受訪者供圖

“一個東西只要你認(rèn)準(zhǔn)了，就不要放棄。只有走錯一步才會走對下一步，如果一開始就知道結(jié)果，那是工程不是科研。”

春節(jié)期間，一則“傅向東團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)赤霉素信號傳導(dǎo)新機(jī)制提高水稻氮肥利用效率”的新聞淹沒在疫情防控的信息里，但這一新發(fā)現(xiàn)還是在業(yè)內(nèi)引起較大關(guān)注。

這一篇榮登《科學(xué)》雜志封面的文章，深化了對植物赤霉素信號傳導(dǎo)和氮素響應(yīng)之間復(fù)雜的相互作用機(jī)制的理解，是傅向東團(tuán)隊十多年來深耕赤霉素和氮素協(xié)同調(diào)控水稻生長發(fā)育機(jī)制的又一重磅成果。通俗來講，傅向東的研究內(nèi)容是，如何在減少氮肥使用的情況下提高水稻的產(chǎn)量。

“創(chuàng)新為民，惠澤五州”，在傅向東的辦公室里，小麥遺傳育種學(xué)家、中國科學(xué)院院士李振聲的題字非常醒目。這正是傅向東的初心和快樂源泉。“能將自己的研究興趣和國家需求結(jié)合在一起，是非常幸福的事。”傅向東說。

“沒辦法，我就喜歡搞研究”

“人一旦喜歡了一件事，就不會考慮太多東西。沒辦法，我就喜歡搞研究。”傅向東說，他對遺傳學(xué)的興趣從高中就開始了。

在中學(xué)的生物課中，關(guān)于人類ABO血型的遺傳讓傅向東對基因產(chǎn)生了興趣。“我覺得太有意思了，A型的父親和B型的母親，可以出現(xiàn)A型、B型、AB型，還可能會有O型血的小孩。這是為什么？”傅向東回憶，那時候最喜歡做的考試題，莫過于通過一系列附加條件推導(dǎo)出父母血型的這一類遺傳題目。

就這樣，高考填報志愿時，在大多數(shù)學(xué)生對專業(yè)還一頭霧水時，傅向東堅定選擇了武漢大學(xué)生物系遺傳學(xué)專業(yè)。“當(dāng)時有老師勸我考慮一下熱門專業(yè)，但我這人一旦有了想法就會堅持。”他笑著說。

這種執(zhí)拗和堅定讓傅向東總是喜歡挑戰(zhàn)難題。

在英國約翰英納斯研究中心（John Innes Centre）留學(xué)期間，傅向東師從英國皇家學(xué)會會員、牛津大學(xué)教授尼克哈伯德（Nicholas P. Harberd），這位著名的遺傳學(xué)家一輩子專注于赤霉素調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的機(jī)理研究。

上世紀(jì)60年代，以降低農(nóng)作物株高、半矮化育種為特征的第一次“綠色革命”，使得全世界水稻和小麥產(chǎn)量翻了一番，解決了溫飽問題。

“早在上世紀(jì)30年代，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)赤霉素這種化合物能夠促進(jìn)植物生長，但它具體是如何調(diào)控的，這個機(jī)理不清楚，我所在的實驗室主要工作就是利用擬南芥這種模式植物，來研究赤霉素的調(diào)控機(jī)理。”傅向東說。

半個多世紀(jì)之后，被打上“綠色革命”烙印的水稻、小麥讓農(nóng)學(xué)領(lǐng)域的專家開始被另一項新的問題困擾。

“半矮化農(nóng)作物株高變矮了使得它對化肥不敏感，帶來的后果就是氮肥的利用效率也下降了，農(nóng)民大量施肥，但并沒有獲得他們想要的產(chǎn)量，同時又帶來了環(huán)境問題。”傅向東說。

在英國，傅向東用實驗證明了“綠色革命”矮稈品種氮吸收能力降低這一事實。“我的導(dǎo)師都覺得不可思議。”傅向東回憶。

“我們構(gòu)建了帶有‘綠色革命’矮稈基因和不帶矮稈基因的水稻和小麥近等基因系，系統(tǒng)比較了矮稈基因?qū)ιL發(fā)育和氮素代謝的影響，發(fā)現(xiàn)植株變矮后的氮素吸收和同化能力確實下降。”傅向東說，此外，雖然帶有“綠色革命”矮稈基因的水稻和小麥的分蘗數(shù)增加，但每穗上的種子數(shù)量是減少的。

如何在現(xiàn)有矮化品種高產(chǎn)抗倒伏的優(yōu)良性狀基礎(chǔ)上，提高其氮素利用效率；或者在現(xiàn)有施肥條件下，有沒有辦法提高每穗的穗粒數(shù)？這成為縈繞在傅向東心頭的問題。

將個人興趣與國家需要相結(jié)合

帶著這兩個問題，傅向東不再滿足于擬南芥的研究，他更想做些離育種實踐更近的內(nèi)容。

他選擇了回國。雖然彼時，中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所條件不算好，“但這里是水稻功能基因組學(xué)研究的國家隊，而且所里氛圍很好，我想做一些對國家有用的事情。”傅向東說。

當(dāng)時，傅向東不想再研究赤霉素的作用機(jī)理。“別人都已經(jīng)做幾十年了，我更想開辟一個新的方向。”他回憶。

他開始解碼“超級稻”高產(chǎn)性狀形成的分子機(jī)理。研究目標(biāo)很明確，就是希望把提高產(chǎn)量的關(guān)鍵基因找出來，將來可以利用它進(jìn)一步通過分子育種來提高作物產(chǎn)量。

