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何祖華院士:尋找抗病水稻

2024-07-12 06:20李瀟金姬
新民周刊 2024年25期
關(guān)鍵詞:廣譜抗抗病稻瘟病

李瀟 金姬

“這是我們的研究材料水稻種子,每袋都不一樣,上面標記了號碼來做區(qū)分,一袋里面有幾十粒。種子發(fā)芽以后,就可以播種到現(xiàn)在的這片秧田里。讓它長成幼苗,這個過程大概要25天,之后再移栽到不同的田里?!?/p>

2024年初夏的一天,何祖華站在雨后泥濘的田野邊,拿著他們研究團隊正在播種的稻種,耐心地向《新民周刊》講解著育種過程。

頭戴草帽、腳蹬長靴、身披一件紫色雨衣,中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員、民盟盟員何祖華,經(jīng)常因為這身打扮被誤認為是當?shù)剞r(nóng)民。

40多年來,他便是這樣一腳科研,一腳稻田,致力于用科技守護祖國糧食安全,為攻克水稻“頑癥”嘔心瀝血。

去耕種,去澆灌,去看作物生長

1962年11月,何祖華出生于浙江省紹興市諸暨山下湖鎮(zhèn)。

緣于父親水利工程師的身份,何祖華早早地對農(nóng)村的整個農(nóng)事操作系統(tǒng)有了一定了解。小時候哥哥們務(wù)農(nóng),他課余空閑時,也常下田幫忙。廣袤的田野中,他與稻花清香為伴,在豐收的喜悅里開懷而笑,久而久之便對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了感情。

1979年,17歲的何祖華在填報高考志愿時順理成章地報考了浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)。入學(xué)后,他一有空就跟著老師往實驗地里鉆,去耕種,去澆灌,去看作物生長。

40多年來,民盟盟員何祖華為攻克水稻“頑癥”嘔心瀝血。圖片提供/中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心

“我們要在不同的基地之間來回調(diào)查抗病性等,一年里估計有三分之一的時間離家在外。”上世紀80年代的交通不方便,車馬太慢,飛機尚未成為尋常人家的出行方式,輪船碼頭把人送出去,路上就要耗去十來天?!坝袝r候碰上水稻開花要做雜交了,就算是春節(jié)也得在那邊過。因為這一季耽誤了,只能再等下一季,實驗材料就浪費了?!?/p>

“當時很多大人就說,你們農(nóng)村來的,怎么上大學(xué)了還要干農(nóng)活?”但何祖華卻不覺得這樣苦修似的學(xué)習(xí)難挨,反而樂在其中?!澳憧吹礁鞣N各樣的作物,大的、小的、黑的、白的、黃的。有些作物會長到2米、3米,像袁隆平先生曾經(jīng)暢想的那樣,能夠在水稻底下乘涼。”

何祖華介紹,他讀大學(xué)時,除了農(nóng)學(xué)的專業(yè)課程外,還需要學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)有關(guān)的很多課,包括畜牧獸醫(yī)、植物保護、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)等。

采訪當天正好是個陰雨天,濃云兜著一捧要落不落的雨水,風中都是潮濕的泥土腥氣。何祖華與我們分享從前老師教他觀察氣象的方法,興致勃勃地說:“假如遠處在下雷陣雨,但你身邊的樹是不動的,你就不用管,因為雷聲不會一下子到你頭上;要是風吹得很大,那你要趕緊逃了?!?/p>

何祖華一邊學(xué)農(nóng),一邊愛農(nóng),而真正讓他下定決心鉆研水稻抗病遺傳育種研究的,是要追溯到他讀研究生時的一段經(jīng)歷。

1983年,21歲的他師從我國著名水稻遺傳育種學(xué)家申宗坦教授,攻讀碩士研究生。

2024年2月,何祖華院士(中)在家鄉(xiāng)被頒發(fā)頒發(fā)紹興市院士科普工作室的聘書。圖片提供/紹興科技館

老先生很嚴謹,要求學(xué)生們播種和插秧,秧苗之間須嚴格的等距,這樣才能準確分辨農(nóng)作物性狀?!澳呐略谂枥徖锊シN,種子間距離差1厘米,老先生都會讓我們重新再播過。”何祖華說。多年后,他建立自己的實驗室,指導(dǎo)學(xué)生做實驗,更加深切體會到,是申老先生的嚴格要求練就了他做學(xué)問的基本功。

記得有一年10月,何祖華跟著申教授前往浙江桐廬的山坳里采樣,親眼看到整片稻田感染了被稱為“水稻癌癥”的稻瘟病,幾乎顆粒無收。當?shù)剞r(nóng)民捧著枯萎稻穗的愁容,深深印在了何祖華心里。從那一刻起,他真正體會到糧食對于農(nóng)民、國家,都是天大的事,于是下定決心,這輩子“死磕”稻瘟病。

