許勇：西瓜遺傳密碼的“解碼人”

□本刊記者 張威/文 曹立棟/攝

許勇正在提取樣品

與西瓜打了三十多年交道，他是科技界名副其實(shí)的“西瓜大王”；他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)率先繪制完成了世界上第一張西瓜全基因組序列圖譜，成功破譯了西瓜遺傳“密碼”，奠定了我國(guó)西瓜基礎(chǔ)科研在世界上的領(lǐng)先地位；在他的帶領(lǐng)下，我國(guó)西瓜產(chǎn)業(yè)從基礎(chǔ)研究、品種選育到良種產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展……他就是西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心研究員許勇。

破譯密碼：繪制首張西瓜基因“地圖”

1982 年，面臨高考填報(bào)志愿的許勇，從《中國(guó)青年報(bào)》上看到一篇名為《21 世紀(jì)是生物世紀(jì)》的文章，他怦然心動(dòng)，隱約覺(jué)得，掌握這門(mén)技術(shù)，就可以讓生活發(fā)生翻天覆地的改變。最終，許勇填報(bào)了北京農(nóng)業(yè)大學(xué)“遺傳育種”專業(yè)，但由于國(guó)內(nèi)高校相關(guān)學(xué)科初創(chuàng)，該專業(yè)并未實(shí)際招生，他被調(diào)劑到“蔬菜專業(yè)”。母親憂心忡忡：“學(xué)種菜，這算什么本事？”許勇也有些懊惱，但當(dāng)他步入大學(xué)后才發(fā)現(xiàn)，自己并沒(méi)有偏離最初的理想?！笆卟藢I(yè)”其實(shí)是在探索農(nóng)作物的遺傳發(fā)展規(guī)律，他一口氣讀到博士，畢業(yè)5 年后，被北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心聘為西瓜課題組的學(xué)術(shù)帶頭人。

說(shuō)起西瓜，人們都很熟悉它甘甜的味道，可是很少有人知道，原產(chǎn)于非洲的西瓜原本是堅(jiān)硬苦澀的，也很少有人知道，在西瓜變得越來(lái)越甜時(shí)，卻更容易“生病”。長(zhǎng)期以來(lái)，栽培西瓜遺傳多樣性狹窄一直是制約西瓜品種改良的主要因素。“當(dāng)時(shí)只有常規(guī)育種手段，從雜交、提純、改良，到獲得一個(gè)好的品種，往往需要六到八年的時(shí)間，而且常常還要靠運(yùn)氣。因?yàn)檫@個(gè)育種相當(dāng)于十萬(wàn)分之一到百萬(wàn)分之一的概率事件，也就是說(shuō)，你要選育一個(gè)品種，要有十萬(wàn)棵單株，你才有可能拿到一個(gè)好的材料?！痹S勇回憶道。

如何把育種效率提高一千倍以上？許勇想到了借助新一代測(cè)序技術(shù)來(lái)破解西瓜的基因密碼。2008 年，由許勇?tīng)款^組織發(fā)起的“國(guó)際西瓜基因組計(jì)劃”正式啟動(dòng)。歷時(shí)4 年，科研工作者通過(guò)采用“全基因組鳥(niǎo)槍法”測(cè)序策略進(jìn)行雙末端測(cè)序，得到了總量約為46G 的西瓜全基因序列數(shù)據(jù)，最終打開(kāi)了西瓜生命活動(dòng)的“黑匣子”，并且構(gòu)建出1000 多份西瓜資源的DNA 指紋庫(kù)。

“掌握了基因組序列圖譜，就好比有了礦產(chǎn)分布圖，今后只要按圖索驥就可以‘采礦’了，大大提高了育種效率，減少了無(wú)效勞動(dòng)?！痹S勇說(shuō)道。

拿到基因組圖譜，許勇和團(tuán)隊(duì)很快找到了枯萎病、白粉病、炭疽病等多個(gè)抗病性基因，以及果實(shí)含糖量、大小形狀等品質(zhì)的基因標(biāo)記。定向、精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)育這些性狀基因，顯著提高了育種效率。

