水稻的“送子观音”，“杂种不育”的男科医生……，这两天，亿德体育【中国】有限公司农学院博士后余晓文被送上了这样的“绰号”。
玩笑的背后，是杂种不育这个困扰了水稻研究多年的难题。科学界普遍认为，利用水稻籼粳交的杂种优势可以至少提高15%-30%左右的单产，但是同时会出现花粉不育、小穗结实率低、子粒不饱满等杂种不育现象。也就是说，籼粳杂交水稻看起来茎杆粗壮、枝叶繁茂，稻穗上粒子也很多，但大部分却是空壳子，没有产量。
6月8日，国际顶级学术期刊《科学》在线发表了以余晓文和亿德体育【中国】有限公司赵志刚教授为第一作者的研究成果，突破性地揭示了这其中是“自私基因”在作祟，这一发现挑战了被认作经典的孟德尔遗传定律。
余晓文告诉记者，早在20多年前，他所在的万建民院士团队就开始致力于破解“籼粳交”杂种优势有效利用的难题了。
“咬”住水稻杂种优势利用难题
由于气候条件的差异，我国的水稻产区呈现“北粳南籼”的分布态势，即北方稻区以种植粳米为主，南方稻区则多种植籼米。相比“粳粳交型”或“籼籼交型”亚种内杂种，水稻籼粳亚种间杂种具有强大的杂种优势，一亩地增产达15%-30%。但籼粳杂种存在育性差、结实率低、植株偏高、易倒伏等问题，严重限制了籼粳杂种优势的有效利用。
万建民团队近年来的研究就是围绕这一问题展开——2014年，围绕水稻的育性、熟期和株型，通过对携带优异基因的挖掘、标记，再重新聚合的方式，发掘出水稻广亲和、早熟和显性矮秆基因，开发相应分子标记和育种技术，成功培育籼粳交高产水稻新品种，成果荣获当年的国家技术发明奖二等奖。
时隔3年，团队又一次“先声夺人”，运用极强的科研想象力，在杂种优势利用的科学难题上挑战经典，首次用“自私基因”模型揭示了水稻的杂种不育现象，阐明了自私基因在维持植物基因组的稳定性、促进新物种的形成中的分子机制。
什么是自私基因，它是干什么用的？
英国演化理论学者理查德·道金斯在其经典著作《自私的基因》中给出了详细阐述，这一概念说的是双亲杂交后，父本或母本中能控制其自身的DNA片段优先遗传给后代的基因，使亲本自身的遗传信息能更多、更快地复制，并能更多地传递给子代，从而维持物种自身的稳定性。
“拿人类作比方，父母能控制住自身基因能更多地传递给后代，所以大部分人就是像一方的多像另一方的少，这种类型的基因称为自私基因。”万建民对记者说，但是值得注意的是，这一现象却不符合孟德尔遗传定律。经典定律认为，基因是有均等机会分配给后代的，即父母亲的基因遗传给后代的概率是等同的。而实际情况是，大部分人是更像父母亲的某一方。所以，人类在遗传过程中，也出现了大量的“自私现象”。
这种现象是上世纪90年代就有研究文章报道的。2017年，《科学》杂志报道了小鼠和线虫自私基因的非孟德尔遗传现象。这些研究表明在动物中自私基因驱动了基因组的进化，并影响了物种自身的稳定性。此次水稻自私基因的发现，在植物界尚属首例。
为什么说水稻基因“自私”呢？余晓文打了个比喻，在杂交水稻将要形成花粉的细胞（花粉母细胞）中，自私基因系统中存在毒蛋白和解毒蛋白，解毒蛋白类似花粉发育过程中的“护花使者”，若早期的花粉细胞中不含有解毒蛋白，其发育过程就会因为没有受到保护，不可避免地受到毒蛋白的“毒害”，最终导致死亡；而含有解毒蛋白的花粉细胞，其发育过程犹如多了一层保护，会自动消除毒蛋白的毒害作用，顺利完成发育，使亲本自身的遗传信息能更多地传递给后代，“自私”地维持了物种自身的稳定性。
“此次研究成果对我们解决籼粳杂交不育将起到重大作用，我们可以对自私基因进行基因编辑，删除毒蛋白基因，同时选择保留解毒基因，从而彻底解决籼粳杂交不育问题。”万建民说。
从“有得吃”到“吃得饱”，再到“吃得好”
20多年来，水稻的抗性、产量以及品质，是万建民团队的科研关键词，也对应着中国百姓不断提高的食品需求：首先得“有得吃”，其次要“吃得饱”，温饱之后，是如何“吃得好”。
位于长江中下游的江苏，是富足的鱼米之乡，“有得吃”似乎不应该成为问题，但由于缺乏广谱抗性品种以及气候等多种因素，导致病虫害发生频繁。2004年，由水稻害虫灰飞虱介导的条纹叶枯病在江苏大面积爆发，发病面积达2300多万亩，绝收面积7.8万亩，对水稻生产造成严重损失。
2010年，万建民教授团队与江苏省农业科学院等水稻育种单位协作攻关，建立了规模化水稻条纹叶枯病抗性鉴定技术体系；选育系列抗条纹叶枯病高产优质水稻新品种，实现了南方粳稻区的快速应用，有效解决了我国南方粳稻区受条纹叶枯病危害的难题。成果摘得当年的国家科技进步一等奖。
