當前，我國種(zhong)業發展的關鍵在于加速提升種(zhong)源創新能力，融合生(sheng)物技術(shu)與信息技術(shu)，以(yi)促進育(yu)種(zhong)技術(shu)向數(shu)字化(hua)、信息化(hua)及智能化(hua)轉型。
水稻種(zhong)質資源(yuan)專家、中國(guo)(guo)科學(xue)院(yuan)院(yuan)士、中國(guo)(guo)農業科學(xue)院(yuan)作物科學(xue)研究所研究員錢(qian)前長期從事(shi)作物種(zhong)質遺傳資源(yuan)學(xue)研究。圍(wei)繞如何將我國(guo)(guo)種(zhong)質資源(yuan)優(you)勢進一步轉化為(wei)育種(zhong)創新(xin)優(you)勢、如何通過新(xin)技(ji)術實現精準育種(zhong)等問題，相關媒體記者日(ri)前專訪了錢(qian)前。
人物檔案
錢前，水稻種質資源專家、中國科學院院士、中國農業科學院作物科學研究所研究員。現任十四屆全國人大常委會委員、農業農村委員會委員等職務。長期從事作物種質遺傳資源學研究，在水稻遺傳種質資源發掘創新、重要農藝性狀解析與分子育種等領域取得一系列在生產上具有重要育種價值的研究成果。研究成果先后獲國家自然科學獎一等獎、二等獎，國家科技進步獎二等獎。
種質資源突破性挖掘與利用至關重要
記者：幾十年來，您一直專注于水稻優異種質資源的創制與育種利用。您為何潛心這項研究，其重要意義是什么？
錢前：從作(zuo)物育種的(de)(de)發展歷史看，歷次重(zhong)大突(tu)破都(dou)以種質(zhi)資源(yuan)突(tu)破性的(de)(de)挖掘(jue)與利(li)用(yong)(yong)為(wei)前提。比如(ru)第(di)一次綠色(se)革(ge)命的(de)(de)水稻(dao)矮(ai)稈(gan)育種利(li)用(yong)(yong)了半(ban)矮(ai)稈(gan)基因(yin)(yin)(yin)和(he)種質(zhi)；雜交水稻(dao)的(de)(de)成功是基于海(hai)南(nan)野(ye)生(sheng)稻(dao)雄性不(bu)育株的(de)(de)發現與利(li)用(yong)(yong)；理想(xiang)株型基因(yin)(yin)(yin)發掘(jue)與雜種優(you)勢相結合，培育出了新(xin)一代超級稻(dao)品種。因(yin)(yin)(yin)此，優(you)異種質(zhi)資源(yuan)的(de)(de)挖掘(jue)、創新(xin)與利(li)用(yong)(yong)對突(tu)破性品種培育至關重(zhong)要。幾十年來，我(wo)們(men)專注于發現和(he)創制(zhi)各種重(zhong)要功能基因(yin)(yin)(yin)和(he)新(xin)種質(zhi)。現在我(wo)們(men)發現的(de)(de)很多基因(yin)(yin)(yin)和(he)圍繞這些(xie)基因(yin)(yin)(yin)開(kai)發的(de)(de)分(fen)子標記已(yi)經(jing)廣(guang)泛(fan)應用(yong)(yong)于新(xin)品種培育。
記者：您培育的矮稈水稻品種“小薇”被問天實驗艙帶上了天。為什么和傳統水稻相比，“小薇”更適合在空間站種植？
錢前：人類探索地外空(kong)間現(xian)在(zai)仍(reng)然在(zai)起步階段，離滿足大面(mian)積(ji)種植作(zuo)物(wu)(wu)的生存需求還有很(hen)長的路(lu)要走。在(zai)狹小(xiao)的空(kong)間站內，任何空(kong)間都需要被(bei)高效利(li)用，“小(xiao)薇(wei)”恰恰符合(he)這一條件。它雖(sui)然生物(wu)(wu)量(liang)小(xiao)、生育期(qi)短，谷草比(bi)卻很(hen)高。未來如果(guo)空(kong)間站中種植面(mian)積(ji)更(geng)大、生長環境更(geng)好，“小(xiao)薇(wei)”很(hen)可能成為支撐(cheng)人類進入地外空(kong)間的第一批口糧(liang)。
記者：保持水稻高產仍是水稻育種技術不能放松的基本目標，水稻育種技術如何在高產的基礎上創新，提高水稻對各種環境的適應性？
錢前：高產(chan)和(he)抗逆存在拮抗，這(zhe)是業內共識。越(yue)來越(yue)多的分(fen)子證據已經證明，植物在正(zheng)常生長和(he)抵御脅迫(po)方面(mian)存在著非常精妙的平衡(heng)關系。
