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      推動玉米種質創新 保障國家糧食安全

      來源:人民日報 時間:2023-11-28 19:19:10 編輯:郝莉娜

      獅山聳翠,南湖微瀾。這里是位于湖北武漢的華中農業大學(簡稱華農)。初冬時節一個陽光明媚的上午,本報記者來到這里,沿著校園學院路東行。兩旁的梧桐參天而立,陽光透過葉間的縫隙投下斑駁的光影。耳旁不時傳來喜鵲叫聲,襯托著校園的靜謐。約500米后右轉入丹桂路,之后向南前行約400米過十字路口,就看到西南方有一幢六層呈U字形大樓,樓前的影壁上書“作物遺傳改良全國重點實驗室”字樣,繪著由稻穗與DNA雙螺旋圖案等組成的標識。這里就是我此行的目的地。

      我進入樓內,拾級而上來到二層,一出樓梯間步入大廳,就看到一張親切的面龐,就像我之前在照片上看到的一樣。他就是我此行要專訪的作物遺傳改良全國重點實驗室副主任、華中農業大學副校長嚴建兵教授。他微笑著迎上來同我握手致意。熱情的笑臉、灰色的帽衫外套和褲子、深藍的運動鞋,眼前的嚴建兵看上去比實際年齡47歲更年輕,樸實而干練。

      薪火相傳

      “這個實驗室有30多年歷史,曾連續5次獲評優秀國家重點實驗室”。嚴建兵指著大廳一側墻壁上的展板,自豪之情溢于言表。他說,該實驗室去年重組工作完成,被評為首批20個標桿全國重點實驗室之一。

      關于該實驗室的使命,嚴建兵說,這里匯聚了以中國科學院院士張啟發、中國工程院院士傅廷棟為代表的一批優秀科學家,致力于應用基礎研究,圍繞國家糧食安全、農業綠色發展等重大戰略需求,聚焦作物種源自主創新,開展主要農作物遺傳改良關鍵技術研發,創制水稻、玉米、油菜、棉花等作物優異新種質并培育重大新品種,回答關鍵技術和種質創新背后的重大科學問題,支撐我國主要農作物種源安全和綠色發展。

      作為長期從事玉米基因組學和分子育種方面研究的科學家,嚴建兵介紹起自己領銜的玉米種質資源創新與分子育種團隊,如數家珍?!拔覀儓F隊的歷史可追溯到上世紀50年代,歷經三代科學家接續奮斗,逐步成為在該領域具有國際影響的創新力量?!彼钢鴫ι弦粔K展板介紹,“最上面那張是我校劉紀麟教授的照片,他是我們團隊第一代科學家的代表,是我國玉米遺傳育種學科奠基人,開創了玉米S型細胞質雄性不育應用先河,育成了華玉1號等系列品種,培育了鄭用璉等多位領軍人才?!币脏嵱铆I為代表的中國玉米分子遺傳學家完成了對S型細胞質雄性不育分子遺傳機制的解析,率先開展玉米功能基因組研究。進入本世紀10年代,嚴建兵學成歸來,率領團隊協同攻關,在玉米種質創新基礎研究領域取得系列突出成就并培育了一批玉米良種,在國內外廣泛推廣,保障了國家糧食安全,也為全球消除饑餓作出了貢獻。

      如愿以償

      在嚴建兵的引導下,本報記者沿著二層樓道西行,透過寬大的玻璃窗,看到兩旁實驗室里各類儀器和裝備,身著實驗制服的研究人員在忙碌。前行約50米左轉,我們進入一個寬大的實驗室,之后右轉進入一個約10平方米的小隔間?!斑@是我的辦公室。只有先進入實驗室才能到達辦公室,都是這樣設計的,以此要求科研人員每天都要密切關注自己的實驗室?!眹澜ū贿吔榻B,一邊招呼與他在臨窗子的小圓桌前相對而坐。

