原标题:打赢“蓝色种业”翻身仗 夯实粮食安全“压舱石”(主题)
——记中国工程院院士包振民(副题)
中国科学报记者 廖洋 通讯员 冯文波
“这份荣誉不仅是对我个人和团队的充分肯定,也属于我的单位,属于全省广大科技工作者。”6月20日,山东省科技创新大会在济南召开,2022年度山东省科学技术最高奖获得者、中国工程院院士、中国海洋大学教授包振民表示,“现在是海洋科技发展的黄金期,也是遗传育种工作者大显身手的好时机,经略海洋、践行大食物观,建设海洋强国,我们责无旁贷”。
40年来,包振民心怀“国之大者”,潜心“蓝色种业”研究,以“让海水养殖产业旺起来、养殖户的腰包鼓起来、老百姓的餐桌靓起来”为己任,持续创新,勇攀高峰,矢志打赢“蓝色种业”翻身仗,夯实粮食安全“压舱石”。
“育种是一项没有终点的事业”
上世纪90年代末,流行病害大规模暴发给我国扇贝养殖业带来致命打击。包振民临危受命,拉开了我国扇贝良种化的序幕。
与种植业、畜牧业育种相比,水产育种可谓困难重重。一方面,海上风险较多,风浪灾害、病害、丢失都有可能发生;另一方面,扇贝育种需要建立一整套遗传评估技术,之前从没有人做过,毫无经验可借鉴。包振民带领团队边摸索边试验,创建了以数量遗传评估BLUP技术为核心的扇贝育种技术体系。
十年磨一剑。2005年,凝聚着包振民无数心血和汗水的栉孔扇贝新品种“蓬莱红”通过国家审定。作为我国科学家自主培育的首个扇贝新品种,“蓬莱红”具有生长速度快、产量高、肉柱大、抗逆性强、壳色鲜红、遗传性能稳定等特点,一经推出,就赢得水产养殖户的喜爱,并先后获国家海洋局海洋创新成果奖一等奖、教育部科技进步奖一等奖、国家科学技术进步奖二等奖。
“煮熟了,红彤彤的,既喜庆,又诱人,因为最早是在蓬莱培育的,就把它命名为‘蓬莱红’。”包振民说。
2003年,包振民受大连獐子岛渔业集团的邀请,前去探讨良种选育。在生产车间里,他发现了一只肉柱呈金黄色、在他人看来是“次品”的扇贝。此后,他针对这种扇贝进行研究,发现了这种扇贝肉柱呈金黄色背后的机制——某种类胡萝卜素降解酶基因BCO发生突变,而导致肉柱大量积累类胡萝卜素,从而成功研发出富含对人体有益的类胡萝卜素,且具有抗氧化、抗疲劳、抗肿瘤等保健功能的“海大金贝”,并于2009年获得了国家新品种认定。
谈起该新品种的命名,包振民说,因为它是中国海洋大学培育的,所以名字中有“海大”二字。“金贝”蕴含两层意思:一是这种扇贝的肉柱呈金黄色,金光闪闪、鲜艳夺目;二是研发出这个新品种时,恰逢大连的养殖基地正在建设一个金贝广场。为了纪念高校与企业之间的这种“产学研”合作,便将其命名为“海大金贝”了。
“育种是一项没有终点的事业。”包振民说,全基因组选择是目前育种领域的前沿技术,他带领团队率先在水生生物育种领域开展了该技术的研发,开发出基于等长标签的简并基因组技术(MisoRAD)和基于液相杂交的新型高通量、低成本的液相芯片,大幅降低了检测成本,使检测一个样品的费用仅相当于主流技术的1/10。
这一低成本、高通量全基因组分型技术的创新,不仅为扇贝的全基因组选择育种插上了腾飞的翅膀,还推广应用于水稻、土豆以及蜜蜂、家猪等160余个物种的育种分析,成为引领种业创新发展的颠覆性技术,为国际同行所瞩目。
应用全基因组选择技术,栉孔扇贝“蓬莱红2号”于2013年通过国家新品种审定。作为国际上首个采用全基因组选育技术培育的水产良种,“蓬莱红2号”不仅延续了“蓬莱红”的高产抗逆特性,产量与成活率也分别提高25.43%和27.11%,引领了水产分子育种技术新潮流。
2022年,中国农村杂志社主办的“微观三农”梳理出10年来我国农业科技的30个标志性成就,全基因组选择的栉孔扇贝“蓬莱红2号”作为水产领域的唯一代表性成果入选。
虾夷扇贝“獐子岛红”、海湾扇贝“海益丰12”、栉孔扇贝“蓬莱红3号”、海湾扇贝“海益丰11”、栉孔扇贝“蓬莱红4号”……40年来,包振民和他的团队培育出了10个水产新品种,累计推广养殖1000余万亩,创造产值数百亿元,彻底扭转了我国扇贝养殖业长期依赖野生苗种的局面。
2018年,包振民领衔完成的创新成果“扇贝分子育种技术创建与新品种培育”荣获国家技术发明奖二等奖,成为本年度水产科学领域唯一入选国家技术发明奖的成果。
“做科研就要顶天立地”
