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科技强农|“一粒种子可以改变一个世界”

中国水稻研究所科研楼里的(de)这句标语,默默影响着一位在此从事水稻育种技术研究的(de)年轻人(ren),他(ta)叫王克剑。

1983年出生的(de)王克剑已是(shi)中国农科院科技(keji)创新工程“基因组编辑及无融合生殖”团队(tuandui)(dui)的(de)首席科学家。王克剑和他(ta)的(de)团队(tuandui)(dui)使杂交水稻的(de)自留种从不可能变成理论可能,从0到1攻克了世界级“种子难题”。他(ta)也因此获得了2020年陈嘉庚青年科学奖,这是(shi)该奖项自设(she)立以来,第一次授予农业领域的(de)青年科学家。

站在人(ren)民网《青年说》栏目舞台上,王克剑面对(dui)镜头,侃侃而谈:“如果说袁隆平的(de)愿望是(shi)让人(ren)类摆脱饥荒,让天下人(ren)都能吃饱饭,那我(wo)的(de)愿望是(shi)借袁隆平先生的(de)成果再进一步,让杂交稻的(de)制种变得更加简单。”

王克剑1983年出生于江苏盐城,跟很多农村的(de)孩子一样,稻田是(shi)他(ta)儿时最深刻的(de)记忆。

“我(wo)是(shi)否还要再过一遍父辈们(men)的(de)生活?”王克剑曾经的(de)梦想就是(shi)走出农村,过上远离泥土的(de)生活。然而似乎是(shi)命运故意安排,高考后,王克剑被扬州大学农学专业录取,与热门的(de)金融、计算机等专业擦肩而过。

大学期间的(de)一次实习经历,让王克剑了解到遗传学研究的(de)妙趣,同时也认识到我(wo)国农业相较于发达国家仍非常落后,有很多问题需要年轻人(ren)去研究、去解决。一股蛰伏已久的(de)热情就这样被唤醒了。“我(wo)开始憧憬着在农业领域踏出自己的(de)足迹,即便回到田间,也可以做出我(wo)的(de)贡献,找到我(wo)的(de)价值。”

此后,经过不懈努力,王克剑顺利考入中国科学院遗传与发育生物学研究所,在完成了硕博连读后,他(ta)留院工作,主要开展水稻生殖发育的(de)研究,为之后的(de)无融合生殖研究打下了牢固的(de)地基。

2013年,王克剑放弃出国机会,加入到中国水稻研究所,也就是(shi)在这里,杂交稻无融合生殖从0到1的(de)种子梦也逐渐“生根发芽”。

王克剑在田间走访调研中,留意到因“制种难”而导致“种子贵”的(de)现象,即杂交品种虽然具有产量高、抗逆性强等诸多优势(youshi),但其后代会发生性状分离,优势(youshi)无法遗传,种植后无法将其后代留种用作下一年使用。若想种植高产量的(de)杂交稻,每年都得花上一笔不菲的(de)成本购买新种子。常规稻种只需三四元一斤,而杂交稻种的(de)单价通常要三四十元一斤,好(hao)的(de)甚至要一百多元一斤。

从育种家和种子企业(qiye)的(de)角度来看,因为制种的(de)过程极为繁琐复杂,每年在制种工作上投入的(de)人(ren)力、物力始终都是(shi)不小的(de)成本,一旦遇到不利的(de)天气,甚至会导致杂交制种失败,给种子安全带来很大隐患。“实现杂交稻优势(youshi)的(de)稳定遗传,解决制种难题的(de)想法深深烙在了我(wo)心里。”

当时,并非无人(ren)关注到这个难题,国际水稻研究所、国际玉米小麦改良中心等国际知名研究机构,都曾经设(she)立专门的(de)国际攻关项目,这个方向一度成为当时最热门的(de)研究领域之一,然而相关研究一直未能取得实质性突破,这个研究方向也由热变冷。

面向世界农业科技(keji)前沿、面向国家农业重大需求。王克剑决定利用自己多年在遗传领域的(de)研究积累,带领团队(tuandui)(dui)探索通过克隆种子实现杂交稻的(de)稳定育种。

“科研探索就像走钢丝,常常要面对(dui)实验失败、经费花完等艰难时刻。”王克剑说,对(dui)于刚成立的(de)团队(tuandui)(dui)而言,开展该冷门方向研究就意味着极高的(de)失败风险,所幸的(de)是(shi),这个项目得到了中国水稻研究所和所在国家重点实验室的(de)各项保障和支持。

科研中,王克剑和他(ta)团队(tuandui)(dui)的(de)成员经常两点一线奔波于稻田和实验室,两头交替进行实验。尽管理论设(she)计得很完美,但最后的(de)实验结果总是(shi)与预期不一样。实验室里完美无缺的(de)测试数据一到田间实验总又会出现各种问题,一切只好(hao)推倒重来……

“无数次看着希望出现继而又跌进谷底,反复失败,反复总结,再反复试验之后,我(wo)们(men)最终在杂交稻中,找到了跟遗传信息交流相关的(de)4个关键基因。这4个基因同时失活以后,在它(ta)的(de)后代中就可以获得无性繁殖的(de)克隆种子,这些种子的(de)性状和上一代杂交稻是(shi)一模一样的(de)。”一块“硬骨头”就这样被“啃”下了。

2019年,在《自然-生物技术》杂志上以封面故事发表的(de)一篇成果宣告了王克剑带领的(de)团队(tuandui)(dui)利用基因编辑技术建(jian)立了无融合生殖体系。中国科学家成功获得了杂交水稻克隆种子,它(ta)标志着杂交稻无融合生殖技术从0到1的(de)关键突破终于实现。这个成果一旦成熟将大幅降低杂交稻育种的(de)成本,同时也让今后种植杂交稻的(de)农民自留种子成为可能。

“袁隆平院士为此专门致电表示祝贺,并高度评价了研究成果,袁先生说‘这项工作证明了杂交稻进行无融合生殖的(de)可行性,是(shi)无融合生殖研究领域的(de)重大突破。’同时,袁先生还鼓励我(wo)们(men)‘再接再厉,早日将该成果应用到生产中。’”当王克剑回忆这件事时,他(ta)激动异常。他(ta)说,袁老的(de)来电给大家增添了一份温暖动力,促使团队(tuandui)(dui)把这项科研成果转化工作进一步落实到位。

“尽管现在已经取得了突破,但是(shi)从杂交稻种子克隆成功,到投入生产实践,还有很长的(de)一段路要走。前方可能依旧困难重重,但只要有种子,就会有希望。”王克剑说。

张桂贵 方经纶 实习生罗坷欣 郝灵蕴 李宇嘉 【编辑:陈文韬】

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