2022-07-05 09:53:00
“最近，我們團隊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。實驗人員會對稻種進行實驗室育苗監(jiān)測，跟蹤其生長情況……”剛見到記者，中國水稻研究所研究員王克劍便迫不及待地分享團隊的工作進展。
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。“我們團隊深耕無融合生殖水稻種子創(chuàng)制，致力于培育雜種優(yōu)勢固定作物。”他說。
雜交水稻對推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作出了重要貢獻，但由于其種子后代會發(fā)生性狀分離，無法保持雜種優(yōu)勢，因此種子公司必須每年花費大量的人力、物力和財力進行制種工作。
“無融合生殖能解決這個難題。”王克劍說，“無融合生殖是一種通過種子進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，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，國外科學(xué)家提出利用無融合生殖固定雜種優(yōu)勢的設(shè)想，隨即引發(fā)研究熱潮。然而，由于其形成機制復(fù)雜，科學(xué)家們鉆研多年，相關(guān)研究依然進展緩慢。
生長在江蘇農(nóng)村的王克劍，從小在稻田間奔跑，大學(xué)期間又在機緣巧合下“結(jié)識”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區(qū)的中國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)民不得不每年購買昂貴的雜交種子。
“理論上講，通過克隆種子進行無性繁殖，永久固定雜交種的雜種優(yōu)勢，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，以往研究進展緩慢的原因是實驗技術(shù)不成熟。
王克劍決定奮力一試。
不斷突破，努力實現(xiàn)從0到1再到10
實驗室內(nèi)的測試數(shù)據(jù)看似完美，一到田間實驗就狀況頻出——對農(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，團隊成員難免情緒低落。
對此，王克劍的處理方式是自我勉勵、帶頭反思、查漏補缺。項目攻堅期間，他帶領(lǐng)團隊成員在稻田和實驗室交替試驗，累了就在單位宿舍就近休息。
2018年，王克劍團隊利用基因編輯技術(shù)，敲除了秈粳雜交稻品種——“春優(yōu)84”中4個內(nèi)源基因，獲得了可以進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，實現(xiàn)了雜交水稻無融合生殖“從0到1”的關(guān)鍵突破。
彼時，“雜交稻之父”、中國工程院院士袁隆平對該成果給予了高度評價。
“從應(yīng)用角度來看，僅實現(xiàn)‘從0到1’的突破是不夠的。近兩年，我們?nèi)栽诟M這項研究，相繼建立了水稻多基因編輯系統(tǒng)，創(chuàng)建了多個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，目前團隊的研究進度處于4這一階段，正朝著小范圍生產(chǎn)的目標(biāo)邁進。
來源：科技日報
編輯：牛姣
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