據(jù)研究,全球平均氣溫每升高1℃,會導(dǎo)致小麥減產(chǎn)6.0%,水稻減產(chǎn)3.2%,玉米減產(chǎn)7.4%,大豆減產(chǎn)3.1%。據(jù)預(yù)測,至2040年,高溫有可能使全球糧食減產(chǎn)30%~40%。
成熟的小麥,糧食作物。(圖源卡樂圖片 寧穎)
面對全球氣候變暖,如何用科學(xué)手段保障糧食安全?中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的林鴻宣院士,率先在水稻抗逆復(fù)雜性狀(抗高溫、抗旱、耐鹽)、產(chǎn)量復(fù)雜性狀的基因挖掘及分子遺傳調(diào)控機理研究領(lǐng)域,取得了一系列有國際水平的突破性成果。
“水稻的祖先野生稻是匍匐著生長的,經(jīng)過長期馴化栽培稻變成了立著生長,原因是什么?這個未解之謎,直到我們找到了讓水稻‘站’起來的基因,才被破解?!?林鴻宣院士現(xiàn)在正在尋找的,是水稻的抗逆基因,如果挖掘到這樣的“優(yōu)良”基因,就可提高水稻抗逆能力,從而實現(xiàn)增產(chǎn)。
這正是林鴻宣一生奮斗的方向。
1960年,林鴻宣出生在海南東昌農(nóng)場,1979年9月,他考入夢寐以求的華南農(nóng)學(xué)院(現(xiàn)華南農(nóng)業(yè)大學(xué))農(nóng)學(xué)系,這讓他有機會接觸到遺傳學(xué)的奧秘。
“水稻是口糧嘛,那時候溫飽都有問題,糧食非常緊張,我想研究水稻的意義更大一點。”本科畢業(yè)設(shè)計時,每位學(xué)生都要選一種作物進行研究,水稻、小麥、玉米都可以,林鴻宣毫不猶豫選了水稻。
林鴻宣院士在水稻田試驗(圖源:中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心)
為了學(xué)到更多的水稻遺傳育種學(xué)知識,林鴻宣報考了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院,并如愿來到中國水稻研究所深造,之后他又考取了博士。林鴻宣回憶,“當(dāng)時我已經(jīng)結(jié)婚,孩子還小,都是等小孩睡了之后再看書?!?997年8月,林鴻宣又前往日本國立農(nóng)業(yè)生物資源研究所水稻基因組計劃項目(RGP)進行博士后研究。
就這樣,從本科畢業(yè)開始,林鴻宣走上了“做水稻”的科研道路,一干就是近四十年。
經(jīng)過長達近10年努力,林鴻宣帶領(lǐng)科研團隊取得了一項最新研究成果——在國際上成功發(fā)現(xiàn)第一個潛在的農(nóng)作物“高溫感受器”。今后,借助分子生物技術(shù)方法,可以將這項研究挖掘的抗高溫新基因,應(yīng)用于水稻、小麥、玉米、大豆以及蔬菜等農(nóng)作物的抗高溫育種改良中,提高不同作物品種的高溫抗性,維持其在極端高溫下的產(chǎn)量穩(wěn)定性。這對于有效應(yīng)對全球氣候變暖引發(fā)的糧食安全問題具有重要意義。
林鴻宣表示,目前他們已成功挖掘克隆多個水稻基因并且獲得專利,育種家可以充分利用這些基因改良作物的種子。比如,可以借助分子生物技術(shù)方法將抗熱新基因TT1、TT2、TT3.1/TT3.2應(yīng)用于改良水稻、小麥、玉米以及蔬菜等作物的種子,提高作物品種的抗熱性,維持在極端高溫天氣下作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性,這在因全球氣候變暖引發(fā)的糧食安全問題上具有廣泛的應(yīng)用前景。
“今后,我們將繼續(xù)從各種稻種種質(zhì)資源寶藏中挖掘出更多有利基因位點,深入揭示水稻復(fù)雜數(shù)量性狀的調(diào)控機制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò),不斷吸收新技術(shù)新方法,加快研究進度,搶占農(nóng)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)高地,為作物分子設(shè)計育種提供新的基因資源和新知識,為我國種業(yè)振興和保障我國糧食安全作貢獻?!绷著櫺f。