徐建龙：一生守护国家粮食安全

糖糖班副

来源：【三峡晚报】
3 O7 K4 N  f$ K& B$ R众所周知,种子是粮食生产的根基所在。挖掘具有高产、抗病、抗逆等性状的优异种质资源,开展优异基因克隆与全基因组设计聚合育种研究,培育绿色高效作物新品种,是守护国家粮食安全的必由之路。
中国农业科学院水稻分子设计技术与应用创新团队首席专家徐建龙已经在水稻分子育种研究的路上跋涉了20余年,取得了许多令世人瞩目的研究成果。
- e+ A6 }$ L+ g, P; x1 H- Z0 B2020年度国家科学技术奖励大会上,徐建龙参与主持的“水稻遗传资源的创制保护和研究利用”项目,荣获国家科学技术进步奖一等奖。
4 E" ~: n2 ~. o. _4 F+ D& ?干农活,他是“一把好手”
# J* v2 `# X, z1964年12月,徐建龙出生在浙江建德一个偏僻贫穷的农村。虽然家境并不富裕,但父母却一直支持鼓励他读书。作为家中的长子,他深知求学的不易,不仅学习用功刻苦,在学习之外,还主动帮助父母干农活,而且他还是“一把好手”。
8 W: w# R6 ~1 X考上大学选择专业时,出于“学习新技术、培育新品种造福家乡”的朴素愿望,徐建龙选择了浙江农业大学作物遗传育种专业。4年时间里,他如饥似渴地学习专业知识,博览群书,不仅打牢了专业基础,还丰富了学术视野,对作物遗传育种产生了浓厚的兴趣。
本科毕业后,徐建龙选择在浙江农业大学继续深造,师从我国著名水稻育种专家申宗坦教授。1990年,硕士毕业后,徐建龙进入浙江省农业科学院,开始从事水稻常规育种研究工作,一干就是近10年。
徐建龙非常注重探索常规育种技术的创新。20世纪90年代中期,他与中国科学院遗传所合作,通过高空气球搭载水稻种子进行空间诱变,育成我国第一个空间诱变水稻品种“航育1号”,为我国后来实施航天育种和发射“实践8号”作物航天育种卫星奠定了基础。
分子育种,他不甘心是“门外汉”
在过去的几十年里,水稻常规育种取得了重大进展。虽然常规育种是一门重要技术,但它更注重经验,育种时间长、效率低、可预测和可控制性差等缺陷也不容忽视。
7 A1 O" G/ _% D3 f, P20世纪90年代末,DNA分子检测技术勃然而兴。国内外嗅觉敏感的育种家们纷纷将这一技术应用于育种中,一种新的育种方法——分子育种诞生了。
; G6 y; n) }, B# x! H. Q, S徐建龙也关注到了这一最新进展,他敏锐地意识到这一方法将对水稻育种产生不可估量的影响。为此,他迅速调整研究方向,将重点转移到水稻分子育种上去。徐建龙有研究水稻抗病基因的底子,但对“分子育种”却是个门外汉,对此他并不甘心。
徐建龙决定继续深造,专门学习分子育种技术。
1997年,他考入浙江大学攻读博士学位。其间,在国际水稻研究所——国际农业研究磋商组织支持的15个农业研究中心中最大、最具影响的农业研究中心,从事水稻QTL定位的博士论文研究。
" E. `$ O5 V( ?6 z" s  P4年时光倏忽而过,2001年,徐建龙顺利获得浙江大学农学博士学位。之后,他就水稻分子育种相关研究申请国家自然科学基金。这次,他凭实力成功获得了评审专家们的支持,成为当时院内为数不多的国家自然科学基金获得者。
十余年间,徐建龙从驾轻就熟的常规育种领域“出走”,转而投身分子育种研究,完成了个人研究方向的转变。国家自然科学基金资助的科研经费,助推徐建龙向着分子育种领域更广阔的天地进发,酝酿着我国分子育种领域的重大发展。
学成归来,他“牢记使命,不忘初心”
& Q" s: t2 L/ G& U2003年8月,在国际水稻研究所完成博士后研究工作的徐建龙,作为中国农业科学院国外引进人才,回到国内。
