原標(biāo)題：中國水稻研究緣何引領(lǐng)世界

從2002年4月《科學(xué)》雜志以罕見的體量介紹中國科學(xué)家完成的秈稻基因組測序工作，到今年2月《自然植物》雜志在社論“中國的復(fù)興”中稱贊我國水稻研究，業(yè)內(nèi)人士已不懷疑這樣的論斷：中國的水稻研究已經(jīng)引領(lǐng)世界。

從跟跑，并跑，直至領(lǐng)跑，中國的水稻研究如何走向卓越?研究水稻20年的植物分子遺傳學(xué)家李家洋以及他的幾位同事講述了我國水稻研究這一“涅槃”的過程。

科研人員誓為國家研究水稻

與今天人們更加關(guān)心健康不同，用“7%的耕地能否養(yǎng)活22%的人口”，也就是糧食安全，是20世紀(jì)的中國需要首先面對(duì)的問題。

1994年，李家洋從美國康奈爾大學(xué)湯普遜植物研究所回到了中國科學(xué)院遺傳所。回國后不久，他從擬南芥的研究轉(zhuǎn)向了水稻的研究。提起這一轉(zhuǎn)變，他說，這是為了和當(dāng)時(shí)國家的需求相契合。隨后回國同樣到遺傳所工作的儲(chǔ)成才和傅向東也做出了同樣的選擇。

不過，雖然水稻研究是“國家需求”，但在2000年左右，中國的實(shí)驗(yàn)條件和科研經(jīng)費(fèi)都還捉襟見肘。儲(chǔ)成才說：“科研人員那時(shí)候從國外回來，在包里都會(huì)裝兩包小的進(jìn)口離心管，洗了重新用，槍頭什么的，也是一樣。”而經(jīng)費(fèi)方面，儲(chǔ)成才申請(qǐng)到的第一筆國家自然科學(xué)基金，3年的項(xiàng)目總金額只有8萬元。早幾年回國的李家洋的情形也好不到哪里。

不過，正是在這樣的條件下，李家洋將圖位克隆技術(shù)(Map-based cloning)在水稻中建起來了。2003年，李家洋領(lǐng)導(dǎo)的研究組分離鑒定出控制水稻分蘗的基因與控制莖稈強(qiáng)度的“脆稈”基因。這兩篇文章不僅應(yīng)用圖位克隆技術(shù)將相關(guān)的基因克隆出來，而且是我國作物領(lǐng)域做功能基因研究的第一次。

李家洋說：“這些工作的意義在于，在方法學(xué)上開創(chuàng)了前進(jìn)的道路。這個(gè)方法建立之后的幾年里，中國在水稻功能基因方面的研究工作就突飛猛進(jìn)，應(yīng)該說這些工作起到了關(guān)鍵的引領(lǐng)作用。不僅如此，在當(dāng)時(shí)相對(duì)窘迫的科研環(huán)境下，這一成功在心理上也給其他的中國水稻研究者以很大的激勵(lì)。”

不過，對(duì)于基礎(chǔ)研究來說，投入不足顯然無法保證科研工作的持續(xù)進(jìn)行，更遑論一流的成績。好在，國家的重視，乃至及時(shí)的投入幫助了科研工作的持續(xù)發(fā)展。

上世紀(jì)90年代末，我國參與了“國際水稻基因組計(jì)劃”，承擔(dān)了第4號(hào)染色體的測序工作。之后，中國主導(dǎo)的“中國超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃”啟動(dòng)。2001年，中國聯(lián)合研究組后來居上完成了秈稻基因組工作框架圖的繪制。這一工作獲得了國內(nèi)外的廣泛贊譽(yù)。隨后中國也啟動(dòng)了多項(xiàng)作物研究計(jì)劃。

當(dāng)然，水稻能吸引大量的研究者，也與它自身的一些優(yōu)勢有關(guān)。在科研人員眼中，水稻不僅是非常重要的作物，而且也是非常理想的單子葉模式植物。水稻的基因組較小，在作物中第一個(gè)完成了測序，加之較容易轉(zhuǎn)化，一大批優(yōu)秀的中青年科學(xué)家進(jìn)入了這一領(lǐng)域。

