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2019年09月10日 星期二 出版 上一期  下一期 返回首页 | 版面概览 | 版面导航 | 标题导航        
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梅捍卫
把“小”事做“精”,破译“旱稻密码”
让农民能像种小麦一样种水稻
■梅捍卫(右)向埃及沙漠研究中心科学家介绍抗旱鉴定设施
  □见习记者 赵一苇

  在上海这样一座摩登的国际化大都市里,农业无疑属于边缘领域,稻谷更是边缘中的边缘,但梅捍卫却在这样一个科研领域里坚守了18年,并用自己钻研和探索精神,使上海的农业科创成果站上了国际舞台。

  梅捍卫的办公桌上摆放着三支铅笔,其中一支有使用痕迹,其余两支的笔头都已削尖。

  最近,他正在做一组水稻开花观察实验,利用架设在田间的数码相机和旋转云台,拍摄了270多份水稻品种、上千个单株抽穗开花过程的照片,并通过高通量图像分析技术提取水稻开花时间的特征数据。由于在田间难以及时更进数据,梅捍卫和他的“水稻抗逆遗传研究组”成员需要在电脑前翻看全部照片,并在相应的表格上用铅笔以一种特定的方式记录下稻穗开花过程中的细小变化。系统依据照片上的二维码和时间标签将画面切割排序,在电脑中连续浏览,就像在观看一部十分细腻的延时作品。而这项看上去细微且繁琐、需要“守在家里”的观察任务,正是梅捍卫科研日常的一个缩影。

  无心插柳与18年坚守

  1982年,在父亲的建议下,梅捍卫报考了浙江农业大学(现浙江大学农业与生物技术学院),进入种子学专业学习。当时,梅捍卫对农业和粮食并没有什么概念,更谈不上热忱,之所以选择,仅仅是因为“那是当时全国唯一一个种子学专业,毕业有优势”。但梅捍卫身上有一种“一旦选择就不轻言放弃”的劲儿,在学习中,他渐渐找到了乐趣和方向,之后攻读作物遗传育种专业种子学方向的硕士学位,毕业后进入中国水稻研究所开始参与科研工作。2003年,获华中农业大学作物遗传育种博士学位。

  2000年,上海市农业生物基因库项目的立项,对梅捍卫“一帆风顺”的人生来说是个较大的转机。这个项目被视为上海农业面向21世纪的一项重大战略布局,也是当时上海农业科技单项投入最大的项目。当年,市农科院领导“八顾茅庐”,将就职于中国水稻所的知名科学家罗利军研究员及其科研团队引进到上海,梅捍卫便是这个科研团队中的核心成员。2002年上海市农业生物基因中心正式挂牌,梅捍卫开始从事水稻抗旱性和养分高效等特性的研究,由他培育的部分优良株系在国际水稻研究所、非洲水稻研究所和多个亚非国家测试中,表现优异,在旱季和易旱地区的增产幅度可达20%以上。部分株系已通过孟加拉国家审定,部分株系入选印度全国水稻品种联合试验,有望明年通过审定。

  让农民能像种小麦一样种水稻

  对很多人来说,一提起水稻脑海中浮现的便是一幅水天一线、水乡田里插青秧的画面。但出生江南的梅捍卫却是希望有一天水稻能够像小麦一样,在旱地上种植,并且实现“旱种旱管”。

  培育节水抗旱稻有何实际意义?推广旱稻有哪些难点?梅捍卫告诉记者,水稻机械化旱直播可以有效节约淡水资源和劳动力,是一种低能耗、高效率的种植方式。在农村一直备受追捧的超级水稻实则对种植环境和生产技术的要求很高,需要满足良田、富水、高肥、多农药、高投入等诸多条件。然而事实上,我国不少水稻种植地区处于易旱状态,缺乏灌溉条件,中低产田占比很高。国际水稻所出版的“水稻直播会议论文集”中有一组数据显示:如果靠天田,即雨养田,想要进行水田耕整和移栽插秧,需要累积降雨量600mm才行。“我国很多地区没有足够多的降雨量,农民只能靠天吃饭,播种要靠等待,就会影响播种进度和水稻产量,而旱直播种植只要累积150mm雨量就可以了”。研究水稻抗旱性,培育节水抗旱稻的必要性显而易见。

  在研究过程中,梅捍卫还发现,由于大部分水稻育成品种对播种深度比较敏感,播种深度要求准确控制在2-3cm左右,一旦遇到表土水分不足、播种深度过大或者不均匀等情况往往造成出苗延迟、局部缺苗或者整批次播种失败等不良后果。但土地不平整,要求农民精细化耕整土地,达到表层土壤墒情适宜的状态似乎也不现实。在机械化种植的趋势下,水稻能否实现机械化旱直播,成了一道需要解决的难题。

  “我们在试验田里做对照试验,可以看到,浅播时都能出苗的水稻品种,有些深播后仍能快速、整齐出苗,而有些水稻秧苗几乎无法破土。如果直播机的播种深度难以精准控制,对土地平整度的要求又不能太高,那么有没有可能让水稻幼苗本身长得更壮、更长呢?”寻着这样的思路,梅捍卫开始了更为深入的研究。

