李立会:一路坚持为了明天的粮食
土地在干裂,2000年春天,中国北方发生了一场严重的旱灾。据权威官方消息称,截至5月16日,全国作物受旱面积1.7亿亩,干枯690万亩……
——据《南方周末》5月26日《我们的粮食 我们的未来·2000年北方大旱》一文
大旱揪人心,粮食——关乎亿万百姓的生计。
就在上述报道发表一个月后,中国农业科学院作物品种资源研究所麦类研究室主任李立会博士的办公桌上,一组小麦育种对照照片凝住了他的眼神。陕西省农科院今年试种的小麦因旱情严重大部分减产五成以上,有的麦秆甚至枯得可以做干柴;而以李立会所提供的导入冰草优质基因育种的小麦,却是青绿一片。照片上,这片绿色分外惹眼。
接着,山西农科院、北京农科院的消息接踵而至——李立会提供材料育种的小麦落黄少、早熟、抗旱、抗冰、抗病,品质好、株形好,后代现已基本稳定,可以在生产上直接利用。种瓜得瓜,种豆得豆。十几年攻关获得的成果足以让李立会兴奋激动上好一阵子,而他却依旧在北京最热的季节里,裤腿卷到膝盖,头上扣着一顶草帽,每天顶着几个小时的大太阳,骑着自行车往返于试验田和实验室之间,精心侍弄他的小麦,进行细胞学分析、基因分析。
我第一次见到李立会也是在他的实验田里。他那时正在田间向中科院的几位专家介绍小麦生长情况,如果不是满口的生物学、细胞学术语和那睿智的目光,单凭他那张晒得黝黑的脸、间或一笑露出的白牙和望着满地小麦的深情眼神,任何人都会以为他是个地道的庄稼汉。结果,这个“庄稼汉”灌了我一脑子“基因”、“冰草”,还没来得及给我做科普教育,就匆匆踏上火车,到各地的试验田基地,查看小麦长势去了,过起了白天试验田,晚上火车、方便面的生活。
这是2000年6月间的事儿,用李立会自己的话说:“小麦是大田作物,有时间性,一年就这个时候最关键,错过了就要等下一年。” 小麦,世界上第一大粮食作物,无疑是人类主要的食物来源。
李立会的实验田
冰草,属现代小麦族植物分类学中的冰草属,是小麦野生近缘植物,在我国主要分布在内蒙、甘肃、陕西等地,具有很强的抗旱、抗寒、抗盐能力。李立会所做的工作就是利用生物技术向小麦导入冰草优质基因,其全称“小麦—冰草异源新种质的创造及其利用研究”课题。对此,中国科学院院士庄巧生研究员和中国工程院院士范云六、董玉琛研究员给予如下评价:“在国内植物远缘杂交研究中居领先水平,在国际同类研究中达到先进水平,在小麦—冰草属间杂交这个领域中处国际领先地位。”
此农非彼农
李立会,1963年10月出生于陕西省武功县一个农家,他现在的头衔是:中国农业科学院作物品种资源研究所麦类研究室主任、农业部有突出贡献的中青年科学专家并入选农业部“神农计划”、中国农科院首批跨世纪学科带头人、博士生导师,享受特殊津贴。
1981年仲夏,李立会参加应届高考,原本成绩优异的他一心想跳出农门,可偏偏第一志愿落空,他被调配到西北农业大学农学系农学专业。 这张全是“农”的通知书并没带给他多少欣喜。学校距离家乡所在地只有两站地火车的路程,李立会说,当时他没有上大学的感觉。
如果说进农大是种偶然,那进入农科院就是个必然了。一板一眼而又平平淡淡的大学生活过了2年,李立会的成绩一路领先,他觉得学习是学生的本职。而变化是从大三那年的一场场讲座开始的。
当时,中科院院士赵洪章等一些农学专家在西北农大任教,间或开些讲座。尽管专家们讲述的语言都平实而朴素,但对于二十几岁、正在寻找人生目标、迫切需要榜样力量和智慧引领的李立会而言,老一辈的治学态度、研究经历及种种成就,足以激起他心湖中层层的涟漪。他第一次隐约感到自己所学的重要;第一次为“农”这个字而兴奋;第一次仔细去想,要像他们那样勤勉而严谨地过一辈子,因为手里攥的是沉甸甸的粮食。