“我想水稻的成功和這一領(lǐng)域擁有非常強(qiáng)大的科學(xué)家群體是分不開的。”李家洋說，“像以袁隆平先生為代表的老一代水稻育種家，到張啟發(fā)和韓斌為代表的中青年優(yōu)秀科學(xué)家，燦若群星。特別是最近一二十年回國的以及我國自己培養(yǎng)的水稻研究科學(xué)家，他們都有非常杰出的工作。”

水稻基礎(chǔ)研究者與育種家“聯(lián)姻”

育種家負(fù)責(zé)培育新品種，水稻的基礎(chǔ)研究者負(fù)責(zé)了解機(jī)理，這兩者各有側(cè)重。但實(shí)際上，要做“有用”且“有趣”的研究，二者不可能是“兩張皮”。

中國職業(yè)化的育種工作不僅由來已久，而且也在近代綠色革命中扮演了重要角色。大量的水稻突變體材料為水稻基礎(chǔ)研究提供了便利。而育種家通常也會(huì)從生產(chǎn)角度提出需要解決的問題。“育種家的問題就是我們的課題。”在經(jīng)歷了十幾年的水稻研究后，儲(chǔ)成才這樣總結(jié)道。

傅向東也是一樣，與育種家的緊密合作貫穿在他的水稻基礎(chǔ)研究中。先前做擬南芥的他回國后并不清楚如何以水稻為材料開展研究。這個(gè)時(shí)候，育種家為他提供了所需要的材料以及問題的方向。隨后，與育種家的合作成為了他科研工作的常態(tài)。“我們和各個(gè)層級(jí)的農(nóng)科院、農(nóng)業(yè)大學(xué)老師均有合作。他們懂生產(chǎn)和問題，我們懂理論和技術(shù)。和他們結(jié)合，我們就知道，針對(duì)哪些問題去做可能帶來更大的貢獻(xiàn)，或者帶來的科學(xué)問題會(huì)有大的影響力。做基礎(chǔ)的和育種家的有機(jī)組合，是水稻研究走在前列的一個(gè)非常重要的原因。”傅向東說。

扎實(shí)的基礎(chǔ)研究與科研耐心

雖然與育種家合作，創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)水稻品種，但儲(chǔ)成才認(rèn)為，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，不宜片面強(qiáng)調(diào)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。基礎(chǔ)研究常常需要耐心，研究結(jié)果的產(chǎn)生需要積累。就拿他認(rèn)為自己“最有用”的一項(xiàng)關(guān)于粳稻氮肥利用效率的研究來說，前前后后也經(jīng)歷不少時(shí)間。

另一個(gè)例子是最近四川農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)偉研究組關(guān)于“稻瘟病”的研究。不過，這一成績的取得也經(jīng)歷了十多年的時(shí)間。追溯起來，陳學(xué)偉最早分離2個(gè)抗稻瘟病的受體基因還是在遺傳所的學(xué)生時(shí)代，也是在那時(shí)，他就對(duì)廣譜抗病品種“地谷”開展了研究。

中國水稻研究仍有新挑戰(zhàn)

不過，已經(jīng)引領(lǐng)世界的水稻研究，前方的道路并非平坦。由于農(nóng)業(yè)成本投入居高不下，國外相對(duì)便宜的農(nóng)產(chǎn)品也在沖擊著國內(nèi)農(nóng)業(yè)市場。進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，環(huán)境成本，提升品質(zhì)依然是需要長期努力的目標(biāo)。

未來的水稻研究也離不開各個(gè)方向研究人員的通力合作，特別是農(nóng)作物抗病、耐逆性狀與產(chǎn)量，這些優(yōu)異性狀之間如何組合又是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。

不過，新生研究力量的加入，讓這批農(nóng)業(yè)科學(xué)家們對(duì)未來感到樂觀。而且，無論是個(gè)人待遇、實(shí)驗(yàn)條件、經(jīng)費(fèi)支持，一切都已今非昔比。如果正常發(fā)展，其他作物的研究，乃至一般的植物生物學(xué)研究，水稻的成功將不難復(fù)制。(作者系知識(shí)分子微信公眾號(hào)主筆)