從人類的(de)角度(du)看(kan)，希望作物高(gao)(gao)產、抗逆(ni)，但從植物自(zi)(zi)身生(sheng)長的(de)角度(du)看(kan)，它生(sheng)長的(de)目的(de)首先是存(cun)活。當遇到逆(ni)境脅迫，植物會調(diao)動各(ge)種資(zi)源(yuan)優(you)先進行(xing)逆(ni)境抵(di)御，保證(zheng)自(zi)(zi)己能存(cun)活，之后才會把資(zi)源(yuan)重新用于生(sheng)長。因此(ci)，我認為，在栽培方(fang)式(shi)上(shang)，應盡量提供良好的(de)水肥條(tiao)件(jian)，讓植物少遭受逆(ni)境。從種質資(zi)源(yuan)角度(du)出發，我們可以篩(shai)選更(geng)加抗逆(ni)的(de)品種，比(bi)如利用野生(sheng)稻的(de)高(gao)(gao)抗逆(ni)性(xing)，通(tong)過(guo)與高(gao)(gao)產基因的(de)聚合，不斷提高(gao)(gao)高(gao)(gao)產和抗逆(ni)的(de)平衡(heng)性(xing)。
數字化技術將加速育種進程
記者：當下，我國種業發展關鍵在于進一步提升種源創新效率，將生物技術與信息技術融合，推動育種技術向數字化、信息化、智能化方向發展。在您看來，如何將我國種質資源優勢進一步轉化為育種創新優勢？
錢前：育種技術向數(shu)字化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)發展是大(da)勢所趨，但要真正實現育種的(de)數(shu)字化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)，還(huan)需(xu)要經歷一個過程。還(huan)有(you)很多基礎性的(de)理論(lun)、技術、管理體系需(xu)要探索。其中，我國雖然擁有(you)非常豐富的(de)種質資(zi)源，但種質資(zi)源的(de)收集、保存、鑒定(ding)工(gong)作都還(huan)存在很大(da)提升空間。
例如(ru)，我(wo)國現(xian)(xian)有(you)技術(shu)很有(you)希望(wang)在(zai)短時間(jian)內實(shi)(shi)現(xian)(xian)智(zhi)能(neng)(neng)化地收(shou)集、保存(cun)種(zhong)質(zhi)資源(yuan)(yuan)，但(dan)要保證準(zhun)確甄別這(zhe)些(xie)收(shou)集、保存(cun)起來的(de)(de)(de)(de)種(zhong)質(zhi)資源(yuan)(yuan)，恐怕(pa)難(nan)以在(zai)短時間(jian)內實(shi)(shi)現(xian)(xian)，因(yin)為相(xiang)(xiang)同名字(zi)的(de)(de)(de)(de)種(zhong)質(zhi)未(wei)必(bi)就是真正(zheng)的(de)(de)(de)(de)同一個(ge)種(zhong)質(zhi)。如(ru)果(guo)沒有(you)用(yong)對應(ying)的(de)(de)(de)(de)基因(yin)型(xing)和表型(xing)信息等基礎(chu)(chu)(chu)數據為種(zhong)質(zhi)資源(yuan)(yuan)精準(zhun)標簽，簡單的(de)(de)(de)(de)數字(zi)化恐怕(pa)不僅不能(neng)(neng)提高效率，可能(neng)(neng)還(huan)會因(yin)為大量重復、未(wei)整理的(de)(de)(de)(de)信息，額外為科研人員(yuan)帶來甄別上的(de)(de)(de)(de)負擔。因(yin)此(ci)要把(ba)我(wo)國在(zai)種(zhong)質(zhi)資源(yuan)(yuan)方面的(de)(de)(de)(de)優勢真正(zheng)應(ying)用(yong)于育種(zhong)創新，還(huan)需要做很多(duo)基礎(chu)(chu)(chu)性的(de)(de)(de)(de)工(gong)作。當然，隨著各種(zhong)組(zu)學的(de)(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)速發展，我(wo)們相(xiang)(xiang)信，種(zhong)質(zhi)資源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)精準(zhun)鑒(jian)定將(jiang)會進(jin)入快(kuai)(kuai)速發展期。有(you)了(le)這(zhe)些(xie)精準(zhun)的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)(chu)(chu)信息，再利(li)用(yong)人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)算法進(jin)行高通量預測，就有(you)可能(neng)(neng)實(shi)(shi)現(xian)(xian)精準(zhun)設計育種(zhong)，加(jia)快(kuai)(kuai)培(pei)育突(tu)破(po)性新品種(zhong)。
記者：為什么說精準應用數字化技術是水稻育種未來的發展航線？利用好數字化技術的前提是什么？