“科技成果的轉(zhuǎn)化是科研創(chuàng)新不可分割的一部分。農(nóng)業(yè)作為應(yīng)用型學(xué)科，其科技創(chuàng)新的成效，必須要以產(chǎn)業(yè)鏈作為支撐，以能否轉(zhuǎn)化到市場(chǎng)上創(chuàng)造效益作為重要標(biāo)準(zhǔn)。”

育種創(chuàng)新：種子的好壞要讓市場(chǎng)和農(nóng)民來(lái)說(shuō)話

對(duì)于北方地區(qū)的瓜農(nóng)來(lái)說(shuō)，京欣系列西瓜可以說(shuō)是無(wú)人不知。20 世紀(jì)80 年代，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜中心選育的“京欣1 號(hào)”，以其優(yōu)良的綜合性狀風(fēng)靡全國(guó)，成為我國(guó)西瓜早熟育種里程碑的品種。然而，90 年代，“京欣1 號(hào)”因耐儲(chǔ)運(yùn)性與抗病性差等原因，逐漸不能滿足市場(chǎng)需要。西瓜產(chǎn)業(yè)要持續(xù)發(fā)展，急需進(jìn)行品種的更新?lián)Q代。彼時(shí)，許勇剛接手蔬菜中心西瓜育種課題組，下決心要提高西瓜的品種質(zhì)量。

“好的育種家就像一名‘調(diào)酒師’，需要對(duì)西瓜的整體性狀有所了解，再把優(yōu)良的形狀都融合在一個(gè)品種身上，調(diào)出最美的味道?！闭劦蕉嗄陙?lái)的西瓜育種工作，許勇這樣比喻道。

正是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次篩選，“京欣2-4 號(hào)”系列抗病、高甜、高產(chǎn)西瓜育成了，一時(shí)間占領(lǐng)北方市場(chǎng)，京欣系列西瓜全國(guó)占有率達(dá)到30%，在華北華東西瓜主產(chǎn)區(qū)占有率超過(guò)60%。該項(xiàng)成果獲得2013 年北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、2014 年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)，有力推動(dòng)了北方保護(hù)地西瓜品種的更新?lián)Q代。

“京欣系列的成功，一個(gè)核心就是緊緊抓住科技創(chuàng)新，在技術(shù)和材料上領(lǐng)先于人；另一個(gè)就是瞄準(zhǔn)市場(chǎng)需求，迅速把我們?cè)诩夹g(shù)和材料上的優(yōu)勢(shì)與產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，快速轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，把產(chǎn)品變成推廣面積，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成品牌效益，形成良性的循環(huán)?！痹S勇總結(jié)道。

其實(shí)，許勇及其團(tuán)隊(duì)緊跟市場(chǎng)，快速推出品種創(chuàng)新的案例還有許多。

2012 年，為滿足西瓜不斷向優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)聚集，對(duì)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊?，許勇推出了華欣系列，一年推廣面積達(dá)到50 萬(wàn)畝，與京欣系列相比，在保持早熟性的基礎(chǔ)上，豐產(chǎn)性、抗病性、耐儲(chǔ)運(yùn)大幅度提高。

進(jìn)入新時(shí)代，優(yōu)質(zhì)特色小型西瓜品種需求旺盛，國(guó)外品種曾一度壟斷國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。結(jié)合標(biāo)記輔助育種技術(shù)，許勇培育出多彩瓤色“京彩”和“京美2K”等小果型西瓜新品種，兼具品質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性廣、耐貯運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)，全面取代國(guó)外品種。2023 年 “京美2K”入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西瓜唯一主導(dǎo)品種，是我國(guó)小型西瓜的第一大品種，成為推動(dòng)我國(guó)西瓜向優(yōu)質(zhì)高效訂單農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的主導(dǎo)品種，獲2021 年神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技一等獎(jiǎng)。

