刘忠松:破译油菜种子“变色”的密码

时间:2018/04/09 14:46:00  来源:   作者:   点击:
 
——访湖南省自然科学奖一等奖获得者刘忠松教授
    “科学不能老跟着别人走,要坚持,更要有思维的突破”。说起自己的研究成果,刘忠松教授这样解释自己三十年来对科研的理解。
     每100斤油菜籽能多产5斤油。两个新品种湘杂油631和湘杂油518,黄籽含油量分别高达45.8%和47.28%,产出的油色泽清亮,比黑籽的含油量高5个百分点。
    2017年5月18日,在湖南省科技奖励暨创新奖励大会上,刘忠松教授主持的“油菜黄籽形成的分子机制研究与应用”获得2016年度湖南省自然科学奖一等奖。
     “关键在于找到了黄籽黄皮的基因,破译世界难题,这是很不容易的。”官春云院士高度评价这项成果是一项重大发现。

    夏繁,三十年脚步不停与时间赛跑
    “回过头来看这30年,如果哪一个地方没有坚持下来,可能就出不来这个成果。如果哪一个环节放弃了,也没有今天这个收获……”面对获奖,在油菜王国整整摸爬滚打了30年刘忠松教授如此感慨。
    当记者在炎炎夏日追随着油菜花开的脚步来到偏远的云南寻甸——国家小麦油菜夏繁基地的时候,深深地理解了这项成果的来之不易。
    在一片几十亩油菜地里,套着袋的、开着花的、已经开始结实的、高低不同的油菜颠覆了脑海中一望无际满目金黄的浪漫花海的印象。
    为了加快油菜新品种的选育步伐,油菜育种工作者,需要利用我国南北地理气候的差异,进行油菜夏播加代繁育工作。于是,1986年硕士毕业的刘忠松,跟着导师官春云老师踏上了跟时间要效益的夏繁之路,这一跑,就是三十年。
    “现在科研条件好了很多,在基地有了学校的院士工作站。原来,夏繁居无定所,寻遍很多地方,也到过很多地方做过育种;没有建立基地前,经常饭都没有地方吃”。
    “在湖南只能种一季,我们为了加快速度,夏繁加代一年就能种两季油菜了。要不然一个油菜品种要等8到10年。”
    从早晨8点到晚上11点,是他多年来形成的工作时间表。与时间赛跑,只争朝夕,他仿佛不知疲倦。

     解密,找到黄籽油菜变色的基因
     油菜黄籽比黑籽含油量高,无色素,休眠期短,易萌发,早已被国内外许多研究者所证实,国内外都把培育黄籽油菜品种作为油菜高油分育种的一条重要途径。
     但是甘蓝型油菜只有黑籽,为什么没有黄籽?芥菜型油菜为什么有黄籽且性状又稳定?是什么决定了菜籽的颜色?能不能培育出黄籽油菜?1988年开始,刘忠松选定了这个方向,但在最初的10余年里,他就像迷路者一样到处找出口。
    “我们用眼睛去看油菜籽的颜色是看不准的,因为不同时期油菜籽颜色有变化”。研究之初,和其他研究者一样依靠种子表型颜色来判断,思维停留在性状遗传上,走了很多弯路。以前认为种子是黑色的,决定种皮颜色的物质就是黑色素。经测试发现那是原花色素在起作用,不是黑色素,否定了过去的观点。
    厚积薄发。1998年,刘忠松在国家资助下到美国做访问学者,在学习过程中他受到很大的启发。于是,当别人还停留在传统的性状遗传上时,他转变思路,从基因与色素物质两方面着手,开始了大胆的探索。
    2001年,带领团队开始申报国家自然科学基金项目。进展并没有想象的顺利,直到2004年才申报成功。之后又成功申报了教育部重点科技项目。
    在项目的连续资助下,刘忠松如虎添翼,连续作战,2007年以来先后找到色素物质和控制色素合成的基因。“黄籽是由两个基因控制,必须两个基因都突变才能产生黄籽,我们育种也要同时把这两个基因转变过来”。
    这一成果引起学术界关注,2008年,中国科协对这一成果进行了报道。2011年,在第13届国际油菜大会上首次报道了油菜黄籽基因克隆。
    专家们认为,研究成果有五个方面的创新:改变了原来思维定式,找到决定种皮颜色的物质;克隆了控制色素合成的基因;揭示了黄籽基因的起源;发明了检测技术并应用到育种;培养出了一批黄籽品种和材料。
    官春云强调,这不仅是技术的进步,而是自然科学的进步。
    在这一理论的指导下,刘忠松团队试图将芥菜型油菜黄籽转育到甘蓝型油菜中来,经过长期选择培育,创制出“黄矮早”等一批早熟、矮秆、纯黄的新种质,性状遗传稳定,含油量高达52.38%,创造了早熟油菜地区含油量新纪录。

    坚守,源于让油菜变得“更好”的使命
    “科学研究必须与生产实际相结合才能持久。兴趣,只是通往成功的起点”。搞农业科学研究,仅仅凭兴趣是不够的,刘忠松认为。
    30年,也有生活的低谷,也有过看不到希望的动摇。而庆幸的是,30年,刘忠松终于坚持了下来。也许,获奖,只是又一个成功的开端。
    “原来总是想要从个人的兴趣着手来思考问题,现在思考问题更多的从国家、社会的需要,考虑怎么来解决生产实践中的问题”。现在我们食用油自给率不到40%,要解决食用油安全,让老百姓吃上健康的油,让油菜产生更大的效益是他不断前行的动力。
    刘忠松跟记者算了一笔账。黄籽油菜,不需要脱色,加工步骤减少,企业成本降低,生产效益更好;菜籽粕可以直接做饲料,企业不需要那么多环节了,生态环境效益更好;一公斤油菜籽可产一斤油,一亩地,可以多产上十公斤油,可多得两百元利润,百姓生产效益更好。
    “效益更好”还体现在让菜油更有益健康上。比如,培育黄籽高油酸品种,把多产油与产好油结合,发挥其抗癌作用,让吃菜油吃出健康来;
    “效益更好”还体现在一二三产业的融合上。让油菜与服务业结合,产生更大的附加值,实现冬天赏花,春天踏青。让油菜牵手创意,把油菜打造成风景。
     重大科技成果,都需要时间的积累。而农业科技成果,尤其如此。
    刘忠松认为,“农业科研人员要耐得住寂寞,要顶天立地。顶天,就是要加强原始创新,回答科学问题;立地,要让更多的研究成果服务于生产实践。”
     “爱他生计资民用,不是闲花野草流”。 油菜研究还有很多事情要做。怀着神圣的责任和使命,刘忠松在这片孕育着新希望的田野不懈耕耘。
    三十年,夏繁之路,刘忠松从一名学生跑成了油菜研究专家。现在,他带着学生,带着不变的初心,接过油菜育种的接力棒,开始了新一轮的起跑。
    “草长莺飞三月天” ,油菜花开的时候,又将是一道最美的风景。
        (记者 吕志 喻诚)   
记者 吕志 喻诚[2017/12/15]
点击下载文件: