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      【澎湃新聞】把論文寫在田野上,他種了40多年水稻與病害死磕到底

      套上防水靴,戴上草帽,挽起襯衫袖子,何祖華頂著38攝氏度高溫日曬,一腳踏進了水稻田,彎腰插秧,這一套工序他已經(jīng)熟練地堅持了40多年。

      總是習慣于把水稻秧苗比作孩子,在何祖華的心里,這些翠綠的小植株,是中國糧食安全的未來,也是滿足百姓日常之需的根基。

      2022年,中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究組長、研究員何祖華被評為2022年上海“最美科技工作者”,一輩子鉆研水稻抗病害,如今他已經(jīng)能夠讓水稻獲得“癌癥”持久免疫力,筑起稻瘟病“防護墻”,他笑著說,總算實現(xiàn)了把論文寫在田野上。

      來自農(nóng)村回歸農(nóng)田

      何祖華來自農(nóng)村,對水稻病害危害深有感觸。因此一開始碩士學習,他毫不猶豫選擇研究水稻對稻瘟病的抗病性。

      1983年10月,何祖華跟隨導(dǎo)師申宗坦教授前往浙江桐廬山區(qū)觀察稻瘟病情況,只見大部分水稻品種遍地枯萎、顆粒無收,這一幕讓他觸目驚心。當年11月底,何祖華又跟隨師兄前往當時還在福建三明農(nóng)科所工作的謝華安院士在尤溪的育種基地,大片大片的稻瘟病危害像針尖一樣扎在他心上,他暗暗下定決心,一定要培育出最抗病的種質(zhì)資源。

      1997年至2000年,何祖華赴美留學,作為博士后繼續(xù)深耕植物病理研究,然而美國缺乏對水稻的技術(shù)應(yīng)用,也并非主要糧食,于是在2000年,何祖華響應(yīng)中科院號召,回國建立了自己的實驗室,二十多年來面向我國農(nóng)業(yè)重大戰(zhàn)略需求,選擇關(guān)鍵科學問題長期攻關(guān)。何祖華和他的試驗田

      何祖華的實驗室與大多科研人員不同,他的“實驗室”遍布中國的山間田頭。

      為了搶季節(jié),何祖華曾一年三季奔波,4月在杭州播種,7月收獲后馬不停蹄轉(zhuǎn)到廈門天馬鎮(zhèn)做水稻翻秋,到冬季轉(zhuǎn)到海南陵水。那時綠皮火車、客輪和長途汽車是主要交通工具,有時一坐硬座就是30多個小時,再轉(zhuǎn)輪船30個小時到海口。

      為了不錯過水稻季節(jié),他有時就在海南基地過年。曾經(jīng)有一年為了避開水稻檢疫性病害—細菌性條斑病,他先把材料種到廣西南寧西塘做研究,再帶上收獲的種子通過層層轉(zhuǎn)車和輪船,花了5天到達三亞的羊欄鎮(zhèn)種植。為了能及時觀察水稻的抗病性和完成雜交選育,他在羊欄鎮(zhèn)的一個農(nóng)藥倉庫住了3個月,為課題的順利開展獲得了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)與南繁種子。

      建立自己實驗室后,他帶領(lǐng)助手與學生輾轉(zhuǎn)全國不同稻區(qū),分別在湖北、浙江、湖南、江西、福建、佳木斯等地建立自然鑒定病圃。何祖華和他的試驗田

      每逢水稻種植的重要節(jié)點,何祖華必定親自去田間,他信奉“眼見為實”。

      “這些稻區(qū)每年我們都要去幾次,但今年因為疫情原因去不了了,只能請當?shù)厝藥臀覀兎N、幫我們看,遇到情況拍照片發(fā)過來。”何祖華不無遺憾地告訴記者,今年因為疫情已經(jīng)錯過了多次去田間包括海南南繁基地勘查的機會,上海松江農(nóng)場的播種也從原定的四月延期至6月。

      與水稻病害死磕到底

      7月7日,是何祖華實驗室位于松江農(nóng)場的水稻插秧的時間點,他帶著學生們來到了稻田里。

      稻田里每個水稻材料的秧苗為一捆,掛上了號碼牌,掛著紅色號碼牌的就是轉(zhuǎn)基因水稻,掛著白色牌子的秧苗就是非轉(zhuǎn)基因,密密麻麻的牌子插滿田間。何祖華告訴記者,他們今年要種10000多個不同的育種材料,每個材料最少種24株,有些要種幾千株。

      記者發(fā)現(xiàn)這兩塊地是分開的,相隔甚遠。何祖華介紹,目前我國對轉(zhuǎn)基因的要求非常嚴格,因為害怕水稻的種子會傳粉,容易混起來,所以要用更精確的技術(shù)做研究。

      號碼牌上印刻著播種的時間、品種以及屬于哪個學生,便于插秧時分類種植,并進行觀察。

      水稻抗病研究需要科研人員到稻田里用注射器給水稻接種病原,然后觀察發(fā)病情況,找到具有優(yōu)良性狀的目標株,再進行多次雜交、回交、篩選。

      選出具有優(yōu)良性狀的“材料”后,再到不同地塊里“驗證”,即到位于不同水稻產(chǎn)區(qū)的山區(qū)“病圃”(讓水稻自然發(fā)病進行觀察研究的基地)進行“自然鑒定”,并在不同條件的試驗基地試種。

