李家洋在江西省上高縣查看雙季早粳稻長(zhǎng)勢(shì)。馮麗妃/攝糧食安全是國(guó)家安全的重要基礎(chǔ)。如何用世界8%的耕地養(yǎng)活世界20%的人口？種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，育種創(chuàng)新是糧食安全的重要保障。憑借“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計(jì)”研究，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱遺傳發(fā)育所）研究員李家洋團(tuán)隊(duì)榮獲2017年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這一中國(guó)自然科學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，正是該團(tuán)隊(duì)十余年來(lái)不忘初心、牢記使命，誓為祖國(guó)種好一棵水稻的最佳寫照。今年是李家洋赴美留學(xué)回國(guó)的第三十個(gè)年頭，這期間他始終走在我國(guó)植物遺傳學(xué)研究創(chuàng)新的最前沿——率先在國(guó)內(nèi)建立模式植物擬南芥分子遺傳學(xué)研究體系、率先利用圖位克隆法分離出主糧作物水稻的功能基因、率先在中國(guó)提出分子設(shè)計(jì)育種理念。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從基礎(chǔ)研究走向田間育種，為我國(guó)不同稻區(qū)“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”出一系列國(guó)審水稻新品種，并播種在祖國(guó)大地上。談及堅(jiān)持創(chuàng)新的源泉，李家洋近日在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)直言：“國(guó)家需求這個(gè)動(dòng)力植根于我的思想深處?！币粋€(gè)夢(mèng)想，撐起迎難而上的底氣李家洋出生于安徽省肥西縣一個(gè)農(nóng)民家庭，高中畢業(yè)時(shí)，十年動(dòng)蕩尚未結(jié)束。他曾在建筑工地當(dāng)學(xué)徒，白天搬磚、挖地基、抬水泥，晚上就在燈光昏暗、人聲嘈雜的集體宿舍看書。憑著這股“鉆”勁兒，他在1977年搭上中國(guó)恢復(fù)高考的“首班列車”，考入安徽農(nóng)學(xué)院（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)前身）。大學(xué)期間，學(xué)習(xí)林學(xué)專業(yè)的他對(duì)處于生命科學(xué)前沿的分子遺傳學(xué)產(chǎn)生了興趣，于是發(fā)憤自學(xué)，終于在1981年如愿考上中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所（遺傳發(fā)育所前身）碩士研究生。在跟隨導(dǎo)師李繼耕研究員做細(xì)胞質(zhì)不育研究的過程中，李家洋逐漸樹立了一個(gè)夢(mèng)想——掌握最先進(jìn)的知識(shí)，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的作物，讓老百姓吃得飽、吃得好。1985年，李家洋赴美留學(xué)，在布蘭迪斯大學(xué)攻讀博士學(xué)位。1991年，在選擇博士后方向時(shí)，美國(guó)哈佛大學(xué)生化系和醫(yī)學(xué)院的兩位教授都向他投來(lái)“橄欖枝”，但心中的夢(mèng)想讓他抵住了“名?！钡恼T惑，選擇到美國(guó)康奈爾大學(xué)從事植物分子遺傳學(xué)博士后研究。李家洋回國(guó)前，身邊曾有不少人勸他慎重考慮，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的中國(guó)科研基礎(chǔ)薄弱，回國(guó)后可能會(huì)跟不上世界最前沿研究的發(fā)展速度。但他沒有猶豫。1994年，李家洋回到北京，奔赴一場(chǎng)期待已久的逐夢(mèng)之旅?；氐竭z傳發(fā)育所后，李家洋在30多平方米的舊實(shí)驗(yàn)室里白手起家。缺經(jīng)費(fèi)、沒設(shè)備，他和課題組就用別人用過的舊試驗(yàn)臺(tái)和淘汰的儀器設(shè)備。在這種條件下實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想，李家洋做好了“打持久戰(zhàn)”的準(zhǔn)備。一開始，為了讓課題組“活下去”，他把目標(biāo)放在研究周期較短的模式植物擬南芥上，希望在國(guó)內(nèi)建立起分子遺傳學(xué)研究體系?！爱?dāng)時(shí)的遺傳發(fā)育所，乃至整個(gè)中國(guó)，很多研究是奔著出一個(gè)品種去的，對(duì)背后分子遺傳機(jī)制的分析很少，這方面有比較大的創(chuàng)新空間?！崩罴已蠡貞?。很快，李家洋課題組成為國(guó)內(nèi)第一個(gè)讓擬南芥在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)芽、開花、結(jié)籽的團(tuán)隊(duì)?；诖?，他帶領(lǐng)課題組在國(guó)家杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，向當(dāng)時(shí)分子遺傳學(xué)研究最前沿的兩大技術(shù)——基因圖位克隆技術(shù)和基因定點(diǎn)整合技術(shù)發(fā)起攻關(guān)。