在水稻细胞里奋斗的育种人——记中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员林少扬

本刊记者　干思思

林少扬深入稻田做科研

“我小时候在汕头老家，非常讨厌水稻，每年两季的水稻栽培都很辛苦，水田里又脏又累，恨不得早点逃离农村。后来求学于华南农学院，又分配工作到中国水稻所，再转而去日本留学，在本田工作……虽然逃离了农村，却一直没离开水稻。”林少扬笑着回忆起自己和水稻结缘的过往。在30余年的科研生涯中，他潜心发展水稻育种技术，分别对日本栽培面积最大、米质最好的“越光”品种和中国黑龙江省第三积温带的第一大主栽品种“空育131”构建了一系列的升级品种，如Koshihikari H1号～H6号，Koshihikari Kazusa 1号～8号，金黄稻1号～3号等20余个水稻新品种。他将自己的技术体系命名为“染色体组设计分子育种技术”，也真正成为了一个在水稻细胞里不懈奋斗的育种人。

水稻育种：靠经验还是靠技术？

林少扬指出：“在我国，科技和产业的两张皮现象备受关注，而在科研领域，科学与技术的两张皮现象也一直存在。”与水稻相关的高水平科研论文层出不穷，但农业大田里实际生产应用的主栽品种仍是水稻育种家凭借自己的育种经验在田间选拔出来的。这种传统的水稻育种技术依旧停留在18世纪孟德尔发现的基本遗传定律上。与孟德尔的豌豆杂交方法相同，水稻育种家通过“杂交”不同水稻亲本构建后代，在大田中选拔自认为优异的性状个体形成新品种，这种判断方式逐渐累积为个人的育种“经验”，并因无法传授和重复，而被描绘为“育种的艺术”。

当水稻育种还处在“靠经验”的现状中，林少扬因参加国际水稻基因组计划RGP项目而深受启发，并最终构建了自己的“染色体组设计分子育种技术体系”。1993年至2000年，林少扬从日本琉球大学和千叶大学毕业，开始在日本农林水产先端技术研究所工作，负责RGP项目中分子图谱构建和数量性状分析（QTL）。1998年国际水稻基因组计划项目是自DNA结构和测序原理被攻克后，对水稻全基因组序列解析的首次尝试。作为测序项目的主要承担单位，日本农林水产先端技术研究所汇集了各国来进修的科研工作者，他们利用项目中的水稻材料和基因组序列，逐步开展了水稻基因克隆、组学研究等。在此过程中，林少扬及其团队率先定位和克隆了一些重要的农艺性状基因，他从中惊喜地发现利用基因来改变水稻性状的新途经，并敏锐地察觉出这将改变当时育种靠“田间经验”选拔的长久现状。在参加国际基因组计划的8年中，他意识到自己的研究不能仅仅停留在撰写科研论文的层面，而应捕获生物科学的发现并加以利用，形成分子育种技术，并通过技术组合形成完整的技术体系。2001年，他终于得到了这个机会。彼时，日本本田公司正寻求涉足生命科学领域，与他的技术设想一拍即合，同意投资他的分子育种项目，使他有机会把自己多年的梦想付诸实践。此后，他在本田公司负责水稻新品种的分子设计工作，并逐步完善了自己“染色体组设计分子育种技术体系”。

技术理念：“改品换种”还是改良升级？唯结果论还是技术评价？

“育种技术是获得新品种的一种手段，我们的育种技术体系由多个技术组合而成，组合的方式来源于个人的理念，而理念的优劣将决定技术的创新性、功能性和未来发展。”提到具体的技术方法，林少扬首先强调了技术理念的重要性，“技术的开发与应用面临着多重的挑战，不仅要面对旧有育种现状的阻力，更要面对旧有思维的阻力。”

