王克剑：固定杂种优势，降低制种成本！

      “最近，我们团队正在整理刚从海南南繁基地收回来的杂交稻种，准备这几天播种下去，以查看无融合生殖水稻的综合性状。实验人员会对稻种进行实验室育苗监测，跟踪其生长情况……”刚见到记者，中国水稻研究所研究员王克剑便迫不及待地分享团队的工作进展。

 

      过去十几年，“杂交水稻种子”几乎占据了王克剑人生的全部。“我们团队深耕无融合生殖水稻种子创制，致力于培育杂种优势固定作物。”他说。

 

      杂交水稻对推动农业生产作出了重要贡献，但由于其种子后代会发生性状分离，无法保持杂种优势，因此种子公司必须每年花费大量的人力、物力和财力进行制种工作。

 

      “无融合生殖能解决这个难题。”王克剑说，“无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的生殖方式，可以随着世代更迭而不改变杂交品种的杂合基因型，从而固定杂种优势，这将给农业生产带来一次新的革命。”

 

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      上世纪三十年代，国外科学家提出利用无融合生殖固定杂种优势的设想，随即引发研究热潮。然而，由于其形成机制复杂，科学家们钻研多年，相关研究依然进展缓慢。

 

      生长在江苏农村的王克剑，从小在稻田间奔跑，大学期间又在机缘巧合下“结识”农学，尤其在发现遗传学的妙趣后，决心在此领域继续深造。2009年，在中国科学院遗传与发育生物学研究所获得博士学位后，他选择留所工作，开展水稻前沿基础理论的系统研究。

 

中国水稻研究所供图

 

      2013年，王克剑遵循导师“面向生产需求，迎接更多挑战”的建议，毅然南下，在位于浙江省杭州市富阳区的中国水稻研究所任研究员，将基因组编辑以及无融合生殖固定杂种优势作为研究方向。

 

      入职后，王克剑做的第一件事是下乡。他走进田间地头，和水稻种植户交流。农户们向他“投诉”最多的，就是杂交作物的育种问题——杂交水稻的优良基因不能遗传给下一代，农民不得不每年购买昂贵的杂交种子。

 

      “理论上讲，通过克隆种子进行无性繁殖，永久固定杂交种的杂种优势，将大幅降低制种成本，也就能减轻农户负担。”王克剑认为，杂交水稻无融合生殖并非不可行，以往研究进展缓慢的原因是实验技术不成熟。

 

      王克剑决定奋力一试。

 

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      实验室内的测试数据看似完美，一到田间实验就状况频出——对农业领域的科研人员而言，这种情况不可避免，但一次次的推倒重来，团队成员难免情绪低落。

 

      对此，王克剑的处理方式是自我勉励、带头反思、查漏补缺。项目攻坚期间，他带领团队成员在稻田和实验室交替试验，累了就在单位宿舍就近休息。

 

 

 

中国水稻研究所供图

 

      2018年，王克剑团队利用基因编辑技术，敲除了籼粳杂交稻品种——“春优84”中4个内源基因，获得了可以进行无融合生殖的水稻材料，建立起水稻无融合生殖体系，得到杂交稻的克隆种子，实现了杂交水稻无融合生殖“从0到1”的关键突破。

 

      彼时，“杂交稻之父”、中国工程院院士袁隆平对该成果给予了高度评价。

 

      “从应用角度来看，仅实现‘从0到1’的突破是不够的。近两年，我们仍在跟进这项研究，相继建立了水稻多基因编辑系统，创建了多个变体基因组编辑系统，大幅提高了水稻遗传重组频率。”王克剑表示，按研究程度划分，如果将10视作达到大规模产业化水平，8视作小范围生产水平，目前团队的研究进度处于4这一阶段，正朝着小范围生产的目标迈进。

 

      来源丨科技日报