其中，他們?cè)趫D位克隆技術(shù)研究方面獲得了巨大成功。2000年，李家洋帶領(lǐng)課題組從擬南芥的2萬(wàn)多個(gè)基因中大海撈針，采用圖位克隆法分離出導(dǎo)致細(xì)胞死亡的基因并解釋了背后機(jī)制。這是我國(guó)科學(xué)家首次利用圖位克隆法把高等生物的一個(gè)功能基因從諸多基因中分離出來(lái)，奠定了我國(guó)基因圖位克隆的基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究也為李家洋在水稻育種中進(jìn)行基因克隆提供了技術(shù)路線。一個(gè)理念，掀起一場(chǎng)育種革命擬南芥研究只是短期目標(biāo)，李家洋從未放下用所學(xué)為作物增產(chǎn)、保障國(guó)家糧食安全的初衷。1997年，實(shí)驗(yàn)室剛剛穩(wěn)定下來(lái)，他決定研究我國(guó)最重要的糧食作物——水稻。那時(shí)候，李家洋通常晚上11點(diǎn)后才從實(shí)驗(yàn)室回家。在實(shí)驗(yàn)室，他經(jīng)常碰到中國(guó)水稻研究所的錢前博士，后者當(dāng)時(shí)在遺傳發(fā)育所研究員朱立煌實(shí)驗(yàn)室做水稻研究。兩人經(jīng)常一起討論如何開展水稻遺傳育種，隨著討論的深入，他們的思路越來(lái)越清晰。“水稻最重要的性狀是產(chǎn)量，產(chǎn)量性狀中最難的又是分蘗數(shù)調(diào)控機(jī)理研究，我們就決定從水稻分蘗做起。”李家洋說。經(jīng)過7年研究，他們通過圖位克隆技術(shù)克隆了調(diào)控水稻分蘗的關(guān)鍵基因——MOC1。當(dāng)時(shí)，農(nóng)業(yè)科學(xué)家普遍認(rèn)為水稻分蘗由復(fù)雜的遺傳網(wǎng)絡(luò)決定，這一單基因調(diào)控模式的發(fā)現(xiàn)，成為我國(guó)水稻功能基因組學(xué)發(fā)展的一個(gè)里程碑，讓我國(guó)水稻功能基因組研究進(jìn)入高速發(fā)展期。相關(guān)研究2003年發(fā)表于《自然》，并入選年度中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞，還獲得2005年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。實(shí)現(xiàn)了“從0到1”的突破后，李家洋繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員克隆出影響水稻分蘗數(shù)目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強(qiáng)度等株型特征的一系列重要基因。更關(guān)鍵的是，他們發(fā)現(xiàn)了理想株型形成的關(guān)鍵基因IPA1，解析了IPA1介導(dǎo)的株型發(fā)育分子機(jī)理與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這些關(guān)鍵基因的克隆和功能解析，以及基因組測(cè)序技術(shù)、生物信息技術(shù)等現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為解析生物復(fù)雜性狀的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)機(jī)遇，也為育種技術(shù)的創(chuàng)新帶來(lái)新希望。當(dāng)時(shí)，我國(guó)常規(guī)育種正遭遇發(fā)展瓶頸。育種學(xué)家選擇親本時(shí)不知道哪個(gè)基因控制哪個(gè)性狀，只能靠經(jīng)驗(yàn)，通過一代代雜交選育出新品種。這不僅使育種周期變長(zhǎng)，往往需要8到10年，而且品種間遺傳多樣性狹窄、效率較低，越來(lái)越難選育出有突破性的優(yōu)異品種。在此背景下，李家洋提出“分子設(shè)計(jì)”育種的理念：“像設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品一樣，通過把高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)的基因模塊‘組裝’起來(lái)，‘設(shè)計(jì)’出理想的種子。”這一新理念的提出，將中國(guó)的育種技術(shù)理念推向了世界前沿。2013年8月，中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）“分子模塊設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新體系”啟動(dòng)。通過4個(gè)項(xiàng)目、12個(gè)課題、64個(gè)子課題和144個(gè)任務(wù)專題，2100多名科學(xué)家嘗試?yán)眠@個(gè)新科技手段，掀起一場(chǎng)育種革命。經(jīng)過5年攻關(guān)，該專項(xiàng)在種質(zhì)資源挖掘、設(shè)計(jì)品種培育及通用技術(shù)研發(fā)等方面取得一批重要成果——?jiǎng)?chuàng)建了分子模塊設(shè)計(jì)育種技術(shù)體系，創(chuàng)制了水稻、大豆、小麥和鯉魚新品系200個(gè)，審定了新品種27個(gè)，并在主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了大范圍推廣。李家洋帶領(lǐng)課題組“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”的多個(gè)水稻新品種已播撒到我國(guó)數(shù)千萬(wàn)畝稻田。