中科院遺傳發育所：實現“綠色革命”新突破

　　在海南陵水縣有這樣一群特殊的“農民”，他們戴著草帽耕作在田間地頭，皮膚因為日曬雨淋變得黝黑粗糙，表面看與當地人沒什么區別。但他們并不是普通的農民，除了種地之外，還從事著分子設計育種的工作。

　　他們是來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所（以下簡稱遺傳發育所）的科研人員。面對《中國科學報》記者的采訪邀約，一位科研人員委婉謝絕：“我就是一個農民，工作很普通。”

　　“我們所的科研人員都很低調。”日前，遺傳發育所所長楊維才笑著告訴《中國科學報》記者，“除了農業，我們的研究還面向人口健康、生命科學前沿和國民經濟主戰場，希望讓社會感受到我們的成果。”

　　使命與突破

　　遺傳發育所最早成立于1959年，2001～2003年，由原中科院遺傳研究所、發育生物學研究所及石家莊農業現代化研究所整合而成。

　　如今，遺傳發育所重點培育基因組結構與調控規律、細胞發育分化分子機理、重要農藝性狀分子解析、農業生態可持續發展、前沿學科交叉五大研究方向，并牽頭建設中國科學院種子創新研究院。

　　楊維才指出：“遺傳發育所正在努力打造遺傳與發育生物學原始創新研究基地、生物高新技術研發基地、優秀人才培養基地和國內外具有重要影響力與核心競爭力的著名研究所。”

　　為實現此目標，遺傳發育所在“十三五”期間布局了分子設計育種、渤海糧倉科技示范工程、組織器官工程三個重大突破。

　　首先是分子設計育種。今年1月，遺傳發育所李家洋院士及其合作者獲得了2017年度國家自然科學獎一等獎，獲獎項目“水稻高產優質性狀形成的分子機理及品種設計”由科研團隊歷時20年合作完成，將推動作物傳統育種向高效、精準、定向的分子設計育種轉變，實現了“綠色革命”的新突破。

　　第二項突破渤海糧倉科技示范工程是由遺傳發育所李振聲院士倡導，2013年科技部、中科院聯合河北省、山東省、遼寧省、天津市啟動實施的國家科技支撐項目。

　　楊維才告訴記者：“渤海糧倉科技示范工程立足提升鹽堿地產能，是一個典型的面向國民經濟主戰場項目，通過品種和技術提供鹽堿地系統解決方案，促使政產學研用一體化。”

　　遺傳發育所的前兩項突破主要關注農業領域，第三項突破則圍繞再生醫學組織工程展開，關注人口健康，希望能解決一些世界性難題。

　　遺傳發育所的關注點之一是不孕不育疾病。精子、卵子受精障礙和子宮內膜瘢痕化是不孕不育的兩個重要病因，這兩個問題可以比喻為農業中種子與土壤關系。

　　遺傳發育所研究員戴建武領導的再生醫學團隊通過多年努力，利用功能膠原支架材料，復合來自孕者自體的骨髓干細胞或異體臍帶間充質干細胞，對子宮內膜進行修復或促使子宮內膜再生。

　　這一治療方式在經過大量基礎研究和動物實驗后，于2013年開始在南京鼓樓醫院開展臨床研究。2014年7月17日，第一例子宮內膜再生臨床研究嬰兒在南京鼓樓醫院出生。楊維才說：“這是干細胞與再生醫學戰略先導專項實施后的創新成果，它將造福千千萬萬家庭。”

　　“十三五”期間，戴建武團隊還將關注脊髓損傷修復。2018年1月2日，遺傳發育所和北京中科再康生物技術有限公司簽訂了“中樞神經系統修復專項技術”轉移轉化項目。

　　成果與應用

　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一，在我國農業生產中具有舉足輕重的地位。

　　面對提高水稻產量和品質的雙重挑戰，李家洋帶領團隊運用遺傳學、基因組學、分子生物學等方法對水稻產量與品質相關的重要農藝性狀的調控機理進行了系統深入的研究，并將取得的基礎研究成果應用于水稻高產優質的分子育種。李家洋多次表示：“只有農民愿意種的新水稻品種才有意義。”

　　2017年10月末，在江蘇省沭陽縣青伊湖農場，遺傳與發育所與浙江省嘉興市農業科學院聯合育成的“嘉優中科1號”水稻完成實收測產，其中手工栽插田塊畝產913公斤，直播田塊畝產909.5公斤，比當地主栽品種畝產增收近270公斤。

　　農業要做得好，種業是關鍵。2016年，遺傳發育所聯合地方政府發起成立渤海糧倉南皮種業公司。從公司的名稱來看，它是為完成渤海糧倉科技示范工程任務而建立的一個服務性的實體單位。

　　楊維才表示：“由研究所、地方政府和民營企業合作組建種子公司，是實現科技創新鏈與產業鏈無縫對接的一條有效途徑。”如今，各方都在努力為渤海糧倉2020年實現增糧100億斤目標“保駕護航”。

　　創新與科研

　　經過多年發展，遺傳發育所一直在完善和改進科研工作。目前，遺傳發育所下設基因組生物學、分子農業生物學、發育生物學、分子系統生物學和農業資源5個研究中心，擁有植物基因組學、植物細胞與染色體工程、分子發育生物學3個國家重點實驗室，中國科學院農業水資源和河北省節水農業2個院省級重點實驗室。

　　農業研究離不開土地。楊維才指出：“在北京拿地做試驗田確實有點奢侈。”遺傳發育所分布在外地的野外臺站解決了部分農田用地問題。

　　發展至今，遺傳發育所設有河北欒城農田生態系統國家野外觀測試驗站，這是國家植物基因研究中心（北京）的依托單位。另外，還設有欒城農業生態系統試驗站、南皮生態農業試驗站、太行山山地生態試驗站、海南陵水南繁育種基地。本文開頭提到的那些科研人員，就工作在海南陵水南繁育種基地。

　　此外，遺傳發育所分別在江蘇揚州、浙江嘉興、新疆石河子、天津、青島等地建立了8個以水稻、小麥、棉花、蔬菜等為重點研發對象的分子育種聯合中心；在黑龍江哈爾濱建立了中科院北方粳稻分子育種聯合研究中心；在天津和呼和浩特建立了大動物（奶牛）育種基地；在海南陵水、河北趙縣建立了作物繁育基地；與沈陽軍區合作建設新民、老萊、盤錦育種基地。

　　楊維才說：“我們在基因編輯領域的研究全世界領先，相關科研平臺因為具有技術創新性，成為中科院所級科研平臺，并服務了北京市的建設。”

　　“十三五”正在迎來深入的國家科技體制改革。楊維才作為遺傳發育所的領導者，也在思考科研單位如何去適應新的變化，“我們不僅需要有創新的科研成果，還需要讓成果更好地服務社會”。