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　　近日，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表突破性成果，在植物體內(nèi)報(bào)道“自私基因”，解開了困擾水稻研究多年的雜種不育難題。

　　論文的第一作者是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士余曉文，這距離他“咬”定這一難題已過去整整9年。在這場科研馬拉松里，秉持“做科研只有第一，沒有第二”的信念，余曉文的每一天都在“趕跑”。

　　9年前的6月，本科剛畢業(yè)，余曉文就一褲管“插”進(jìn)水稻田，幫師兄到田里插秧，收集實(shí)驗(yàn)樣本。“那年收割的時(shí)候，水稻枝梗粗壯，原本應(yīng)是大豐收，但很多稻谷是空的”。

　　稻穗“空果”，其實(shí)就是“雜種不育”現(xiàn)象，這正是余曉文的導(dǎo)師、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬建民院士團(tuán)隊(duì)研究了20多年的水稻雜種優(yōu)勢利用遇到的難題。

　　萬建民介紹，與秈秈雜交水稻相比，秈粳雜交水稻可進(jìn)一步提高單產(chǎn)15%至30%，然而，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)花粉不育、小穗結(jié)實(shí)率低、子粒不飽滿等雜種不育現(xiàn)象。“結(jié)實(shí)率80%是前提，如果達(dá)不到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就沒法實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)”。

　　“一定是哪些基因控制了雜交稻不結(jié)實(shí)!”余曉文渴望找出原因。

　　這塊“硬骨頭”比想象中的還要難啃。2009年，余曉文發(fā)現(xiàn)世界上被報(bào)道的水稻雜種不育相關(guān)位點(diǎn)有50來個(gè)，但被克隆到的基因只有兩個(gè)。這些雜種不育位點(diǎn)大部分只被報(bào)道了大致的遺傳位置，誰都可以做，就看誰能先做出來。

　　科研“無人區(qū)”的探索注定是考驗(yàn)心智和毅力的。初期的表型考察和遺傳群體分析就讓余曉文花了兩年的時(shí)間。想要找到目的基因所在的區(qū)間，需要在很大的遺傳群體中去篩查重組單株。取葉片進(jìn)行基因型分析，還要采集相應(yīng)植株的稻花觀察花粉是否可育。

　　很多人不知道水稻也會(huì)開花——水稻的穎花是淡黃色的，長在枝梗上，外觀像小簇的狗尾巴草，個(gè)頭比芝麻還小，采集的時(shí)候必須先固定，然后借助顯微鏡觀察，否則真看不出來。

　　水稻花期一般一周左右，由于研究對(duì)象是雄花，必須在一周內(nèi)完成樣品采集，否則至少要再等半年。

　　水稻的開花期在七八月，正值南京火熱的夏季，稻田濕熱，余曉文和師兄妹們要“扎”進(jìn)稻田一株一株精挑細(xì)選，多的時(shí)候，一天采兩三千份樣品，無異于“蒸籠”地里做“繡花”， 逐個(gè)編號(hào)收集，穎花樣品取回來，通過顯微鏡觀察是否可育。

　　白天“蒸籠”地里忙“繡花”，晚上顯微鏡下“穿針線”。“一天要看300個(gè)樣，每個(gè)至少重復(fù)3次，每天觀察統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)將近1000次。”余曉文坦言，強(qiáng)度大的時(shí)候，一天下來頭昏眼花。

　　實(shí)驗(yàn)的目的在于證實(shí)或者證偽科研假設(shè)。證實(shí)的話，當(dāng)然功夫不負(fù)有心人，可證偽了呢?余曉文笑笑，“那就只能將一個(gè)夏天的實(shí)驗(yàn)過程推翻重來。”

　　2013年，余曉文找到了讓花粉恢復(fù)可育的基因ORF3，這樣的成果足以在國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表一篇高水平論文，申請(qǐng)?zhí)崆爱厴I(yè)了。但田里的“秕谷”在余曉文的腦海中不停閃現(xiàn)，ORF3的發(fā)現(xiàn)真的足以揭示雜種不育的分子機(jī)制么?如果沒有與其相互制約的毒性基因，又是誰導(dǎo)致花粉不育呢?

　　余曉文覺得可能又面臨“山重水復(fù)疑無路”。未來會(huì)怎樣?只能一搏!

　　2014年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)首次推行優(yōu)秀博士學(xué)位論文創(chuàng)新工程資助，通過一定的經(jīng)費(fèi)補(bǔ)助鼓勵(lì)優(yōu)秀博士生科研“不斷檔”，繼續(xù)深入探索，余曉文留了下來。

　　當(dāng)時(shí)基因編輯技術(shù)應(yīng)用尚不成熟，余曉文只能用傳統(tǒng)的方法，在很大的群體中進(jìn)行復(fù)雜又嚴(yán)密的遺傳分析。

　　“看文獻(xiàn)——提假設(shè)——與導(dǎo)師討論——驗(yàn)證或推翻假設(shè)”，余曉文終于找到了讓他“激動(dòng)好幾個(gè)晚上都睡不著覺”的“MM純合近等基因系”。

　　他將這一發(fā)現(xiàn)講給導(dǎo)師萬建民聽。萬建民立即拍板，“非常有意思!”并鼓勵(lì)他借鑒跨學(xué)科的方法，繼續(xù)深入下去。

　　在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所王海洋、吳傳銀等專家的幫助下，余曉文為40多年前就被提出的水稻雜種不育遺傳假說找到了強(qiáng)有力的證明。

