糧食安全是是國家安全的重要基礎(chǔ)。如何用世界8％的耕地，養(yǎng)活世界20％的人口？種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，育種創(chuàng)新是糧食安全的重要保障。
2018年1月8日，北京人民大會堂，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所（以下簡稱遺傳發(fā)育所）研究員李家洋代表其領(lǐng)銜的攻關(guān)團(tuán)隊，從中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平手中接過了沉甸甸的紅色獲獎證書。
李家洋團(tuán)隊因“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計”研究，榮獲2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎。這一中國自然科學(xué)領(lǐng)域的最高獎項，正是該團(tuán)隊十余年來不忘初心、牢記使命，誓為祖國種好一棵水稻的最佳寫照。
今年是李家洋赴美留學(xué)回國第30個年頭。時光荏苒，他創(chuàng)新的腳步始終走在我國植物遺傳學(xué)研究的最前沿：率先在國內(nèi)建立模式植物擬南芥分子遺傳學(xué)研究體系，率先利用圖位克隆法分離出主糧作物水稻的功能基因，率先在中國提出分子設(shè)計育種理念。他還帶領(lǐng)團(tuán)隊從基礎(chǔ)研究走向田間育種，為我國不同稻區(qū)“精準(zhǔn)設(shè)計”出一系列國審水稻新品種，播種在祖國千萬畝的大地上。
談及堅持創(chuàng)新的源泉，近日李家洋在接受《中國科學(xué)報》采訪時直言：“國家需求這個動力植根于我的思想深處?！?/span>
李家洋在江西省上高縣查看雙季早粳稻長勢。馮麗妃攝
? ?一個夢想，撐起迎難而上的底氣
1994年，一架從美國紐約飛往中國北京的航班徐徐落地，隨著倉門打開，李家洋腳步從容地走下舷梯，奔赴一場期待已久的逐夢之旅。
李家洋出生在安徽省肥西縣一個農(nóng)民家庭，高中畢業(yè)時，十年動蕩尚未結(jié)束，他曾在建筑工地當(dāng)學(xué)徒，白天搬磚、挖地基、抬水泥，晚上就在燈光昏暗、人聲嘈雜的集體宿舍看書。憑著這股子“鉆”勁兒，他在1977年搭上中國恢復(fù)高考的首班列車，考入安徽農(nóng)學(xué)院（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)前身）。
大學(xué)期間，學(xué)習(xí)林學(xué)專業(yè)的他對處于生命科學(xué)前沿的分子遺傳學(xué)產(chǎn)生了興趣，于是發(fā)奮自學(xué)，于1981年底畢業(yè)前如愿考入中國科學(xué)院遺傳研究所（遺傳發(fā)育所前身）讀碩士研究生。在跟著導(dǎo)師李繼耕研究員做細(xì)胞質(zhì)不育研究的過程中，他逐漸樹立了一個夢想——掌握最先進(jìn)的知識，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的作物，讓老百姓吃得飽、吃得好。
1985年，李家洋赴美留學(xué)，在布蘭代斯大學(xué)攻讀博士學(xué)位。1991年，他博士畢業(yè)后選擇博士后方向時，哈佛大學(xué)生化系和醫(yī)學(xué)院的兩位教授都有意接受他做博士后，但心中的夢想讓他抵住了“名?！钡恼T惑，選擇到康奈爾大學(xué)做植物分子遺傳學(xué)的博士后研究。
李家洋回國前，身邊不少人曾勸他慎重考慮，當(dāng)時的中國科研基礎(chǔ)薄弱，回去后可能會跟不上世界最前沿的研究。
但他沒有猶豫，也沒給自己留退路，選擇回國背水一戰(zhàn)。
在重新踏上國土那一刻，李家洋心中圓夢的風(fēng)帆拉滿。
回到遺傳發(fā)育所后，他在30多平方米的舊實驗室里白手起家。缺經(jīng)費，沒設(shè)備，他和課題組就用別人用過的舊試驗臺和別人要淘汰的儀器設(shè)備。
在這種條件下實現(xiàn)夢想，李家洋做好了“打持久戰(zhàn)”的準(zhǔn)備。
一開始，為了讓課題組“活下去”，他把目標(biāo)放在了研究周期較短的模式植物擬南芥上，希望通過它在國內(nèi)建立起分子遺傳學(xué)研究體系。“當(dāng)時的遺傳發(fā)育所，乃至整個中國，很多研究是奔著出一個品種去的，對背后分子遺傳機(jī)制的分析很少，這方面有比較大的創(chuàng)新空間?！崩罴已蠡貞?。
很快，李家洋課題組成為國內(nèi)第一個讓擬南芥在實驗室里發(fā)芽、開花、結(jié)籽的團(tuán)隊?；诖?，他帶領(lǐng)課題組在國家杰出青年科學(xué)基金等項目的支持下，向當(dāng)時分子遺傳學(xué)研究最前沿的兩大技術(shù)——基因圖位克隆技術(shù)和基因定點整合技術(shù)發(fā)起攻關(guān)。
