稻田中的基因奥秘探索者——记院士傅向东

新华网北京6月16日电 题：稻田中的基因奥秘探索者——记院士傅向东

当微风轻拂小满过后的初夏，在夏熟作物籽粒灌浆的时节，新华网记者探访了中国科学院遗传与发育生物学研究所。

“创新为民，惠泽五州”，在中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所副所长（主持工作）傅向东那间不大的办公室里，这幅题词格外引人注目。

“这是共和国勋章及国家最高科学技术奖获得者、小麦遗传育种学家、中国科学院院士李振声先生为我题写的。”傅向东表示，“意指科研工作应当为国家、为人民，乃至全人类服务。”这也成为他投身科研事业的坚定信念。

“倘若错失良机，我将抱憾终生”

傅向东对遗传学的浓厚兴趣萌芽于浙江省龙游溪口中学，上世纪八十年代，他在那里度过了难忘的中学时光。

在生物课上，人类ABO血型的遗传奥秘令傅向东对基因产生了强烈的好奇。“A型血的父亲与B型血的母亲，可能孕育A型、B型、AB型的后代，甚至会有O型血的孩子。这究竟是为何？我充满了好奇！”傅向东回忆道。

正是怀揣这份探索欲，傅向东考入武汉大学生物系遗传学专业，由此开启了毕生致力于科研的征程。

2005年，傅向东在英国约翰英纳斯中心完成博士后研究后，毅然选择归国。彼时，中国科学院遗传与发育生物学研究所的条件尚不优越。

“20年前，我们与西方科研水平存在显著差距。我初到遗传发育所时，仅有两间铁皮房，内部设备、实验台、办公设施均极为简陋，无论科研条件还是场所，都难以与国外相提并论。”傅向东回忆道，“然而彼时国家高度重视科研，科研投入持续加大，这让我看到了希望。我当时抱着‘放手一搏’的心态，正是基于对国家经济发展的信任，对国内科研前景充满信心。”

令傅向东始料未及的是，仅回国一两年便获得了500万元的研究经费，远未用满五年。“国家确实在持续加大科研投入，2000年后归国发展的大批科研人员，其科研项目推动了国内植物学科的整体进步。如今，我国植物学科已屹立于国际前沿，近五年来国内科研人员发表了大量高水平学术论文，充分彰显了我国基础研究与科研创新能力的提升。”傅向东表示，“如今回望，我认为归国的抉择无比正确，倘若错失良机，我将抱憾终生。”

“超越‘绿色革命’，行稳致远”

“上世纪30年代，科学家便发现赤霉素能促进植物生长，却未明晰其调控的具体机制，我所在的实验室便致力于此。”傅向东介绍道。

上世纪60年代，以降低农作物株高、半矮化育种为标志的首次“绿色革命”，使全球水稻与小麦产量翻番，一举解决了温饱难题。“这在当时极大地推动了全球水稻产量，堪称了不起的成就。”他说道。

然而，半个多世纪后，“绿色革命”培育的水稻、小麦又令农学领域的专家面临新的挑战。

半矮化农作物株高降低导致其对化肥敏感性下降，氮肥利用效率随之走低，农民大量施肥却未能实现预期产量，同时引发环境问题。

“我们曾提出一个观点：彼时的‘绿色革命’并非真正意义上的绿色，实则是一种高耗能的生产模式。”傅向东表示，“当时全世界无人认同，但我们通过自主实验，构建了携带‘绿色革命’矮秆基因与不携带矮秆基因的水稻和小麦近等基因系，系统对比了矮秆基因对生长发育和氮素代谢的影响，结果证实植株变矮后氮素吸收与同化能力确实下降。研究发现，矮化育种过程确实伴随着大量化肥使用，尽管携带‘绿色革命’矮秆基因的水稻和小麦分蘖数增多，但每穗种子数量却有所减少。”

如何在保留矮化品种高产抗倒伏优势的基础上，提升氮素利用效率；或在维持现有施肥水平的前提下，增加每穗的穗粒数？能否超越“绿色革命”，行稳致远？这成为萦绕在傅向东心头的课题。

历经多年科研攻坚，傅向东率领团队锁定了与植物氮素吸收及利用率密切相关的基因GRF4，从分子层面揭示了“绿色革命”矮秆育种导致氮肥利用效率降低的机理，并提出了应对策略。

在此基础上，傅向东团队以水稻产量性状对氮素营养的响应为突破口，找到了赤霉素与氮素协同调控水稻分蘖的关键基因NGR5，阐明了NGR5介导的赤霉素信号传导途径调控水稻氮肥利用效率的表观遗传调控分子机制。

迄今，傅向东团队挖掘的优异基因已被众多育种单位广泛采用，成功育成‌150多个水稻新品种‌，累计推广面积‌逾1亿亩‌。

“将论文镌刻于祖国沃土”