“對(duì)于育種家來(lái)說(shuō)，最好的創(chuàng)新成果就是品種，而考量品種好壞的標(biāo)準(zhǔn)，不僅僅是上級(jí)部門(mén)的審定，更多要讓市場(chǎng)和農(nóng)民來(lái)說(shuō)話?！泵鎸?duì)長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)業(yè)科研單位存在的科研與生產(chǎn)“兩張皮”的問(wèn)題，許勇認(rèn)為，科研單位除了搞好育種，還要推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化，服務(wù)西瓜生產(chǎn)發(fā)展。

打造品牌：成果轉(zhuǎn)化以產(chǎn)業(yè)鏈為支撐

在2013 年“科技盛典”頒獎(jiǎng)典禮上，許勇道出了自己作為一代育種人心中的科學(xué)夢(mèng)想——堅(jiān)守國(guó)產(chǎn)西瓜品種的陣地絕不失守。

“其實(shí)當(dāng)我們過(guò)分強(qiáng)調(diào)了某一項(xiàng)技術(shù)的領(lǐng)先時(shí)，也應(yīng)想到這項(xiàng)技術(shù)在創(chuàng)造產(chǎn)品、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展、企業(yè)營(yíng)銷等環(huán)節(jié)構(gòu)成的一整套體系中，如何保持優(yōu)勢(shì)。”許勇對(duì)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化有著清醒的認(rèn)知。

西瓜全基因組圖譜繪制完成后，國(guó)外專業(yè)化的育種公司在技術(shù)應(yīng)用方面非?！吧袼佟??？鐕?guó)種苗公司“先正達(dá)”的西瓜育種與產(chǎn)業(yè)化實(shí)力為世界翹楚，一直試圖搶占我國(guó)保護(hù)地西瓜早熟品種的市場(chǎng)。幸運(yùn)的是，幾番較量下來(lái)，許勇所培育的品種牢牢保住了市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

“科技成果的轉(zhuǎn)化是科研創(chuàng)新不可分割的一部分。農(nóng)業(yè)作為應(yīng)用型學(xué)科，其科技創(chuàng)新的成效，必須要以產(chǎn)業(yè)鏈作為支撐，以能否轉(zhuǎn)化到市場(chǎng)上創(chuàng)造效益作為重要標(biāo)準(zhǔn)。”許勇是這樣說(shuō)的，也是這樣做的。

早在改革開(kāi)放之初，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心就率先創(chuàng)辦了良種開(kāi)發(fā)企業(yè)。2015 年按照農(nóng)業(yè)部的要求，實(shí)現(xiàn)事企脫鉤，完成了股份制改造，建立現(xiàn)代企業(yè)制度，正式成立“京研種業(yè)”公司。之后事企脫鉤和股份制改造真正讓企業(yè)成為了創(chuàng)新主體，也極大激發(fā)了育種家的創(chuàng)新動(dòng)力。既保證了育種家在品種創(chuàng)收方面的收入，也體現(xiàn)了股份收益，把育種家和企業(yè)的命運(yùn)緊密聯(lián)系在了一起，“京研“品牌逐漸在農(nóng)民和種業(yè)公司間口口相傳。

如今，在西瓜主產(chǎn)區(qū)，一望無(wú)際的瓜田里都是許勇培育的品種；布滿種子商店的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街市上，西瓜種子店家甚至掛出許勇的照片來(lái)招攬生意；來(lái)到瓜農(nóng)家中，他們會(huì)特意跟許勇說(shuō)：“你看這棟房子，就是種你的西瓜賺錢(qián)建起來(lái)的。”每每在這種時(shí)候，許勇心中就會(huì)甚感欣慰：“瓜農(nóng)對(duì)育種家的認(rèn)可，就是對(duì)育種家最大的褒獎(jiǎng)。”

組培室內(nèi)，許勇（中）指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)基因編輯技術(shù)提高西瓜的品質(zhì)與抗性