1985年毕业的时候,一向成绩优异的李立会被校方推荐到中国农业科学院工作,算彻底进了农门,但此农非彼农,他加入了农业科研的“国家队”。
山,攀了一座又一座
李立会被分配在品质资源所麦类室时,担任品质所所长的是引导他走上科研道路、被李立会亲切称为“老太太”的董玉琛研究员。
随着人口增加、土地减少和农业生产环境条件的改变,一方面生产上对小麦品种的要求越来越高;另一方面遗传多样性的消失极为严重。这遗传多样性的丢失不仅了产量和品质的进一步改良,而且使得小麦对生物性和非生物性环境胁迫的脆弱性增加,这也是当前小麦育种难以取得突破性进展的根本原因。而这种突破,最重要的途径就是利用生物技术引入外源优质基因。这种途径虽然绝非一日之功,然一旦成功,意义自然也是不可估量的。举例说,由小麦与黑麦杂交所产生一种IB/IR易位系,我国七八十年代推广的品种中都含这个“血统”;李振生院士主持的由小麦与长穗偃麦草杂交所培育的小偃系列品种,不仅当时在小麦育种和生产上作出了极大的贡献,而且时值今日依然在小麦育种和生产中起重要作用。
而李立会则看准了“冰草”。冰草在我国的分布很广泛,且都生长在环境恶劣地区,在那样艰难的条件下生存下去,它们携带的优质基因让李立会兴奋。可当李立会开始为此而查阅大量资料时,资料文献却给初出校门的他泼了一大瓢冷水。从本世纪30年代开始,国际上一些权威小麦专家White、Smith、Dewey„„就做过小麦—冰草杂交的种种尝试,但都失败了。将冰草基因向小麦转移,这是一个被大专家“毙”了的课题,
已尘封了很久。
1988年,李立会经过周密的研究分析认为,之所以前人会得出这样的结论,很可能是因为当时组织培养、前处理、后处理等一些技术水平达不到,现在这些生物技术都有了飞速的发展,应该可以再做尝试。此时,他已成为董玉琛研究员的硕士研究生。
对学生这种研究方向的选择,董老师并不完全赞成。前人已成定论的事情要有充分的理由才能怀疑,董老师怕自己的学生选错方向。要知道,对于一个有希望的年轻人来说,时间是绝对耗不起的。李立会此刻及时表态,到9月份开学还有4个月时间,先做着看,倘若没有结果,开学后再换方向也来得及,董老师最终同意了。1988年5月,李立会带着一个实习生在试验田里开始了工作,也可以说是播撒希望,只不过这个希望太渺茫了。他选的亲本是普通小麦品种Fukuho,父本分别采用来自和内蒙古的三份冰草。
1988年的6月在李立会的记忆里是满眼小麦花和狠毒的太阳。因为小麦开花是在中午,所以为了克服远缘杂交的第一个障碍——不亲和性,他要在小麦开花前,也就是中午一点三十分左右,柱头还没有完全开好,免疫蛋白还没形成以前,将冰草的花苞用冰壶转移到麦田里做杂交。冰草跟麦地有段距离,他一定要骑车在5分钟内到达,否则花苞破裂,一切就都完了。这样的来来回回,他一朵一朵,一共杂交了几万朵花,李立会有了创业的激动。
这以后就是一个“盼”字。盼星星盼月亮,几万朵花最终才长成几棵苗,希望由“零”变成了“一线”。到了9月份研究生入学时,同样看到希望的董老师为学生的坚持所感动,同意李立会继续他的研究。
现在说起来,李立会当时之所以义无返顾地投身小麦—冰草杂交,仍要感谢他那三年“泡”图书馆的经历。
刚毕业那三年,时间相对宽松,他业余时间都“扔”给了图书馆,几乎读遍馆里所有的专业书籍。他从书中读出了先前种种研究的不充分、现代生物幼胚技术的发展、小麦与冰草杂交的可能性„„地貌多变,幅员辽阔的疆土也惠赐了李立会,在所有的小麦野生近缘植物中,我国就有160多个分类单元,占了全球分布量的一半,这是个绝对的地利。
但一线希望毕竟只是一线,离曙光出现的日子太远了,说遥遥无期并不为过。
由于杂交种子在基因上不协调,所以产生的化学物质会对种子本身发育
