李家洋:“中國飯碗”的守望者

 

  作者陳芳、董瑞豐,張素

  出處:《巨變:中國科技70年的歷史跨越》第一章第三節《“中國飯碗”的守望者》和中國科技報《做用得上、有影響的成果——從尋覓理想水稻看原始創新》

     

  人口大國吃飽了 

  一粒糧,關乎家與國。 

  洪范八政,食為政首。我國是個人口眾多的大國,解決好吃飯問題始終是頭等大事。 

  20世紀60年代,罕見的天災席卷了中國。糧食,簡簡單單的兩個字鑄成了中華大地上最沉痛的呼喊。對于餓極連草根、樹皮都可以拿來充饑的災民來說,一碗米,是難以企及的奢望。 

  關鍵時刻,小小的糧食也會絆倒巨大的中國 

  甚至直到20世紀70年代,9億多中國人,不到兩成的城市人口靠各種票證獲取糧食和副食;其余八成多農民中,相當一部分還在餓肚子。 

  誰來養活中國?

  美國作家萊布斯·布朗以歷史為模板描繪中國2030年時的農業景象——產不足供,10多億人的口糧需要全世界來供給。 

  這樣的詰問,不僅激發起一些人心底根深蒂固對黃禍的恐慌情緒,也為所謂的中國崩潰論推波助瀾。 

  世界憂心忡忡一一中國如何把飯碗牢牢端在自己手中”?

  布朗顯然對中國農業的了解不夠深入,對中國的科技創新也缺乏信心。他沒有預料到,這個東方大國會在糧食領域取得這么多革命性的進展。 

  雜交水稻之父袁隆平從稻田中走來了,中國小麥遠緣雜交之父李振聲從麥地里走來了 

  從風華正茂的年輕人到耄耋老人,他們一相承,幾十年來滴落在土地上的汗水,澆灌出雜交水稻、優質小麥、抗蟲棉等碩果,不僅解決了國人溫飽,更讓一顆顆金種子走出國門。 

  歷史的趨勢永遠向前。創新者們總會甩開至暗時刻,迎來黎明曙光。 

  如今,外國人眼中的東方魔稻,已成為維護世界糧食安全的積極力量。袁隆平們成功解決了人類近四分之一人口的吃飯問題,糧食總產量不斷實現連增,中國種子遍布全世界30多個國家和地區,給渴望溫飽的人帶去了希望。 

  與大地貼得更近,看天空才會更遠。 

  正是有了他們半個多世紀的不懈求索,我們オ有了今天的底氣,可以響亮地喊出:中國將飯碗牢牢端在自己手中。 

  “中國飯碗的守望者 

  民以食為天、糧以種為先。優質高產的種子是豐收的基礎。 

  在這場端穩中國飯碗的挑戰中,袁隆平、李振聲不是獨自在戰斗。 

  禾田道路上,鐫刻著中國飯碗守望者的精神與力量。 

  1.綠色超級稻 

  很長一段時間以來,能夠走進公眾視野的農業新聞,往往是諸如水稻產量打破世界紀錄玉米產量再創歷史新高等產量突破的消息。但在現今這個糧食匱乏問題不再突出的時代,量上去了,品質如何的追問,被越來越多地拋出來。 

  高產與優質,難道如同魚與熊掌難以兼得?這是擺在世界育種科學家面前的一道難題。 

  201818日,一個和有關的科學研究登上了我國科技的最高領獎臺 由中國科學院院士、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員李家洋領銜的分子設計育種項目團隊摘得了2017年度國家自然科學等獎。 

  同一年,李家洋又與袁隆平、張啟發一起,因系統性地研究水稻特定性狀的分子機制和采用新技術選用高產優質水稻新品種的開拓性貢獻,獲得了未來科學大獎。 

  水稻高產優質性狀形成的分子機理及品種設計,項目全稱聽上去略有些拗口,但研究的問題卻很接地氣,破解糧食生產優質不高產,高產不優質的矛盾難題。有專家評價,這個研究是引發一場新綠色革命的開端。 

  說起綠色革命,人們最為熟悉的莫過于我國以袁隆平為首的科研團隊完成的雜交水稻技術突破。而更早的綠色革命則要追溯到20世紀60年代,由美國植物病理學家諾曼·博洛格開創。 

  博洛格一共試驗了10年時間,做了6000次小麥雜交育種實驗,最終培育出豐產、抗銹小麥品種,促進了世界性的小麥增產。他絕大多數時間都在發展中國家生活,在田間地頭工作,為的就是試圖戰勝人類最大的敵人——饑餓,他也因此被譽為綠色革命之父。 