其中，他們的圖位克隆技術(shù)研究獲得了巨大的成功。2000年，李家洋帶領(lǐng)課題組從擬南芥的2萬多個基因中“大海撈針”，采用圖位克隆法分離出導(dǎo)致細(xì)胞死亡的基因并解釋了其背后的機(jī)制。這是我國科學(xué)家首次利用圖位克隆法把高等生物的一個功能基因從眾多基因中分離出來，奠定了我國基因圖位克隆的基礎(chǔ)。
這項研究也為李家洋在水稻育種中進(jìn)行基因克隆提供了技術(shù)路線。
? ?一個理念，掀起一場育種革命
擬南芥研究只是短期目標(biāo)，李家洋從未放下用所學(xué)為作物增產(chǎn)，保障國家糧食安全的初衷。1997年，實驗室剛剛穩(wěn)定下來，他就立馬決定研究我國最重要的糧食作物——水稻。
那時候，李家洋通常晚上11點之后才從實驗室回家，在實驗室他經(jīng)常能碰上中國水稻研究所的錢前博士，后者當(dāng)時在遺傳發(fā)育所朱立煌研究員實驗室做水稻研究。兩人經(jīng)常一起討論如何開展水稻遺傳育種，隨著討論的深入，他們的思路也越來越清晰?！八咀钪匾男誀钍钱a(chǎn)量，產(chǎn)量性狀中最難的又是分蘗數(shù)調(diào)控機(jī)理研究，我們就決定從水稻分蘗做起?！崩罴已笳f。
經(jīng)過7年的研究，他們通過圖位克隆技術(shù)克隆了調(diào)控水稻分蘗的關(guān)鍵基因——MOC1。當(dāng)時，農(nóng)業(yè)科學(xué)家普遍認(rèn)為水稻分蘗是由復(fù)雜的遺傳網(wǎng)絡(luò)決定，這一單基因調(diào)控模式的發(fā)現(xiàn)，成為我國水稻功能基因組學(xué)發(fā)展中的一個里程碑，讓我國水稻功能基因組研究進(jìn)入高速發(fā)展期。相關(guān)研究于2003年發(fā)表在國際頂尖科學(xué)期刊《自然》雜志，并入選該年度中國十大科技進(jìn)展新聞，獲得2005年國家自然科學(xué)二等獎。
實現(xiàn)了從“0到1”的突破后，李家洋繼續(xù)與錢前研究員加強(qiáng)合作，帶領(lǐng)王永紅、余泓、王冰和劉貴富等團(tuán)隊成員克隆了影響水稻分蘗數(shù)目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強(qiáng)度等株型特征的一系列重要基因。更關(guān)鍵的是，他們還發(fā)現(xiàn)了理想株型形成的關(guān)鍵基因IPA1，解析了IPA1介導(dǎo)的株型發(fā)育分子機(jī)理與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
這些關(guān)鍵基因的克隆和功能解析，以及基因組測序技術(shù)、生物信息技術(shù)等現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為解析生物復(fù)雜性狀的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)帶來了機(jī)遇，也為育種技術(shù)的創(chuàng)新帶來了新的希望。
當(dāng)時，我國常規(guī)育種正遭遇發(fā)展瓶頸。育種學(xué)家選擇親本時不知道哪個基因控制哪個性狀，只能靠經(jīng)驗，需要通過一代代的雜交選育出新品種。這不僅使得育種周期長，往往需要8到10年，而且品種間遺傳多樣性狹窄，效率較低，越來越難選育出突破性的優(yōu)異品種。
也在此背景下，李家洋提出“分子設(shè)計”育種的理念：“像設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品一樣，通過把高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)的基因模塊‘組裝’起來，‘設(shè)計’出理想的種子。”
這一新理念的提出，將中國的育種技術(shù)理念帶到了世界前沿。
2013年8月，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）“分子模塊設(shè)計育種創(chuàng)新體系”啟動。通過4個項目、12個課題、64子課題和144個任務(wù)專題，2100多名科學(xué)家試圖利用這個新科技手段，掀起一場育種革命。
經(jīng)過五年攻關(guān)，該專項在種質(zhì)資源挖掘、設(shè)計品種培育及通用技術(shù)研發(fā)等方面取得一批重要成果：創(chuàng)建了分子模塊設(shè)計育種技術(shù)體系，創(chuàng)制了水稻、大豆、小麥和鯉新品系200個，審定了新品種27個，并在主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了大范圍推廣。
