作者:朱奕奕 刘文影 来源:澎湃新闻 发布时间:2022/7/11 22:57:44
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把论文写在田野上,他种了40多年水稻与病害死磕到底

 

套上防水靴,戴上草帽,挽起衬衫袖子,何祖华顶着38摄氏度高温日晒,一脚踏进了水稻田,弯腰插秧,这一套工序他已经熟练地坚持了40多年。

总是习惯于把水稻秧苗比作孩子,在何祖华的心里,这些翠绿的小植株,是中国粮食安全的未来,也是满足百姓日常之需的根基。

2022年,中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究组长、研究员何祖华被评为2022年上海“最美科技工作者”,一辈子钻研水稻抗病害,如今他已经能够让水稻获得“癌症”持久免疫力,筑起稻瘟病“防护墙”,他笑着说,总算实现了把论文写在田野上。

来自农村回归农田

何祖华来自农村,对水稻病害危害深有感触。因此一开始硕士学习,他毫不犹豫选择研究水稻对稻瘟病的抗病性。

1983年10月,何祖华跟随导师申宗坦教授前往浙江桐庐山区观察稻瘟病情况,只见大部分水稻品种遍地枯萎、颗粒无收,这一幕让他触目惊心。当年11月底,何祖华又跟随师兄前往当时还在福建三明农科所工作的谢华安院士在尤溪的育种基地,大片大片的稻瘟病危害像针尖一样扎在他心上,他暗暗下定决心,一定要培育出最抗病的种质资源。

1997年至2000年,何祖华赴美留学,作为博士后继续深耕植物病理研究,然而美国缺乏对水稻的技术应用,也并非主要粮食,于是在2000年,何祖华响应科院号召,回国建立了自己的实验室,二十多年来面向我国农业重大战略需求,选择关键科学问题长期攻关。

何祖华的实验室与大多科研人员不同,他的“实验室”遍布中国的山间田头。

为了抢季节,何祖华曾一年三季奔波,4月在杭州播种,7月收获后马不停蹄转到厦门天马镇做水稻翻秋,到冬季转到海南陵水。那时绿皮火车、客轮和长途汽车是主要交通工具,有时一坐硬座就是30多个小时,再转轮船30个小时到海口。

为了不错过水稻季节,他有时就在海南基地过年。曾经有一年为了避开水稻检疫性病害—细菌性条斑病,他先把材料种到广西南宁西塘做研究,再带上收获的种子通过层层转车和轮船,花了5天到达三亚的羊栏镇种植。为了能及时观察水稻的抗病性和完成杂交选育,他在羊栏镇的一个农药仓库住了3个月,为课题的顺利开展获得了至关重要的数据与南繁种子。

建立自己实验室后,他带领助手与学生辗转全国不同稻区,分别在湖北、浙江、湖南、江西、福建、佳木斯等地建立自然鉴定病圃。

每逢水稻种植的重要节点,何祖华必定亲自去田间,他信奉“眼见为实”。

“这些稻区每年我们都要去几次,但今年因为疫情原因去不了了,只能请当地人帮我们种、帮我们看,遇到情况拍照片发过来。”何祖华不无遗憾地告诉记者,今年因为疫情已经错过了多次去田间包括海南南繁基地勘查的机会,上海松江农场的播种也从原定的四月延期至6月。

与水稻病害死磕到底

7月7日,是何祖华实验室位于松江农场的水稻插秧的时间点,他带着学生们来到了稻田里。

稻田里每个水稻材料的秧苗为一捆,挂上了号码牌,挂着红色号码牌的就是转基因水稻,挂着白色牌子的秧苗就是非转基因,密密麻麻的牌子插满田间。何祖华告诉记者,他们今年要种10000多个不同的育种材料,每个材料最少种24株,有些要种几千株。

记者发现这两块地是分开的,相隔甚远。何祖华介绍,目前我国对转基因的要求非常严格,因为害怕水稻的种子会传粉,容易混起来,所以要用更精确的技术做研究。

号码牌上印刻着播种的时间、品种以及属于哪个学生,便于插秧时分类种植,并进行观察。

水稻抗病研究需要科研人员到稻田里用注射器给水稻接种病原,然后观察发病情况,找到具有优良性状的目标株,再进行多次杂交、回交、筛选。

选出具有优良性状的“材料”后,再到不同地块里“验证”,即到位于不同水稻产区的山区“病圃”(让水稻自然发病进行观察研究的基地)进行“自然鉴定”,并在不同条件的试验基地试种。

