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　　近日，國際頂級學術(shù)期刊《科學》發(fā)表突破性成果，在植物體內(nèi)報道“自私基因”，解開了困擾水稻研究多年的雜種不育難題。

　　論文的第一作者是南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院博士余曉文，這距離他“咬”定這一難題已過去整整9年。在這場科研馬拉松里，秉持“做科研只有第一，沒有第二”的信念，余曉文的每一天都在“趕跑”。

　　9年前的6月，本科剛畢業(yè)，余曉文就一褲管“插”進水稻田，幫師兄到田里插秧，收集實驗樣本。“那年收割的時候，水稻枝梗粗壯，原本應是大豐收，但很多稻谷是空的”。

　　稻穗“空果”，其實就是“雜種不育”現(xiàn)象，這正是余曉文的導師、南京農(nóng)業(yè)大學萬建民院士團隊研究了20多年的水稻雜種優(yōu)勢利用遇到的難題。

　　萬建民介紹，與秈秈雜交水稻相比，秈粳雜交水稻可進一步提高單產(chǎn)15%至30%，然而，同時會出現(xiàn)花粉不育、小穗結(jié)實率低、子粒不飽滿等雜種不育現(xiàn)象。“結(jié)實率80%是前提，如果達不到這個標準，就沒法實現(xiàn)增產(chǎn)”。

　　“一定是哪些基因控制了雜交稻不結(jié)實!”余曉文渴望找出原因。

　　這塊“硬骨頭”比想象中的還要難啃。2009年，余曉文發(fā)現(xiàn)世界上被報道的水稻雜種不育相關位點有50來個，但被克隆到的基因只有兩個。這些雜種不育位點大部分只被報道了大致的遺傳位置，誰都可以做，就看誰能先做出來。

　　科研“無人區(qū)”的探索注定是考驗心智和毅力的。初期的表型考察和遺傳群體分析就讓余曉文花了兩年的時間。想要找到目的基因所在的區(qū)間，需要在很大的遺傳群體中去篩查重組單株。取葉片進行基因型分析，還要采集相應植株的稻花觀察花粉是否可育。

　　很多人不知道水稻也會開花——水稻的穎花是淡黃色的，長在枝梗上，外觀像小簇的狗尾巴草，個頭比芝麻還小，采集的時候必須先固定，然后借助顯微鏡觀察，否則真看不出來。

　　水稻花期一般一周左右，由于研究對象是雄花，必須在一周內(nèi)完成樣品采集，否則至少要再等半年。

　　水稻的開花期在七八月，正值南京火熱的夏季，稻田濕熱，余曉文和師兄妹們要“扎”進稻田一株一株精挑細選，多的時候，一天采兩三千份樣品，無異于“蒸籠”地里做“繡花”， 逐個編號收集，穎花樣品取回來，通過顯微鏡觀察是否可育。

　　白天“蒸籠”地里忙“繡花”，晚上顯微鏡下“穿針線”。“一天要看300個樣，每個至少重復3次，每天觀察統(tǒng)計實驗將近1000次。”余曉文坦言，強度大的時候，一天下來頭昏眼花。

　　實驗的目的在于證實或者證偽科研假設。證實的話，當然功夫不負有心人，可證偽了呢?余曉文笑笑，“那就只能將一個夏天的實驗過程推翻重來。”

　　2013年，余曉文找到了讓花粉恢復可育的基因ORF3，這樣的成果足以在國際學術(shù)期刊發(fā)表一篇高水平論文，申請?zhí)崆爱厴I(yè)了。但田里的“秕谷”在余曉文的腦海中不停閃現(xiàn)，ORF3的發(fā)現(xiàn)真的足以揭示雜種不育的分子機制么?如果沒有與其相互制約的毒性基因，又是誰導致花粉不育呢?

　　余曉文覺得可能又面臨“山重水復疑無路”。未來會怎樣?只能一搏!

　　2014年，南京農(nóng)業(yè)大學首次推行優(yōu)秀博士學位論文創(chuàng)新工程資助，通過一定的經(jīng)費補助鼓勵優(yōu)秀博士生科研“不斷檔”，繼續(xù)深入探索，余曉文留了下來。

　　當時基因編輯技術(shù)應用尚不成熟，余曉文只能用傳統(tǒng)的方法，在很大的群體中進行復雜又嚴密的遺傳分析。

　　“看文獻——提假設——與導師討論——驗證或推翻假設”，余曉文終于找到了讓他“激動好幾個晚上都睡不著覺”的“MM純合近等基因系”。

　　他將這一發(fā)現(xiàn)講給導師萬建民聽。萬建民立即拍板，“非常有意思!”并鼓勵他借鑒跨學科的方法，繼續(xù)深入下去。

　　在中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所王海洋、吳傳銀等專家的幫助下，余曉文為40多年前就被提出的水稻雜種不育遺傳假說找到了強有力的證明。

