這兩天，南京農業大學農學院博士後餘曉文被送上了水稻的「送子觀音」綽號。綽號的背後，是困擾水稻研究多年的雜交水稻不育難題。
科學界普遍認為，利用水稻秈粳交的雜交優勢可以至少提高15%—30%的單產，但是同時會出現花粉不育、小穗結實率低、子粒不飽滿等雜交不育現象。也就是說，秈粳雜交水稻看起來莖稈粗壯、枝葉繁茂，稻穗上粒子也很多，但大部分卻是空殼子，沒有產量。
近日，餘曉文和南京農業大學趙志剛教授突破性地揭示了其中是「自私基因」在作祟，這一發現挑戰了被認作經典的孟德爾遺傳定律。而早在20多年前，餘曉文所在的萬建民院士團隊就開始致力於破解「秈粳交」雜交優勢有效利用的難題。
咬住水稻雜交優勢利用難題
由於氣候條件的差異，我國的水稻產區呈現「北粳南秈」的分布態勢，即北方稻區以種植粳米為主，南方稻區則多種植秈米。相比「粳粳交型」或「秈秈交型」亞種內雜交，水稻秈粳亞種間雜交具有強大的優勢，一畝地增產達15%—30%。但秈粳雜交存在育性差、結實率低、植株偏高、易倒伏等問題，嚴重限制了秈粳優勢的有效利用。
萬建民團隊近年來的研究就是圍繞這一問題展開。2014年，圍繞水稻的育性、熟期和株型，通過對攜帶優異基因的挖掘、標記，再重新聚合的方式，發掘出水稻廣親和、早熟和顯性矮稈基因，開發相應分子標記和育種技術，成功培育秈粳交高產水稻新品種。
時隔3年，團隊又一次「先聲奪人」，運用極強的科研想像力，在雜交優勢利用的科學難題上挑戰經典，首次用「自私基因」模型揭示了水稻的雜交不育現象，闡明了自私基因在維持植物基因組的穩定性、促進新物種的形成中的分子機制。
為什麼說水稻基因「自私」呢？餘曉文打了個比喻，在雜交水稻將要形成花粉的細胞（花粉母細胞）中，自私基因系統中存在毒蛋白和解毒蛋白，解毒蛋白類似花粉發育過程中的「護花使者」，若早期的花粉細胞中不含有解毒蛋白，其發育過程就會因為沒有受到保護，不可避免地受到毒蛋白的「毒害」，最終導致死亡；而含有解毒蛋白的花粉細胞，其發育過程猶如多了一層保護，會自動消除毒蛋白的毒害作用，順利完成發育，使親本自身的遺傳信息能更多地傳遞給後代，「自私」地維持了物種自身的穩定性。
此次水稻自私基因的發現，在植物界尚屬首例。萬建民說，「該成果對解決秈粳雜交不育將起到重大作用，我們可以對自私基因進行基因編輯，刪除毒蛋白基因，同時選擇保留解毒基因，從而徹底解決秈粳雜交不育問題。」
從「有得吃」到「吃得好」
20多年來，水稻的抗性、產量以及品質，是萬建民團隊的科研關鍵詞，也對應著中國百姓不斷提高的食品需求：首先得「有得吃」，其次要「吃得飽」，溫飽之後，是如何「吃得好」。
位於長江中下遊的江蘇，是富足的魚米之鄉，「有得吃」似乎不應該成為問題，但由於缺乏廣譜抗性品種以及氣候等多種因素，導致病蟲害發生頻繁。2004年，由水稻害蟲灰飛蝨介導的條紋葉枯病在江蘇大面積爆發，發病面積達2300多萬畝，絕收面積7.8萬畝，對水稻生產造成嚴重損失。
2010年，萬建民教授團隊與江蘇省農業科學院等水稻育種單位協作攻關，建立了規模化水稻條紋葉枯病抗性鑑定技術體系；選育系列抗條紋葉枯病高產優質水稻新品種，實現了南方粳稻區的快速應用，有效解決了我國南方粳稻區受條紋葉枯病危害的難題。
有米吃了，什麼米才叫好吃？什麼人群適合食用什麼稻米？這成了團隊近年來研究的又一突破口。2004年，萬建民受任「全球營養強化項目」負責人，開始針對大米的多樣化需求，培育適合特殊人群食用的大米品種。如針對腎臟病人開發的低谷蛋白大米，針對糖尿病人研製的不容易轉化為糖的「高抗性澱粉」大米，此外，還在提升大米的口感和營養品質上下功夫，改變大米的黏性、彈性和韌性，提升大米中營養元素的含量，適應現代人個性多樣的主食需求。
2017年，適合腎臟病人的低谷蛋白稻米在南京農業大學成功轉讓，新品種稻米的平均谷蛋白含量僅為2.63%，約為普通品種的一半，將其替代普通大米作為主食，可減輕慢性腎臟病患者腎臟負擔。轉讓企業福州東澤醫療集團董事長周少文說，力爭到2019年，將低谷蛋白水稻種植面積發展到3萬畝，年覆蓋腎臟病患者20萬人次。
坐住科研的冷板凳
「科學研究只有第一，沒有第二。」餘曉文的博士學位讀了9年，原本4年前就能發個好論文，並順利畢業的他，在南京農業大學優秀博士論文創新資助工程，以及導師的激勵下，決定留下來，續寫科研故事中最具挑戰性的一章。
從2009年開始，餘曉文跟著導師一起泡在田間地頭和實驗室裡。江寧土橋的試驗田裡，餘曉文不放過每一個水稻生長的細節。
9年時間裡，餘曉文每年的10月到次年的3月就像「候鳥」一樣，遷徙到位於海南的南繁基地潛心研究，一半以上的春節是在實驗室度過的。
鼓勵學生問鼎科學前沿，給學生一個「跳一跳」才能夠得著的壓力，是萬建民的帶隊風格。由於身兼中國農科院副院長，萬建民與南農研究生們溝通的時間放在了周末，「周五最晚航班回寧，周日最晚航班回京，這樣的節奏從未被打破」。
餘曉文並不是團隊的第一位「長駐」博士——周峰，8年時間攻讀博士，在團隊科研基礎上，最終克隆出d53基因，明確了其控制水稻分櫱的信號傳導機制；趙志剛教授，2002年開始在南農大攻讀研究生，2007年留校任教，圍繞水稻的育性研究已經開展了10餘年。
萬建民說，「科研很大一部分依靠努力與堅持，坐不住冷板凳的學生，不會來我的團隊。」在他的帶領下，團隊的科研新星逐漸清晰了各自的科研「版圖」，就像水稻的栽培過程一樣，播種、深耕，付出時間、期待收穫。
《中國教育報》2018年06月25日第7版