作者:洪恒飞 江耘 来源:科技日报 发布时间:2022/7/4 11:15:08
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王克剑:让杂交稻优良基因代代相传

 

“最近,我们团队正在整理刚从海南南繁基地收回来的杂交稻种,准备这几天播种下去,以查看无融合生殖水稻的综合性状。实验人员会对稻种进行实验室育苗监测,跟踪其生长情况……”刚见到记者,中国水稻研究所研究员王克剑便迫不及待地分享团队的工作进展。

过去十几年,“杂交水稻种子”几乎占据了王克剑人生的全部。“我们团队深耕无融合生殖水稻种子创制,致力于培育杂种优势固定作物。”他说。

杂交水稻对推动农业生产作出了重要贡献,但由于其种子后代会发生性状分离,无法保持杂种优势,因此种子公司必须每年花费大量的人力、物力和财力进行制种工作。

“无融合生殖能解决这个难题。”王克剑说,“无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的生殖方式,可以随着世代更迭而不改变杂交品种的杂合基因型,从而固定杂种优势,这将给农业生产带来一次新的革命。”

面向需求,解决农户生产难题

上世纪三十年代,国外科学家提出利用无融合生殖固定杂种优势的设想,随即引发研究热潮。然而,由于其形成机制复杂,科学家们钻研多年,相关研究依然进展缓慢。

生长在江苏农村的王克剑,从小在稻田间奔跑,大学期间又在机缘巧合下“结识”农学,尤其在发现遗传学的妙趣后,决心在此领域继续深造。2009年,在中国科学院遗传与发育生物学研究所获得博士学位后,他选择留所工作,开展水稻前沿基础理论的系统研究。

2013年,王克剑遵循导师“面向生产需求,迎接更多挑战”的建议,毅然南下,在位于浙江省杭州市富阳区的中国水稻研究所任研究员,将基因组编辑以及无融合生殖固定杂种优势作为研究方向。

入职后,王克剑做的第一件事是下乡。他走进田间地头,和水稻种植户交流。农户们向他“投诉”最多的,就是杂交作物的育种问题——杂交水稻的优良基因不能遗传给下一代,农民不得不每年购买昂贵的杂交种子。

“理论上讲,通过克隆种子进行无性繁殖,永久固定杂交种的杂种优势,将大幅降低制种成本,也就能减轻农户负担。”王克剑认为,杂交水稻无融合生殖并非不可行,以往研究进展缓慢的原因是实验技术不成熟。

王克剑决定奋力一试。

不断突破,努力实现从0到1再到10

实验室内的测试数据看似完美,一到田间实验就状况频出——对农业领域的科研人员而言,这种情况不可避免,但一次次的推倒重来,团队成员难免情绪低落。

对此,王克剑的处理方式是自我勉励、带头反思、查漏补缺。项目攻坚期间,他带领团队成员在稻田和实验室交替试验,累了就在单位宿舍就近休息。

2018年,王克剑团队利用基因编辑技术,敲除了籼粳杂交稻品种——“春优84”中4个内源基因,获得了可以进行无融合生殖的水稻材料,建立起水稻无融合生殖体系,得到杂交稻的克隆种子,实现了杂交水稻无融合生殖“从0到1”的关键突破。

彼时,“杂交稻之父”、中国工程院院士袁隆平对该成果给予了高度评价。

“从应用角度来看,仅实现‘从0到1’的突破是不够的。近两年,我们仍在跟进这项研究,相继建立了水稻多基因编辑系统,创建了多个变体基因组编辑系统,大幅提高了水稻遗传重组频率。”王克剑表示,按研究程度划分,如果将10视作达到大规模产业化水平,8视作小范围生产水平,目前团队的研究进度处于4这一阶段,正朝着小范围生产的目标迈进。

 
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