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《青年说》第二十三期

科技强农|“一粒种子可以改变一个世界”

张桂贵 方经纶 实习生罗坷欣 郝灵蕴 李宇嘉
2022年08月26日10:50 | 来源:人民网

“一粒种子可以改变一个世界,一项技术能够创造一个奇迹。”

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

1983年出生的王克剑已是中国农科院科技创新工程“基因组编辑及无融合生殖”团队的首席科学家。王克剑和他的团队使杂交水稻的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”。他也因此获得了2020年陈嘉庚青年科学奖,这是该奖项自设立以来,第一次授予农业领域的青年科学家。

站在人民网《青年说》栏目舞台上,王克剑面对镜头,侃侃而谈:“如果说袁隆平的愿望是让人类摆脱饥荒,让天下人都能吃饱饭,那我的愿望是借袁隆平先生的成果再进一步,让杂交稻的制种变得更加简单。”

王克剑1983年出生于江苏盐城,跟很多农村的孩子一样,稻田是他儿时最深刻的记忆。

“我是否还要再过一遍父辈们的生活?”王克剑曾经的梦想就是走出农村,过上远离泥土的生活。然而似乎是命运故意安排,高考后,王克剑被扬州大学农学专业录取,与热门的金融、计算机等专业擦肩而过。


王克剑在田间观察杂交稻生长情况。受访者供图

大学期间的一次实习经历,让王克剑了解到遗传学研究的妙趣,同时也认识到我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去研究、去解决。一股蛰伏已久的热情就这样被唤醒了。“我开始憧憬着在农业领域踏出自己的足迹,即便回到田间,也可以做出我的贡献,找到我的价值。”

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,他留院工作,主要开展水稻生殖发育的研究,为之后的无融合生殖研究打下了牢固的地基。

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


王克剑(中)带队参加中国水稻研究所组织的插秧比赛。受访者供图

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

从育种家和种子企业的角度来看,因为制种的过程极为繁琐复杂,每年在制种工作上投入的人力、物力始终都是不小的成本,一旦遇到不利的天气,甚至会导致杂交制种失败,给种子安全带来很大隐患。“实现杂交稻优势的稳定遗传,解决制种难题的想法深深烙在了我心里。”

当时,并非无人关注到这个难题,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,都曾经设立专门的国际攻关项目,这个方向一度成为当时最热门的研究领域之一,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研究积累,带领团队探索通过克隆种子实现杂交稻的稳定育种。

“科研探索就像走钢丝,常常要面对实验失败、经费花完等艰难时刻。”王克剑说,对于刚成立的团队而言,开展该冷门方向研究就意味着极高的失败风险,所幸的是,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各项保障和支持。

科研中,王克剑和他团队的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。尽管理论设计得很完美,但最后的实验结果总是与预期不一样。实验室里完美无缺的测试数据一到田间实验总又会出现各种问题,一切只好推倒重来……

“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,我们最终在杂交稻中,找到了跟遗传信息交流相关的4个关键基因。这4个基因同时失活以后,在它的后代中就可以获得无性繁殖的克隆种子,这些种子的性状和上一代杂交稻是一模一样的。”一块“硬骨头”就这样被“啃”下了。


王克剑向袁隆平院士汇报科研进展。受访者供图

2019年,在《自然-生物技术》杂志上以封面故事发表的一篇成果宣告了王克剑带领的团队利用基因编辑技术建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,它标志着杂交稻无融合生殖技术从0到1的关键突破终于实现。这个成果一旦成熟将大幅降低杂交稻育种的成本,同时也让今后种植杂交稻的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可行性,是无融合生殖研究领域的重大突破。’同时,袁先生还鼓励我们‘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,他激动异常。他说,袁老的来电给大家增添了一份温暖动力,促使团队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,但是从杂交稻种子克隆成功,到投入生产实践,还有很长的一段路要走。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。 

(责编:张桂贵、贺迎春)

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