他让杂交稻优质基因代代传

2019-04-08 11:27:02来源: 科技日报 作者: 本报记者 江 耘

本报记者 江 耘

今年年初,我国科研人员成功克隆出杂交稻种子一事引多家媒体关注。这项成果背后的“功臣”则是——中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室王克剑团队。

“我们只是证明了无融合生殖方式的可行性,以后还需要更多学者共同参与,这条路才能越走越宽。”谈及这项科研突破,中国水稻研究所研究员王克剑反复强调这一点。

一次实习经历改变人生轨迹

王克剑出生并成长于江苏农村,稻田是他儿时最深刻的记忆之一。后走出农村求学,他没想过有一天还会回到这片稻田。“历经几番机缘巧合,我才把稻田当成了实验室。”他说。

2000年,王克剑考入扬州大学,读农学专业。那时,学校开设了很多专业课,令他不知“该把拳头打向哪儿”,这样的状态持续了近三年。

那时的他,像很多年轻人一样,面对未来感到迷茫、不知所措。

“转折来自一次实习经历。”王克剑说,本科实习期间,由于自己导师从事遗传学研究工作,在他的影响下,王克剑对遗传学领域的了解逐步加深。被其中的妙趣所吸引后,他决心继续深造,从事相关科研工作。

于是,王克剑开始找下一步深造的目标高校。“我在上网进行检索时,检索结果中出现的第一个科研单位便是中国科学院遗传与发育生物学研究所(以下简称遗传发育所)。”他说。

“首次联系遗传发育所时,对方只是鼓励我认真备考;第二次联系时,对方补充说,今年竞争激烈,考试难度恐怕不小。”王克剑笑称,自己在不知情的状况下,已自学了很多课程,所以被对方的话吓住。

而后,王克剑如愿考入遗传发育所,2009年博士毕业后,他留所工作。

2012年,其所在的课题组在水稻中鉴定出了HEI10基因,并确认HEI10是从水稻中分离的第一个可被用于指示重组位置的标记蛋白。这一研究结论为水稻重组机制的深入研究提供了坚实基础。

彼时的王克剑,已是遗传发育所最年轻的副研究员。其导师程祝宽研究员认为,时年不到30岁的王克剑应勇于走出舒适区,去接受更多的挑战。

于是,2013年8月,王克剑决定南下,来到位于浙江省杭州市的中国水稻研究所。

探索无融合生殖育种方式

入职后,王克剑在中国水稻研究所任课题组组长。经过大概一年的探索,他逐步确定了团队的研究方向,即主要围绕基因组编辑和遗传重组方向开展研究。

2015年,王克剑任中国农科院科技创新工程“水稻染色体工程及基因组编辑”团队的首席科学家。

“这里和农业生产一线联系很紧密,只要走下田间和工作人员聊聊,就能找到农业生产的需求点。”王克剑表示,尤其是杂交作物的育种问题,这是当地工作人员向他反映最多的。

王克剑说,通过杂交育种可获得农业性状良好的植株,然而杂交品种的后代会出现性状分离问题,导致其后代良莠不齐。所以科研人员必须年年为杂交作物制种,农民也必须每年重新购买新的杂交种子。

“水稻是自花授粉的作物,其制种过程十分繁琐。”王克剑解释道。

有没有可能通过克隆种子的方法维持杂交水稻的优良性状?王克剑想到的办法是,以基因编辑技术排除生殖基因对维持优良性状的干扰,通过无融合生殖方式克隆出种子,让杂交稻优质基因代代传。“要把更优质的种子送到农民手中。”王克剑说。

2016年,王克剑带领团队成功利用CRISPR-Cpf1系统进行水稻基因组编辑,为植物基因组编辑提供了新的编辑工具;2017年,他又与合作者探索出了更为高效的水稻CRISPR/Cas9基因组编辑系统。

2018年,王克剑团队利用基因编辑技术,敲除了4个与水稻生殖相关的基因,使杂交稻绕过减数分裂和受精过程,成功克隆出杂交稻种子,使杂交稻性状得以稳定地遗传给下一代。

“农业生产领域的科技角逐很激烈。”王克剑表示,仅水稻领域而言,国内的技术水平和国外虽然已相差无几,但唯有全力以赴,才不至于被拉开差距。

未来,王克剑希望能利用手中的技术,提升我国农产品在国际市场上的竞争力,保障我国的粮食安全,也让更多农民受益。

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责任编辑:符雪苑