他把水稻种进太空,还建了一座近5万份的水稻基因宝库

2026-04-22 09:23来源: 人民日报

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  原标题:中国科学院院士钱前40余年潜心水稻种质资源领域——

  研究“奇形怪状”植株 打开“基因宝库”大门(弘扬科学家精神)

他把水稻种进太空,还建了一座近5万份的水稻基因宝库

  钱前在收集水稻种质资源材料。受访者供图

  人物小传

  钱前,1962年3月生,安徽安庆人,中国科学院院士,水稻种质资源专家,现任海南崖州湾国家实验室副主任。他长期从事水稻遗传资源发掘、重要农艺性状遗传基础解析及分子育种研究,带领团队创制了大规模的水稻突变体库和遗传分析材料,并向国内外上百家单位开放共享;主持构建了国际领先的水稻遗传研究平台,相关成果获国家自然科学奖一等奖、二等奖,国家科技进步奖二等奖等。

  海南三亚南繁育种基地内,科研人员干劲十足,一身汗一脚泥……不久前,由中国科学院院士钱前领衔培育的新型水稻“小薇”,在试验田里迎来丰收,实现亩产超400公斤。这种身高不足30厘米的超矮秆水稻,蕴含着巨大潜力:不仅适合高密度的工厂化“垂直农场”,更在问天实验舱完成了太空旅行,为未来的“太空农场”播下了希望。

  从一株奇特的“小矮稻”,到广袤宇宙的“太空农场”,这背后,是钱前在水稻种质资源领域四十余载的漫漫求索。

  创制包含近5万份材料的水稻突变体库

  追求完美的基因——更高产、更健壮,在传统种质研究中似乎是天经地义的。但在钱前的试验田里,他却对那些“病歪歪”“瘦弱”“奇形怪状”的植株情有独钟。

  “经常有人开玩笑,说别人的水稻都又高又壮,你怎么净挑这些不起眼的?”但在钱前看来,这些性状各异的“异类”,却是基因多样性最直观的体现。他举例说:“经典病例往往是某个医学领域的突破口。农学也是如此,一株水稻如果长得很健康,反而找不到研究的抓手。但通过精细研究‘奇形怪状’的突变体,就能知道是哪个基因出了问题,从而理解它的正常功能。一个突变体就是一把钥匙,能打开一扇基因功能的大门。”

  1998年,在种质资源圃里,一株名为“宝大粒”的水稻材料,让钱前眼前一亮。“它几乎与我等高,穗大秆壮、籽粒饱满,在田间格外醒目。”

  当时,基因克隆技术尚不成熟,但钱前敏锐地意识到,这个有着极端性状的“巨无霸”,可能隐藏着调控产量的关键密码。经过连续多代的杂交回交和精细定位,团队最终成功克隆了控制粒型的关键基因GS2,为水稻高产育种提供了全新的分子靶点。

  从与众不同的视角出发,钱前带领团队年复一年地在田间实践,最终创制了包含近5万份材料的水稻突变体库。“它就像一个巨型的图书馆,珍藏着水稻几万个基因的神奇故事,能让科研人员快速找到研究抓手,把复杂的性状拆解开来。”钱前说。

  为什么要如此执着于收集和创造这些千奇百怪的“基因”呢?

  “地球曾经历过无数次灾难,但生命总能延续,奥秘就在于基因的多样性。”钱前解释说。在他看来,每一个看似微不足道的基因,都可能蕴含着应对某种未知挑战的独特密码——有的能抵御干旱,有的能耐受盐碱。守护和丰富基因多样性,就是在为未来可能出现的各种危机储备宝贵的解题方案。

  “我们不知道未来会面临什么,但应对方案很可能就藏在这些看似不起眼的基因里。”钱前说。

  共享水稻遗传变异材料,助推水稻育种水平提升

  水稻突变体库创制的背后,是数十年如一日的艰辛积累。从上世纪90年代起,钱前团队就率先利用遗传诱变构建了大量水稻遗传变异材料,建立起了高产、优质、高抗水稻分子育种亲本资源库,以及国际上第一套籼稻背景的近等基因系。

  “每一个材料的创制,都非常艰难。”钱前说,酷暑之下,水稻田里的温度常常能超过40摄氏度,“我们顶着烈日,像寻宝一样一棵苗一棵苗地找出来,像照顾孩子一样一粒种子一粒种子地收回来。”然而,面对这些凝结了无数心血的宝贵材料,他却做出了一个令人钦佩的决定:开放共享。

