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。
雜交水稻對推動農業(yè)生產作出了重要貢獻,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,這將給農業(yè)生產帶來一次新的革命。”
面向需求,解決農戶生產難題
上世紀三十年代,國外科學家提出利用無融合生殖固定雜種優(yōu)勢的設想,隨即引發(fā)研究熱潮。然而,由于其形成機制復雜,科學家們鉆研多年,相關研究依然進展緩慢。
生長在江蘇農村的王克劍,從小在稻田間奔跑,大學期間又在機緣巧合下“結識”農學,尤其在發(fā)現遺傳學的妙趣后,決心在此領域繼續(xù)深造。2009年,在中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所獲得博士學位后,他選擇留所工作,開展水稻前沿基礎理論的系統研究。
2013年,王克劍遵循導師“面向生產需求,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,也就能減輕農戶負擔。”王克劍認為,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不成熟。
王克劍決定奮力一試。
不斷突破,努力實現從0到1再到10
實驗室內的測試數據看似完美,一到田間實驗就狀況頻出——對農業(yè)領域的科研人員而言,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,敲除了秈粳雜交稻品種——“春優(yōu)84”中4個內源基因,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,實現了雜交水稻無融合生殖“從0到1”的關鍵突破。
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。
“從應用角度來看,僅實現‘從0到1’的突破是不夠的。近兩年,我們仍在跟進這項研究,相繼建立了水稻多基因編輯系統,創(chuàng)建了多個變體基因組編輯系統,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)模產業(yè)化水平,8視作小范圍生產水平,目前團隊的研究進度處于4這一階段,正朝著小范圍生產的目標邁進。
來源:科技日報
編輯:牛姣