其中，李家洋帶領(lǐng)課題組“精準(zhǔn)設(shè)計”的多個水稻新品種播撒到我國數(shù)千萬畝稻田。
在長江中下游稻區(qū)，他們培育的“嘉優(yōu)中科”系列超高產(chǎn)、早熟、抗稻瘟病的秈粳交雜交稻，畝產(chǎn)達(dá)到900公斤，比當(dāng)?shù)刂髟缘钠胀ㄆ贩N增產(chǎn)20％以上。
在東北稻區(qū)，他們培育的“中科804”以及“中科發(fā)”系列品種產(chǎn)量高、口感好、出米率高、高抗倒伏和稻瘟病，其中僅“中科發(fā)5號”累計種植面積實際已達(dá)到2000多萬畝。
從基礎(chǔ)理論研究到成果轉(zhuǎn)化落地，分子模塊設(shè)計育種推動了我國育種技術(shù)的跨越式發(fā)展，為保障我國糧食安全提供了科技支撐。
2017年，李家洋與合作者完成的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計”獲得國家自然科學(xué)一等獎。
國家最高科技獎得主李振聲院士評價，這是繼水稻矮稈化“綠色革命”和雜交水稻之后的第三次重大突破，標(biāo)注著“新綠色革命”的開始。
? ?一粒種子，譜寫一生奮斗目標(biāo)
30年如煙歲月中，李家洋帶領(lǐng)團(tuán)隊獲得了一項項沉甸甸的榮譽(yù)。除了前述的兩項國家自然科學(xué)獎，他們的成果還先后6次入選“中國科學(xué)十大進(jìn)展”和“中國十大科技進(jìn)展新聞”。
李家洋本人也先后獲得中國科學(xué)院杰出科技成就獎、未來科學(xué)大獎、陳嘉庚科學(xué)獎等科技獎勵；并獲得中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院外籍院士、德國科學(xué)院院士、英國皇家學(xué)會外籍會員等“七院”院士榮譽(yù)稱號。
“好運(yùn)從來不會無緣無故降臨到一個人身上?！崩罴已蟮摹袄洗顧n”、中國科學(xué)院院士韓斌說。他舉例說，在水稻株型的研究上，李家洋在世界上數(shù)一數(shù)二，這是因為他花費大量精力，把世界上所有水稻株型幾乎都研究了個遍。
李家洋的成功是用數(shù)十年如一日的堅守和無數(shù)個日夜的汗水澆鑄的。在海南南繁基地，他曾頂著烈日炙烤，悉心觀察水稻穗數(shù)；在浙江富陽的稻田里，他的汗水浸透襯衫；在黑龍江五常的稻田里，他卷著褲腿彎著腰，查看禾苗長勢……
回國30年來，李家洋的職務(wù)不斷變化，先后擔(dān)任中國科學(xué)院副院長、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長、農(nóng)業(yè)部副部長以及如今的崖洲灣國家實驗室主任，但他作為一名植物遺傳學(xué)家從未停下前行的腳步。
如今，他仍在稻田里堅持創(chuàng)新?！拔覈?個水稻主產(chǎn)區(qū)，其中有4個是戰(zhàn)略區(qū)。至少在我的心目當(dāng)中，有4個稻區(qū)我們肯定要考慮（布局新品種）?！崩罴已髮Α吨袊茖W(xué)報》說。
每個稻區(qū)的氣候、土壤條件都不一樣，李家洋的計劃是從長江中下游到東北，再到華中、華南，針對一個個稻區(qū)因地制宜地培育不同水稻優(yōu)異新品種。
2020年以來，他帶領(lǐng)團(tuán)隊填補(bǔ)育種空白，在長江中下游地區(qū)育出多個雙季早粳稻新品系，實現(xiàn)了我國早粳稻“零的突破”，并推動建立了我國首個早粳稻審定標(biāo)準(zhǔn)，將讓中國老百姓提前一個季度就能吃上好吃的新粳米。
李家洋在江西省上高縣雙季早粳稻田。馮麗妃攝
如今，作為崖洲灣國家實驗室主任，李家洋一邊馬不停蹄地“招兵買馬”，建立人才隊伍，推動這個國家級種子科學(xué)技術(shù)研究與種業(yè)創(chuàng)新平臺盡快建設(shè)發(fā)展；一邊還在堅持開展育種科學(xué)與技術(shù)研究。
“我相信，只要不斷努力、埋頭苦干，我們的科學(xué)與技術(shù)研究就能如同一粒粒種子，破土發(fā)芽，拔節(jié)生長，終將孕育豐碩果實，為糧食安全和農(nóng)民富裕作出貢獻(xiàn)?！崩罴已笳f。
他鼓勵青年科學(xué)家要敢于觸碰并最終攻克最具挑戰(zhàn)性的問題，把個人追求與國家需求結(jié)合在一起，創(chuàng)造屬于自己、屬于這個時代的歷史。
“做科研要有一個遠(yuǎn)大的目標(biāo)，這個目標(biāo)要高于‘找工作、謀飯碗’，也要高于對社會身份和地位的追求。事實上，每個人在潛意識里都有對理想的追求，都想做出別人做不到的事情，你的目標(biāo)應(yīng)該是這樣的理想追求?！崩罴已笳f。
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