“死磕”稻瘟病和稻曲病

稻瘟病是由病原真菌引起的、發(fā)生在水稻上的一種病害,對水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大的影響?!斑@是全世界最重要的作物真菌病害,只要是種水稻的地方,都有稻瘟病?!睋?jù)統(tǒng)計,全球范圍內(nèi)每年因稻瘟病造成的糧食損失高達水稻總產(chǎn)量的10%。我國不同稻區(qū)均有稻瘟病的易發(fā)區(qū),每年因稻瘟病直接損失稻谷約30億公斤。

2000年底,38歲的何祖華從美國SALK研究所完成博士后研究歸來,進入中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所,建立實驗室,任研究組長。

“解決稻瘟病,一方面是靠抗病品種,一方面是靠噴施農(nóng)藥。所以我們一直希望給育種家提供廣譜抗病基因培育抗病品種,不用再噴施農(nóng)藥防控稻瘟病?!庇谑?,為解決國家和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,何祖華團隊展開了挖掘廣譜抗稻瘟病基因孜孜不倦的研究。

2006年,何祖華團隊鑒定到一個廣譜抗稻瘟病新位點Pigm,幾乎能抵抗所有已知的稻瘟病菌小種。此后,又“十年磨一劍”,系統(tǒng)解析了這個位點的作用機理。

漫長的求索中,靈光和奇跡都不是時刻閃耀的。2009年至2014年間,何祖華的團隊沒有在國際著名期刊上發(fā)表研究成果??蒲羞@條板凳又冷又硬,外界壓力和自身的焦慮都無法避免。但他卻沉心靜氣,帶領(lǐng)團隊堅持把一個課題研究做了近15年,終于把“冷板凳”坐成了“熱板凳”。

2017年,何祖華團隊解析出了水稻廣譜持久抗病與產(chǎn)量平衡的表觀調(diào)控機制,文章發(fā)表在《科學(xué)》雜志,入選了 “中國生命科學(xué)十大進展”。

“你研究的成果有沒有用,最后還是要看是否解決了國家需求?!焙巫嫒A認為,他們做的是基礎(chǔ)理論研究,最終還是要從論文落地到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,回饋國家、惠及人民。

由于科研成果顯著,何祖華于2023年11月當選為中國科學(xué)院院士。

目前,抗病基因Pigm已被隆平高科、荃銀高科等40多家育種單位應(yīng)用,并審定多個抗病水稻新品種,累計推廣超過4600萬畝,實現(xiàn)了水稻廣譜高抗稻瘟病,減少殺菌劑農(nóng)藥的施用,取得巨大的經(jīng)濟與社會效益?!斑@幾千萬畝的稻田,不需要噴農(nóng)藥防控稻瘟病,人工成本和農(nóng)藥支出省下來,間接的經(jīng)濟效益有10多個億。”

何祖華帶領(lǐng)學(xué)生們做實驗。圖片提供/中科院分子植物柯學(xué)卓越創(chuàng)新中心

繼何祖華研究組于2017年在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表廣譜和持久抗稻瘟病基因Pigm機制后,2021年,又在《細胞》《自然》發(fā)表重要成果,實現(xiàn)了又一個水稻抗稻瘟病研究的重大突破。這一研究揭示了一條全新的廣譜抗病代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò),闡明了如何整合基礎(chǔ)抗病性與?;钥剐?,賦予水稻廣譜抗病的代謝調(diào)控機制。他還獨具慧眼,針對作物在田間總是容易感染不同病害這一長期困擾學(xué)術(shù)界的難題,開展創(chuàng)新性研究,發(fā)現(xiàn)了作物與病原菌“軍備競賽”的新機制和多病原菌抗性的育種新靶標。

在上海9月中下旬的時候,稻曲病就特別容易暴發(fā)。

何祖華成功分離了多個水稻廣譜抗病和高產(chǎn)耦合基因,并悉心指導(dǎo)學(xué)生解析它們的功能機制,這些系統(tǒng)成果為作物廣譜抗病研究和應(yīng)用建立了獨特平臺,何祖華所倡導(dǎo)的抗病—產(chǎn)量協(xié)同調(diào)控研究理念已被國際廣泛認同。

由于成績顯著,何祖華先后榮獲“國家自然科學(xué)獎”二等獎、“慶祝中華人民共和國成立70周年”紀念章、“工人先鋒號”“第二屆全國創(chuàng)新爭先獎”“全國優(yōu)秀科技工作者”等,研究成果入選“中國生命科學(xué)十大進展”,并在2023年11月當選為中國科學(xué)院院士。

談到自己當選院士,如今62歲的何祖華表示,“這是對我過去研究成績的肯定,但也是一個新的起點,接下來圍繞目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的新問題,踏踏實實地開展研究,期望能為解決我國生物育種領(lǐng)域的難題提供新思路和新方案”。

