钱前院士:四十余载深耕水稻种质资源,为未来农业播撒希望!

钱前,1962年3月生于安徽安庆,中国科学院院士、水稻种质资源专家,现任海南崖州湾国家实验室副主任。四十余年来,他始终深耕水稻遗传资源发掘、重要农艺性状遗传基础解析及分子育种研究领域,带领团队创制大规模水稻突变体库,构建国际领先的水稻遗传研究平台,相关成果斩获国家自然科学奖一、二等奖、国家科技进步奖二等奖等多项殊荣,用坚守与创新为我国乃至世界水稻育种事业注入强劲动力。

在海南三亚南繁育种基地,科研人员顶着烈日、躬身田间,一派忙碌景象。不久前,由钱前院士领衔培育的新型水稻“小薇”迎来丰收,亩产超400公斤。这株身高不足30厘米的超矮秆水稻,藏着巨大潜力,不仅适合高密度工厂化“垂直农场”种植,更曾搭载问天实验舱完成太空旅行,为未来“太空农场”的建设播下了希望的种子。

从一株奇特的超矮秆水稻,到奔赴太空的“太空稻种”,背后是钱前四十余载在水稻种质资源领域的漫漫求索与不懈坚守。

在传统种质研究中,科研人员多追求高产、健壮的“完美水稻”,但钱前却对那些“病歪歪”“瘦弱”“奇形怪状”的水稻植株格外关注。“经常有人开玩笑,说别人的水稻都又高又壮,你怎么净挑这些不起眼的?”钱前却有着自己的见解:“一株健康的水稻很难找到研究抓手,而这些性状特殊的‘异类’,正是基因多样性的直观体现。就像经典病例是医学领域的突破口,这些突变体就是打开基因功能大门的钥匙,能帮我们弄清某个基因的正常功能。”

1998年,钱前在种质资源圃里发现了一株名为“宝大粒”的水稻,它长得几乎与人等高,穗大秆壮、籽粒饱满,在田间格外醒目。当时基因克隆技术尚不成熟,但钱前敏锐地意识到,这株具有极端性状的“巨无霸”水稻,可能藏着调控产量的关键密码。经过多年连续杂交回交和精细定位,他带领团队成功克隆出控制水稻粒型的关键基因GS2,为水稻高产育种提供了全新的分子靶点。

凭着这份独特的视角和日复一日的坚持,钱前团队最终创制了包含近5万份材料的水稻突变体库。“它就像一个巨型图书馆,珍藏着水稻几万个基因的秘密,能让科研人员快速找到研究方向,把复杂的水稻性状拆解开来深入研究。”钱前这样形容这个“基因宝库”。

为何要如此执着于收集、创造这些“奇奇怪怪”的基因?钱前解释道:“地球曾经历无数次灾难,生命之所以能延续,关键在于基因的多样性。每一个看似微不足道的基因,都可能藏着应对未知挑战的密码——有的能抗干旱,有的能耐盐碱。守护和丰富基因多样性,就是为未来可能出现的粮食危机储备解题方案。我们不知道未来会面临什么,但应对方案很可能就藏在这些不起眼的基因里。”

这座庞大的水稻突变体库,凝聚着钱前团队数十年的心血。从上世纪90年代起,他们就率先利用遗传诱变技术,构建了大量水稻遗传变异材料,建立起高产、优质、高抗水稻分子育种亲本资源库,以及国际上第一套籼稻背景的近等基因系。“水稻田里的温度常常超过40摄氏度,我们顶着烈日,像寻宝一样一株株找突变体,像照顾孩子一样一粒粒收种子,每一份材料的创制都格外艰难。”钱前回忆道。

令人钦佩的是,面对这些凝结无数心血的宝贵材料,钱前毅然决定开放共享。“当时我们虽然找到了很多‘钥匙’,但需要打开的‘锁’更多,技术手段跟不上,很多材料只能闲置。与其让它们埋没,不如分享给更多同行,大家一起推动学科发展。”为此,他不仅向国内外上百家单位分发材料,还牵头举办了四届全国水稻突变体、功能基因组及生物技术育种研讨会,为科研同行搭建交流合作的桥梁。

山东农业大学王永红教授对此深有体会。2006年,她还在中国科学院遗传与发育生物学研究所工作时,正是利用钱前团队共享的一个“叶序失常”突变体,首次从分子层面揭示了水稻叶片按序生长的调控机制。得知这一成果,钱前第一时间送上祝贺:“看到大家用我们的材料做出好成果,我们由衷高兴,只有这样,才能真正提升水稻育种水平。”

守护水稻“基因宝库”的初心,早在1983年就埋在了钱前心中。那年冬天,刚大学毕业的钱前作为中国水稻研究所的南繁人员,第一次踏上海南的土地。他背着行李、拎着装满种子和农具的箱子,辗转数日才抵达,住的是老乡家的简陋床铺,日常是“低头一身汗,抬腿两脚泥”的田间劳作。艰苦的环境中,他偶然吃到当地特有的青皮香蕉,口感奇香,这让他萌生了一个朴素的念头:一定要把这些优异的种质资源保护好、利用好。

四十余年来,钱前像候鸟一样,冬天在海南、夏天在杭州,“一年当两年用”,把全部精力都投入到小小的水稻种子上。如今他已年过花甲,却没有放慢脚步,担任海南崖州湾国家实验室副主任后,他全身心投身“南繁硅谷”建设,新的目标是带领团队打造全球规模最大、保存能力最强的国家野生稻种质资源圃,挖掘野生稻中的优异基因,应用到育种实践中。

“野生稻研究难度很大,难种、难收、难鉴定,但每次看到田间年轻科研人员的身影,我就觉得困难总会过去。”钱前说,历次重大育种突破,都离不开优异种质资源的挖掘,袁隆平先生的杂交水稻,最初的突破点就来自海南三亚发现的一株野生稻雄性不育株。“现在我们守护的,就是未来中国乃至世界水稻育种的‘基因宝库’。”

“随着城市化和现代农业发展,野生稻的栖息地越来越少。我刚工作时,海南沼泽地里还能看到成片野生稻,现在几乎看不到了。”钱前忧心忡忡地说,野生稻中藏着大量栽培稻丢失的宝贵基因,它们的消失,可能让人类失去应对未来危机的某些可能性,“我们必须抓紧时间,把这些多样性的基因资源保护好、研究透。”