多年来,他始终牢记初心,围绕国家重大需求,以近年来国际上备受关注的分子育种理论与技术为生长点和切入点,重点攻克抗逆、优质分子育种理论与技术体系,对水稻抗逆、优质、高产等复杂性状进行深层次基因挖掘和种质创新,分离重要功能基因和进行品种分子设计,取得了一系列突破性进展。
8 p) }4 o$ y2 [' O) n8 d  c服务国家需求,是水稻分子育种研究的使命所在。近年来,随着人口与经济的快速增长及水资源贫乏带来的日益严重的旱灾,给水稻生产造成严重威胁,不利于我国水稻生产的可持续发展。
从种质资源中挖掘高产、抗旱有利基因,培育高产、抗旱新品种将是水稻育种工作者面临的一项长期而艰巨的任务。
, Y+ M3 O5 K8 f: G2 d3 Y2013年,在“水稻种质资源高产、抗旱有利基因高效挖掘及其利用的基础研究”国际合作项目的支持下,由徐建龙主导,汇聚了中国农业科学院作物科学研究所、华中农业大学和国际水稻研究所的优势资源,一个强强联合、优势互补、分工协作的研究团队迅速组建起来,着力开展高产、抗旱有利基因的遗传效应及其环境互作效应和育种应用的基础研究,向复杂而艰巨的任务发起攻关。
5年间,项目组为通过分子标记辅助培育高产、抗旱水稻新品种提供基因与标记资源,深入研究了高产、抗旱的分子机理。作为项目负责人,徐建龙不仅高屋建瓴地把握项目关键节点,充分发挥团队成员的主观能动性,同时身先士卒,不辞劳苦,亲自把关实验数据,每年都要往返中国和菲律宾数次,保证了项目的顺利开展。
接轨国际,科研路上他已“硕果累累”
, s& d/ |: O& C" a! y) S- ~十余年来,徐建龙致力于推动我国水稻分子育种与国际接轨,大幅提升了我国水稻分子育种水平,为我国水稻生产乃至粮食安全作出了重要贡献。
多年来,他主持和承担了包括科技部原“863”重点课题“抗水稻纹枯病、条纹叶枯病及抗旱、耐盐新基因的鉴定与克隆”、“绿色超级稻设计育种的理论和技术体系”等在内的国内外重要科研项目20余项;以第一或主要完成人身份获得包括黑龙江省科技进步奖一等奖、吉林省科技进步奖一等奖、浙江省科技进步奖三等奖等在内的十多项奖励、荣誉;在国内外核心学术期刊累计发表论文300余篇,其中以第一或通讯作者发表的SCI论文101篇;主持育成国审品种12个,省审品种11个,参与育成品种8个;获授权品种权9项(排名第一),获发明专利29项;育成(或主要育成)的“绥粳18”、“吉粳809”和“钱3优982”等品种在农户中有口皆碑,产生了巨大的经济效益、社会效益和生态效益。
7 e) b/ i# U: u% K2 ]! e7 c( S据统计,仅2017年,“绥粳18”年种植面积超过1000万亩,成为我国单个品种年推广面积最大的品种。
新育成的“春两优华占”,通过长江上游、长江中下游和华南稻区审定,表现出优质、高产、抗病、抗倒、广适等特点,而且适合直播栽培,在我国南方稻区具有很大的应用前景。
保护遗传资源,甘为他人“作嫁衣裳”
1 }( Y2 e' i$ _# j+ T% L0 s“大家都是用有限的育种资源配来配去,导致遗传资源逐渐单一化。遗传资源狭窄就会带来一系列矛盾,比如优质与高产的矛盾,比如优质跟抗病的矛盾,比如高产优质与抗逆的矛盾,不利于优质水稻品种的育成,也不符合国家需求和老百姓的利益。”徐建龙认为在遗传基础日益狭窄的当下,创制和保护水稻遗传资源亦十分重要和迫切。
为此,早在数年前,徐建龙就已经开始了水稻遗传资源有利基因挖掘的工作。这是分子育种的根本,关系到水稻生产的将来。同时,这也是一份躲在幕后、“为他人作嫁衣裳”的研究工作,徐建龙却甘之如饴。