“比如說我們現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了水稻的一種新病。”何祖華介紹,稻曲病是水稻后期發(fā)生的一種真菌性病害。近年來,在各地稻區(qū)普遍發(fā)生,而且逐年加重。其發(fā)病因素與氣溫和濕度密切相關(guān)。比如白天是26-28℃,晚上是22-24℃,加上一點毛毛雨,假如有10天左右的窗口期,在上海9月中下旬的時候,稻曲病就特別容易暴發(fā)。

但稻曲病的防治非常困難,抗病育種也因為缺少有效的抗病基因而困難重重。“這是個老大難的問題,一直以來總是解決不了,而且它會產(chǎn)生毒素,對人體是有害的?!焙巫嫒A團隊非常關(guān)注稻曲病,與育種家合作攻關(guān)多年,一直希望能夠找到經(jīng)濟有效的育種解決方案。

堅持和學(xué)生一起

下田研究的院士

多年來,何祖華一直秉持著實干精神,堅持做水稻抗病遺傳育種研究,光鉆研基礎(chǔ)理論是不行的,必須扎根到田里去。

何祖華經(jīng)常出現(xiàn)在松江的試驗田里,帶著學(xué)生們一起勞作,從水稻育苗、插秧、抗病性調(diào)查到后期種子成熟收獲的全過程。每年12月初,何祖華團隊還會把收獲的水稻種子帶去海南播種?!澳戏睂χ袊霓r(nóng)作物育種非常重要。海南的光溫資源條件好,冬天時,很多農(nóng)作物如水稻、玉米、棉花、大豆,都會到那邊去種,加快育種進程?!?/p>

不同于農(nóng)民大面積地播種,可以把幾株苗混插在一起,保證有好收成??蒲腥藛T要求一株一株插。因為幾株混在一起不好進行比較,不利于發(fā)現(xiàn)特殊性狀,也不利于測產(chǎn)。在作物栽培與育種基地,每個品系的水稻秧苗被扎成一捆,白色牌子是它們的“身份牌”,按照白色牌子進行插秧和后續(xù)的性狀調(diào)查和考種分析。

做抗病機理研究很花時間。在何祖華的團隊里,從60后70后到80后90后甚至00后都有?!半m然很累,但大部分學(xué)生都很能吃苦,包括一些城里來的學(xué)生。有幾個城里來的女生,她們在搞科研的過程中喜歡上水稻,就有了內(nèi)驅(qū)動力,把農(nóng)業(yè)研究作為以后的事業(yè)?!?/p>

采訪時,何祖華望著田間辛勤勞作的學(xué)生們,不禁露出欣慰的微笑。他們腳踩長靴、身披雨衣、頭戴草帽,頂著斜風細雨,一次又一次彎下腰,把希望的種子埋進土里,期待成熟的季節(jié)能收獲好消息。

幾十年的孜孜鉆研中,這份科研工作已然成為一份代代相承的事業(yè),在一代一代人之間傳遞著接力棒。

“何祖華是一位純粹的科學(xué)家,一輩子把一件事做到底、做到極致?!敝袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心主任韓斌曾這樣評價何祖華。

這名科學(xué)家在自身領(lǐng)域的深耕中,與自然對話,和植物交心,十幾年如一日地懷著生生不息的熱愛和持之以恒的鉆研精神,把科研當愛好,把愛好當事業(yè),勇于創(chuàng)新,引領(lǐng)學(xué)科前沿,將“科學(xué)家精神”詮釋得纖毫畢見。

如今,何祖華的足跡遍布浙江、福建、湖南、湖北、安徽、海南、廣東、廣西……他將科研論文寫在祖國的田野上,真正做到了廣惠天下,造福世界。

院士訪談

何祖華院士小傳

1962年11月,出生于浙江省紹興市諸暨山下湖鎮(zhèn)。

1979年,進入浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)攻讀農(nóng)學(xué)本科專業(yè)。

1983年,植物遺傳育種碩士,師從我國著名水稻遺傳育種家申宗坦教授和病理學(xué)家孫漱源研究員,研究水稻對稻瘟病的抗病性。

1992年,植物病理學(xué)博士,師從我國著名植物學(xué)家李德葆教授,開展抗病基因定位研究。

1997年,赴美國索爾克研究所、加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校從事博士后研究。

2000年,進入中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理研究所擔任課題組長。

2001年開始,和植物育種家、病理學(xué)家合作,跑遍全國主要水稻種植區(qū),篩選廣譜持久的抗病基因。

2022年,被推選為2022年上?!白蠲揽萍脊ぷ髡摺?。

2023年,當選中國科學(xué)院生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)學(xué)部院士。

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