30多年前,受制于農(nóng)藥和育種技術(shù),農(nóng)民種水稻往往要“靠天吃飯”。那時(shí),剛開(kāi)始讀研的何祖華目睹了發(fā)生在浙江東輝山區(qū)的一幕:蔫黃的水稻頂著白穗,整塊稻田顆粒無(wú)收。從此,他下定決心,要和稻瘟病“死磕”到底。
這種病被稱(chēng)為“水稻的癌癥”,病情一旦蔓延,很難得到控制。從碩士課題開(kāi)始,何祖華的研究方向幾乎從未離開(kāi)過(guò)稻瘟病。
這位54歲的中科院上海植物生理生態(tài)研究所研究員,和稻瘟病較勁了近15年。最近,他帶來(lái)了好消息。他的團(tuán)隊(duì)不僅找到了能持久抗擊稻瘟病的“基因克星”,還弄清了它是如何與稻瘟病菌“周旋”的。
除了噴農(nóng)藥,抗擊稻瘟病就只剩一條路可走——篩選出水稻抗病基因進(jìn)行育種。“稻瘟病就像流行性感冒。”何祖華說(shuō),一方面,由于不同地域的病原菌一般不同,目前已有的25個(gè)抗稻瘟病基因做不到“包治百病”,并尚不能向全國(guó)推廣。另一方面,如果把這些抗病基因整合到一個(gè)品種里,雖然抗病性提高了,但“大補(bǔ)”后水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)會(huì)打折扣。
為了解決這個(gè)長(zhǎng)期困擾育種界的瓶頸問(wèn)題,何祖華于2002年開(kāi)始與育種家展開(kāi)合作,廣泛篩選廣譜持久的抗病基因。此時(shí),他正式“打響”了抗擊稻瘟病的第一槍。
在何祖華的辦公室門(mén)后,掛著他下田時(shí)“裝備”——起球的灰色運(yùn)動(dòng)褲、藍(lán)毛巾、遮陽(yáng)帽和尼龍挎包。他說(shuō),搞農(nóng)學(xué)研究的,免不了和泥土打交道。
為了篩選抗病基因,何祖華帶學(xué)生鄧一文等到浙江、海南、湖南、湖北等主要水稻種植區(qū)實(shí)地考察。每到播種、插秧、收獲等關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn),何祖華都會(huì)親自下田,不但指導(dǎo)學(xué)生觀察性狀,還常去各種病圃觀察抗性情況。
篩選基因位點(diǎn)的工作量巨大,一般人很難想象。僅是建立基因組文庫(kù)這一項(xiàng),團(tuán)隊(duì)就篩選出幾萬(wàn)個(gè)基因組進(jìn)行克隆。不只是在國(guó)內(nèi),就是在國(guó)際上也很少有人會(huì)花這么多時(shí)間和精力去構(gòu)建這些基因組文庫(kù),然而何祖華團(tuán)隊(duì)一做就是2年。
2006年,他們終于鑒定出了一個(gè)幾乎能對(duì)抗稻瘟病所有變異病菌的基因位點(diǎn)Pigm。而后,何祖華團(tuán)隊(duì)又花了10年時(shí)間來(lái)系統(tǒng)解析這個(gè)位點(diǎn)的作用機(jī)制。
Pigm基因是一個(gè)矛盾綜合體,有兩個(gè)功能完全相反的基因:一個(gè)能抗病,卻令水稻種子變小,導(dǎo)致減產(chǎn);另一個(gè)能增產(chǎn),卻會(huì)抑制抗病性。它們“聯(lián)手”的結(jié)果是,稻瘟病只能部分侵染水稻的葉片等組織。“這樣一來(lái),由于病原菌尚有生存空間,就不會(huì)‘狗急跳墻’,累積變異以求對(duì)抗這個(gè)抗病基因。”鄧一文說(shuō)。這種矛盾屬性反而使Pigm基因具有了持久的抗病性,同時(shí)還能保證高產(chǎn)。
在追求“短平快”的時(shí)代,何祖華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不慌不忙,一項(xiàng)課題做了近15年,一個(gè)目標(biāo)追了30年。他常說(shuō):“做科研不是做生意,急不了,得一步步來(lái)。”
何祖華覺(jué)得,做科研樂(lè)趣和壓力并存。回想起2000年底初到中科院時(shí),他原本只想克隆一個(gè)抗病的基因位點(diǎn)。可沒(méi)想到,后來(lái)工作越做越多,也越做越有趣。
為了進(jìn)一步研究Pigm基因位點(diǎn)的抗病機(jī)理,何祖華團(tuán)隊(duì)和各地的病理學(xué)專(zhuān)家合作,已做了幾十萬(wàn)株接種實(shí)驗(yàn),但仍未找到能侵染該基因的病原菌小種。“既高興又失落。”何祖華如是形容自己的心情。
在何祖華的電腦里,有一張2002年在杭州農(nóng)田拍的照片。照片里,他一頭黑發(fā)、雙手叉腰,草帽放在身后,精神抖擻。正午的陽(yáng)光照在清瘦的臉龐上,他瞇著眼,笑得自信又從容。