錢前：傳(chuan)統(tong)的(de)(de)育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)方式之所(suo)以(yi)慢，主要原因(yin)是所(suo)有(you)基(ji)(ji)因(yin)的(de)(de)配(pei)組(zu)(zu)都是隨(sui)機的(de)(de)，只能(neng)憑借(jie)育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)科研(yan)(yan)人員的(de)(de)個人經驗，做主觀判(pan)斷。近20年來(lai)，功能(neng)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)學的(de)(de)迅猛發展(zhan)，令基(ji)(ji)因(yin)型(xing)(xing)對表型(xing)(xing)的(de)(de)調控作用(yong)逐漸明晰(xi)，科研(yan)(yan)人員找到了很多影響(xiang)產量、品質、株型(xing)(xing)、抗逆等重要功能(neng)的(de)(de)基(ji)(ji)因(yin)。以(yi)這些基(ji)(ji)因(yin)為靶標，科研(yan)(yan)人員通(tong)過全基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)單倍型(xing)(xing)分析和不同基(ji)(ji)因(yin)型(xing)(xing)的(de)(de)組(zu)(zu)合篩選(xuan)(xuan)，使精準設計育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)成為可能(neng)。與傳(chuan)統(tong)育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)相比，利用(yong)數字化技(ji)術(shu)進行(xing)設計育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)，可以(yi)讓我們擁(yong)有(you)更(geng)多的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇權，實現更(geng)多定(ding)制性的(de)(de)品種(zhong)(zhong)選(xuan)(xuan)育(yu)(yu)，速度也會更(geng)快。
但(dan)所(suo)有的(de)高通量(liang)數字化(hua)和預測(ce)便利性的(de)前提，都是(shi)基(ji)于一個前提，即我們在基(ji)礎理(li)論(lun)方(fang)面擁有足夠堅實的(de)積(ji)累(lei)。用(yong)(yong)一句(ju)簡單的(de)話概括就是(shi)，我們想知道(dao)怎么(me)(me)用(yong)(yong)，就得先知道(dao)什么(me)(me)能用(yong)(yong)，基(ji)礎理(li)論(lun)的(de)不斷突破是(shi)所(suo)有應用(yong)(yong)研究得以開展(zhan)的(de)必要條件(jian)。
記者：保障糧食安全是我國農業的首要任務。育種是提高糧食產量的重要手段，但想破解水稻高產基因密碼，選育高產水稻品種卻并不簡單。在您看來，如何通過新技術實現精準育種？
錢前：過去幾(ji)十年(nian)，科學家們(men)(men)已經(jing)建立了較為(wei)(wei)完善的(de)(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)密碼破(po)解路徑。但(dan)是以前由(you)于技術(shu)的(de)(de)局限，科研人員(yuan)只能(neng)一個一個破(po)解基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)密碼。隨著測(ce)序技術(shu)和(he)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)組(zu)學方法的(de)(de)快(kuai)速(su)崛(jue)起(qi)，現(xian)在可以通(tong)過各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)高通(tong)量(liang)測(ce)序技術(shu)，批量(liang)獲得不同品種(zhong)(zhong)(zhong)或種(zhong)(zhong)(zhong)質的(de)(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)型(xing)，再(zai)利用已知的(de)(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)型(xing)與表(biao)型(xing)的(de)(de)對應關系，快(kuai)速(su)對其他(ta)的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)型(xing)和(he)表(biao)型(xing)測(ce)配進(jin)行(xing)預(yu)測(ce)，進(jin)而加快(kuai)新(xin)品種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)精準選育。