当前，我国种业发展的关键在于加速提升种源创新能力，融合生物技术与信息技术，以促进育种技术向数字化、信息化及智能化转型。
水稻种质资源专家、中国科学院院士、中国农业科学院作物科学研究所研究员钱前长期从事作物种质遗传资源学研究。围绕如何将我国种质资源优势进一步转化为育种创新优势、如何通过新技术实现精准育种等问题，科技日报记者日前专访了钱前。
钱前院士田晶娟绘
种质资源突破性挖掘与利用至关重要
记者：几十年来，您一直专注于水稻优异种质资源的创制与育种利用。您为何潜心这项研究，其重要意义是什么？
钱前：从作物育种的发展历史看，历次重大突破都以种质资源突破性的挖掘与利用为前提。比如第一次绿色革命的水稻矮秆育种利用了半矮秆基因和种质；杂交水稻的成功是基于海南野生稻雄性不育株的发现与利用；理想株型基因发掘与杂种优势相结合，培育出了新一代超级稻品种。因此，优异种质资源的挖掘、创新与利用对突破性品种培育至关重要。几十年来，我们专注于发现和创制各种重要功能基因和新种质。现在我们发现的很多基因和围绕这些基因开发的分子标记已经广泛应用于新品种培育。
记者：您培育的矮秆水稻品种“小薇”被问天实验舱带上了天。为什么和传统水稻相比，“小薇”更适合在空间站种植？
钱前：人类探索地外空间现在仍然在起步阶段，离满足大面积种植作物的生存需求还有很长的路要走。在狭小的空间站内，任何空间都需要被高效利用，“小薇”恰恰符合这一条件。它虽然生物量小、生育期短，谷草比却很高。未来如果空间站中种植面积更大、生长环境更好，“小薇”很可能成为支撑人类进入地外空间的第一批口粮。
记者：保持水稻高产仍是水稻育种技术不能放松的基本目标，水稻育种技术如何在高产的基础上创新，提高水稻对各种环境的适应性？
钱前：高产和抗逆存在拮抗，这是业内共识。越来越多的分子证据已经证明，植物在正常生长和抵御胁迫方面存在着非常精妙的平衡关系。
从人类的角度看，希望作物高产、抗逆，但从植物自身生长的角度看，它生长的目的首先是存活。当遇到逆境胁迫，植物会调动各种资源优先进行逆境抵御，保证自己能存活，之后才会把资源重新用于生长。因此，我认为，在栽培方式上，应尽量提供良好的水肥条件，让植物少遭受逆境。从种质资源角度出发，我们可以筛选更加抗逆的品种，比如利用野生稻的高抗逆性，通过与高产基因的聚合，不断提高高产和抗逆的平衡性。
数字化技术将加速育种进程
记者：当下，我国种业发展关键在于进一步提升种源创新效率，将生物技术与信息技术融合，推动育种技术向数字化、信息化、智能化方向发展。在您看来，如何将我国种质资源优势进一步转化为育种创新优势？
钱前：育种技术向数字化、智能化发展是大势所趋，但要真正实现育种的数字化、智能化，还需要经历一个过程。还有很多基础性的理论、技术、管理体系需要探索。其中，我国虽然拥有非常丰富的种质资源，但种质资源的收集、保存、鉴定工作都还存在很大提升空间。
例如，我国现有技术很有希望在短时间内实现智能化地收集、保存种质资源，但要保证准确甄别这些收集、保存起来的种质资源，恐怕难以在短时间内实现，因为相同名字的种质未必就是真正的同一个种质。如果没有用对应的基因型和表型信息等基础数据为种质资源精准标签，简单的数字化恐怕不仅不能提高效率，可能还会因为大量重复、未整理的信息，额外为科研人员带来甄别上的负担。因此要把我国在种质资源方面的优势真正应用于育种创新，还需要做很多基础性的工作。当然，随着各种组学的快速发展，我们相信，种质资源的精准鉴定将会进入快速发展期。有了这些精准的基础信息，再利用人工智能算法进行高通量预测，就有可能实现精准设计育种，加快培育突破性新品种。
记者：为什么说精准应用数字化技术是水稻育种未来的发展航线？利用好数字化技术的前提是什么？
钱前：传统的育种方式之所以慢，主要原因是所有基因的配组都是随机的，只能凭借育种科研人员的个人经验，做主观判断。近20年来，功能基因组学的迅猛发展，令基因型对表型的调控作用逐渐明晰，科研人员找到了很多影响产量、品质、株型、抗逆等重要功能的基因。以这些基因为靶标，科研人员通过全基因组单倍型分析和不同基因型的组合筛选，使精准设计育种成为可能。与传统育种相比，利用数字化技术进行设计育种，可以让我们拥有更多的选择权，实现更多定制性的品种选育，速度也会更快。
但所有的高通量数字化和预测便利性的前提，都是基于一个前提，即我们在基础理论方面拥有足够坚实的积累。用一句简单的话概括就是，我们想知道怎么用，就得先知道什么能用，基础理论的不断突破是所有应用研究得以开展的必要条件。