造成伤害,导致萎缩、死亡,这就是所谓的“杂种夭亡”。为防止这种现象,李立会采取了胚胎培养的办法,就是还没等它发育完全,就放至模拟生长环境的人工培养基上,这种子总算得到了F1的幼苗。至今为止,防止杂种夭亡依然是远缘杂交最重要的一步。直到此时,李立会还没有十分的把握,看到F1幼苗只能说接下去还有文章可做。 但步步都是坎,路障太多了。
我问李立会,是什么原因支持他继续做下去
他毫不犹豫地告诉我:“当然要做下去,国际上没有先例的事情,或者说某种程序上已经有断言的事情,你做了,而且撬开了一条小缝,这时候放弃,岂不是前功尽弃打个比方说,你想放卫星,卫星都造好了,就剩下准备发射了,你干吗不发射当然,我那时还不到‘发射’阶段。”接着是两声嘿嘿的笑。
1989年,把F1幼苗种进地里的时候,李立会像是进了一次产房,备受煎熬。任何一个环节出错都可能造成杂种不结实,而结果是前功尽弃。但细胞分析的结果告诉他,小麦和冰草的基因是可以进行交流的,于是他就更死心塌地细心照顾他的小麦,不分白天黑夜,好像是一条命就系在这几亩地上。
该结穗儿的那些天,他一个穗子一个穗子地摸,一个穗子一个穗子地看,终于让他摸出了几粒饱满的粒子,一向讷言内向的他也不由得坐立不安了。董老师闻讯赶来,摸了摸,连声说:“成了,成了,别人没做成的,我们做成了”那种兴奋心情不言而喻。
真正让李立会觉得有成就感的,是接下来的几年里,他用同一亲本回交防止了杂交后代疯狂分离,又做了一些细胞学分析后,撰写了大量极具分量的论文,发表在国内外有影响的学术刊物上。国外科研机构纷纷邀他讲学,索要论文单行本。他的研究工作一时间受到很多关注。
从1996年开始,经过5年的控制后代分离和细胞分析,李立会开始给各省农科院提供材料,他的研究成果进入应用程序。此时,他跟随董玉琛院士攻读作物遗传育种专业的博士,并单独承担了一些科研课题。主要是对关于小麦—冰草杂交的一些精细理论问题进行探讨,这是最后攻坚阶段,如果攻克,就能形成一个比较大的成果,另外是在育种上的应用,当时已经初见成效,有些好苗头,各地都有信息反馈。
1996年,一些专家到他的地里鉴定的时候就说他的种质资源有利用价值,这个利用价值体现在育种目标上,一个是抗逆性,如抗寒、抗旱能力;
另一个是抗病性,目前常见的白粉病、条锈病;还有它的丰产性。 山一座比一座难爬。
这阶段首先是要使材料不论是直接利用还是间接利用,一定要培育出几个好品种;其次是在理论上必须论证清楚每一条P染色体上携带的有利、不利基因,要把它形成一个稳定的,让人看得见、摸得着的成果,让人们可以利用它克隆、转移„„完成这个阶段的工作,小麦—冰草杂交的研究可以说暂告一个段落了,但不能是结束。李立会说,我这一辈子能把它搞清楚就不错了。
从现在的情况看,离出新品种的日子已经不太远了,利用李立会材料的山西农科院已经出了一个品系,明年参加区域试验,这是一个必经途径,区域试验同时开始要农民大面积种植。北京今年选出三个品种,品质分析结果也比较好,今年计划大面积种植。让李立会没想到的是,江苏农科院在做抗病检测时发现这个种质还能抗条锈病。这就说明冰草的优质基因只用了一小部分,还有很多根本就不知道,需要再去发现。一个材料上携带的基因数以万计,看来李立会说一辈子研究冰草还真不夸张。
李立会和导师在一起
导师董玉琛院士这样认定他取得的成果:李立会不仅是因为查阅大量的
资料、应用了生物技术成果,更主要的是他能够十几年如一日持续他的工作,毫不懈怠。
李立会自己说,能持续下来是借鉴了以前课题组的教训,董老师招收很多博士生和硕士生,每个人来了都起一摊灶,走了以后就扔下了,很浪费资源。所以,我们做了那么多工作,真正延续的不多,都是半途而废,放在那儿,没有任何价值。所以,我无论如何要把这摊做下去。
冰草是他的亲生儿子
一提起冰草,李立会就眉飞色舞,他课题组的人说,他把冰草当成了自己的儿子。我问过他6岁的小儿子“爸爸好不好”他想都没想就说:“不好,他不陪我玩儿。”