近年(nian)來，我們(men)(men)在基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)序列信(xin)息(xi)獲取(qu)方面已經(jing)有了足夠的(de)(de)積累，但(dan)表(biao)型(xing)的(de)(de)鑒(jian)定需要大量(liang)田間(jian)工(gong)作作為(wei)(wei)支(zhi)撐，各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)表(biao)型(xing)的(de)(de)復雜性也為(wei)(wei)我們(men)(men)的(de)(de)工(gong)作帶來挑戰，未來如何快(kuai)速(su)地將基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)型(xing)和(he)表(biao)型(xing)進(jin)行(xing)對應，提高表(biao)型(xing)觀(guan)測(ce)的(de)(de)效率(lv)和(he)準確性，是我們(men)(men)需要重點突破(po)的(de)(de)問(wen)題(ti)。
農業科技人才要能吃苦、愿奉獻
記者：推動農業科技創新，離不開農業科技創新人才。您常說，要成為農業科技創新人才，非常重要的一點是要能吃苦。這是為什么？
錢前：我(wo)常說，做(zuo)(zuo)水稻育種研(yan)究(jiu)，“低頭一身汗，抬腿兩腳泥”是常態。這說起來容易，但做(zuo)(zuo)起來挺難。
40多攝(she)氏(shi)度的(de)(de)天(tian)氣(qi)，普(pu)通人可能連門都不愿意出，即使出門也(ye)是(shi)“全副武裝”，要遮(zhe)陽防曬。但對于(yu)我(wo)們(men)來說，40攝(she)氏(shi)度的(de)(de)氣(qi)溫，是(shi)水(shui)稻(dao)(dao)在田間(jian)生(sheng)長時(shi)的(de)(de)常態。因為天(tian)氣(qi)太(tai)熱(re)，我(wo)們(men)早(zao)上(shang)5點多就下田調查水(shui)稻(dao)(dao)性狀、取樣等(deng)。中午給水(shui)稻(dao)(dao)授粉(fen)后脫(tuo)下靴子，我(wo)們(men)能從靴子里倒出一小盆(pen)的(de)(de)汗水(shui)，衣(yi)服上(shang)常年都是(shi)出汗留(liu)下的(de)(de)鹽印子。
但能因為苦就不下(xia)田嗎？當然不能。每天趴在實驗室(shi)，連田里(li)材(cai)料(liao)長(chang)什么樣都不知道，是沒辦(ban)法(fa)做農(nong)業科研的(de)。因此，我們每年招研究生時，首先(xian)都要(yao)讓他們做好吃苦的(de)準備(bei)。
記者：在實驗室里，您常講一句話：“小勝靠智，大勝憑德。”您為什么這樣講？
錢前：從科學(xue)研究的(de)角(jiao)度(du)看，如果僅(jin)僅(jin)著眼于局部細節的(de)突破，有聰明才智和持之以(yi)恒的(de)韌性就一定可(ke)以(yi)有所成(cheng)就。但如果想開展(zhan)創新(xin)性更強、立(li)足于更高層面、面向國家戰(zhan)略(lve)需求的(de)科學(xue)探索，就需要能團結很多同行甚(shen)至不(bu)同領域的(de)科學(xue)家共(gong)同努力。此時僅(jin)有聰明才智就遠遠不(bu)夠了，高瞻遠矚的(de)眼光、容人容事的(de)胸(xiong)襟、甘于奉獻(xian)的(de)情懷都必不(bu)可(ke)少(shao)。
“小勝靠(kao)智(zhi)，大勝憑德”這句話不僅適用于科研領(ling)域(yu)，也適用于很多其(qi)他行業(ye)。如(ru)今校園中(zhong)的(de)學生將來會在各行各業(ye)開(kai)展工(gong)作(zuo)，我希望他們都能(neng)成(cheng)為(wei)德才兼備的(de)棟梁(liang)之材，勉成(cheng)國器，為(wei)祖國的(de)發展貢獻(xian)自己(ji)的(de)智(zhi)慧。
記者：您說過，在取得農業科技創新成果的路上，肯定會遇到瓶頸、難題。科研瓶頸期，看似困擾，實則契機。如何理解這句話？您認為應如何度過科研道路上的瓶頸期？
