院士專訪|何祖華:尋找抗病水稻

2024-06-26     新民周刊

「你們農村來的,怎麼上大學了還要干農活?」

撰稿 | 李瀟 記者 | 金姬

「這是我們的研究材料水稻種子,每袋都不一樣,上面標記了號碼來做區分,一袋裡面有幾十粒。種子發芽以後,就可以播種到現在的這片秧田裡。讓它長成幼苗,這個過程大概要25天,之後再移栽到不同的田裡。」

2024年初夏的一天,何祖華站在雨後泥濘的田野邊,拿著他們研究團隊正在播種的稻種,耐心地向《新民周刊》講解著育種過程。

頭戴草帽、腳蹬長靴、身披一件紫色雨衣,中國科學院院士、中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員、民盟盟員何祖華,經常因為這身打扮被誤認為是當地農民。

40多年來,他便是這樣一腳科研,一腳稻田,致力於用科技守護祖國糧食安全,為攻克水稻「頑症」嘔心瀝血。

去耕種,去澆灌,去看作物生長

1962年11月,何祖華出生於浙江省紹興市諸暨山下湖鎮。

緣於父親水利工程師的身份,何祖華早早地對農村的整個農事作業系統有了一定了解。小時候哥哥們務農,他課餘空閒時,也常下田幫忙。廣袤的田野中,他與稻花清香為伴,在豐收的喜悅里開懷而笑,久而久之便對農業產生了感情。

1979年,17歲的何祖華在填報高考志願時順理成章地報考了浙江農業大學。入學後,他一有空就跟著老師往實驗地里鑽,去耕種,去澆灌,去看作物生長。

「我們要在不同的基地之間來回調查抗病性等,一年裡估計有三分之一的時間離家在外。」上世紀80年代的交通不方便,車馬太慢,飛機尚未成為尋常人家的出行方式,輪船碼頭把人送出去,路上就要耗去十來天。「有時候碰上水稻開花要做雜交了,就算是春節也得在那邊過。因為這一季耽誤了,只能再等下一季,實驗材料就浪費了。」

何祖華在田間工作 照片由中科院分子植物科學卓越創新中心提供

「當時很多大人就說,你們農村來的,怎麼上大學了還要干農活?」但何祖華卻不覺得這樣苦修似的學習難挨,反而樂在其中。「你看到各種各樣的作物,大的、小的、黑的、白的、黃的。有些作物會長到2米、3米,像袁先生曾經暢想的那樣,能夠在水稻底下乘涼。」

何祖華介紹,他讀大學時,除了農學的專業課程外,還需要學習農業有關的很多課,包括畜牧獸醫、植物保護、農業氣象學等。

採訪當天正好是個陰雨天,濃雲兜著一捧要落不落的雨水,風中都是潮濕的泥土腥氣。何祖華與我們分享從前老師教他觀察氣象的方法,興致勃勃地說:「假如遠處在下雷陣雨,但你身邊的樹是不動的,你就不用管,因為雷聲不會一下子到你頭上;要是風吹得很大,那你要趕緊逃了。」

何祖華一邊學農,一邊愛農,而真正讓他下定決心鑽研水稻抗病遺傳育種研究的,是要追溯到他讀研究生時的一段經歷。

1983年,21歲的他師從我國著名水稻遺傳育種學家申宗坦教授,攻讀碩士研究生。

老先生很嚴謹,要求學生們播種和插秧,秧苗之間須嚴格的等距,這樣才能準確分辨農作物性狀。「哪怕在盆缽里播種,種子間距離差1厘米,老先生都會讓我們重新再播過。」何祖華說。多年後,他建立自己的實驗室,指導學生做實驗,更加深切體會到,是申老先生的嚴格要求練就了他做學問的基本功。