0 f( F( s) p7 @* r% W7 \+ p  g为了攻克水稻种质资源利用效率低和有利基因挖掘进展缓慢这一困扰整个育种界的难题,徐建龙和团队采用国内协作和国际合作相结合、引进创新与自主创新相结合的策略,通过引进多样性丰富的水稻种质资源,率先在国际上完成规模宏大的3000份水稻种质资源重测序,完成亚洲栽培稻的基因组变异分析,研究成果于2018年发表在国际顶尖杂志Nature,在国内外引起极大的反响。
* J* v! Q1 K% C4 J# q# k* b( k徐建龙团队通过将核心种质资源的丰富遗传变异导入不同生态区主栽品种的遗传背景中,结合后代目标性状定向高强度选择,培育高产、抗旱、耐盐、抗病等目标性状多亲本导入系群体,对核心亲本有利基因进行标记跟踪和导入频率分析,定位影响水稻产量、米质、抗病等目标性状基因,建立水稻分子育种的材料和基因信息平台。
在此基础上,进一步根据导入系表型和有利基因型信息设计聚合不同核心亲本来源的有利基因,实现对高产、抗旱、耐低氮、耐盐等多个复杂目标性状同步改良,创制新种质,培育新品种。
借助种质资源和导入系平台,目前研究团队已与国内外50余家科研单位合作,开展种质资源基因的规模化发掘,从而为国内外水稻分子育种提供了一大批优异新种质和新基因。
: f* U/ g3 K: ^- o建团队,他将战胜更多“挑战”
2013年年初,中国农科院科技创新工程正式启动,水稻分子设计技术与应用创新团队应运而生。
* g3 v2 _9 N$ E' z: B, K  ]作为创新团队首席专家,徐建龙带领团队紧紧围绕水稻复杂性状的分子设计育种理论与技术的重要科学问题,通过对水稻核心种质资源、优良目标性状导入系和突变体的重测序和深入分析,解析水稻基因组结构变异,挖掘和克隆重要性状有利基因并解析其功能,逐步建立全新的水稻分子设计育种信息平台和设计技术,开展绿色超级稻种质创新和新品种培育。
+ Q) V8 z" t. v7 R2019年以来,团队紧紧围绕既定目标,组织了卓有成效的攻关。在水稻基因组和表型组数据库构建及重要有利基因的挖掘与利用方面,他们引进了高通量表型数据测定设备和数据贮存设备,培养了数据库管理人才,构建了水稻基因组和多环境下的表型组数据库,规模化挖掘了水稻优质、抗病、抗逆等相关性状QTL,鉴定了重要候选基因。
  v$ T' o) N" Q, F' _) z$ z在水稻优质、抗病、抗逆关键基因分子机制及调控关系解析方面,他们对定位到的重要候选基因利用基因编辑和转基因技术进行功能验证,克隆了高产GNP1、SS1(NAL1)和抗白叶枯病Xa39等新基因,并解析了其分子机制。
在水稻分子设计育种技术体系创建及绿色超级稻新品种培育方面,建立了基于骨干亲本和目标性状选择导入系表型和基因型信息的分子设计聚合育种技术,结合花培快速稳定,加快了优质绿色育种新材料创制和优质绿色超级稻新品种培育的步伐。
/ G4 ?3 _7 d8 w; p' P8 ?现在,创新团队已经拥有成员13人,其中首席专家1名,科研骨干6名,研究助理6名,团队整体研究水平得到明显优化。在徐建龙的带领下,创新团队正朝着国内一流、国际有重要影响的目标大跨步前进。
7 s; J! n8 ]1 j( t, y0 M& }作为博士生导师,多年来,徐建龙已先后培养博士后8人,培养和联合培养博士26人,培养和联合培养硕士32人,为国家培养了一批专业精湛的懂分子育种技术的后续力量。
2021年,徐建龙承担的梅琳达·比尔盖茨基金项目“帮助西非国家建立水稻种子体系”等课题已经开题,更艰巨的挑战已然到来。（文/胡月）
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