从1986年开始,李立会就常与课题组人员一起去野外采集小麦近缘植物标本,连年对我国北方12个省、自治区、市的小麦族植物进行了系统考察,共采集10属、70种变种 、600余个居群的材料。通过这一工作,初步探明了我国小麦野生近缘种的分布和生存现状,为今后有效地保护、保存小麦野生近缘种提供了第一手资料;细胞学分析结果,不仅填补了我国特有种细胞学资料的空白,而且发现了一些新的倍性水平种;通过抗性筛选,获得了一批抗小麦主要病害和逆境的材料,它们将成为改良小麦的重要种质资源。
李立会对小麦野生近缘植物的情况很是担忧,他强调,应尽快对广泛分布于西部的小麦野生近缘植物进行抢救性收集。要理解种质资源学家的殷切之情并不难,让我们重温两件旧事就可以掂量出种质资源的分量。 20年代,美国人从北京取回一批黑小麦种子,他们把这些当时毫无用途的种子保存起来,直到50年代,他们才从中发现了抗孢囊化病的基因;美国科学家从土耳其获得一批麦种子,后来美国大面积流行小麦黑穗病,为了寻找抗病基因,科学家们“翻箱倒柜”,最后竟从这批土耳其小麦种子中找出这种抗病基因,闲置了50年的“废品”成了重要的育种材料。育种史上,这样的例子实在太多了。建国以来,我国利用所存的种质资源育成了农业作物新品种5000余个,使主要农作物品种更新换代了3—5次,良种覆盖率达85%以上,使粮食单产和总产分别提高了31倍和27倍。小麦野生近缘植物还是优质牧草,对改良牧场和治理荒漠具有广泛的开发用途。 李立会担心现在的西部开发会大面积破坏这些资源,造成遗传基础丢
失。看得出来 ,说这话的时候,他心疼。
我是“国家队”
李立会1992年至1993年在美国工作,参与我国农业部与美国农业部签定的一个项目,他以访问学者的身份做辅助研究。对在美国的一年工作,李立会感触颇多。他说,那时候给人家干活打工的滋味真是不好受,从美国回来后,他对出国一点兴趣都没有,也轻易不会选择长期出国。但在美国的工作经历也是有益的,比如在开阔眼界上,你要学会人家的研究方法,要就一个问题深入研究下去,不要打一换一个地方,在做学问方面要专。对课题出现的细小问题都要深究,搞清楚为什么会这样,研究态度很严谨,这是国内很多人欠缺的。在国外科研环境也很单纯,所以效率高、出成果快。举例说吧,我的实验药品没有了,下午必须用,通知实验员后,他就会马上打电话,请药品公司空运过来,而在国内出现这种情况,你可能得自己跑腿儿了。
从1996年开始,科研经费的问题就一直困扰着李立会,他说:“现在各项开支都很大,目前进行的工作也是在基因水平上来分析,如果说以前迈一个台阶是10厘米,现在一个台阶就是80厘米以上,难度较大,需要‘招兵买马’,所以每年我都会根据有关部门的项目指南写申请书,申请费用,这方面,每年要耗去我40%的精力。”说这话时,李立会很无奈。 谈到钱的问题,似乎听人说起过,有很多人找过李立会说花钱买他的研究成果,都被他婉拒了。他说自己是“国家队”,国家培养的他,搞科研用的是国家的钱,成果也都是国家的。“我只是拿工资,其余的不归我。” 我问李立会,取得了这么多成绩,你的梦想一步步变成了现实,你是不是很激动他思考了很久才回答我:最激动的时候是在搞研究的前几年,现在除非有大的发现我才会有当年的激动。但我会用一些成果鼓励课题组的同事们及我的学生们„„让他们有信心,看到希望,陪着他们一起激动。因为现在,我不是单匹马,我要让我们这个团队有力量。
除了冰草之外,李立会最喜欢的两件事就是看体育比赛和吃面条。除桥牌以外,电视上播出的所有体育比赛,他如果有时间都要看。他说,他喜欢体育竞技的那种拼搏精神,只承认胜利者,不拿冠军没有任何意义。李立会欣赏这样的胜出者。我想,这大概与他的科研工作殊途而同归。