在長(zhǎng)江中下游稻區(qū)，他們培育的“嘉優(yōu)中科”系列超高產(chǎn)、早熟、抗稻瘟病的秈粳雜交稻，畝產(chǎn)達(dá)到900公斤，比當(dāng)?shù)刂髟缘钠胀ㄆ贩N增產(chǎn)20%以上。在東北稻區(qū)，他們培育的“中科804”以及“中科發(fā)”系列品種產(chǎn)量高、口感好、出米率高、高抗倒伏和稻瘟病，其中僅“中科發(fā)5號(hào)”累計(jì)種植面積就達(dá)2000多萬(wàn)畝。從基礎(chǔ)理論研究到成果轉(zhuǎn)化落地，分子模塊設(shè)計(jì)育種推動(dòng)了我國(guó)育種技術(shù)的跨越式發(fā)展，為保障我國(guó)糧食安全提供了科技支撐。2017年，李家洋與合作者完成的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計(jì)”獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。國(guó)家最高科技獎(jiǎng)得主李振聲院士評(píng)價(jià)，這是繼水稻矮稈化“綠色革命”和雜交水稻之后的第三次重大突破，標(biāo)志著“新綠色革命”的開始。一粒種子，譜寫一生奮斗目標(biāo)30年來(lái)，李家洋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獲得了一項(xiàng)項(xiàng)沉甸甸的榮譽(yù)。除了前述的兩項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)，他們的成果還先后6次入選“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”和“中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”。李家洋本人也先后獲得中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)、未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)、陳嘉庚科學(xué)獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)，并獲得中國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)科學(xué)院外籍院士、德國(guó)科學(xué)院院士等多個(gè)院士榮譽(yù)稱號(hào)?！昂眠\(yùn)從來(lái)不會(huì)無(wú)緣無(wú)故降臨到一個(gè)人頭上?！崩罴已蟮摹袄洗顧n”、中國(guó)科學(xué)院院士韓斌舉例說，在水稻株型研究方面，李家洋在世界上數(shù)一數(shù)二，這是因?yàn)樗ㄙM(fèi)大量精力，把世界上所有水稻株型幾乎研究遍了。如今，他仍在稻田里堅(jiān)持創(chuàng)新?！拔覈?guó)有5個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)，其中4個(gè)是戰(zhàn)略區(qū)。至少在我心中，有4個(gè)稻區(qū)肯定要考慮布局新品種?！崩罴已髮?duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說。由于每個(gè)稻區(qū)的氣候、土壤條件都不一樣，李家洋計(jì)劃從長(zhǎng)江中下游到東北，再到華中、華南，針對(duì)一個(gè)個(gè)稻區(qū)因地制宜培育不同水稻優(yōu)異新品種。2020年以來(lái)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)填補(bǔ)育種空白，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)育出多個(gè)雙季早粳稻新品系，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)早粳稻“零的突破”，并推動(dòng)建立了我國(guó)首個(gè)早粳稻審定標(biāo)準(zhǔn)，有望讓中國(guó)老百姓提前一個(gè)季度吃上好吃的新粳米。如今，作為崖洲灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任，李家洋一邊馬不停蹄地“招兵買馬”，組建人才隊(duì)伍，推動(dòng)這個(gè)國(guó)家級(jí)種子科學(xué)技術(shù)研究與種業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)盡快建設(shè)發(fā)展；一邊堅(jiān)持開展育種科學(xué)與技術(shù)研究?！拔蚁嘈?，只要不斷努力、埋頭苦干，我們的科學(xué)與技術(shù)研究就能如同一粒粒種子，破土發(fā)芽，拔節(jié)生長(zhǎng)，最終孕育出豐碩果實(shí)，為糧食安全和農(nóng)民富裕作出貢獻(xiàn)。”李家洋說。“做科研要有一個(gè)遠(yuǎn)大的目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)要高于‘找工作、謀飯碗’，也要高于對(duì)社會(huì)身份和地位的追求。”他鼓勵(lì)青年科學(xué)家要敢于觸碰并最終攻克最具挑戰(zhàn)性的難題，把個(gè)人追求與國(guó)家需求結(jié)合在一起，創(chuàng)造屬于自己、屬于這個(gè)時(shí)代的歷史。（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-04-30?第1版?要聞）