破譯棉花的基因密碼（講述·一輩子一件事）

來源：人民日報(bào)

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2020-12-29 10:07:12

原標(biāo)題：破譯棉花的基因密碼（講述·一輩子一件事）

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郭三堆在田里做試驗(yàn)。

資料照片

郭三堆舊照。

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人物小傳

郭三堆，1950年出生，山西澤州人，研究員、博士生導(dǎo)師，中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所分子育種中心原主任。他設(shè)計(jì)合成了具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蘇云金芽孢桿菌單價(jià)、雙價(jià)、融合抗蟲基因，并在國際上首次建立了適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因三系雜交抗蟲棉分子育種技術(shù)體系，引領(lǐng)我國棉花育種領(lǐng)域不斷突破；他被評為全國先進(jìn)工作者，享受國務(wù)院特殊津貼。

前段時(shí)間，我國北方產(chǎn)棉區(qū)迎來了豐收季，一朵朵潔白的棉鈴結(jié)滿枝頭?！昂Ｄ匣氐拿藁ㄩL勢不錯(cuò)，過段時(shí)間就要準(zhǔn)備授粉、選種了?！卑才磐晗聜€(gè)階段的工作，郭三堆才安下心來。2017年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的抗除草劑轉(zhuǎn)基因棉花品種獲國家發(fā)明專利，前不久正式獲批進(jìn)入生產(chǎn)試驗(yàn)階段。

古稀之年，郭三堆依然忙得閑不下來。大部分時(shí)間，他不是在棉田里忙碌，就是坐在試驗(yàn)臺(tái)前。從事棉花分子育種三十余載，突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)計(jì)合成具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)抗蟲基因的他，至今仍在孜孜不倦地破譯棉花的基因密碼。

“搞農(nóng)業(yè)科研，就是要用實(shí)績說話”

2020年春節(jié)，郭三堆一如既往，在海南南繁育種基地里度過。一年四季，寒暑交替，他就像候鳥一樣南來北往——

去年9月，赴新疆察看雜交棉長勢；10月初，馬不停蹄趕往海南播種；今年春節(jié)，南繁的棉花進(jìn)入盛花期，別人忙著過年，他忙著取樣、鑒定；4、5月，又在河北指導(dǎo)播下新一季種子……

“搞農(nóng)業(yè)的人哪有休息日？作物要生長，總不能叫它停下來等我們呀?！惫研χf，從幾十年前和農(nóng)業(yè)結(jié)緣開始，這樣的生活節(jié)奏就沒變過。

與農(nóng)業(yè)基因研究結(jié)緣，郭三堆有一段曲折的經(jīng)歷。1975年，從北大生物系畢業(yè)后，他進(jìn)入中科院微生物研究所工作。那時(shí)候，基因工程還處于發(fā)展初期，多用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。和許多同學(xué)一樣，郭三堆打算一邊工作，一邊繼續(xù)考研。但一次意外，他與研究生考試失之交臂。

“當(dāng)時(shí)挺失落的，想著可能沒有繼續(xù)讀書的機(jī)會(huì)了?！弊尮褯]想到的是，1983年，著名分子生物學(xué)家范云六，創(chuàng)建了中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心（中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所前身），30歲出頭的郭三堆被調(diào)入農(nóng)科院，做起了農(nóng)業(yè)相關(guān)的分子生物學(xué)研究。生物學(xué)搭上農(nóng)業(yè)，讓自小在農(nóng)村長大的郭三堆越學(xué)越有了興趣。

“搞農(nóng)業(yè)科研，就是要用實(shí)績說話?！比旰螅煌扑]留學(xué)深造。在留學(xué)的兩年里，郭三堆埋頭做研究，天天待在實(shí)驗(yàn)室，非常珍惜這來之不易的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，以至于連當(dāng)?shù)氐闹包c(diǎn)都沒去過。

功夫不負(fù)有心人，留學(xué)期間，郭三堆就在“殺蟲基因的結(jié)構(gòu)與功能研究”中取得重要進(jìn)展。就在此時(shí)，國家啟動(dòng)了“863計(jì)劃”，急需組建專業(yè)人才隊(duì)伍。1988年初，他結(jié)束留學(xué)生涯踏上回國之路?；貒笏硇耐度氲娇瓜x棉研究之中。

“要想重振棉花產(chǎn)業(yè)，得靠自有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)”

很多人說，抗蟲棉拯救了中國棉業(yè)。“當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)壓力很大，不僅來自課題本身，更來自現(xiàn)實(shí)的緊迫。”郭三堆坦言。

上世紀(jì)90年代初，我國曾暴發(fā)蟲災(zāi)，全國棉花總產(chǎn)量受到很大影響?！霸疽荒陣?次藥就能防住棉鈴蟲，到后來噴20多次都無濟(jì)于事。搖一搖棉花植株，嘩啦啦掉下來的全是棉鈴蟲?！惫褜Ξ?dāng)時(shí)的棉花產(chǎn)業(yè)前景感到擔(dān)憂。

“要想重振棉花產(chǎn)業(yè)，得靠自有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”郭三堆馬上投入研究工作。當(dāng)時(shí)選取的抗蟲基因，來自生物殺蟲劑蘇云金芽孢桿菌。郭三堆團(tuán)隊(duì)的任務(wù)就是將其改造后導(dǎo)入棉花，使植株具有抗蟲性。然而，細(xì)菌是原核生物，棉花是真核生物，“這相當(dāng)于在旱地里劃船，難度很大”，郭三堆說。

