洪恒飛  科技日?qǐng)?bào)記者 江 耘

“最近，我們團(tuán)隊(duì)正在整理剛從海南南繁基地收回來的雜交稻種，準(zhǔn)備這幾天播種下去，以查看無融合生殖水稻的綜合性狀。實(shí)驗(yàn)人員會(huì)對(duì)稻種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室育苗監(jiān)測(cè)，跟蹤其生長(zhǎng)情況……”剛見到記者，中國(guó)水稻研究所研究員王克劍便迫不及待地分享團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)展。

過去十幾年，“雜交水稻種子”幾乎占據(jù)了王克劍人生的全部。“我們團(tuán)隊(duì)深耕無融合生殖水稻種子創(chuàng)制，致力于培育雜種優(yōu)勢(shì)固定作物。”他說。

(相關(guān)資料圖)

雜交水稻對(duì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作出了重要貢獻(xiàn)，但由于其種子后代會(huì)發(fā)生性狀分離，無法保持雜種優(yōu)勢(shì)，因此種子公司必須每年花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行制種工作。

“無融合生殖能解決這個(gè)難題。”王克劍說，“無融合生殖是一種通過種子進(jìn)行無性繁殖的生殖方式，可以隨著世代更迭而不改變雜交品種的雜合基因型，從而固定雜種優(yōu)勢(shì)，這將給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一次新的革命。”

面向需求，解決農(nóng)戶生產(chǎn)難題

上世紀(jì)三十年代，國(guó)外科學(xué)家提出利用無融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)的設(shè)想，隨即引發(fā)研究熱潮。然而，由于其形成機(jī)制復(fù)雜，科學(xué)家們鉆研多年，相關(guān)研究依然進(jìn)展緩慢。

生長(zhǎng)在江蘇農(nóng)村的王克劍，從小在稻田間奔跑，大學(xué)期間又在機(jī)緣巧合下“結(jié)識(shí)”農(nóng)學(xué)，尤其在發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)的妙趣后，決心在此領(lǐng)域繼續(xù)深造。2009年，在中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲得博士學(xué)位后，他選擇留所工作，開展水稻前沿基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)研究。

2013年，王克劍遵循導(dǎo)師“面向生產(chǎn)需求，迎接更多挑戰(zhàn)”的建議，毅然南下，在位于浙江省杭州市富陽(yáng)區(qū)的中國(guó)水稻研究所任研究員，將基因組編輯以及無融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)作為研究方向。

入職后，王克劍做的第一件事是下鄉(xiāng)。他走進(jìn)田間地頭，和水稻種植戶交流。農(nóng)戶們向他“投訴”最多的，就是雜交作物的育種問題——雜交水稻的優(yōu)良基因不能遺傳給下一代，農(nóng)民不得不每年購(gòu)買昂貴的雜交種子。

“理論上講，通過克隆種子進(jìn)行無性繁殖，永久固定雜交種的雜種優(yōu)勢(shì)，將大幅降低制種成本，也就能減輕農(nóng)戶負(fù)擔(dān)。”王克劍認(rèn)為，雜交水稻無融合生殖并非不可行，以往研究進(jìn)展緩慢的原因是實(shí)驗(yàn)技術(shù)不成熟。

王克劍決定奮力一試。

不斷突破，努力實(shí)現(xiàn)從0到1再到10

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)試數(shù)據(jù)看似完美，一到田間實(shí)驗(yàn)就狀況頻出——對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科研人員而言，這種情況不可避免，但一次次的推倒重來，團(tuán)隊(duì)成員難免情緒低落。

對(duì)此，王克劍的處理方式是自我勉勵(lì)、帶頭反思、查漏補(bǔ)缺。項(xiàng)目攻堅(jiān)期間，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員在稻田和實(shí)驗(yàn)室交替試驗(yàn)，累了就在單位宿舍就近休息。

2018年，王克劍團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)，敲除了秈粳雜交稻品種——“春優(yōu)84”中4個(gè)內(nèi)源基因，獲得了可以進(jìn)行無融合生殖的水稻材料，建立起水稻無融合生殖體系，得到雜交稻的克隆種子，實(shí)現(xiàn)了雜交水稻無融合生殖“從0到1”的關(guān)鍵突破。

彼時(shí)，“雜交稻之父”、中國(guó)工程院院士袁隆平對(duì)該成果給予了高度評(píng)價(jià)。

“從應(yīng)用角度來看，僅實(shí)現(xiàn)‘從0到1’的突破是不夠的。近兩年，我們?nèi)栽诟M(jìn)這項(xiàng)研究，相繼建立了水稻多基因編輯系統(tǒng)，創(chuàng)建了多個(gè)變體基因組編輯系統(tǒng)，大幅提高了水稻遺傳重組頻率。”王克劍表示，按研究程度劃分，如果將10視作達(dá)到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化水平，8視作小范圍生產(chǎn)水平，目前團(tuán)隊(duì)的研究進(jìn)度處于4這一階段，正朝著小范圍生產(chǎn)的目標(biāo)邁進(jìn)。

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