一月底播種,一月份采樣,四月份收種回來,年復一年……

稻子一天天成長,從綠油油到金燦燦,生命的軌跡緩慢向前,周而復始,也考驗著研究者的耐心和恒心。

林鴻宣與學生在實驗室。

林鴻宣坦言,少年時代聽聞陳景潤、居里夫人的故事對他影響很大。陳景潤經(jīng)過多年的計算,發(fā)表了“1+2”的詳細證明,樹立起哥德巴赫猜想研究上的里程碑。居里夫人從大量的礦石里面提煉鐳元素,通過十幾年的努力終于成功。這種心無旁鷺的鉆研精神一直引領和激勵著他在稻田里默默研究。

在林鴻宣看來,搞科研都要有“坐十年冷板凳”的決心,農(nóng)學更是如此。他回憶自己本科做畢業(yè)設計時,研究水稻的性狀遺傳,“靠一根尺子,到稻田里量性狀,只能做宏觀方面的統(tǒng)計分析,沒有進入到分子水平!

“水稻的周期非常長,我們做遺傳學研究,沒有六、七代以上的連續(xù)跟蹤和研究,不可能有可信的結(jié)果。”水稻研究,要耐得住寂寞,林鴻宣說:從幾萬個基因里找出目標基因,一年兩年做不出來,七八年才能成功!

“不學七年,不是農(nóng)學人”,博士畢業(yè)一般是五年,但林鴻宣帶的博士生,畢業(yè)都要達到七年這個最后年限。

“從追趕到領跑,要讓好的水稻基因打上中國印記”

厚積才能薄發(fā),林鴻宣從回國到出成果,一等就是五年。

2005年,林鴻宣帶領研究團隊在創(chuàng)建一系列的遺傳材料基礎上,首次成功克隆了水稻耐鹽QTL即SKC1基因,并且闡明作用機理,成為該領域的研究范例,揭開了水稻抗逆基因的奧秘。

林鴻宣回憶,當時國外一家雜志的編輯剛好來到上海,好奇是哪個實驗室做出來的,就托人找到他,并且希望能夠參觀實驗室。

“春種一粒粟,秋收萬顆子! 研究水稻的過程,也是以水稻為師的過程,耐心和堅持在漫長的等待中不斷被磨礪,終將迎來豐收的季節(jié)。

林鴻宣在稻田做實驗。

2007年,林鴻宣團隊成功克隆了控制水稻粒型的關鍵基因,揭示了相關分子遺傳機理,為作物高產(chǎn)育種提供了有價值的新基因。

2008年,林鴻宣團隊從“海南普通野生稻”中成功克隆了控制水稻株型馴化的關鍵基因,該研究首次闡明了水稻株型馴化的分子遺傳機理,為作物高產(chǎn)株型分子育種提供了新線索。

2015年林鴻宣研究組分離克隆了一個控制水稻抗熱的新基因,2021年他們剛剛又挖掘出另外一個水稻抗熱重要基因,并揭示了抗熱的分子調(diào)控新機制,為培育抗熱高產(chǎn)新品種提供了重要基因資源。

“基礎研究一定要發(fā)表論文,占領知識產(chǎn)權高地。”林鴻宣說,“這對我們國家還是非常重要的,從追趕到領跑,好的水稻基因要打上中國印記”。

截至目前,林鴻宣研究組在水稻關鍵基因方面已經(jīng)獲得18個重要專利。而中國在水稻基因組與功能基因組研究領域,經(jīng)過二十多年的發(fā)展,也走在了世界前列。

林鴻宣憶起1997年在日本做博士后,當時日本的水稻基因研究處于前列,而中國還有很大的差距。

如今,水稻已成為中國拿得出手的、可以在國際上比一比的研究領域。國際頂尖學術期刊《Nature plants》曾發(fā)表社論稱“中國水稻基因組與功能基因組,這個研究領域是國際領先的!

“這是別人說的,不是我們自己說的!绷著櫺院赖卣f。

“我們團隊在這個領域做出了一點貢獻,我覺得非常高興。”林鴻宣說:“科研不是一朝一夕的事,成果都是一步一個腳印走出來的。鍥而不舍,金石可鏤,這句話剛好符合我的性格,科研這么多年,我也碰到過很多困難,但做什么事情認對方向,一定要堅持下去!保▓D片由受訪者提供)     

(責編:王文娟、軒召強)

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