      這樣看似簡單的程序,何祖華死磕了一輩子。

      繼何祖華研究組與2017年在另一個國際頂尖學術(shù)期刊《科學》上發(fā)表廣譜和持久抗稻瘟病機制后, 2021年12月16日,國際頂尖學術(shù)期刊《自然》雜志又在線了其研究團隊的重大發(fā)現(xiàn),研究揭示出一個全新的植物基礎(chǔ)免疫代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并由此找到了通過加強水稻天然免疫力,長期筑起稻瘟病“防護墻”的抗病策略。

      過去近十五年間,這一辦法已幫助育種家培育出穩(wěn)定抗稻瘟病的水稻新品種,并推廣種植累計超過3000萬畝。

      據(jù)統(tǒng)計,全球范圍內(nèi)每年因稻瘟病造成的損失高達水稻總產(chǎn)量的10%,中國每年因稻瘟病發(fā)病直接損失稻谷在30億公斤。目前,利用化學農(nóng)藥對田間病害進行防治的方法,已經(jīng)造成了嚴重的環(huán)境污染和食品安全問題。

      在2017年發(fā)表廣譜抗稻瘟病受體Pigm的基礎(chǔ)上,何祖華研究組在對相關(guān)植物蛋白進行“海選”之后,發(fā)現(xiàn)了一個新的水稻免疫調(diào)控蛋白PICI1。PICI1就好像植物免疫系統(tǒng)的先鋒,受免疫“總司令”Pigm抗病受體的指揮,它通過強化蛋氨酸合成,促進植物體內(nèi)產(chǎn)生抗病激素乙烯,從而加強水稻的基礎(chǔ)免疫力。

      可有趣的是,稻瘟病病原體進化出了一種毒性蛋白,可以直接讓PICI1“繳械”,從而讓水稻失去對稻瘟病的抵抗力。不過,水稻又進化出了免疫“守護者”Pigm蛋白,能夠搶在毒性蛋白“作惡”之前,保護PICI1。

      “搞清這些機理,我們就可以通過加強’PICI1-蛋氨酸-乙烯’防衛(wèi)代謝網(wǎng)絡(luò),達到增強水稻天然抗稻瘟病能力的目的。”何祖華說,令他們興奮的是,他們多年的研究發(fā)現(xiàn)為育種專家培育出了具有持久、廣譜抗稻瘟病的新稻種提供了幫助。

      自2006年以來,中國水稻研究所、隆平高科、荃銀種業(yè)等育種科研機構(gòu)與企業(yè),利用Pigm抗病基因,共推廣種植廣譜抗稻瘟病的水稻新品種超過3000萬畝,基本不用噴灑抗稻瘟病的農(nóng)藥。

      經(jīng)年累月都看著稻田,這些綠色的植物在普通人眼中完全相似,難免枯燥,何祖華卻依舊樂在其中。

      何祖華看著每一株秧苗,就像看著一個孩子,高矮胖瘦,每一個性狀在他眼中就是孩子們獨特的個性,他每一年都期待著新的“孩子”到來,再津津有味地分析著它的成長。

      研究團隊從60后到00后

      在水稻田里,與何祖華一同勞作的,還有多個90后甚至00后的學生們。

      草帽下難掩他們稚嫩的臉龐,然而他們卻一個個宛如老練的農(nóng)民,拔秧插秧、開三輪車、為稻苗注射病菌都是工作的一部分。

      何祖華介紹起學生們,難掩自豪,“這些同學有來自農(nóng)村但也有來自大城市的,有男生也有女生,但都愿意下田,都扎實能吃苦。”90后的學生們在田里勞作

      學生中有一位92年的博士后,他叫馬斌,來自甘肅農(nóng)村,2014年加入了何祖華的研究組開始研究生學習,然此前習慣于以小麥為主食的他從未離水稻如此近過。

      在馬斌看來,在田野里勞作本身就是一個學習的過程,目前他已經(jīng)種了三四千份水稻材料,對于水稻培育也有了全方位的認識。來自山西城里的95后姑娘焦方園則把這些稚嫩的秧苗看作自己的未來,“6月13號播種,等8月底很多性狀就能發(fā)現(xiàn)了,10月份就可以收獲了。”

      在學生們眼中,何祖華不僅是親切的導(dǎo)師,更是榜樣,“何老師根本沒有工作日和非工作日的區(qū)別,早上八點左右就進實驗室,晚上9點多才回去,周末最多休息半天。”何祖華的一名助手這樣看待自己的導(dǎo)師。

      而其實何祖華也從自己的導(dǎo)師那里傳承了科研精神,他說自己80多歲的導(dǎo)師都已經(jīng)退休多年了,還在樓頂上種水稻,“要把科研當作終生愛好,就不會疲倦。”

      何祖華欣慰著科研團隊里,一支從70后到00后的梯隊已經(jīng)建立起來,中國的糧食安全也將緊緊抓在中國科研工作者自己手中。

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