  “说没有顾虑,是不可能的。”钱前坦言,“但在当时的环境下,我们虽然找到了很多‘钥匙’,却发现需要打开的‘锁’更多,技术手段跟不上、无从下手。与其让这些宝贵的材料埋没在自己手里,不如分享给大家,让更多人参与进来,共同推动整个学科的发展。”

  为了将这一想法落到实处,他不仅向国内外上百家单位分发材料,还牵头举办了四届全国水稻突变体、功能基因组及生物技术育种研讨会。在那时,许多科研团队都在各自的角落里埋头苦干,是钱前主动搭建起这座桥梁,让天南海北的同行们得以齐聚一堂,分享交流。

  “在人类科学发展的漫长历程中,开放合作共享始终是推动科学进步的根本动力。”钱前说,“水稻研究也是如此,关起门来是行不通的。”

  山东农业大学王永红教授对此深有感触。钱前共享的水稻突变体库里,有很多“奇奇怪怪”的水稻材料,譬如单蘖突变体、懒苗等。2006年,她还在中国科学院遗传与发育生物学研究所时,正是利用其中一个名为“叶序失常”的突变体,首次从分子层面揭示了水稻叶片按序生长的调控机制。

  得知这一成果,钱前第一时间发出祝贺。“看到大家利用我们的材料做出了好成果,我们由衷地感到高兴。只有这样,才能真正推动水稻的育种水平快速提升。”钱前说。

  努力建设野生稻种质资源圃,挖掘其中的优异基因

  1983年的冬天,大学毕业的钱前作为中国水稻研究所的南繁人员,第一次踏上海南的土地。他背着行李,拎着装满种子和农具的箱子,坐火车、换汽车、再乘轮船,颠簸数日才抵达。迎接他的,是借住在老乡家里的简陋床铺和“低头一身汗,抬腿两脚泥”的田间劳作。

  艰苦中亦有发现的乐趣。

  他第一次吃到当地的青皮香蕉,“我以为是生的,做好了满口涩味的准备,没想到入口奇香。”出于好奇,他专门查阅地方志,了解到这是当地特有的一种土香蕉。“当时我就想,一定要把这些优异的种质资源保护好、利用好。”

  一个朴素的念头,在他心中埋下守护“基因宝库”的种子,这份初心,伴随他走过了43年。

  “头顶烈日做杂交、做调查,这是我们的常态。农业科研人员,一定要日复一日把一件事做到极致,才能有所收获。”40余年来,钱前像候鸟一样,冬天在海南,夏天在杭州,“一年当两年用”,把全部精力都投入到一粒粒小小的种子里。

  如今年过花甲,本可放慢脚步,但他却选择再次出发。在三亚崖州湾科技城高新区这片科创新城里,他担任起崖州湾国家实验室副主任,全身心投身“南繁硅谷”的建设。他的新目标,是带领团队建设全球规模最大、保存能力最强的国家野生稻种质资源圃,更要把这些种质资源里蕴含的优异基因挖掘出来,应用到育种实践中去。

  “野生稻研究困难重重,难种、难收、难鉴定。”钱前说,“但每次看到田里那些年轻的身影,我都会想,困难总会过去,只要坚持,就能看到希望。”

  “历次重大的育种突破,都离不开对优异种质资源的挖掘。袁隆平先生的杂交水稻,最初的突破点就来自在海南三亚发现的一株野生稻雄性不育株。”钱前表示,他现在守护的,正是未来中国乃至世界水稻育种的“基因宝库”。

  “随着城市化和现代农业的发展,野生稻的栖息地正急剧萎缩。我刚工作时,海南的沼泽地里还能找到成片的野生稻,现在几乎看不到了。”钱前说,野生稻中蕴含着大量栽培稻早已丢失的宝贵基因,它们的消失,意味着人类可能会失去应对未来危机的某些可能性。“我们要争取把这些多样性的基因资源保护好、研究透。”

  从发现一株奇特的稻苗,到建立一个庞大的基因宝库,钱前用几十年的坚守诠释了他的科研梦想。如今,他正带领着更年轻的团队,奔跑在南繁这片希望的田野上,为未来播撒着新的希望。

 本报记者  孙海天

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