这样看似简单的程序,何祖华死磕了一辈子。

继何祖华研究组与2017年在另一个国际顶尖学术期刊《科学》上发表广谱和持久抗稻瘟病机制后, 2021年12月16日,国际顶尖学术期刊《自然》杂志又在线了其研究团队的重大发现,研究揭示出一个全新的植物基础免疫代谢调控网络,并由此找到了通过加强水稻天然免疫力,长期筑起稻瘟病“防护墙”的抗病策略。

过去近十五年间,这一办法已帮助育种家培育出稳定抗稻瘟病的水稻新品种,并推广种植累计超过3000万亩。

据统计,全球范围内每年因稻瘟病造成的损失高达水稻总产量的10%,中国每年因稻瘟病发病直接损失稻谷在30亿公斤。目前,利用化学农药对田间病害进行防治的方法,已经造成了严重的环境污染和食品安全问题。

在2017年发表广谱抗稻瘟病受体Pigm的基础上,何祖华研究组在对相关植物蛋白进行“海选”之后,发现了一个新的水稻免疫调控蛋白PICI1。PICI1就好像植物免疫系统的先锋,受免疫“总司令”Pigm抗病受体的指挥,它通过强化蛋氨酸合成,促进植物体内产生抗病激素乙烯,从而加强水稻的基础免疫力。

可有趣的是,稻瘟病病原体进化出了一种毒性蛋白,可以直接让PICI1“缴械”,从而让水稻失去对稻瘟病的抵抗力。不过,水稻又进化出了免疫“守护者”Pigm蛋白,能够抢在毒性蛋白“作恶”之前,保护PICI1。

“搞清这些机理,我们就可以通过加强’PICI1-蛋氨酸-乙烯’防卫代谢网络,达到增强水稻天然抗稻瘟病能力的目的。”何祖华说,令他们兴奋的是,他们多年的研究发现为育种专家培育出了具有持久、广谱抗稻瘟病的新稻种提供了帮助。

自2006年以来,中国水稻研究所、隆平高科、荃银种业等育种科研机构与企业,利用Pigm抗病基因,共推广种植广谱抗稻瘟病的水稻新品种超过3000万亩,基本不用喷洒抗稻瘟病的农药。

经年累月都看着稻田,这些绿色的植物在普通人眼中完全相似,难免枯燥,何祖华却依旧乐在其中。

何祖华看着每一株秧苗,就像看着一个孩子,高矮胖瘦,每一个性状在他眼中就是孩子们独特的个性,他每一年都期待着新的“孩子”到来,再津津有味地分析着它的成长。

研究团队从60后到00后

在水稻田里,与何祖华一同劳作的,还有多个90后甚至00后的学生们。

草帽下难掩他们稚嫩的脸庞,然而他们却一个个宛如老练的农民,拔秧插秧、开三轮车、为稻苗注射病菌都是工作的一部分。

何祖华介绍起学生们,难掩自豪,“这些同学有来自农村但也有来自大城市的,有男生也有女生,但都愿意下田,都扎实能吃苦。”

学生中有一位92年的博士后,他叫马斌,来自甘肃农村,2014年加入了何祖华的研究组开始研究生学习,然此前习惯于以小麦为主食的他从未离水稻如此近过。

在马斌看来,在田野里劳作本身就是一个学习的过程,目前他已经种了三四千份水稻材料,对于水稻培育也有了全方位的认识。来自山西城里的95后姑娘焦方园则把这些稚嫩的秧苗看作自己的未来,“6月13号播种,等8月底很多性状就能发现了,10月份就可以收获了。”

在学生们眼中,何祖华不仅是亲切的导师,更是榜样,“何老师根本没有工作日和非工作日的区别,早上八点左右就进实验室,晚上9点多才回去,周末最多休息半天。”何祖华的一名助手这样看待自己的导师。

而其实何祖华也从自己的导师那里传承了科研精神,他说自己80多岁的导师都已经退休多年了,还在楼顶上种水稻,“要把科研当作终生爱好,就不会疲倦。”

何祖华欣慰着科研团队里,一支从70后到00后的梯队已经建立起来,中国的粮食安全也将紧紧抓在中国科研工作者自己手中。

 
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