  “我们发现,水稻幼苗活力和其中胚轴伸长能力与耐深播性有着密切关系”,梅捍卫介绍,这意味着,只要找到幼苗中胚轴延长能力较好的水稻基因,并将这种耐深播特性与节水抗旱稻的抗旱性相结合,就能使新品种或杂交组合更好地适应机械化旱直播栽培方式,有利于顺利实施全生育期稻田不留水层的“旱种旱管”高效栽培技术。

  在市农业农村委科技兴农项目、国家自然科学基金项目和市自然科学基金项目的支持下,梅捍卫和他的“水稻抗逆遗传研究组”从水稻耐深播特性的资源鉴定、群体培育、遗传定位、、回交改良等方面开展了一系列研究工作。他们通过极端个体混池测序快速定位出18个关联染色体区域,开展光照处理中胚轴样品的转组测序分析,预测出十余个可能的候选基因,通过回交转育方法,培育适应机械化旱直播的新品系。

  把“小”事做“精”

  有人说,科学创造往往是不期而遇的,就像在砂砾中捡到一片美丽的贝壳。水稻抗旱性的性状十分复杂,其生理遗传机制是梅捍卫团队着力攻克的首要目标。好在,经过多年努力,梅捍卫找到了属于自己的那片“贝壳”。

  在全基因组关联定位研究中,梅捍卫团队完成了我国水陆稻地方品种群体和美国康奈尔大学收集全球多样性水稻品种群体等共计860余份材料的表现鉴定,并形成了国际一流的水稻抗旱性表型鉴定技术体系,先后在青浦白鹤和奉贤庄行等地建立专业化抗旱鉴定设施,在海南南繁基地建立大面积大田筛选条件,完成了水旱稻重组自交系群体、水稻微核心和抗旱品种群体的多年抗旱性重复鉴定,部分成果在《BMC Plant Biology》发表,相关技术获得国家发明专利授权。

  从边缘领域到国际影响,梅捍卫始终初心不变。他说,虽然自己的研究方向很偏、很小,但也需要用心做好,他的科研方向要求他要有足够的耐心和细心。“我只是想把手上的项目做精、做细、打磨好”。目前,他的研究成果尚在试验阶段,下一步,他将致力于完善科研成果配套,验证试验的可持续性,在种质创新上下功夫。他坚信自己的科研方向是有意义的,是有实际应用价值的。能为全国乃至全球农民解决实际问题便是他不断前行的动力。

  【对话】

  记者:从事农业科研工作早期,有哪些让你觉得有趣的、值得回味的事儿?

  梅捍卫:当时科研条件还没有现在这么好,我们做试验要观察水稻的某些性状,是要付出很多体力的。比如研究水稻的抗旱性,植株缺水的特征在中午12点至1点最为明显,我们就要在夏天30多度高温进入大棚,大棚温度一般比室外更高,我们要在里面呆一个中午。相反,植株受伤害程度在晚间能否恢复也是一个重要的特性,就需要凌晨4-5点去观察,甚至昼夜定时记录这些特性,有时候还要扛很重的仪器去测试一些指标。

  记者:在某一个特定领域的科研岗位上坚守了十几年,而且研究方向比较狭窄,日常工作又很琐碎,是否产生过倦怠?你是如何对抗这些负面情绪的?如何保持对科研工作的热情?

  梅捍卫:确实,我们做基因研究工作,有时候要跑分子标记,这是一项十分繁重的任务,要看几百上千组材料,然后进行比对。工作重复性很强,很容易倦怠。分析的过程尤为痛苦,还可能因为某个环节出了差错,整个实验报废,数据沦为记录。这个时候会转变一下自己的心态,失败的实验记录也是一种积累,一切都是为了最终的科研目标。

  另外,如今科技发展日新月异,科研设备也在更新换代,有很多新的科研技术不断涌现,这能给我带来新鲜感,我可以不断去创新,将自己的想法更加便捷地转变为现实。而且我从事的科研领域都是看得到、摸得着,能够落地的项目,这一点让我觉得很踏实。

  人物档案

  梅捍卫,1965年12月出生,博士,上海市农业生物基因中心研究员,上海海洋大学硕士研究生导师,市农业领军人才,享受国务院特殊津贴。主要针对水稻抗旱性和养分高效等特性,开展水稻种质资源鉴定和基因定位,发掘有利基因并提供育种应用。主持或参与承担国家973计划、863计划、国家自然科学基金、农业部948专项、市基础研究重大重点项目、市科技兴农重点项目、美国比尔及梅琳达盖茨基金国际合作项目等科研任务。获得4项上海市科技进步或技术发明一等奖,获得1项国家技术发明二等奖,在《Protomics》、《BMC Plant BioIogy》、《Scientific Reports》等刊物发表SCl论文10余篇。

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梅捍卫 把“小”事做“精”,破译“旱稻密码” 让农民能像种小麦一样种水稻
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