让百姓“有得吃”“吃得饱”“吃得好”

来源：科技日报   发布者：亦云   日期：2015-02-16  

　　2月10日，由国家科学技术部基础研究管理中心等部门组织的“2014年度中国科学十大进展”揭晓，南京农业大学万建民教授课题组研究成果“阐明独脚金内酯调控水稻分蘖和株型的信号途径”入选，并位列“中国科学十大进展”首位。 　　二十年磨一剑。万建民教授团队深入发掘出水稻广亲和、早熟和显性矮秆基因，开发相应分子标记和育种技术，成功培育籼粳交高产水稻新品种，解决了中国百姓不断提高的食品需求： “有得吃”“吃得饱”“吃得好”。 　　研究聚焦粮食安全，推动了中国乃至全球农业和生命科学领域相关研究的最新进展。奖项、名誉的光环之外有着怎样的科研坚守？在可以预见的下一个十年，团队的科研将往何处去，这期间会涌现多少科研新星绽放光彩？带着这些疑问，记者采访了万建民教授团队。 　　破解“籼粳交”杂种优势有效利用难题 　　由于气候条件的差异，我国的水稻产区呈现“北粳南籼”的分布态势，即北方稻区以种植粳米为主，南方稻区则多种植籼米。研究表明，相比“粳粳型”或“籼籼型”亚种内杂种，水稻籼粳亚种间杂种具有强大的杂种优势，一亩地增产达15%—30%。但籼粳杂种存在育性差、结实率低、植株偏高、易倒伏等问题，限制了籼粳杂种优势的有效利用。 　　万建民教授团队此次获奖的项目就是围绕这一问题展开，经过20多年的科研攻关，将上述难题一一攻克。一是发掘出17个不育位点及广亲和基因，并发明相应分子标记，聚合广亲和基因，创制广亲和恢复系和粳型亲籼不育系，组配的籼粳交组合结实率稳定在85%以上，有效解决了籼粳杂种半不育难题。二是发掘早熟基因，提出基于感光基因型和光钝感基因的分子设计方法，设计最佳育种方案，获得理想熟期的籼粳交新组合，解决了籼粳杂种超亲晚熟问题。三是发掘显性矮秆及株型关键基因，克隆半显性矮秆基因，阐明其控制株型的作用机理；克隆控制株型关键基因，明确其作用机理；开发相应分子标记，为培育籼粳交理想株型奠定基础。 　　简而言之，就是围绕水稻的育性、熟期和株型，通过对携带优质基因分子的挖掘、标记，再重新聚合的方式，培育出高产优质的籼粳新品种。项目组赵志刚教授告诉记者，与传统的育种手段相比，分子标记聚合技术的优势主要体现在两个方面：一是可以将水稻培育周期缩短1—2年，加快了培育速度；二是提高了聚合优良水稻性状的准确性，是一条有效克服“籼粳交”杂种优势有效利用难题的技术途径。 　　通过构建分子标记聚合育种技术体系，万建民教授团队综合籼粳水稻品种的优势，从籼粳杂交后代中选育出粳稻品种3个，其中“宁粳3号”和“宁粳4号”分别被农业部评为超级稻新品种和超级稻主导品种。就目前品种通过情况来说，推广面积超过100万亩的水稻就是“大品种”，据不完全统计，“宁粳3号、宁粳4号”在全国的推广面积已累计超过2000万亩。 　　团队还通过聚合广亲和基因和早熟基因，培育广适强优恢复系W107，组配的协优107和Ⅱ优107分别通过国家和安徽省审定，2006年协优107在云南省永胜县1.13亩上创亩产1287公斤的世界最高记录。 　　从“有得吃”到“吃得饱”，再到“吃得好” 　　水稻的抗性、产量以及品质，是万建民团队的科研关键词，这也对应着中国百姓不断提高的食品需求：首先得“有得吃”，其次要“吃得饱”，温饱之后，是如何“吃得好”。 　　位于长江中下游的江苏，是富足的鱼米之乡，“有得吃”似乎不应该成为问题，但由于缺乏广谱抗性品种以及气候等多种因素，导致病虫害发生频繁。例如2004年，由水稻害虫灰飞虱介导的条纹叶枯病在江苏大面积暴发，发病面积达2300多万亩，绝收面积7.8万亩，对水稻生产造成严重损失。