振兴路上︱会种地的科学家田志喜:为中华大豆之崛起而奋斗

  • 故事人物
    • 田志喜
  • 故事地点
    • 中国
    • 河北省
    • 保定市
    • 望都县
  • 故事年代
    • 现代
  • 故事来源
    • 中国好故事
  • 发表时间
    • 2022-09-22

在田里的时候,他是个勤恳的“农民”,一心只想种好大豆;而在实验室时,他是攻克大豆难题的科学家,目标是“为中华大豆之崛起而奋斗”。“完成大豆振兴的历史使命,我们责无旁贷。”田志喜说。

走进田志喜的实验室,最先入耳的是一阵阵“哗啦”声——一群学生正扬起刚收获不久的大豆。金黄的豆粒在柳条编织的簸箕中上下翻飞,与农家的丰收景象别无二致。而在走廊另一侧,现代化的科研仪器正井然有序地运行,古老的农作物,在这里被赋予了新的价值。

这也暗合了田志喜的“双重”身份:在田里的时候,他是个勤恳的“农民”,一心只想种好大豆;而在实验室时,他是攻克大豆难题的科学家,目标是“为中华大豆之崛起而奋斗”。

田志喜在实验室工作。图片来源:中国科学报

一路前行 不断拓展研究舞台

田志喜来自河北望都,本科和研究生都就读于河北农业大学,今年46岁。

学习果树专业的他,2000年研究生毕业后留在母校河北农业大学工作。2001年,田志喜被借调至国家自然科学基金委,在那里,田志喜“大开眼界”,接触到了许多此前不甚了解的领域,求知欲再度被唤起,下决心要继续读博。他将目标锁定在更侧重基础研究的中国科学院遗传与发育生物学研究所(以下简称遗传发育所)。

分子生物学、分子遗传学……一直从事应用研究的田志喜此前较少接触此类内容。为了备考,他听说自己以前的同学在教授“分子生物学”课程,便一有空就跑去听。考博成绩公布,田志喜被录取,师从中国科学院院士李家洋。

博士毕业后,田志喜前往美国普渡大学开展博士后科研工作,加入了一个“新开张”的实验室。靠着加班加点自学,田志喜仅用九个月便写出了一篇基因组方面的高质量论文,这也是这个实验室第一篇有影响力的论文。

快速掌握生物信息学知识让田志喜很快找到了正确的研究方向,接连产出多项重要成果。2010年9月20日,田志喜清楚地记得这个日子,他回国接受遗传发育所的考核答辩。半年后,他回到遗传发育所成立团队,开始了独立探索的科研生涯。

填补空白 做中国自己的大豆基因组平台

田志喜的实验室位于遗传发育所六楼。进入办公室前,一出电梯,就能看到一幅醒目的标语——“为中华大豆之崛起而奋斗”。

这是田志喜给自己和实验室团队成员立下的目标和口号。

田志喜与实验室门口的标语。图片来源:河北日报

但在实验室成立之初,选择研究大豆,是田志喜咬了咬牙才下定的决心。

“大豆不像水稻和小麦经历过‘绿色革命’,在过去的60年里,大豆平均单产相对其他主粮作物没有明显突破。而且相比国外,我国的情况更严峻,平均亩产也只有国外的三分之二左右。这种现状,会直接造成科研相关信息少、基础研究体系不成熟等问题。”田志喜说。

但不容忽视的现实是,国产大豆严重不能满足需求,对外依存度超80%,对我国大豆产业形成了极大的冲击。加强大豆研究,提高大豆生产能力迫在眉睫。

“做小麦、玉米是锦上添花,做大豆却是真正的填补空白。”就这样,凭借着对大豆重要性的初步认识,田志喜决定从基础研究出发,做一个中国的大豆基因组平台。

田志喜联合多位科研工作者,对来自世界大豆主产国的2898个大豆种质材料进行了深度重测序和群体结构分析,从中挑选出了26个最具代表性的大豆种质材料,并以我国自主培育的“中黄13”等大豆品种为基础,对其进行高质量的基因组从头组装和精确注释。同时,他们借鉴人类基因组相关研究的工具及方法,最终成功构建出了大豆图形结构泛基因组分析,这是全球首次在植物中实现基于图形结构基因组的构建。2020年6月17日,该成果在线发表于《细胞》,审稿人毫不吝啬地称其为“基因组学的里程碑工作”。他们鉴定到的大片段结构变异,为推进大豆分子设计育种、助力实现大豆“绿色革命”提供了极为重要的资源。

