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【人民日报】何祖华:抗病救稻,只为稻花更香

发布时间:2022-07-10

来源:人民日报【字号:

在上海松江五厍农场试验田里查看稻株的何祖华研究员。亚博yabo888vip网页版登录分子植物科学卓越创新中心供图

  闷热的黄梅天,上海松江的太阳雨像白开水一样炽热,何祖华头顶大草帽,带着学生们在五厍农场的试验田里分拔稻秧、移栽秧苗,身上的衣服湿了干、干了湿,他却浑然不觉。本应在四月初播种的早稻,因疫情耽搁了,他们在抢回科研的农时。“起码还要过两个月才能开花抽穗,到时气温太高,病原菌难以存活,这段时间我们很难看到被感染的稻株。”与普通农业生产不同,何祖华希望看到的往往是病恹恹的稻株,这样他们就可以选择那些没有发病的健康稻株,做比对研究,找出水稻的抗病基因。

  从1983年攻读硕士开始,何祖华就一直研究稻瘟病等水稻常见病。寻找水稻的广谱抗病基因,揭示植物的免疫机制,为育出抗病且稳产的水稻良种提供理论与技术支撑,30多年来,何祖华孜孜不倦攀登着水稻广谱抗病领域一座座科学高峰。

  自2017年以来,亚博yabo888vip网页版登录分子植物科学卓越创新中心的何祖华团队,接连在国际顶尖学术期刊《科学》、《细胞》、《自然》上发表三篇水稻广谱抗病新机制的研究论文,其中两项有关水稻抗病免疫与高产性状平衡机制的基础研究,何祖华一追就是15年。

  “研究水稻,肯定要回到中国”

  何祖华对粮食的记忆要追溯到少年时代,拿着粮票去买上学时要带去学校的口粮。“在‘深挖洞、广积粮’的年代,买到的通常是陈米,几乎闻不到米香。”生长在浙江诸暨的何祖华说,尤其怀念过年时赶制出的年糕,带着一股稻花清香。

  当时,何祖华就想,将来有一天大家都能吃上喷香的新米饭,该是多么幸福的事。1979年高考,他想都没想就报考了浙江农业大学。何祖华也是半个乡下娃,上大学前也干过农活,因此,在学习上总有很多问不完的问题,一有空就往实验地里钻,去耕种去浇灌,去看作物生长。

  大学毕业后,何祖华师从我国著名水稻遗传育种专家申宗坦教授,攻读硕士研究生。老先生很严格,要求学生们播种和插秧,秧苗之间须严格的等距,这样才能准确分辨农作物性状。“哪怕盆钵中种子与种子之间只差1公分,老先生都会让我们重新播过。”何祖华说。多年后,他建立自己的实验室,指导学生做实验,更加深切体会到,是申老先生的严格练就了他做学问的基本功。

  何祖华曾跟着申教授到浙江桐庐的山坳里采样,所见场景至今难忘:整片稻田感染了被称为“水稻癌症”的稻瘟病,颗粒无收,农民捧着枯萎的秸秆,满脸愁容,恳求在场的专家们想想办法。从那一刻起,何祖华真正体会到粮食于民、于国家,是天大的事,他下定决心,这辈子“死磕”稻瘟病。

  筛选出抗病基因进行育种,是除了喷农药外抗击作物病害的一条不可或缺的途径。可何祖华在当年阅读国外的学术期刊时发现,很多论述植物基因方面的论文,已经看不懂了。

  “这些还只是普通的学术期刊,我们还没有机会接触到实时的最顶尖的学刊如《细胞》、《自然》、《科学》,甚至当时植物领域的期刊如《植物细胞》等也鲜见,可想而知,差距有多大。”深感当年我国的植物基因研究远远落后世界前沿的何祖华,决定一定要从分子机制上研究抗病性,为此他于1992年在当年政策尚不容许的情况下毅然决定脱产读博,师从我国著名的病理学家李德葆教授开展抗病基因定位研究,并作为主持人分别获得了国家自然科学基金委遗传学科和植物保护学科的资助,这在当时的青年科技工作者中也非常罕见,其水稻抗病性和生物技术的研究也获得了罗氏基金的大力资助。1997年,为了进一步学习国外的先进知识、充实自己,他受罗氏基金资助,到美国SALK研究所做博士后。

  何祖华说,他出国前就已经打定了学成归来的主意,“水稻是我国最重要的粮食作物之一,研究水稻、服务水稻育种,肯定要回到中国”。

  不仅要吃饱,还要吃好

  2000年底,何祖华学成归来,进入中科院上海生命亚博vip全站最新网站院植物生理生态研究所任课题组长。那时,国内外已经发现的抗稻瘟病基因都做不到广谱或持久抗病。“稻瘟病就像流行性感冒一样,病原菌狡猾多变,在不同地域通常都不一样,没有一个基因能对付所有的病原菌。”何祖华说,如果把多个抗病基因整合到一个品种里,抗病性提高了,却往往折损了水稻的产量和品质。

