二、傳承:創新成果來自接力鉆研
1984年,桂建芳院士順利完成本科及碩士學業,隨后來到中國科學院水生生物研究所工作,在水生生物研究所老一輩研究人員的指導下開展魚類遺傳育種研究。桂建芳院士回憶了職業生涯的起步經過:
我在武漢大學讀本科時學習細胞生物學,研究生時期就完全投入到魚類研究,做魚的基礎的遺傳學工作。在1984年底進行碩士論文答辯的時候,我的導師邀請中國科學院水生生物研究所(以下簡稱水生所)幾位專家出席論文答辯會,其中有當時的遺傳育種研究室主任蔣一珪先生,還有陳宏溪先生,他們都是水生所的研究員,知名度高,專業扎實,研究成果也不少。在答辯過程中他們就看中我了,邀請我畢業后去水生所工作。我就這樣來到了水生所。
水生所當時有6個研究室,其中有一個魚類遺傳育種研究室。我到水生所之后進入了這個研究室,從此專門從事魚類遺傳育種研究。當時正值改革開放,“科學的春天到來了”,全國從上到下都非常重視科學研究,我們科學院就更不用說了。我22歲進武大,在武漢大學讀了4年本科和3年研究生,一共接受了7年的基礎和專業訓練,到水生所來的時候將近29歲,正是事業起步的最好年紀,進來之后在學術方面得以延續傳承,工作起來得心應手。那個時候科研的起步使我今后的人生有了一個非常明確的目標,就是要做魚類遺傳育種研究,要通過我們的研究去培養更好的新的品種,培養老百姓能夠用于養殖的新品種。
我剛到水生所的時候,科研團隊的老師有一批50歲左右的研究人員,他們是“文化大革命”以前的大學畢業生。我們國家從去年到今年不是一直在強調、熱議要加強“從零到一”的原創性工作嗎?水生所當時的研究就具備了比較扎實的基礎,在魚類的細胞遺傳育種研究方面已經作出了一些可以說是世界性首創的成果。當年,特別是在科學的春天到來的時候,全國的科研機構普遍洋溢著一種積極向上、努力工作的氛圍,大家都不考慮收入多少,就是一心要把自己的工作做好。
當時雜交育種研究非常盛行,這方面成就最大的是袁隆平先生,他通過研究水稻的雜交,發現雄性不育,最后建立了三系配套育種的技術路線。袁隆平先生之所以非常有名,是因為他的工作不僅僅是對植物,還對動物,特別是魚類的遺傳育種方面也起到了很好的推動作用。
我們這個學科里頭的蔣一珪先生帶領的團隊率先在“文化大革命”后期就發現了用銀鯽可以進行天然的雌核生殖,開始在銀鯽的天然雌核生殖的機理和育種方面做一些開創性工作。水生所的這些老師們發現黑龍江省方正縣的雙鳳水庫的銀鯽長得比較快,主要還是由雌性個體組成的,就從雙鳳水庫引進了方正銀鯽,接著又從江西省興國縣(就是革命根據地井岡山那里)引進了一種紅色的鯉魚——“興國紅鯉”,用興國紅鯉的精子跟方正銀鯽的卵子交配。按照基本的兩性遺傳學理論,這樣做應該就會產生雜種,對吧?當時卻發現,哎?興國紅鯉的精子進入鯽魚的卵子之后,僅僅只對卵子起一個刺激的作用,而不進行實際的授精,不產生受精卵。于是發現了這種銀鯽的卵子是可以進行天然雌核生殖的卵子。老先生們就用興國紅鯉這種異源的精子去刺激銀鯽的卵子進行雌核生殖,通過使用這種技術手段就產生了全雌性的鯽魚,戲稱它為“女兒國”,因為其中沒有雄性,全部是雌性。到了1980年左右,這個技術基本上成熟和完善了,從那個時候起異育銀鯽就開始在全國進行推廣養殖,我們現在吃的鯽魚大多是從那個時候開始培育和后來不斷更新升級的異育銀鯽。我1985年初到水生所報到,我老師輩的團隊在1985年就因為異育銀鯽的培育與應用技術獲得了國家科學技術進步獎二等獎,所以我正好是在這個時間節點來水生所的。
在老先生們的科研成就的影響下,我在水生所的前6年大多數時間都待在遺傳育種基地。“功夫不負有心人”,首先從紅鯽里頭發現了水晶彩鯽,用水晶彩鯽作為實驗材料進行倍性操作,從而獲得了人工三倍體,再進一步研究這個人工三倍體它為什么不育、為什么會長得比較好,把它的遺傳機理做了一系列研究,在染色體組倍性操作方面做了幾年系統摸索,發表了系列論文。我們現今還在繼續做基因組加倍方面的工作,包括雌核生殖、雄核生殖這樣一些遺傳育種的技術性工作。
因此,我當時從武漢大學來水生所的時候,前輩們的工作已經做得非常好了,不僅在基礎研究方面取得了一些開創性成就,而且在應用方面也切切實實推動了水產養殖,特別是鯽魚養殖產量不斷有新的飛躍。全國從20世紀80年代初就開始推廣養殖異育銀鯽,到現在這個鯽魚的產量每年都在增加。這也是為什么我也接力從事銀鯽研究工作的原因。
創新是科學研究的靈魂,是社會進步和經濟發展的推動力。桂建芳院士介紹了自己主持培育的兩個魚類新品種——“中科3號”和“中科5號”的研發過程、特點以及命名的由來,并為自己的工作感到自豪。
我們團隊原創銀鯽育種技術路線,利用銀鯽特有的生殖方式和發育機制,培育出由雌核生殖產生的異育銀鯽“中科3號”,2008年獲得全國水產原種和良種審定委員會頒發的水產新品種證書。跟普通鯽魚相比,這一銀鯽新品種有幾個突出的優勢:生長速度快、出肉率高、遺傳性狀穩定;整條魚呈瘦長形,體型更好看;魚鱗不易脫落,賣相也好。2008年全國鯽魚總產量為195萬噸,自2009年推廣養殖“中科3號”以來,全國鯽魚產量持續增長,2017年達到了282萬噸,其中“中科3號”占到了鯽魚主養區產量的70%左右。
近十幾年來,病害頻發是鯽魚養殖過程中的主要問題之一,所以新品種的培育要持續進行。從1996年到2017年,我們團隊利用銀鯽獨特的生殖特性,輔以授精后的冷休克處理技術,得到育種核心群體,并進行了10代雌核生殖擴群,同時在中國科學院A類先導科技專項“分子模塊設計育種創新體系”的支持下,通過不斷選育,培育出了銀鯽“中科5號”,它在2018年被認定為水產新品種。與“中科3號”相比,“中科5號”具有兩個明顯優勢:一是在低蛋白的餌料養殖時,一齡魚生長速度平均比“中科3號”提高18%;二是抗病能力較強,感染鯽皰疹病毒時存活率平均提高12%,而且養殖過程中對體表黏孢子蟲病有一定的抗性,成活率平均提高20%。
在20世紀80年代,鯽魚在市場上還屬于比較名貴的種類,野生鯽魚一般只有二三兩左右,而1985、1986、1987年我們培育的銀鯽如果長到半斤以上,比如到了8兩左右,就能夠賣到七八塊錢一斤,最高甚至賣到10塊錢一斤,所以我們這個大鯽魚的市場行情和創造的經濟效益還是挺不錯的。我現在在全國各地講座,有時候會開玩笑說,我們那時一個月的工資只有60多塊錢,我研究生畢業一個月的工資也就68塊錢,還買不到10斤鯽魚;但是現在我們研究人員一個月的工資達到2萬元甚至更多,而鯽魚還是賣8到10來塊錢一斤,相對于鯽魚的價格來說我們的購買力是極大地增加了。當然去年是例外,由于受新冠疫情的影響,加上還有其他原因,鯽魚的價格有所回升,超市里頭賣12塊錢一斤,有些地方甚至賣到15塊錢一斤。客觀來講,我們持續地對鯽魚的育種進行深入的研究,不斷地對異育銀鯽進行品種培育,加上其他的營養專家、病害專家也在不斷地努力,使這個魚的養殖產量越來越高、質量越來越好,而且在物價不斷翻番的情況下,它的養殖成本也還能夠保持在一個相對穩定的狀態,應該說還是給全國人吃魚作了一點貢獻,對穩定魚類的物價也起了比較好的作用,這就是我們幾代科研工作者努力工作的價值之所在。
桂建芳院士特別強調了學術傳承的重要性,講述了自己是如何接續老一輩專家的工作基礎,又是如何向自己的學生傳遞學術“接力棒”的。
我們是經過三代人數十年的共同努力,才取得了現在的成績。
水生所是一個歷史很長的研究所,去年才舉辦了建所九十周年的紀念活動。這個研究所應該是從1928年成立中央研究院時起就開始籌建,1930年研究所的前身——自然歷史博物館就在南京成立了。后來由于抗戰的原因,研究所整體搬遷到重慶北碚,就是現在的西南大學那個地方。抗戰勝利之后,研究所又搬到上海。新中國成立中國科學院以后,于1950年2月將中央研究院動物研究所、北平研究院動物學研究所以及中央研究院植物研究所從事魚類和藻類研究的部門合并,組建中國科學院水生生物研究所并且正式定名。在新中國成立之初,整個中國科學院只有13個研究所,水生所就是其中之一。如今科學事業發展迅速,中國科學院目前已經有100多個研究所了。
為了發展新中國的淡水養殖業,解決人民群眾吃魚難的問題(當時毛澤東主席親自關心這個事情),1954年水生所從上海搬到了我們武漢現在這個地方,這中間還有一個小故事。當時湖北省的領導為了發展漁業,想了很多辦法,請求把中國科學院水生生物研究所搬到湖北來,搬到武漢來,因為湖北叫千湖之省,武漢叫百湖之市,在這里發展漁業應該是非常有價值的。大概是1952年、1953年的時候,湖北省委、省政府協調水生所的搬遷工作,當時武漢大學的校長是李達。李達校長曾經是中國共產黨一大代表之一,也是新中國成立后武大的第一任校長,他慷慨地把武大靠東湖的這一塊寶地圈給了水生所。湖北省委、省政府和李達校長的大力支持使我們水生所得到了一個上佳的地理位置,好的人才進到所里來了一般都舍不得走,因為這里是公認的“風水寶地”,與東湖水域接壤,臨近省委、省政府。談到辦公條件,比如從我這個辦公室一眼望去是煙氣浩渺的東湖水,隔湖與武漢大學醫學部相望,南面挨著武漢大學主校區,環境非常漂亮。實際上我當年從武漢大學畢業來水生所,既是水生所的老專家希望我過來,也還有我自己喜歡水生所所處的這個理想地理位置的原因。
我在57歲的時候,也就是2013年,被評選為中國科學院的院士,2015年又被遴選為發展中國家科學院院士,這個期間我們的研究隊伍也在不斷擴大。我從進入水生所到今天,一共招收了100多個博士、碩士,招的碩士生基本上都是碩博連讀。幾年前學生給我做統計的時候就說過:桂老師,您帶的已經畢業的博士生或碩士生現在有108位,剛好一百零八將呢!
為什么我主持培育的第一個異育銀鯽新品種叫“中科3號”而不是“中科1號”呢?參加品種審定的專家當時說,就從你這里開始起編號不行嗎?但是我前面說過,水生所原來的那些導師,像蔣一珪先生,他們在做這個工作的時候,全國還沒有開展品種審定和命名工作,而那些老師在我進入這個研究領域之前已經推出了異育銀鯽和高體型異育銀鯽(簡稱高背鯽),所以我自己追認前面那兩個品種分別為1號和2號,我這里就從3號開始編號。這既是尊重前輩們的勞動成果,也體現了我們研究事業的傳承,我認為還是有意義的。本來整個學術界都重視原創成果,認為原創具有開創性意義,更值得推崇,但是我的成果確實是傳承得來的,就不能妄自否定前面的專家的原創,這就是科研一步一步地接力延。在遺傳育種這個領域,傳承是非常重要的。
我還與別人合作培育了兩個新品種。一個是黃顙魚“全雄一號”,是我跟中國科學院和水利部水工程生態研究所,還有武漢百瑞生物技術有限公司一起聯合培育的。另一個是“長豐鯽”,這是以我指導的博士后李忠為主,我跟他合作完成的。李忠是武漢大學著名的“農田院士”朱英國老師帶的博士生,原來從事水稻研究,后來進到中國水產科學研究院長江水產研究所做魚類的遺傳育種研究。為什么“中科3號”和“中科5號”之間沒有“中科4號”呢?因為在我這里是把“長豐鯽”視為“中科4號”了,而它是在長江水產研究所那邊申報和正式編號的,他們就把它命名為“長豐鯽”。“長豐鯽”誕生的經過是這樣的:當時李忠在做博士后的研究工作時發現,從幾千條銀鯽當中可以找到幾條長得很好的魚。事實上我在20世紀80年代末已經觀察到了這種現象,還在《科學通報》上發表了3篇文章,重要的是,李忠又重新發現了這種現象。李忠把那些魚單獨養起來,進行繁殖培育,經過幾年努力,形成了一個有潛力的品種。這個品種因為結合進去了一個鯉魚的基因組,所以外形長得有點像鯉魚了。我們當年講究培育純種的鯽魚,我總覺得它長得有一點“雜種”的味道,但經李忠等人重新發現后,這個魚在生產上還很受老百姓歡迎,所以我還是積極支持李忠把它作為一個新品種來申報認定,“長豐卿”就這樣誕生了,這也是尊重李忠等人的第二次發現。從20世紀發表相關的文章,到指導學生取得成績,這也是我們做好學術傳承的責任。李忠博士現在在黃鱔的繁殖方面、遺傳育種研究方面也做得蠻好,在仙桃給當地的農民起到了很好的示范指導作用。
我還有一個學生周莉,她1996年從武漢大學來讀我的博士,現在是水生所魚類生物學及漁業生物技術研究中心的主任。在培育“中科3號”和“中科5號”的過程中,她做了很多具體的研究工作,現在也帶了不少博士和碩士研究生。
最近幾年我的幾個學生又有新發現:銀鯽由于有150多個染色體,是六倍體,學生們在我20世紀90年代工作發現的基礎上,又發現它還能夠整合不同魚類的外來基因組。有個博士(現在在做博士后研究)去年又發現,在外來基因組整合的同時,其性染色體及性別決定系統也能夠發生轉移,這也是一個非常有趣的生物學現象,這樣就能夠合成新的多倍體。當然,能不能培育成為一個品種可能還要經過幾年的研究。所以只要你不放棄,工作做深入,就能夠不斷地找到新的生長點,這又是一個“從零到一”的過程。也正是在這種“從零到一”“從一到二”再到新的“從零到一”直到無窮深遠的過程中,學術的傳承不斷地得到延續。
來源: 武漢教育電視臺