  隨著生活水平的不斷提高,人們對糧食的質量提出了新要求,不僅要吃飽,而且要吃好,還要吃健康的食品。新的綠色革命應運而生,李家洋團隊的分子設計育種開始邁出步伐。 

  從宏觀上來看,科學家要找到水稻質與量的完美協調點;而從微觀層面來看,科學家就是要找到決定這個協調點的基因或者說分子。不同品種的水稻有不同的特性,有的抗倒伏,有的抗蟲,有的更高這些特性通常由某些基因決定??傻降资悄膫€基因決定了水稻在某一方面擁有與眾不同的優勢,人類此前并不清楚。 

  同樣,在千百年的種植歷史中,人們總結出穗數”“粒重”“黏稠度”“糊化溫度等衡量水稻產量與品質的若干個關鍵指標。不過,這些衡量指標與哪些基因一一對應,就不得而知了。 

  顯然,想要調和水稻的矛盾并非易事。如果某一個基因對應一個性狀,上萬個基因組合在一起,產生的可能性就是一個天文數字,這就是李家洋團隊要破解的基因密碼”!

  一顆種子看起來很小,但要真正把它做好并不容易,具有很高的科技含量。 

  可以打個比方,來比較常規育種與分子育種的區別: 

  常規育種好比在相親時海選:科學家不知道哪個基因控制哪種性狀,只能靠經驗,通過最后的結果說明哪些基因組合是好的,這個過程非常漫長。 

  如今的分子育種則是從經過層層篩選之后的優秀對象里選擇:科學家知道什么基因在控制何種性狀后,就像搭積木一樣,將超高產、品質改良和抗性提升等優勢基因組裝起來,雜交出一種前所未見的超級水稻。 

  如果說,常規育種需要7-8年才能選出育種材料,那么,分子育種技術能將其縮短到34年甚至更短,實現了快速、定向、高效培育系統改良的作物新品種,實現精確育種。 

  李家洋認為,科學進步的浪潮一旦形成,將給千千萬萬人的生活帶來不可思議的變化,但唯有創新的布道者,能引領和把握這樣的浪潮。 

  經過多年努力,李家洋帶領研究團隊找到了一個關鍵基因IPA1,這是調控理想株型的分子模塊。 

  未來,李家洋的團隊還將朝著量身定制的方向努力。比如,針對糖尿病人等特殊人群,可以找到那個關鍵基因,然后設計研制高抗性淀粉的水稻。他還希望賦予米飯從主食跨界營養品的雙重身份,這就需要研發出鋅、鐵、葉酸等重要營養元素含量高的水稻新品種。

  選擇走上一條與水稻、分子育種密不可分的道路,李家洋的經歷濃縮了一代知識分子的人生選擇。 

  1982年,李家洋畢業于安徽農學院,兩年后,他獲得中科院遺傳與發育生物學研究所的碩士學位,赴美國布蘭迪斯大學讀博士。 

  得知李家洋獲得美國大學錄取通知書的消息,中科院遺傳與發育生物學研究所當時的老所長胡含沒有絲毫猶豫,表示支持他出國。同時,胡含也希望他能夠學成歸國。李家洋同樣沒有絲毫猶豫,當場作出承諾。 

  不過,當他結束在美國康奈爾大學湯普遜植物研究所的博土后研究,正準備回國時,各方面的反饋信息并不樂觀。在一次中國留學生的聚會上,一位同行跟他分享了自己不太成功的歸國經驗,并對他說:現在國內還不具備做植物分子遺傳學這種先進科研的條件,你是不是應該好好考慮一下?李家洋經過慎重考慮,仍然做出回國的決定。他后來回憶,回國的初衷不能變,但可能要改變自己的目標:不必對自己今后的學術成就抱有太多期望,回國之后要做一塊鋪路石,鋪路石是能夠真正鋪在大道上讓它熠發光,還是不小心掉到一個小溝塘里沒什么用,都要做好思想準備。 

  1994年,李家洋回到祖國,一度面臨艱苦的科研環境。一位美國名校畢業的歸國博士,上上下下所有的科研啟動資金合在一起,總共不到10萬元。 

  李家洋沒有抱怨,他用這筆微薄的啟動經費開始了實驗室建設。經過不懈努力,研究逐漸走上正軌。最早研究模式植物的他,如今全身的回歸稻田,就是為億萬人民的溫飽做出努力。2010年,李家洋團隊克隆出了控制水稻株型的基因IPA1,除此之外還確定了控制水稻莖稈數量和淀粉合成等重要性狀的關鍵基因。 

  回顧從經歷文化大革命,到恢復高考、改革開放、出國留學,再到學成歸國走上科研之路并獲得一些成果,李家洋感慨萬千,這一代人經歷了一個怎樣翻天覆地的歷史變化。未來中國應能夠培育出更多智能型作物,有更多高產、優質的新品種,去滿足國人的吃飽、吃好問題,他堅信,沿著一條由科技創新鋪就的大道,未來中國將繼續走向世界前沿。 

 

誦讀人:遺傳發育所 孟菲 黨務主管,王健 助理工程師

    

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