今年五月底，傅向东结束了对河北沧州与江苏盐城两地的考察。回顾中国科学院遗传与发育生物学研究所在盐碱地上的研究传承历程，傅向东印象最为深刻的是2006年春天，“那是李振声先生首次带我踏足麦田，距今整整20载。李先生为让我全面了解农业生产，亲自带我深入麦田，走访了石家庄、沧州、南皮等地。那时麦子尚未成熟，青涩的穗子在风中摇曳。老先生伫立麦田，为我讲解小麦知识，介绍盐碱地情况。那一刻，我真正领悟了何为‘将论文镌刻于祖国沃土’。”

在傅向东看来，科研成果不应止步于实验室，唯有应用于田间地头，方能转化为切实的经济效益。

“当年我归国后开展水稻研究，克隆了一个生产上至关重要的产量基因，论文在《自然-遗传学》杂志发表后，我向李振声先生汇报。他一方面给予肯定，另一方面却道出一句令我警醒之言：这是‘马后炮’式的工作，因为该基因育种家早已采用。此言对我触动极深。自此，我的科研思路发生了根本性转变。我们这些从事植物分子遗传学研究的人，能否为育种家指明新的育种思路与方向？后来我开展高产与氮高效协同研究，其思想渊源即在于此。”傅向东讲述道。

尽管当前我国农业领域基础研究能力与科研创新能力持续增强，但傅向东也敏锐地察觉到，“农业是一个极为复杂的系统性问题，学科的发展、论文的发表，并不能等同于生物育种的进步。我们仍面临基础研究与育种实践‘脱节’的难题。”

如何缩短二者间的距离？如何探寻良策、构建合作与创新模式，将雄厚的基础研究能力转化为推动我国种业跻身国际先进行列的动力？这是傅向东始终思考的命题，也是农业育种领域面临的崭新机遇。

“期盼我们的育种策略能被育种家、种业公司广泛采纳，真正实现农民增收、国家获益。”傅向东表示。

“科研即于挫败中寻觅乐趣”

傅向东主持的科研项目曾荣膺国家自然科学奖二等奖，团队发掘了一批具有重要育种价值的关键核心基因，培育了“中禾优”系列水稻新品种。荣誉加身的同时，傅向东与团队亦曾经历长期未有突破的“瓶颈期”。直面荣誉与低谷，他深知遭遇困境是科研工作的常态。

“我常告诫学生们，日常研究工作中，有1%的成果能写入博士论文，已属难能可贵。因为科研工作，始终是失败、失败再失败，科研本质上是一种于挫败中寻觅乐趣的过程，这是一种常态。我的学生们，乃至年轻科研工作者们，都应调整心态，理性接纳这种常态。于失败、失败、再失败中探寻解决方案，方为最快乐之事；在迷雾重重的科研征途上，灵光乍现的瞬间，便是至高无上的欢愉时刻。”傅向东表示，“困难潜藏之处，往往孕育着新的契机，为我们开启一扇崭新之窗。”

作为导师，傅向东在招生时，惯于“先说断后不乱”，“遇到前来报考的学生，我会告知两点：其一，实验室极为辛苦；其二，发表文章周期极长，或许毕业时仍无成果问世。”

当被问及这是否为其招生的“筛选法则”时，傅向东却笑着否认，“我渴望寻觅对农业研究怀有真挚热忱的学生，这是他们人生中最为宝贵的时光，若将其耗费于自己毫无兴趣之事，无异于犯罪。”

傅向东指出，“如今生活水平日益提升，物质条件充裕，许多学农的学生或许从未踏足田间，甚至未曾涉足农村。我亦可免除学生下田之劳，由工作人员提供全部数据与信息。然而，那便非真正意义上的农业科研。学生既然选择投身此业，理应躬耕田间，明晰自身实验在田间的真实表现。”

“李振声先生耄耋之年，仍亲赴田间一线，观察其在盐碱地培育的小麦生产状况。这便是我们身边的楷模，我们毫无理由不效仿他们躬身科研。不仅如此，我们于传承中更需创新，彰显年轻一代的闯劲，以更饱满的激情、更强烈的担当投身创新。我们应谋划长远，为育种事业作出更大贡献，凭借自身科研实力，最终惠及百姓，这才是科学家应尽之责。”傅向东表示。

正因如此，傅向东期望学生是受兴趣驱动而选择农业科研事业，“科研之路布满荆棘，唯有凭借兴趣方能行稳致远。期盼学生真切体悟到，踏入此实验室，从事此实验，乃我所热爱、所追求之事。如此学生于满腔热忱的科研征程中，纵遇挫折，亦能以激情化解难题。”

在傅向东看来，“每一位顺利斩获博士学位的学生皆为英雄，因为他们皆历经艰难险阻，皆坚韧不拔，实属不易。我作为导师，便是在过程中助力学生尽快挣脱科研困境，以饱满激情投身崭新工作。”

藏粮于地，藏粮于技。从实验室破解基因密码，至躬耕阡陌之间，如傅向东一般，一代代农业科研人恰如默默扎根的禾苗，以科技创新为滋养，深耕种业攻关之路，凭一粒粒良种筑牢国家粮食安全根基，令科研之花绽放于华夏万顷良田之上。