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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]
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