“做科研就要顶天立地,‘顶天’就是要做最前沿的研究,解决行业里最棘手的难题;‘立地’就是要与产业对接,用技术回馈社会。”包振民说。
多年来,他带领团队攻克了贝类遗传学和育种领域的系列核心关键技术,为我国扇贝养殖业蓬勃发展注入了不竭动力。扇贝产量已经从20世纪70年代初的年产20多吨,上升为如今年产近200万吨。产量的增长带来的是价格的下行,市场上出售的鲜贝一般4~6元一斤,与牡蛎、蛤蜊相差不大,曾经的海珍品已变成“大众菜品”,走上了寻常百姓家的餐桌。
“这是令我们育种人员感到欣慰的地方。通过我们的努力,给中国老百姓提供了大量高品质的蛋白质。”包振民笑道。
在助力水产养殖业蓬勃发展的同时,包振民团队以扇贝为研究对象,在基础生物学领域亦取得了令人耳目一新的成就——该团队率先在国际上完成了扇贝基因组图谱绘制,建立了全球最大、种类最多的基因组综合数据库,使我国成为掌握贝类基因资源最多的国家。美国贝类学会前主席、著名贝类学家舒慕薇(Sandra E. Shumway)评价说,包振民团队开展的扇贝研究是贝类研究的典范。
研究中,他们发现虾夷扇贝基因组包含许多古老的基因,保留着动物原始祖先的特征,在几亿年的进化过程中竟然没有被重组打乱。《自然-生态与进化》的主编称其为“化石基因组”。进一步研究发现,扇贝躯体在发育过程中没有遵循普遍认为的宏观共线性规律,而是分阶段表达的,包振民团队将其定义为“分段时间共线性(STC)”模式。
发现这一现象时,他们既惊喜又忐忑,便虚心地向该领域的国际知名专家请教、探讨。专家们不以为然,问的次数多了便说:“你们搞错了,好好检查你们的实验数据。”
然而,包振民对自己的工作很有信心,而且他把此前该领域相关专家发表的成果进行对比实验分析后发现,相关结果也遵循这一规律,即STC模式在无脊椎动物发育中是普遍存在的。
2017年,包振民团队的研究成果在《自然-生态与进化》发表,目前STC作为发育生物学领域的一大热点,成为了科研人员竞相研究的对象,许多学者开始引用他们文章中的观点。
包振民团队还在扇贝眼睛发生控制基因、单轮动物幼虫的起源和进化、同型染色体的演化机制等方面取得了重大突破,产生了国际影响力。
“科研是一种生活方式,其中有至美、至善、至乐,也有至艰。”包振民坦言。
谈及未来5~10年的规划,包振民蓝图在心。一是通过与企业开展合作,把新的育种技术与种业密切结合,推动水产种业的发展,为水产养殖事业的健康发展服务,力争创造更大的经济效益。二是目前水生生物的基础研究还很薄弱,自己有责任把这个“研究洼地”填平,通过搭建高端研究平台,为后来者的深入研究铺好道路。
“培养好学生是我的主业”
“作为一名教师,培养好学生是我的主业。”讲授开学第一课、专业导航课、毕业党课,担任2020级生物科学(强基计划)班班主任……包振民时常与学生面对面交流,助力学生成长成才。
包振民坦言,他喜欢有想法、有责任感、勤奋而又有冒险精神的学生。在品德上,他希望学生保持“善”、追求“美”。
40多年来,他培养出了130余位硕士、博士研究生,他们大多成为我国水产种业领域的领军人才和骨干力量。
在学生眼中,包振民既是严师又是慈祥的长辈。“学术上,他教导我们养成‘不做则已、做必完美’的态度,有时会为了一个‘小问题’和我们通宵达旦地研究。生活中,他总是给学生无微不至的关怀。”包振民的学生、中国科学院生态环境研究中心研究员战爱斌说。
包振民的另一名学生、中国海洋大学海洋生命学院教授王师对导师以身作则、言传身教的治学精神印象深刻:“尽管日常工作非常繁忙,但他仍经常带领学生深入条件艰苦的海水养殖场实地学习和调研,身体力行地诠释对科研工作的热爱。”
“在工作中,我们经常与养殖企业打交道。包老师总是嘱咐我们要多替别人考虑,不要为了自己的试验给养殖场添麻烦,在现场要多思考如何既完成科研任务又不耽误场里生产。”中国海洋大学海洋生命学院教授胡晓丽说。
近年来,在毕业生即将走出校园、踏上人生新征程的重要时刻,包振民都会与同学们进行一次深入的交流,结合校史、院史,讲自己求学、教学和科研的人生经历,与大家谈理想、谈责任、谈奉献和坚持创新。正如他自己所说:“在未来的人生道路上,无论是狂风暴雨还是艳阳高照,都要保持初心,将人生奋斗同党和国家的事业发展相统一。”
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