突破瓶颈 盐碱地里种出高产大豆

实现大豆自给梦,中国究竟需要什么?田志喜认为,我国大豆面临的主要瓶颈是单产低、耕地不足,因此提高国内大豆自给率有两种途径,一是提高单位面积的产量;二是充分利用边际土地扩大种植面积。

2018年,田志喜朝着这个目标迈出关键一步。他作为首席科学家,联合中科院东北地理与农业生态研究所、植物研究所、华南植物园、分子植物科学卓越创新中心等10余个团队,申请了中科院重点部署项目“大豆高产稳产分子基础与品种培育”,把目光聚焦于两个攻关方向——培育高产和耐盐碱大豆。

田志喜至今仍记得当年的场景,站在东营盐碱地放眼望去,地表犹如铺上了厚厚的白色晶盐,几乎没有植物。在这样的试验场选种,品种淘汰率非常高。第一年试种就给他们来了个“下马威”——种下的苗几乎都没长出来。

“困难当头,咋办?失败了就再来呗!”连续四年,田志喜带领团队跟这块试验场“杠上了”。田志喜置办了一套专门干农活的“装备”——迷彩服、胶鞋,一头扎进田间地头。田志喜说,自己在地里时就是一个地道的农民。

试验、淘汰、筛选……其间,他们按照当地农民完全自然雨养的种植模式,对8000多份大豆材料进行筛选,最终得到显著耐盐碱大豆种质材料56份、特别优异材料18份,其中两个大豆品种表现尤佳。他们还发现采用合理施肥加覆膜的方式能够显著提高大豆耐盐碱能力。

2021年10月,两个优质品种TZX-1736、TZX-805测产记录远超当前我国大豆平均亩产,试种的农民心里乐开了花。这坚定了田志喜对种子未来推广的信心:“我相信经过这么高强度筛选、在多年恶劣条件下还表现好的材料,一定有其生产价值。”除了东营,团队还在新疆、黑龙江等地布点开展高产大豆研究,这两年测产产量都呈现出增加态势。

田志喜心里早就算过一笔账:我国有11.7亿亩盐碱、滩涂、高寒、高旱等边际土地,如果在1亿亩边际土地上种植新的耐盐碱高产大豆,再通过种质创新让现有耕地的大豆单产翻一番,就有望实现40%~50%的大豆自给率。

不止于此,田志喜还积极向有关部门建言献策,探索解决我国大豆危机的合理方案;并主动组织和实施了“一带一路”中巴大豆国际合作项目等多项重要科研任务。

石家庄市藁城区梅花镇朱家庄村,农户驾驶农机收割大豆(无人机照片)。 图片来源:新华社

多年的勤奋耕耘和创新研究让田志喜收获了各种荣誉。他先后获得“中国科学青年之星金奖”“第十四届中国青年科技奖”,被评为“中青年科技创新领军人才”,2021年还获得了“谈家桢生命科学创新奖”和“科学探索奖”。

但田志喜却始终觉得这些成绩不能完全归功于自己,因为“我赶上了中国农业基础研究的好时代”。田志喜心中仍有壮志待酬,他的目标是像导师李家洋水稻分子设计育种那样,实现大豆精准育种,用一粒种子实现强国梦。

“完成大豆振兴的历史使命,我们责无旁贷。我相信‘长风破浪会有时,直挂云帆济沧海’,‘喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕烟’就在眼前。”田志喜说。

(综合科技日报、中国科学报、河北日报、黑龙江新闻网等报道)

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