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蔡得田:讓多倍體水稻緩解糧食危機

  • 發佈時間:2015-10-14 01:30:56  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  在湖北武漢一個多倍體水稻育種基地裏,一個老人在緊張忙碌著。

  黝黑的皮膚,專注的神情,似乎已經和水稻融為一體。儘管已經年逾花甲,然而他精力不遜少年,依然過著家裏、田間和學校三點一線的單調生活。

  然而,他本人絕非枯燥無趣之人。他性格外向,口才極好,能與任何人侃侃而談。在校園裏,他是擁有眾多“粉絲”的蔡老師。

  他就是蔡得田,湖北大學知名教授,多倍體水稻育種科學家,熟悉他的人都親切稱呼他老蔡。

  結緣:水稻育種事業融入生命

  水稻是蔡得田生命中的關鍵詞。

  “我因出生於1952年土改,分到田地,父母給我取名得田以示感恩。”蔡得田這樣介紹自己。親歷過三年自然災害的饑餓,蔡得田刻骨銘心地感到糧食的重要性。似乎在冥冥之中,蔡得田教授與水稻結下畢生不解之緣:1972年原本應該學醫,結果被欣賞他的招生老師安排學農學;1975年畢業後參加湖北雜交水稻協作組,見證了第一代三係雜交稻的誕生;1986年首批主持863無融合生殖水稻課題。從1999年至今,蔡得田一直專注于多倍體水稻的育種研究。

  作為高校的教授,蔡得田做到了教學科研兩不誤。在蔡得田看來,教學和科研並不矛盾,大學教師的職責不僅是教書育人,更重要的是“要能持續學習和創新,尤其是做源頭創新的驅動者”。

  事實上,蔡得田鍾情于多倍體水稻起因有點偶然。在美國訪問時,他讀到一篇關於化石生物倍性進化論文而突發靈感:主要糧棉油作物是多倍體,它們都經由二倍體進化到多倍體後産量成倍增加,那麼,利用遠緣雜交和多倍體雙重優勢選育超級稻的做法將具有廣闊前途。這樣突然閃現的靈光,就像那個砸中牛頓的蘋果。命運和責任讓蔡得田十六年如一日堅持做下去。

  就這樣,那些一株株飽滿的稻穗一直伴隨著蔡得田,見證著他從豪情壯年到花甲之年的年輪變遷。

  科研:打通育種最後一公里

  早在十幾年前,蔡得田在多倍體水稻研究方面已經取得顯著成果。

  在其《二十一世紀水稻育種新戰略》(其中第二作者為袁隆平)一文中,對於通過水稻遠緣雜交和多倍體化結合利用基因組間和多倍體雜種優勢作了詳細闡述。

  2003年,由袁隆平在內的四個院士和國內頂尖專家組成的專家組評價其多倍體水稻研究是“原創性育種新途徑”、“居國內外領先水準”。

  那麼,對於大多數人,甚至一些農業專家來講,多倍體水稻至今為何如此陌生?

  蔡得田認為這涉及到兩個方面:凡屬源頭創新的成果都是有歷經曲折磨難的過程,但科學是不會騙人的,符合科學規律的東西,最後一定會成功;國內外對於多倍體水稻研究不能成功的論斷已深深印在不同層次的科學家和技術人員的頭腦中,“即使見到我們初顯成功時,他們也未必會改變原有觀念”。

  與傳統的二倍體水稻和雜交水稻所不同的是,多倍體水稻育種基於植物進化原理,將二倍體水稻雜交加倍而培育成多倍體新品種的育種技術。多倍體水稻植株發育高大粗壯,穗大粒大,比二倍體水稻重3/5以上,米質優,抗逆性強,增産幅度大等優點。

  蔡得田介紹説,利用組織培養和染色體加倍技術,在幾百個組合中最終選育出2個高結實率多倍體水稻材料,解決了多倍體水稻育種的瓶頸,使多倍體水稻育種的前景豁然開朗。

  2015年,在蔡得田的指導下,選育的多倍體水稻結實率達到85%,解決了多倍體水稻結實率低的問題,多倍體水稻應用已推向最後一公里。

  轉型:投身産業破解難題

  除了任職于湖北大學以外,蔡得田還有另一重身份:武漢多倍體生物科技有限公司首席科學家。

  “科研與市場應該更好地結合。”蔡得田説,單純的科研難以解決糧食短缺的實際性問題,只有做到産學研一體化,把美好的産品惠及百姓,尤其是通過推廣應用多倍體水稻才有可能實現緩解糧食危機的目標。

  作為全球迄今唯一以“多倍體生物”為專業的企業,武漢多倍體公司與湖北大學合作組建了“武漢市多倍體生物育種研究工程技術中心”。在談及與該公司董事長陳柏林的合作時,蔡得田認為這是一種科研與企業的互補型合作,“我們都有做實事的心願,都在農村長大,知道農民的痛苦與期盼,都有為農業農民做貢獻的心願”。

  2014年,在蔡得田科研團隊指導下,該公司參加第二屆中國農業科技創新創業大賽並獲獎,多倍體水稻生物育種技術已受到科技相關部門的關注。

  目前,依託蔡得田及其團隊,武漢多倍體生物科技有限公司在多倍體水稻的研究和育種上已取得重大進展,獲得5000多個多倍體水稻材料,200多個優良品係,近10個可進行品種區試的品係。“更為重要的是,多倍體水稻畝産穩定,結實率達到80%以上,已經突破困擾業內幾十年的瓶頸。”蔡得田説。

  前景:多倍體水稻關乎國家戰略

  民以食為天。

  糧食産量的穩定和品質直接影響到一個國家的糧食安全。目前,農藥化肥和除草劑過度施用,工業化進程帶來的環境污染,讓不少人對食品心存畏懼。

  多倍體水稻具有大幅增産、適應性廣、多抗病蟲的優勢,且粒大質優,蛋白質含量高達14%,從外觀形態到可食性方面都優於二倍體水稻。此外,與轉基因具有本質區別的是,多倍體水稻是水稻基因組的加倍和重組,不涉及生物安全性評價風險,育出的品種可以立即大面積推廣應用。

  2013年,袁隆平等三位院士在觀看了多個高結實率的四倍體水稻株係後,對常規多倍體水稻品種的結實率能達到80%以上倍加讚賞,指出這是水稻育種的一個重大突破,希望儘快選育出不同類型的多倍體常規品種和雜交組合。

  蔡得田期待政府單列專項,拿出等同1%的轉基因專項的經費支援多倍體水稻研發、組建聯盟,在一個較短時間內會有許多研究人員及企業家投入其中,一個增産15%—20%的多倍體水稻生産體系將持續作用,這將極大緩解甚至消除中國乃至世界的糧食危機。“多倍體水稻育種被稱為新一次綠色革命,是一個育種大工程。雖然多倍體水稻的成功標誌是品種審定和大面積示範種植,但如同雜交水稻從常規育種革新那樣,政府的特別重視和推動,將是新的多倍體水稻應用的催化劑。”

  稻花香裏説豐年,這是古人描繪的場景。而在蔡得田看來,一個稻香飄溢的豐年應該是這樣的:以大幅增産提質的多倍體水稻為代表的多倍體生物問世,以多倍體品種為核心,以生物防治為重點,農肥菌肥綠肥為基礎的全面綠色生態農産品模式全面推開。

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