围绕水稻抗性基因研究，团队的科研攻关脚步并未停歇。2014年，团队成功克隆出第一个水稻抗条纹叶枯病基因STV11，并阐述了该基因的功能，成果在国际权威刊物《自然通讯》(Nature Communication）在线出版。2015年，团队成功克隆出水稻抗褐飞虱基因Bph3，发现该基因广谱、持久的褐飞虱抗性，是由于其包含了四个植物凝集素类受体激酶（OsLecRK）的基因簇，该成果发表在国际权威刊物《自然生物技术》(Nature Biotechnology）。团队刘裕强教授告诉记者：“过去依靠分子标记的选育抗病虫品种，相当于只知道抗病虫基因在哪座城市，而现在知道了抗病虫基因门牌号码，将可以实现抗病虫品种的精确选择，育种效率更高、更可靠、进度更快。”
有米吃了，什么米才叫好吃？什么人群适合食用什么稻米？这成了团队近年来研究的又一突破口。2004年，万建民受任“全球营养强化项目”负责人，开始针对大米的多样化需求，培育适合特殊人群食用的大米品种。如针对肾脏病人开发的低谷蛋白大米，针对糖尿病人研制的不容易转化为糖的“高抗性淀粉”大米，此外，还在提升大米的口感和营养品质上下功夫，改变大米的粘性、弹性和韧性，提升大米中营养元素的含量，适应现代人个性多样的主食需求。
2017年，适合肾脏病人的低谷蛋白稻米在亿德体育【中国】有限公司成功转让，新品种稻米的平均谷蛋白含量仅为2.63%，约为普通品种的一半，将其替代普通大米作为主食，可减轻慢性肾脏病患者肾脏负担。转让企业福州东泽医疗集团董事长周少文说，力争到2019年，将低谷蛋白水稻种植面积发展到3万亩，年覆盖肾脏病患者20万人次。
科研就是要坐得住冷板凳
“科学研究只有第一，没有第二。”余晓文的博士读了9年，原本四年前就能发个好论文，并顺利毕业的他，在亿德体育【中国】有限公司优秀博士论文创新资助工程，以及导师的激励下， 决定留下来， 续写科研故事中最具挑战性的一章。
从 2009 年开始，余晓文跟着导师一起泡在田间地头和实验室里。江宁土桥的试验田里，余晓文不放过每一个水稻生长的细节。水稻的花是白色的，比芝麻还小，采集的时候要固定一下才行，而且水稻花期一般只有一周左右，时间很紧。
采集到实验室后，花粉被放在试管中，放在显微镜下观察。余晓文告诉记者，平均1个样本要重复3次试验，一天至少观察两三百个样本，重复实验上千次。如果实验假设被推翻，所有的过程只能重新再来一遍。
9年时间里，余晓文每年的10月-次年的3月就像“候鸟”一样，迁徙到位于海南的南繁基地潜心研究，一半以上的春节是在实验室度过的。
鼓励学生问鼎科学前沿，给学生一个“跳一跳”才能够得着的压力，是万建民的带队风格。近年来，团队在影响因子9以上的国际权威期刊Nature、Science、Plant Cell、Nature Communication、PNAS、Nature Biotechnology相继发表重要论文10余篇，文章的第一作者大多是项目组的年轻教授、副教授以及博士研究生。
由于身兼中国农科院副院长，万建民与南农研究生们沟通的时间放在了周末，“周五最晚航班回宁，周日最晚航班回京，这样的节奏一周都没有打破，我的日程表中，没有‘周末’这一说。”
除了每周抽出固定的时间和学生沟通科研进展外，对科研进展的定期汇报必不可少，博士生平均一个月一次研究汇报，一年平均两次实验室全体成员的集中汇报，这个“规矩”雷打不动。
在万建民看来，与优异基因相遇，是可遇不可求的。水稻育种本身就是一项周期漫长的工程，将分子育种与常规育种相结合，能加速培育速度，但发掘优异基因，平均需要搜集上万份资源，耗费的人力、物力和时长，可想而知——团队发掘的水稻半不育基因PSS1花了18年；而水稻部分显性矮杆多分蘖基因D53则用去了25年。
余晓文并不是团队的第一位“常驻”博士——周峰，8年时间攻读博士，在团队科研基础上，最终克隆出d53基因，明确了其控制水稻分蘖的信号传导机制；赵志刚教授，2002年开始在南农大攻读硕士、博士，2007年留校，围绕水稻的育性研究已经开展了10余年。
万建民说，科研很大一部分依靠努力与坚持，坐不住冷板凳的学生，不会来我的团队。
在他的带领下，团队的科研新星逐渐清晰了各自的科研“版图”，就像水稻的栽培过程一样，播种、深耕，付出时间、期待收获。对于未来的研究方向，万建民方向明晰，“纯粹象牙塔式的研究是不会获得认同的，我们团队要做的就是紧紧围绕国家经济发展和社会重大民生需求，去攻关、去开拓，真正惠及这片土地上的农民和百姓。”