      回顧求學經歷,嚴建兵說:“選擇有時比努力更重要。我在求學道路上能作出后來被證明正確的選擇,在很大程度上要感謝幾位老師?!眹澜ū兄x的第一位老師是高中班主任。1995年,他在填報高考志愿時,班主任建議他選生物,因為“21世紀將是生物學世紀”,鼓勵他報考華中農業大學本碩連讀的生物技術專業。

      作為湖北崇陽山區的農家孩子,嚴建兵當時對生物學的認知僅停留在插秧種稻之類的農活和中學生物課學到的知識?!案兄x班主任給予指導和幫助。此外,我當時還覺得,學好生物學能夠研發新藥或者能夠成為醫生,將來可以救治像我父親那樣的患者?!眹澜ūf,“在我高二時,父親因誤診,病情惡化而英年早逝?!庇谑?,他聽從班主任的建議填報了志愿。

      初出茅廬

      “她不僅給我知識和智慧,還有超過七千多畝美艷春夏秋冬的無限胸懷,呵護著我年輕成長的近三千個日日夜夜?!眹澜ū柡钋榈貙懴逻@樣的詩句,表達對母校華農的依戀和感激。是的,八載華農歲月讓他從懵懂的山村少年成長為初具生物遺傳學造詣、潛力巨大的理學博士。

      回首華農時光,嚴建兵坦言自己并非班里最優秀學生,也非一開始就決心攻讀博士學位并一直堅持科研。實際上,他入學后相當長一段時間,成績中等,閱讀英文文獻很吃力。但他憑借農家子弟從小就培養出吃苦耐勞、勤奮拼搏的精神,逐漸追趕上來。在此過程中,嚴建兵得到老師的幫助和鼓勵?!拔覒摳兄x的第二位老師是鄭用璉教授,他教我們生物技術概論,講課非常精彩,鼓勵大家廣泛深入閱讀,大膽思考。在他指引下,我如饑似渴地研讀,并在該門課考試中獲得95分的高分?!眹澜ūf。

      特別值得一提的是,嚴建兵在鄭用璉的課堂上總是坐在第一排,積極思考、踴躍發言,深受鄭用璉的賞識并應邀成為其該年度招收的唯一研究生?!班嵔淌谘芯坑衩赘牧?,我自然就跟著研究了,就此確定了研究領域,也改變了我一度想脫離科研,盡快就業賺錢養家的計劃。在他悉心指導下,我全身心投入科研,進而讀博?!眹澜ūf。2003年,他完成了主題為“論玉米雜種優勢和比較基因組”的論文,獲得博士學位并北上工作于中國農業大學國家玉米改良中心。

      國際磨礪

      憑借扎實的科研功底和拼勁兒,嚴建兵兩年之后即獲評副教授。然而他認識到,北京雖然是中國玉米改良研究的學術高地,但中國在該領域與國際先進水平有很大差距,自己必須走出去,于是他積極尋求出國從事博士后研究的機會。

      “我積極申請外方提供全額獎學金的項目,因為我認為,只有外方出錢,才會更重視參與者,給予更好的科研機會?!眹澜ūf。功夫不負有心人。2006年10月,他從120名競爭者中脫穎而出,獲得國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)和康奈爾大學聯合招聘的博士后項目機會,之后遠赴CIMMYT總部所在地墨西哥的埃爾·巴丹和美國康奈爾大學。該項目的合同期為3年,他不到兩年就被CIMMYT聘為“副科學家”,10個月后,他被聘為“科學家”,而這個過程通常需要5-6年。

      談到在CIMMYT總部和康奈爾大學的日子, 嚴建兵表示,那些地方云集了一批國際頂尖科學家,研究項目通常著眼于解決全人類、全球共同面對的大問題。這給他很大觸動,讓他進一步深刻認識到,科學大家就要胸懷天下,就要有舍我其誰的自信。從一些國際知名學者的身上,他學到了看待問題的方式和開展科研合作的重大價值等,生活的規劃和職業發展路徑都因此而改變。