記得有一年10月,何祖華跟著申教授前往浙江桐廬的山坳里採樣,親眼看到整片稻田感染了被稱為「水稻癌症」的稻瘟病,幾乎顆粒無收。

當地農民捧著枯萎稻穗的愁容,深深印在了何祖華心裡。從那一刻起,他真正體會到糧食對於農民、國家,都是天大的事,於是下定決心,這輩子「死磕」稻瘟病。

「死磕」稻瘟病和稻曲病

稻瘟病是由病原真菌引起的、發生在水稻上的一種病害,對水稻的產量和質量有很大的影響。「這是全世界最重要的作物真菌病害,只要是種水稻的地方,都有稻瘟病。」據統計,全球範圍內每年因稻瘟病造成的糧食損失高達水稻總產量的10%。我國不同稻區均有稻瘟病的易發區,每年因稻瘟病直接損失稻穀約30億公斤。

2000年底,38歲的何祖華從美國SALK研究所完成博士後研究歸來,進入中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所,建立實驗室,任研究組長。

「解決稻瘟病,一方面是靠抗病品種,一方面是靠噴施農藥。所以我們一直希望給育種家提供廣譜抗病基因培育抗病品種,不用再噴施農藥防控稻瘟病。」於是,為解決國家和農業生產需求,何祖華團隊展開了挖掘廣譜抗稻瘟病基因孜孜不倦的研究。

何祖華院士

2006年,何祖華團隊鑑定到一個廣譜抗稻瘟病新位點Pigm,幾乎能抵抗所有已知的稻瘟病菌小種。此後,又「十年磨一劍」,系統解析了這個位點的作用機理。

漫長的求索中,靈光和奇蹟都不是時刻閃耀的。2009年至2014年間,何祖華的團隊沒有在國際著名期刊上發表研究成果。科研這條板凳又冷又硬,外界壓力和自身的焦慮都無法避免。但他卻沉心靜氣,帶領團隊堅持把一個課題研究做了近15年,終於把「冷板凳」坐成了「熱板凳」。

2017年,何祖華團隊解析出了水稻廣譜持久抗病與產量平衡的表觀調控機制,文章發表在《科學》雜誌,入選了 「中國生命科學十大進展」。

「你研究的成果有沒有用,最後還是要看是否解決了國家需求。」何祖華認為,他們做的是基礎理論研究,最終還是要從論文落地到農業生產中,回饋國家、惠及人民。

目前,抗病基因Pigm已被隆平高科、荃銀高科等40多家育種單位應用,並審定多個抗病水稻新品種,累計推廣超過4600萬畝,實現了水稻廣譜高抗稻瘟病,減少殺菌劑農藥的施用,取得巨大的經濟與社會效益。「這幾千萬畝的稻田,不需要噴農藥防控稻瘟病,人工成本和農藥支出省下來,間接的經濟效益有10多個億。」

何祖華指導學生 圖片由中科院分子植物柯學卓越創新中心提供

繼何祖華研究組於2017年在國際頂尖學術期刊《科學》上發表廣譜和持久抗稻瘟病基因Pigm機制後,2021年,又在《細胞》《自然》發表重要成果,實現了又一個水稻抗稻瘟病研究的重大突破。這一研究揭示了一條全新的廣譜抗病代謝調控網絡,闡明了如何整合基礎抗病性與專化性抗性,賦予水稻廣譜抗病的代謝調控機制。他還獨具慧眼,針對作物在田間總是容易感染不同病害這一長期困擾學術界的難題,開展創新性研究,發現了作物與病原菌「軍備競賽」的新機制和多病原菌抗性的育種新靶標。

2021年9月30日,何祖華研究員在新聞發布會上介紹研究成果。新華社記者 張建松 攝

何祖華成功分離了多個水稻廣譜抗病和高產耦合基因,並悉心指導學生解析它們的功能機制,這些系統成果為作物廣譜抗病研究和應用建立了獨特平台,何祖華所倡導的抗病—產量協同調控研究理念已被國際廣泛認同。