　　余曉文發(fā)現(xiàn)，是ORF2這一“狠毒”的基因?qū)е禄ǚ蹟∮?，更有意思的是，ORF2和ORF3這兩個功能相反基因竟然緊密相連，并且來自同一個親本材料，它們共同作用，使得雜交后代攜帶這兩個基因的個體數(shù)顯著偏多。

　　參考動物相關研究，這是一種典型的“自私基因”遺傳模型——經(jīng)典的孟德遺傳定律認為，來自雙親的基因應當相等概率地分配給下一代，然而“自私基因”會打破均衡，導致“孩子更像某一方”，而不是“一半像爸爸，一半像媽媽”。

　　余曉文的發(fā)現(xiàn)，第一次突破性地運用“自私基因”模型解釋了水稻雜種不育現(xiàn)象。

　　2016年是余曉文深感壓力的一年。這一年孩子出生，妻子為支持他，辭去工作照顧孩子和家庭，他的研究還有一塊硬骨頭沒啃完。

　　為了方便來去實驗室，夫妻倆在離中國農(nóng)科院實驗室不遠的地方租住了一間很小的房子。北京三環(huán)內(nèi)的房租很高，余曉文的補貼勉強湊夠房租和家用。

　　每年的10月到次年的3月，余曉文像“候鳥”一樣，遷徙到位于海南的南繁基地潛心研究。孩子出生前，余曉文連續(xù)4年春節(jié)沒回過老家陪父母。

　　孩子快1歲時，他將老婆孩子接到南京，但只要導師一個消息，余曉文就一頭“扎”回北京的實驗室。

　　“穿著短袖去的，套著羽絨服回來”，雖然夫妻倆早已適應這樣的節(jié)奏，可這次，快一歲半的孩子卻認不出爸爸了。余曉文很心酸。他暗自較勁兒，再努力一點、再加快一點!

　　2017年11月，余曉文將積累8年的成果投給國際頂級權(quán)威期刊《科學》。不到一個月，《科學》期刊編輯寄來了一封回執(zhí)——從摘要到圖注全部詳細修改，這讓整個課題組都為之振奮。共同通訊作者、導師王海洋激動萬分，“頭一次見到!說明編輯對此文非常感興趣!”

　　2013年發(fā)現(xiàn)“MM純合近等基因系”是余曉文最激動的時刻，但直到此時，他的科研故事才算相對完整地告一段落，這些年一直懸在心中的石頭也落了下來。

　　余曉文并不是團隊的第一位“長駐”博士。南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院院長朱艷教授說，“作物育種本身就是一項周期漫長的工作，要想出大成果，再怎么努力都需要這個時間。”

　　南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院鼓勵學生從本科實踐創(chuàng)新項目開始，就明確知道自己在干什么，從本科畢業(yè)論文開始就能定好研究方向，到碩士和博士階段就要自己來主導研究。

　　“博士期間科研有彎路、沒進展，這很正常。”朱艷說，一要打好基礎，二是必須具備良好的抗壓力和意志力。學校沒辦法覆蓋到的好的研究，學院通過資助和獎勵來補上。

　　在南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，頻繁的匯報和交流是雷打不動的“規(guī)矩”。“余曉文的研究，就是在多次匯報碰撞以后，導師才覺得要有好成果了”。

　　團隊之間每周一次小交流、每月一次大交流。每年一兩次的學院范圍的大交流都要持續(xù)兩三天，所有研究生都可以對某個成果提問或給出建議，“我們不贊成導師學生一對一的培養(yǎng)模式，我們強調(diào)大團隊意識，高領域的成果必須是交叉協(xié)同的。” 朱艷說。

　　博士生要勇攀前沿，必定有大量交叉學科，余曉文的研究就涉及遺傳學、分子生物學、進化生物學、作物學等多個學科。不論理論積累或?qū)嶒灱夹g(shù)，都需要花時間去琢磨。

　　“坐不住冷板凳的學生，不會來我的團隊”。萬建民院士說，團隊發(fā)掘的水稻半不育基因PSS1花了18年;而水稻部分顯性矮桿多分蘗基因D53則花了25年。

　　論文發(fā)出的第二天，本應是最該分享喜悅的時刻，余曉文卻又一早回到試驗田，開始新一季的水稻插秧。

　　9年前，同樣在這塊地里，他下決心要“啃”下硬骨頭向難題“宣戰(zhàn)”。如今，余曉文試圖將這場“馬拉松”繼續(xù)跑下去：一是驗證這一成果到底能為百姓的飯碗增加多少口糧;同時探尋毒蛋白與解毒蛋白這對“歡喜冤家”，究竟還隱藏多少不為人知的秘密。