　　余曉文發(fā)現(xiàn)，是ORF2這一“狠毒”的基因?qū)е禄ǚ蹟∮幸馑嫉氖?，ORF2和ORF3這兩個(gè)功能相反基因竟然緊密相連，并且來自同一個(gè)親本材料，它們共同作用，使得雜交后代攜帶這兩個(gè)基因的個(gè)體數(shù)顯著偏多。

　　參考動(dòng)物相關(guān)研究，這是一種典型的“自私基因”遺傳模型——經(jīng)典的孟德遺傳定律認(rèn)為，來自雙親的基因應(yīng)當(dāng)相等概率地分配給下一代，然而“自私基因”會(huì)打破均衡，導(dǎo)致“孩子更像某一方”，而不是“一半像爸爸，一半像媽媽”。

　　余曉文的發(fā)現(xiàn)，第一次突破性地運(yùn)用“自私基因”模型解釋了水稻雜種不育現(xiàn)象。

　　2016年是余曉文深感壓力的一年。這一年孩子出生，妻子為支持他，辭去工作照顧孩子和家庭，他的研究還有一塊硬骨頭沒啃完。

　　為了方便來去實(shí)驗(yàn)室，夫妻倆在離中國農(nóng)科院實(shí)驗(yàn)室不遠(yuǎn)的地方租住了一間很小的房子。北京三環(huán)內(nèi)的房租很高，余曉文的補(bǔ)貼勉強(qiáng)湊夠房租和家用。

　　每年的10月到次年的3月，余曉文像“候鳥”一樣，遷徙到位于海南的南繁基地潛心研究。孩子出生前，余曉文連續(xù)4年春節(jié)沒回過老家陪父母。

　　孩子快1歲時(shí)，他將老婆孩子接到南京，但只要導(dǎo)師一個(gè)消息，余曉文就一頭“扎”回北京的實(shí)驗(yàn)室。

　　“穿著短袖去的，套著羽絨服回來”，雖然夫妻倆早已適應(yīng)這樣的節(jié)奏，可這次，快一歲半的孩子卻認(rèn)不出爸爸了。余曉文很心酸。他暗自較勁兒，再努力一點(diǎn)、再加快一點(diǎn)!

　　2017年11月，余曉文將積累8年的成果投給國際頂級(jí)權(quán)威期刊《科學(xué)》。不到一個(gè)月，《科學(xué)》期刊編輯寄來了一封回執(zhí)——從摘要到圖注全部詳細(xì)修改，這讓整個(gè)課題組都為之振奮。共同通訊作者、導(dǎo)師王海洋激動(dòng)萬分，“頭一次見到!說明編輯對(duì)此文非常感興趣!”

　　2013年發(fā)現(xiàn)“MM純合近等基因系”是余曉文最激動(dòng)的時(shí)刻，但直到此時(shí)，他的科研故事才算相對(duì)完整地告一段落，這些年一直懸在心中的石頭也落了下來。

　　余曉文并不是團(tuán)隊(duì)的第一位“長駐”博士。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院院長朱艷教授說，“作物育種本身就是一項(xiàng)周期漫長的工作，要想出大成果，再怎么努力都需要這個(gè)時(shí)間。”

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院鼓勵(lì)學(xué)生從本科實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目開始，就明確知道自己在干什么，從本科畢業(yè)論文開始就能定好研究方向，到碩士和博士階段就要自己來主導(dǎo)研究。

　　“博士期間科研有彎路、沒進(jìn)展，這很正常。”朱艷說，一要打好基礎(chǔ)，二是必須具備良好的抗壓力和意志力。學(xué)校沒辦法覆蓋到的好的研究，學(xué)院通過資助和獎(jiǎng)勵(lì)來補(bǔ)上。

　　在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，頻繁的匯報(bào)和交流是雷打不動(dòng)的“規(guī)矩”。“余曉文的研究，就是在多次匯報(bào)碰撞以后，導(dǎo)師才覺得要有好成果了”。

　　團(tuán)隊(duì)之間每周一次小交流、每月一次大交流。每年一兩次的學(xué)院范圍的大交流都要持續(xù)兩三天，所有研究生都可以對(duì)某個(gè)成果提問或給出建議，“我們不贊成導(dǎo)師學(xué)生一對(duì)一的培養(yǎng)模式，我們強(qiáng)調(diào)大團(tuán)隊(duì)意識(shí)，高領(lǐng)域的成果必須是交叉協(xié)同的。” 朱艷說。

　　博士生要勇攀前沿，必定有大量交叉學(xué)科，余曉文的研究就涉及遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、作物學(xué)等多個(gè)學(xué)科。不論理論積累或?qū)嶒?yàn)技術(shù)，都需要花時(shí)間去琢磨。

　　“坐不住冷板凳的學(xué)生，不會(huì)來我的團(tuán)隊(duì)”。萬建民院士說，團(tuán)隊(duì)發(fā)掘的水稻半不育基因PSS1花了18年;而水稻部分顯性矮桿多分蘗基因D53則花了25年。

　　論文發(fā)出的第二天，本應(yīng)是最該分享喜悅的時(shí)刻，余曉文卻又一早回到試驗(yàn)田，開始新一季的水稻插秧。

　　9年前，同樣在這塊地里，他下決心要“啃”下硬骨頭向難題“宣戰(zhàn)”。如今，余曉文試圖將這場“馬拉松”繼續(xù)跑下去：一是驗(yàn)證這一成果到底能為百姓的飯碗增加多少口糧;同時(shí)探尋毒蛋白與解毒蛋白這對(duì)“歡喜冤家”，究竟還隱藏多少不為人知的秘密。