科技強(qiáng)農(nóng)｜“一粒種子可以改變一個世界”

“一粒種子可以改變一個世界，一項(xiàng)技術(shù)能夠創(chuàng)造一個奇跡。”

中國水稻研究所科研樓里的這句標(biāo)語，默默影響著一位在此從事水稻育種技術(shù)研究的年輕人，他叫王克劍。

1983年出生的王克劍已是中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程“基因組編輯及無融合生殖”團(tuán)隊(duì)的首席科學(xué)家。王克劍和他的團(tuán)隊(duì)使雜交水稻的自留種從不可能變成理論可能，從0到1攻克了世界級“種子難題”。他也因此獲得了2020年陳嘉庚青年科學(xué)獎，這是該獎項(xiàng)自設(shè)立以來，第一次授予農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的青年科學(xué)家。

站在人民網(wǎng)《青年說》欄目舞臺上，王克劍面對鏡頭，侃侃而談：“如果說袁隆平的愿望是讓人類擺脫饑荒，讓天下人都能吃飽飯，那我的愿望是借袁隆平先生的成果再進(jìn)一步，讓雜交稻的制種變得更加簡單。”

王克劍1983年出生于江蘇鹽城，跟很多農(nóng)村的孩子一樣，稻田是他兒時最深刻的記憶。

“我是否還要再過一遍父輩們的生活？”王克劍曾經(jīng)的夢想就是走出農(nóng)村，過上遠(yuǎn)離泥土的生活。然而似乎是命運(yùn)故意安排，高考后，王克劍被揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)專業(yè)錄取，與熱門的金融、計(jì)算機(jī)等專業(yè)擦肩而過。

王克劍在田間觀察雜交稻生長情況。受訪者供圖

大學(xué)期間的一次實(shí)習(xí)經(jīng)歷，讓王克劍了解到遺傳學(xué)研究的妙趣，同時也認(rèn)識到我國農(nóng)業(yè)相較于發(fā)達(dá)國家仍非常落后，有很多問題需要年輕人去研究、去解決。一股蟄伏已久的熱情就這樣被喚醒了。“我開始憧憬著在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域踏出自己的足跡，即便回到田間，也可以做出我的貢獻(xiàn)，找到我的價值。”

此后，經(jīng)過不懈努力，王克劍順利考入中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所，在完成了碩博連讀后，他留院工作，主要開展水稻生殖發(fā)育的研究，為之后的無融合生殖研究打下了牢固的地基。

2013年，王克劍放棄出國機(jī)會，加入到中國水稻研究所，也就是在這里，雜交稻無融合生殖從0到1的種子夢也逐漸“生根發(fā)芽”。

王克劍（中）帶隊(duì)參加中國水稻研究所組織的插秧比賽。受訪者供圖

王克劍在田間走訪調(diào)研中，留意到因“制種難”而導(dǎo)致“種子貴”的現(xiàn)象，即雜交品種雖然具有產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢，但其后代會發(fā)生性狀分離，優(yōu)勢無法遺傳，種植后無法將其后代留種用作下一年使用。若想種植高產(chǎn)量的雜交稻，每年都得花上一筆不菲的成本購買新種子。常規(guī)稻種只需三四元一斤，而雜交稻種的單價通常要三四十元一斤，好的甚至要一百多元一斤。

從育種家和種子企業(yè)的角度來看，因?yàn)橹品N的過程極為繁瑣復(fù)雜，每年在制種工作上投入的人力、物力始終都是不小的成本，一旦遇到不利的天氣，甚至?xí)��?dǎo)致雜交制種失敗，給種子安全帶來很大隱患。“實(shí)現(xiàn)雜交稻優(yōu)勢的穩(wěn)定遺傳，解決制種難題的想法深深烙在了我心里。”

當(dāng)時，并非無人關(guān)注到這個難題，國際水稻研究所、國際玉米小麥改良中心等國際知名研究機(jī)構(gòu)，都曾經(jīng)設(shè)立專門的國際攻關(guān)項(xiàng)目，這個方向一度成為當(dāng)時最熱門的研究領(lǐng)域之一，然而相關(guān)研究一直未能取得實(shí)質(zhì)性突破，這個研究方向也由熱變冷。

面向世界農(nóng)業(yè)科技前沿、面向國家農(nóng)業(yè)重大需求。王克劍決定利用自己多年在遺傳領(lǐng)域的研究積累，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)探索通過克隆種子實(shí)現(xiàn)雜交稻的穩(wěn)定育種。

“科研探索就像走鋼絲，常常要面對實(shí)驗(yàn)失敗、經(jīng)費(fèi)花完等艱難時刻。”王克劍說，對于剛成立的團(tuán)隊(duì)而言，開展該冷門方向研究就意味著極高的失敗風(fēng)險(xiǎn)，所幸的是，這個項(xiàng)目得到了中國水稻研究所和所在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)保障和支持。

科研中，王克劍和他團(tuán)隊(duì)的成員經(jīng)常兩點(diǎn)一線奔波于稻田和實(shí)驗(yàn)室，兩頭交替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。盡管理論設(shè)計(jì)得很完美，但最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是與預(yù)期不一樣。實(shí)驗(yàn)室里完美無缺的測試數(shù)據(jù)一到田間實(shí)驗(yàn)總又會出現(xiàn)各種問題，一切只好推倒重來……

“無數(shù)次看著希望出現(xiàn)繼而又跌進(jìn)谷底，反復(fù)失敗，反復(fù)總結(jié)，再反復(fù)試驗(yàn)之后，我們最終在雜交稻中，找到了跟遺傳信息交流相關(guān)的4個關(guān)鍵基因。這4個基因同時失活以后，在它的后代中就可以獲得無性繁殖的克隆種子，這些種子的性狀和上一代雜交稻是一模一樣的。”一塊“硬骨頭”就這樣被“啃”下了。

王克劍向袁隆平院士匯報(bào)科研進(jìn)展。受訪者供圖

2019年，在《自然-生物技術(shù)》雜志上以封面故事發(fā)表的一篇成果宣告了王克劍帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)建立了無融合生殖體系。中國科學(xué)家成功獲得了雜交水稻克隆種子，它標(biāo)志著雜交稻無融合生殖技術(shù)從0到1的關(guān)鍵突破終于實(shí)現(xiàn)。這個成果一旦成熟將大幅降低雜交稻育種的成本，同時也讓今后種植雜交稻的農(nóng)民自留種子成為可能。

“袁隆平院士為此專門致電表示祝賀，并高度評價了研究成果，袁先生說‘這項(xiàng)工作證明了雜交稻進(jìn)行無融合生殖的可行性，是無融合生殖研究領(lǐng)域的重大突破。’同時，袁先生還鼓勵我們‘再接再厲，早日將該成果應(yīng)用到生產(chǎn)中。’”當(dāng)王克劍回憶這件事時，他激動異常。他說，袁老的來電給大家增添了一份溫暖動力，促使團(tuán)隊(duì)把這項(xiàng)科研成果轉(zhuǎn)化工作進(jìn)一步落實(shí)到位。

“盡管現(xiàn)在已經(jīng)取得了突破，但是從雜交稻種子克隆成功，到投入生產(chǎn)實(shí)踐，還有很長的一段路要走。前方可能依舊困難重重，但只要有種子，就會有希望。”王克劍說。 

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