目前的农作物生产，主栽品种由于退化或者病虫害被逐年更换是一个广泛性现状。这如同历史中“革命式”的改朝换代一般，当朝当代的货币、语言、法律等付之一炬，产生的文明与进步也毁于一旦。这种“改品换种”的育种理念不仅丢失了众多优异的种质资源，也因为中断性而无法培育出综合性状更优的新品种，使得传统育种陷于瓶颈中。早年林少扬在水稻区域适应性研究中发现，许多品种栽培因限定于特定的生态区环境，引种无法达到正常的生产效益。他灵机一动，试想如果以世界上最好吃的大米品种为起点，对其进行区域适应性的定向升级，同时保证其他优良性状的不丢失，这将使得世界各地都能品尝到最好的大米。从此，“改良、升级”的育种理念深深地嵌入林少扬的技术构建中。这不仅打破了传统育种无法兼顾总体性状的缺点，也将“积累”的概念引入了育种中。2001—2012年，历时12年的研究探索，林少扬在本田研究所成功地践行着自己的“升级”理念，将日本公认最好的大米品种“越光”进行了定点升级，置换相关的光、温基因，培育出南至越南、北至北海道均可栽培的一系列越光新品种。“当年，日本寿司老师傅的评价给了我很大的鼓励，他说：‘许多尝试改良越光的人都把越光米改没了，你这新品种，还是越光米！’”林少扬笑着模仿起老师傅的话。

在外25载，2012年年底，林少扬的科研生涯正式由日本转回中国，“虽然回国找回了归属感，但在中国的国情下，我的技术理念却迎来了新一轮的思维冲击”。出于对知识产权的尊重，林少扬回国后不得不搁置在本田研究所的“越光”系列成果，重新构建以“空育131”品种为起点的分子育种平台。在体系构建逐渐完成时，国内的品种审定制度和评价体系却让林少扬犯起了难。“在日本，投资公司有一系列的章程来评价我的技术体系及成果，并根据评价的结果来决定项目后期的投入。但国内的文化更倾向于结果论。品种审定是以品种最终的环境表型来确定能否通过审核，审核后的品种以后期的推广面积来评价是否是好品种，这种以结果来评价过程好坏的方法，是无法正确评价技术的，甚至，有时评价结果的方法也不科学。”林少扬指出，现在的品种审定和传统的经验育种方式很类似，“改革开放中邓小平的黑猫白猫论，在当时打破了人们的惯性思维，使得我国的经济有了前所未有的发展。但如今，育种领域依然停留在‘不管黑猫白猫，捉到老鼠的就是好猫’的评价阶段，‘不管籼稻粳稻，亩产千斤的就是超级稻’。大家关注的是抓住老鼠了，亩产达千公斤了，但却没在意猫抓住老鼠的技术方法是什么，育成超级稻的技术路径是什么。现有的传统育种是非定向和随机的，这次结果中筛到的好品种并不能用同样的路径重复得到，表型优异的品种也不能从本质上（基因组上）说清楚为什么好。”“我们的染色体组设计分子育种技术，是通过对水稻主栽品种的全基因组序列分析，结合表型的性状缺陷，确定遗传上的遗缺位点，通过构建群体，利用自然中的优异等位来置换遗缺位点，达到升级主栽品种特定性状的目的。这种升级换代、定向设计、基因型选拔的技术策略，使得我们在个体苗期，甚至是试验早期，就已经预知我们的育种成果将在特定环境下的具体表型。”在谈到技术方法的同时，林少扬一并强调了技术评价中的标准问题，“现在，我们正逐步构建自己的数码农场，以数字化、标准化、精细化的方式来管理我们的育种材料。举个例子，对于测产，许多人普遍想以扩大面积来弥补环境的不均一和操作的不精细，因此大家觉得1亩面积不够，10亩也不够，甚至用上千亩的面积来测产。”“由此可见，品种的评价体系需要标准化，育种成果不仅要看结果，也要评价技术过程。”

新的征程：探索新模式，构建大米品牌

“我们正与多方合作，以优质水稻品种为起点，融合各方技术和智慧，构建安全优质的大米品牌，来参与到振兴乡村的行列中！”目前，林少扬正积极摸索成果转化的新模式，通过申请新品种品种权来获得产权保护，以品种权与大农户或公司签署种子使用协议，再以公司来构建大米品牌，由此探索出一条产学研结合的新路径。在采访的最后，林少扬表示，他希望自己的技术理念能够被学生们吸收并发展为不同物种的“染色体组设计分子育种技术体系”，让更多的育种人奋斗在小麦、大豆、玉米、猪、羊的细胞中！