由於成績顯著,何祖華先後榮獲「國家自然科學獎」二等獎「建國七十周年紀念章」「工人先鋒號」「第二屆全國創新爭先獎」「全國優秀科技工作者」等,研究成果入選「中國生命科學十大進展」,並在2023年11月當選為中國科學院院士。

談到自己當選院士,如今62歲的何祖華表示,「這是對我過去研究成績的肯定,但也是一個新的起點,接下來圍繞目前我國農業生產中出現的新問題,踏踏實實地開展研究,期望能為解決我國生物育種領域的難題提供新思路和新方案」。

「比如說我們現在又發現了水稻的一種新病。」何祖華介紹,稻曲病是水稻後期發生的一種真菌性病害。近年來,在各地稻區普遍發生,而且逐年加重。其發病因素與氣溫和濕度密切相關。比如白天是26-28℃,晚上是22-24℃,加上一點毛毛雨,假如有10天左右的窗口期,在上海9月中下旬的時候,稻曲病就特別容易暴發。

但稻曲病的防治非常困難,抗病育種也因為缺少有效的抗病基因而困難重重。「這是個老大難的問題,一直以來總是解決不了,而且它會產生毒素,對人體是有害的。」何祖華團隊非常關注稻曲病,與育種家合作攻關多年,一直希望能夠找到經濟有效的育種解決方案。

堅持和學生一起下田研究的院士

多年來,何祖華一直秉持著實幹精神,堅持做水稻抗病遺傳育種研究,光鑽研基礎理論是不行的,必須紮根到田裡去。

何祖華經常出現在松江的試驗田裡,帶著學生們一起勞作,從水稻育苗、插秧、抗病性調查到後期種子成熟收穫的全過程。每年12月初,何祖華團隊還會把收穫的水稻種子帶去海南播種。「南繁對中國的農作物育種非常重要。海南的光溫資源條件好,冬天時,很多農作物如水稻、玉米、棉花、大豆,都會到那邊去種,加快育種進程。」

不同於農民大面積地播種,可以把幾株苗混插在一起,保證有好收成。科研人員要求一株一株插。因為幾株混在一起不好進行比較,不利於發現特殊性狀,也不利於測產。在作物栽培與育種基地,每個品系的水稻秧苗被紮成一捆,白色牌子是它們的「身份牌」,按照白色牌子進行插秧和後續的性狀調查和考種分析。

做抗病機理研究很花時間。在何祖華的團隊里,從60後70後到80後90後甚至00後都有。「雖然很累,但大部分學生都很能吃苦,包括一些城裡來的學生。有幾個城裡來的女生,她們在搞科研的過程中喜歡上水稻,就有了內驅動力,把農業研究作為以後的事業。」

何祖華(左二)工作照 中科院分子植物科學卓越創新中心提供

採訪時,何祖華望著田間辛勤勞作的學生們,不禁露出欣慰的微笑。他們腳踩長靴、身披雨衣、頭戴草帽,頂著斜風細雨,一次又一次彎下腰,把希望的種子埋進土裡,期待成熟的季節能收穫好消息。

幾十年的孜孜鑽研中,這份科研工作已然成為一份代代相承的事業,在一代一代人之間傳遞著接力棒。

「何祖華是一位純粹的科學家,一輩子把一件事做到底、做到極致。」中國科學院院士、中國科學院分子植物科學卓越創新中心主任韓斌曾這樣評價何祖華。

這名科學家在自身領域的深耕中,與自然對話,和植物交心,十幾年如一日地懷著生生不息的熱愛和持之以恆的鑽研精神,把科研當愛好,把愛好當事業,勇於創新,引領學科前沿,將「科學家精神」詮釋得纖毫畢見。

如今,何祖華的足跡遍布浙江、福建、湖南、湖北、安徽、海南、廣東、廣西……他將科研論文寫在祖國的田野上,真正做到了廣惠天下,造福世界。

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