      在博士后研究期間,嚴建兵以玉米維生素A為目標性狀,成功找到了1個控制該性狀的關鍵基因,促進高維生素玉米品種的選育并在非洲贊比亞等國推廣種植,他因此獲得2010年度日本國際青年農業科學家獎。

      回歸母校

      2011年4月,嚴建兵回到華農工作。彼時,中國生物育種技術加快發展,他回國可謂正逢其時。實際上,在海外期間,他一直密切關注國內農業科技發展態勢,意識到中國正邁向生物農業大發展的時代。在學校等各方支持下,嚴建兵立即著手聚集促進玉米種業創新的各類資源,除了破解資金難題,搭建實驗平臺、在海南三亞等地建立試驗基地等之外,他在兩個方面投入大量心血。

      一是聚集高端科研人才資源。嚴建兵通過外來引進和本校培養兩種方式,逐漸打造了一支由10多名核心科研人員組成的玉米種質資源創新與分子育種團隊。嚴建兵向記者逐個介紹團隊成員,包括年齡、畢業院校和專業、具體研究領域和取得的創新成果等,洋溢著自豪之情。

      二是聚集玉米基因資源。由于玉米源自美洲,缺少玉米基因遺傳多樣性一直是中國玉米種業創新的巨大障礙。嚴建兵率領團隊積多年之功,想方設法建立了玉米種質資源平臺,不僅滿足自己使用,而且無償向同行開放。目前,通過該平臺已累計向100余家單位提供玉米種子3萬余份。

      碩果累累

      從實驗室大樓走出來,本報記者跟隨嚴建兵穿過樓南側的馬路,來到玉米溫室基地?!斑@就是現代玉米的祖先之一,來自墨西哥的一種大芻草?!眹澜ū跍厥覂纫粎卜狐S、窄葉、細桿的植物前停下來說,“我們與美國同行合作研究,近期提出了一個全新的玉米起源模型,發現兩份完全不同的大芻草為現代玉米的祖先,修正了之前單一起源假說,為理解人為機制對作物馴化起源的影響提供了范例,并為利用野生資源進行作物遺傳改良奠定重要理論基礎?!?/p>

      2022年是嚴建兵和團隊科研成果特別豐碩的一年。3月,嚴建兵與兩位中國同行合作在《科學》雜志在線發表了玉米基因KRN2和水稻基因OsKRN2受到趨同選擇的論文,并進一步在全基因組層面闡明了趨同進化的遺傳規律,揭示了玉米與水稻的同源基因趨同進化從而增加產量的機制,為育種提供了寶貴的遺傳資源,為優異野生植物快速再馴化或從頭馴化提供重要理論基礎。該項成果之后入選該年度中國十大科技進展新聞。4月,嚴建兵憑借對玉米遺傳學研究的突出貢獻榮獲玉米遺傳合作組織設立的劉易斯·斯塔德勒中期職業生涯獎,成為第一位獲得該獎非美國的科學家。之后,嚴建兵團隊完成的“植物單細胞技術驅動的玉米生殖發育機制解析”成果獲教育部自然科學獎一等獎。

      近年來,嚴建兵與合作者提出了微效多基因的累加是高油玉米的成因的觀點,完美解釋了籽??傆头值谋硇妥儺?;建立了玉米籽粒的代謝藍圖,發現代謝產物可以作為重要的生物標記,為促進玉米增產提供了新線索。2016年,嚴建兵參與的項目“玉米重要營養品質優良基因發掘與分子育種應用”獲國家技術發明獎二等獎。

      “一切過往皆為序章。中國玉米種業創新仍然任重道遠,數據表明,直到今天,在玉米單產方面,中國與美國的差距仍在擴大。我們把此差距做成圖表,懸掛在實驗室顯要位置,時刻自警,要風雨兼程、自強不息?!眹澜ūf。


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