  “中国人的饭碗要装自己的粮食,不仅要吃饱,还要吃好。”为了解决这个困扰水稻育种界多年的难题,从2002年起,何祖华开始和广泛育种家和病理学家合作,并带着学生跑遍了全国主要水稻种植区,筛选广谱持久的抗病基因。

  基因位点的筛查工作量之大,令何祖华始料未及,但也激起他打破砂锅问到底的兴趣:“我原本以为只克隆一个抗病的基因位点。没想到,后来越做越多,也越发有趣。”

  他还想,如果能建一个水稻基因库来集合这些基因,科研人员既可以共享共用,也更有利于发掘更多的抗病基因。然而,当时在国内外,很少有人愿意做这件费时又费力的基础性工作。何祖华主动牵头,带领团队建立起了高抗水稻基因组文库,并花了两年时间筛选几万个基因组克隆。宝剑锋利磨砺出。2006年,他们终于找到了一个几乎能对抗稻瘟病所有变异病菌的基因位点。

  而后,他们又花了10年时间弄清了这个“基因克星”是如何与稻瘟病菌“缠斗”的。在这场持续10多年的科研马拉松中,何祖华几乎所有的情结都系在稻瘟病的“基因克星”上。在团队和各地的病理学和育种专家合作,做了几十万株接种实验,但仍未找到能攻破该基因防线的病原菌小种时,他既高兴又失落。

  “基础研究是奔着解决问题而去的,只要问题没解决,我就要坚持不懈追下去。”终于,在2017年,何祖华团队撞线了,他们解析出了水稻广谱持久抗病与产量平衡的遗传与表观调控机制,文章发表在《科学》杂志,这项成果获评为2017年年度中国生命科学十大进展。

  迄今,何祖华发掘的水稻广谱抗病基因,已经被国内40多家种子公司和育种单位应用于水稻抗病分子育种,并累计推广至全国几千万亩的水稻种植上。

  在尚未开垦的科研领域耕耘

  每逢研究生面试,何祖华都会和应考的学生说:“做稻病研究很辛苦,要下大田干农活,风吹日晒,而且研究成果不是两三年就可以出来,你们要先掂量自己是不是真的喜欢。”

  何祖华还让学生们先跟着他到地里干一番农活,再决定是否留在课题组。播种、插秧、接种病原菌、给稻子看病,猫着腰到田里,拿着注射器把菌液注射到一株株水稻里,有时候一猫就是一整天,腰都直不起来。一、两趟下来,有些研究生就转投了其他课题组。

  “兴趣可以培养,但如果功利地把科研看作短平快发论文,那还是别做科研了”。2009年至2014年间,何祖华的团队没有在国际顶尖科学期刊上发表成果。他坦言,来自各方的压力是很大的的,但是他更坚信“基础科研有其自身的规律,不能够弯道超车,而是需要沉心静气。”他带领团队一项课题做了近15年,一个目标追了30年。

  如今虽然有助手管理大田种植和病圃鉴定,何祖华还是会和学生们一起下地播种、插秧、病害鉴定和收割。他说,水稻研究是一项大田里的科研,好的论文只能写在大地上,而且在田里才能更好地指导学生观察真实性状,精准把脉水稻病症,准确采样。

  何祖华的助手刘继云说,温和豁达的何老师也有起急的时候,他最看不得学生们一手玩手机、一手做实验。“不专心做研究,既是耗费了你们自己宝贵的年华,也是在浪费国家的科研投入”。

  20年来,何祖华已经培养了36位博士生,其中多位在植物病理与遗传学领域,颇有建树。何祖华的学生王二涛2012年从英国留学回来后,在何祖华的鼓励下,从事相对冷门的丛枝菌根研究。去年10月,王二涛团队6年多的研究成果作为封面文章发表在《细胞》上。

  “水稻还有一些常见病害,如稻曲病,对人、对家禽家畜有很强的毒性;如白叶枯病等维管束疾病,就像人的心血管疾病一样,还有大量的抗病基因和抗病机理有待追寻、破解。”何祖华经常鼓励学生们带着已获得的科研成果,去挑战难题、去探索未知、去坐“冷板凳”。

  何祖华说:“我国很多农业专家80岁、90岁了还会到地里干活,我也希望像他们一样继续做下去。

(责任编辑:侯茜)

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