“我們從高產(chǎn)品種‘沈農(nóng)265’克隆了直粒穗基因DEP1，研究它的高產(chǎn)機(jī)理。” 傅向東說，“運氣很好，很快分離出DEP1，GW8，NPT1和LGY3等一批高產(chǎn)基因。”

讓他欣慰的是，此后，育種學(xué)家們利用其團(tuán)隊的研究成果，成功培育出不少高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。

但慢慢地，他發(fā)現(xiàn)，要想在減少氮肥施用的同時提高作物產(chǎn)量，解決我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迫切需要解決的環(huán)境制約問題，還是得解答當(dāng)年他在英國時思考的問題。他說，化肥能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，就像人類吃飯一樣，植物也需要“吃飯”，這一既能吃飽又無需花費時間減“肥”的值，正是他和學(xué)生們迫切尋找的答案。

傅向東團(tuán)隊一頭扎進(jìn)植物生長——代謝平衡的協(xié)同機(jī)制研究。

十多年來，傅向東團(tuán)隊找到與植物氮素吸收及利用率密切相關(guān)的基因GRF4，從分子水平上揭示了“綠色革命”矮稈育種伴隨氮肥利用效率降低的原因，并提出了明確的解決方案。

在此基礎(chǔ)上，他帶領(lǐng)團(tuán)隊以水稻產(chǎn)量性狀對氮素營養(yǎng)的響應(yīng)為切入點，找到了赤霉素和氮素協(xié)同調(diào)控水稻分蘗的關(guān)鍵基因NGR5，闡明了NGR5介導(dǎo)的赤霉素信號傳導(dǎo)途徑調(diào)控水稻氮肥利用效率的分子機(jī)制。

他現(xiàn)在最關(guān)心的問題是如何與育種家、種業(yè)公司加強(qiáng)合作。“希望我們的基礎(chǔ)研究可以和育種家的實踐經(jīng)驗相結(jié)合，推動育種技術(shù)的進(jìn)步。”傅向東說。

不要NO.2，更不要Me too

傅向東是個溫和隨性的人。

“沒大沒小”，是別人對他們實驗室的評價，“沒有距離感”，則是學(xué)生們對傅向東的評價。

每到學(xué)生們?nèi)ズＤ嫌N基地的時候，傅向東總會在工作結(jié)束后請學(xué)生們吃飯，喝椰汁，偶爾也會小酌一杯或是一起去唱歌。他悉心捕捉著學(xué)生們的情緒變化，“學(xué)生們有些平時不敢說出口的壓力，這個時候就能抒發(fā)出來了。”他笑道

就像發(fā)論文要少而精一樣，傅向東帶的學(xué)生也不多。迄今為止，他總共培養(yǎng)了20余名學(xué)生。他確保每個學(xué)生都能被關(guān)注。在他朱紅色辦公桌的左側(cè)，碼放著9沓厚厚的、貼有名簽的文件，這些做滿彩色標(biāo)記的手稿，記錄了他和學(xué)生的每一次談話。

讓人意外的是，他見到前來報考的學(xué)生第一句話竟然是勸學(xué)生再考慮考慮。“我會告訴學(xué)生兩點，第一，實驗室特別苦，第二，發(fā)文章特別慢，說不定到畢業(yè)時都沒有文章。”

他“把丑話說在前頭”的目的是希望找到那些對研究真正感興趣的學(xué)生。“這是他們?nèi)松蠲篮玫臅r光，如果浪費在自己不感興趣的事情上，他不開心，我更不開心。”傅向東說。

“做研究就要做Number One，不要Number Two，更不要Me too。”這是傅向東常對學(xué)生們說的話。他要求學(xué)生們多思考，少做無用功。

他會勸學(xué)生早點回家。“做科研更多的是要思考，學(xué)生們需要加強(qiáng)的是多思考、多總結(jié)，少走彎路。”傅向東說，這也是他在英國留學(xué)多年學(xué)到的最寶貴的內(nèi)容之一。

至于發(fā)論文，他要求學(xué)生必須能講一個完整的故事。“一個人能被人記住的文章不多，倒不如做些能被記住的事。”傅向東說，因為發(fā)論文在他面前哭鼻子的學(xué)生不止一個。

他認(rèn)為這是做科研的日常。相比水稻DEP1基因功能研究的“運氣”，傅向東還進(jìn)行著更多“令人郁悶的研究”。有些2005年就開始做的研究項目，到現(xiàn)在也沒有很大的突破。學(xué)生們也很郁悶，但是沒辦法，因為他覺得“不應(yīng)該輕言放棄”。

“一個東西只要你認(rèn)準(zhǔn)了，就不要放棄。”他經(jīng)常對學(xué)生說， “只有走錯一步才會走對下一步，如果一開始就知道結(jié)果，那是工程不是科研。”

人物檔案

傅向東，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員、中國科學(xué)院大學(xué)教授、植物細(xì)胞與染色體工程國家重點實驗室主任。2005年入選中國科學(xué)院“百人計劃”，獲國家杰出青年科學(xué)基金。2016年入選萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，2017年獲談家楨生命科學(xué)創(chuàng)新獎。近年來在赤霉素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和高產(chǎn)性狀形成的遺傳調(diào)控機(jī)理等方面取得一系列研究成果，為“少投入、多產(chǎn)出”的高產(chǎn)高效農(nóng)作物分子設(shè)計育種奠定了理論基礎(chǔ)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的育種策略。

記者 操秀英