记者：保障粮食安全是我国农业的首要任务。育种是提高粮食产量的重要手段，但想破解水稻高产基因密码，选育高产水稻品种却并不简单。在您看来，如何通过新技术实现精准育种？
钱前：过去几十年，科学家们已经建立了较为完善的基因密码破解路径。但是以前由于技术的局限，科研人员只能一个一个破解基因密码。随着测序技术和各种组学方法的快速崛起，现在可以通过各种高通量测序技术，批量获得不同品种或种质的基因型，再利用已知的基因型与表型的对应关系，快速对其他的各种基因型和表型测配进行预测，进而加快新品种的精准选育。近年来，我们在基因组序列信息获取方面已经有了足够的积累，但表型的鉴定需要大量田间工作作为支撑，各种表型的复杂性也为我们的工作带来挑战，未来如何快速地将基因型和表型进行对应，提高表型观测的效率和准确性，是我们需要重点突破的问题。
农业科技人才要能吃苦、愿奉献
记者：推动农业科技创新，离不开农业科技创新人才。您常说，要成为农业科技创新人才，非常重要的一点是要能吃苦。这是为什么？
钱前：我常说，做水稻育种研究，“低头一身汗，抬腿两脚泥”是常态。这说起来容易，但做起来挺难。
40多摄氏度的天气，普通人可能连门都不愿意出，即使出门也是“全副武装”，要遮阳防晒。但对于我们来说，40摄氏度的气温，是水稻在田间生长时的常态。因为天气太热，我们早上5点多就下田调查水稻性状、取样等。中午给水稻授粉后脱下靴子，我们能从靴子里倒出一小盆的汗水，衣服上常年都是出汗留下的盐印子。
但能因为苦就不下田吗？当然不能。每天趴在实验室，连田里材料长什么样都不知道，是没办法做农业科研的。因此，我们每年招研究生时，首先都要让他们做好吃苦的准备。
记者：在实验室里，您常讲一句话：“小胜靠智，大胜凭德。”您为什么这样讲？
钱前：从科学研究的角度看，如果仅仅着眼于局部细节的突破，有聪明才智和持之以恒的韧性就一定可以有所成就。但如果想开展创新性更强、立足于更高层面、面向国家战略需求的科学探索，就需要能团结很多同行甚至不同领域的科学家共同努力。此时仅有聪明才智就远远不够了，高瞻远瞩的眼光、容人容事的胸襟、甘于奉献的情怀都必不可少。
“小胜靠智，大胜凭德”这句话不仅适用于科研领域，也适用于很多其他行业。如今校园中的学生将来会在各行各业开展工作，我希望他们都能成为德才兼备的栋梁之材，勉成国器，为祖国的发展贡献自己的智慧。
记者：您说过，在取得农业科技创新成果的路上，肯定会遇到瓶颈、难题。科研瓶颈期，看似困扰，实则契机。如何理解这句话？您认为应如何度过科研道路上的瓶颈期？
钱前：科研瓶颈期有很多种。例如，前一项工作阶段性地结束了，但新的工作方向还不明确；探索工作遇到重大挫折，取得的结果严重不符合预期；研究方向或其他条件发生较大变动，体系建立出现困难等。无论是哪一种瓶颈期，我们在做科研的过程中都一定会遇到。
在我看来，度过瓶颈期，要做到以下几点。
要调整好心态。在做科研的过程中，遇到困难是常态。所以当工作陷入停滞，首先是要做好“甘坐板凳十年冷”的心理准备；其次，与其不断重复焦虑，不如暂时停一停，跳出原有的思维方式，好好想想需要做什么，能做什么，怎么做。换一个角度去思考，也许可以另辟蹊径。
要时刻关注学科的发展，多做方向性预判。除了自己的领域外，要多与其他领域的科学家进行交流，提高自己的认知水平和学科交叉能力。
以上这些都是科研人员顺利度过科研瓶颈期的关键。当然，从管理层面看，通过提供相对稳定的支持保证科研队伍稳定性，让“冷板凳”能长期存在，也非常重要。
观点聚焦
种子是农业的“芯片”，对于农业发展至关重要。而种质资源又是“种子芯片”上最核心的元件，任何突破性新品种的培育都建立在优异种质资源的挖掘与利用上。半矮秆育种、杂交稻三系配套等农业领域的重大突破已经充分证明了这一点。
经过几千年的人工驯化，当代的水稻品种已经聚合了大量对人类有益的基因，亲本资源圃同质化非常严重。在现有资源的基础上继续通过传统育种的方式进行聚合，从而获得突破性新品种的难度也越来越大。以各种种质资源为基础，结合分子遗传学、功能基因组学及高通量组学等方法，不断挖掘新的重要功能基因及优异单倍型，利用基因编辑技术开展各种新种质的创制、鉴定、评价，进而应用于育种实践，将是未来农业育种的必经之路。
——钱前
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