先在煙草上做試驗(yàn)。“煙草生長周期短、基因組小，轉(zhuǎn)化相對容易。長成植株后，模擬田野環(huán)境，觀察蟲子的反應(yīng)，可以初步判斷抗蟲基因的載體構(gòu)建是否有效。”郭三堆說。

和煙草相比，抗蟲基因的表達(dá)載體導(dǎo)入棉花要復(fù)雜得多：有的品種無法培育出再生植株；有的品種能再生植株，但遺傳不穩(wěn)定，表達(dá)不出抗蟲性……這意味著同一環(huán)節(jié)的試驗(yàn)要重復(fù)很多次。通常，抗蟲遺傳穩(wěn)定的小苗剛長出一兩片葉子，郭三堆和同事就馬上取樣鑒定，爭取在疏苗前淘汰掉不合適的植株，節(jié)省時(shí)間和空間……

為了早日研究成功，郭三堆和同事們鉚足了勁日夜鉆研……無數(shù)次失敗后，團(tuán)隊(duì)終于篩選出合適的抗蟲種質(zhì)資源。1994年，單價(jià)抗蟲棉研制成功，第二年獲得國家專利。

初步成功后，郭三堆并沒有停下研究的腳步。他提出，單基因不夠，要在一個(gè)載體上掛兩個(gè)基因?！斑@相當(dāng)于給棉花上了‘雙保險(xiǎn)’，提升抗蟲效果?！惫呀忉尩馈?年后，雙價(jià)抗蟲棉通過安全評價(jià)并獲準(zhǔn)生產(chǎn)。

“最大的理想，就是培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的棉花品種”

在郭三堆的辦公室里，除了堆積如山的書籍和研究資料，書架邊還擺了一袋袋棉花?！翱催@棉鈴，個(gè)頭大，絮又長?！彼贸鲆欢涿掴?，扯出一縷棉絮輕輕摩挲，又仔細(xì)捻了捻。

郭三堆手里的棉鈴，來自轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉，這是郭三堆團(tuán)隊(duì)前些年的研究成果，在國際上處于領(lǐng)先地位。它不僅保持了抗蟲棉的特點(diǎn)，而且能提高產(chǎn)量和品質(zhì)，降低成本，增產(chǎn)幅度達(dá)25%以上。

現(xiàn)在的郭三堆，一年有大半時(shí)間扎在棉田里：“壟內(nèi)雜草很難除盡”“機(jī)采效果不太理想”……去各地調(diào)研時(shí)，他總會(huì)把棉農(nóng)的反饋記下來以備研究。

跟過去相比，如今的科研條件大大改善。設(shè)備一應(yīng)俱全，工人的操作也都輕車熟路，很多人勸郭三堆不用總到田地里去了?！安荒芄饴爠e人說，實(shí)際情況如何還得靠自己觀察?！惫延X得，鈴大鈴小，吐絮暢不暢，都要到田里看一看、摸一摸，心里才有數(shù)。

“他呀，棉花上的事情清楚得很。自己的衣服和鞋子，卻從來不知道穿多大碼。”郭三堆的愛人徐瓊芳說，夫妻倆是同行，一個(gè)研究棉花抗蟲高產(chǎn)，一個(gè)研究小麥抗蚜蟲，“沒想到啊，我倆這輩子都和田里的蟲子較上勁了。”

在郭三堆心里，“最大的理想，就是培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的棉花品種”。為此，郭三堆又開始忙碌：通過分子標(biāo)記育種，將絨長、拉力、細(xì)度等指標(biāo)好的海島棉與產(chǎn)量高的陸地棉結(jié)合起來，培育出更加理想的品種。

目前，海陸三系雜交棉花已經(jīng)開始在新疆試驗(yàn)，同時(shí)科企合作也在步步推進(jìn)。未來，理想的棉花植株是什么樣的？“果枝再短一些，內(nèi)圍鈴集中。莖稈很硬，能避免倒伏。吐絮要暢，方便機(jī)收，但又不能太暢，否則風(fēng)一吹就掉了。葉子表面光滑，防止與棉絮粘黏……”為實(shí)現(xiàn)這般圖景，郭三堆說，自己要做的事情還很多……

記者手記

無悔選擇貴在堅(jiān)守

從郭老口中得知，棉花的花朵很特別，始為白色，后漸漸泛紅；花期也格外長，在新疆，甚至可達(dá)40天之久。事實(shí)上，他對待自己珍視的棉花育種事業(yè)，亦是如此：時(shí)間愈久，感情彌深；激情一直在，實(shí)干一輩子。

和大多數(shù)人一樣，郭三堆在求學(xué)、工作、深造之路上，屢次面臨選擇。選擇并不難做，難的是選擇之后持之以恒的堅(jiān)守。因?yàn)楣系膱?jiān)守與努力，加上滿腔的熱情和才華，才綻放出了絢麗的花朵。

從單價(jià)、雙價(jià)抗蟲棉，到轉(zhuǎn)抗蟲基因三系雜交棉，再到抗除草劑、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種……當(dāng)下，郭三堆的棉花育種坐標(biāo)系還在不斷延展，沒有終點(diǎn)。棉農(nóng)生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，就是他幾十年如一日奮戰(zhàn)在研發(fā)、生產(chǎn)一線的動(dòng)力。