万建民教授团队与江苏省农业科学院等水稻育种单位协作攻关，建立了规模化水稻条纹叶枯病抗性鉴定技术体系，进行抗条纹叶枯病水稻种质与基因/QTL挖掘，创建了抗条纹叶枯病分子标记育种技术体系；选育系列抗条纹叶枯病高产优质水稻新品种，实现了南方粳稻区的快速应用，有效解决了我国南方粳稻区受条纹叶枯病危害的难题。“抗条纹叶枯病高产优质粳稻新品种选育及应用”成果因而获得2010年国家科技进步一等奖。 　　围绕水稻抗性基因研究，团队的科研攻关步伐并未停止，2014年成功克隆出第一个水稻抗条纹叶枯病基因STV11，并阐述了该基因的功能，成果在2014年9月10日国际权威刊物《自然通讯》上在线出版。在水稻抗褐飞虱研究上取得重要进展，克隆了水稻抗褐飞虱基因Bph3，并阐明了该基因的功能，2014年12月8日，国际权威刊物《自然生物技术》在线出版。刘裕强副教授告诉记者，“过去依靠分子标记的选育抗病虫品种，相当于只知道抗病虫基因在哪座城市，而现在知道了抗病虫基因门牌号码，将可以实现抗病虫品种的精确选择，育种效率更高，更可靠，进度更快。” 　　有米吃了，什么米才叫好吃？什么人群适合食用什么稻米？这成了万建民教授团队近年来研究的又一突破口。2004年，万建民教授受任“全球营养强化项目”负责人，开始针对大米的多样化需求，培育适合特殊人群食用的大米。如针对肾脏病人开发谷蛋白含量低于4%的低蛋白大米，针对糖尿病人研制的不容易转化为糖的“高抗性淀粉”大米，此外，还在提升大米的口感和营养品质上下工夫，包括改变大米的粘性、弹性和韧性，提升大米中营养营养元素的含量，适应现代人个性多样的主食需求。 　　“想偷懒的学生，不敢来我的团队” 　　1月10日，开完国家科技进步奖表彰大会的后一天，和无数个平常的周末一样，万建民搭乘当天最早一班航班，回到南京，刚下飞机就一头扎进了实验室。在学校门卫师傅眼中，万老师此行回宁，和往常一样的脚步匆匆，一样的表情严肃，唯一不同的，只是手里多了个大红本本。 　　因为身兼中国农科院作物研究所所长的职位，万建民与南农研究生们沟通的时间放在了周末，“周六最早航班回宁，周日最晚航班回北京，这样的节奏一周都没有打破，我的日程表中，没有‘周末’这一说。” 　　2013年12月以来，短短的一年多时间，万建民教授团队在影响因子9以上的国际权威期刊相继发表重要论文，文章的第一作者大多是项目组的年轻教授、副教授以及博士研究生，万建民为通讯作者。 　　在外人看来，这是一支名副其实的科研高产梦之队，作为团队领头羊，万建民有着怎样的带队经验可供分享？“要进我的团队，无非就是两条，勤奋+兴趣，兴趣可以培养，关键是勤奋。想偷懒的学生，不敢来我的团队。” 　　万建民看重的“勤奋”也对应着其带队作风的“严格”，除了每周抽出固定的时间和学生沟通科研进展外，在他的课题组，对科研进展的定期汇报必不可少，博士生平均一个月一次研究汇报，一年平均两次实验室全体成员的集中汇报，这个“规矩”雷打不动。 　　万建民看重“言传声教”，自我要求的严格正在慢慢影响他的学生，这也深得其在日本京都大学攻读博士时的导师池桥宏先生的衣钵。“我的博士论文被池桥先生改动了25次，每一次都是在我的打印稿上亲笔修改，大到内容数据，小到文字语法，25天每天一稿，这令我深受感动。” 　　在导师的影响下，万建民课题组的成员也都在这片可遇不可求的科研农田上，明确了各自的版图，数十年如一日地躬耕不辍。 　　对于未来的研究方向，万建民方向明晰，“纯碎象牙塔的研究是不会产生认同的，我们团队要做的就是紧紧围绕国家经济发展和社会重大民生需求，去攻关、去开拓，真正惠及这片土地上的农民百姓。”

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