錢前：科研(yan)瓶頸期有很多種(zhong)。例如，前一項工作階(jie)段性地結束了(le)，但新的工作方向(xiang)還不明確；探索工作遇到(dao)重(zhong)大(da)挫折(zhe)，取得(de)的結果嚴(yan)重(zhong)不符合預期；研(yan)究方向(xiang)或其他(ta)條(tiao)件(jian)發生較大(da)變動，體(ti)系建立出現困(kun)難(nan)等(deng)。無(wu)論是哪一種(zhong)瓶頸期，我們在做科研(yan)的過程中都一定會遇到(dao)。
在我看(kan)來，度過瓶頸期，要做到(dao)以下幾(ji)點。
要(yao)調整好(hao)(hao)(hao)心態。在做科研的過程中，遇(yu)到困難是(shi)常態。所(suo)以(yi)當工(gong)作陷入停(ting)滯，首先是(shi)要(yao)做好(hao)(hao)(hao)“甘坐板凳十年冷”的心理(li)準備(bei)；其(qi)次，與(yu)其(qi)不(bu)斷重復焦(jiao)慮，不(bu)如暫時停(ting)一停(ting)，跳出(chu)原有的思維(wei)方式，好(hao)(hao)(hao)好(hao)(hao)(hao)想想需要(yao)做什(shen)么(me)，能(neng)做什(shen)么(me)，怎(zen)么(me)做。換一個角度去(qu)思考(kao)，也許可以(yi)另(ling)辟蹊徑。
要時(shi)刻(ke)關注學科的發展，多(duo)做方(fang)向性預判(pan)。除了自己(ji)的領域外，要多(duo)與其他領域的科學家進行交流，提高自己(ji)的認知(zhi)水(shui)平和學科交叉能(neng)力(li)。
以上這些都是科(ke)研(yan)人員順(shun)利度過科(ke)研(yan)瓶頸(jing)期(qi)的關鍵。當然(ran)，從(cong)管理層面看，通過提供相對(dui)穩定(ding)的支持保(bao)證科(ke)研(yan)隊伍穩定(ding)性(xing)，讓(rang)“冷(leng)板凳”能長期(qi)存在，也非常(chang)重要。
觀點聚焦
種子是(shi)農(nong)業(ye)的(de)(de)“芯片”，對于農(nong)業(ye)發展至(zhi)關重(zhong)要。而(er)種(zhong)質資(zi)源又是(shi)“種(zhong)子芯片”上(shang)最核心的(de)(de)元件，任(ren)何突破性新品(pin)種(zhong)的(de)(de)培育(yu)都建立在優異種(zhong)質資(zi)源的(de)(de)挖掘(jue)與利用(yong)上(shang)。半矮稈育(yu)種(zhong)、雜交稻(dao)三系配套(tao)等農(nong)業(ye)領域的(de)(de)重(zhong)大突破已經(jing)充分證明(ming)了這一(yi)點。
經過幾千(qian)年的(de)人(ren)工馴化(hua)，當代的(de)水稻品種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)已經聚(ju)合了大量對人(ren)類有益的(de)基(ji)(ji)因，親本資(zi)源(yuan)(yuan)圃同質(zhi)化(hua)非(fei)常嚴(yan)重。在現有資(zi)源(yuan)(yuan)的(de)基(ji)(ji)礎(chu)上繼續通過傳統育種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)方(fang)式(shi)進行聚(ju)合，從而(er)獲得突破(po)性新品種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)難度也越(yue)來(lai)越(yue)大。以各種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)質(zhi)資(zi)源(yuan)(yuan)為(wei)基(ji)(ji)礎(chu)，結合分子遺傳學(xue)(xue)、功能(neng)基(ji)(ji)因組學(xue)(xue)及(ji)高通量組學(xue)(xue)等(deng)方(fang)法，不(bu)斷挖掘新的(de)重要功能(neng)基(ji)(ji)因及(ji)優(you)異單倍(bei)型，利用基(ji)(ji)因編輯技(ji)術開展各種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)新種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)質(zhi)的(de)創制、鑒定、評價，進而(er)應用于育種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)實踐，將是未來(lai)農業育種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)必經之路。
——錢前
