李付廣 在棉花殿堂里綻放“廣闊”人生

文│本刊記者 張文娟

秋日的清晨，薄霧剛剛散去，棉田里棉葉上還掛著晶瑩剔透的露珠，在河南安陽大寒村的一片棉花地里，早有一個(gè)人的身影在那里忙碌著，他看看這株棉花，又摸摸那株棉花，并在記錄本上詳細(xì)地作著記錄。他幾乎能夠清楚地記得每一行棉花，甚至哪一株棉花與其他棉花長(zhǎng)得不同的地方。

這塊棉花地是中國農(nóng)科院棉花研究所的試驗(yàn)田，這個(gè)忙碌的人叫李付廣——中國農(nóng)科院棉花研究所的副所長(zhǎng)，2012年何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)獲得者，農(nóng)業(yè)部有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、國務(wù)院政府特殊津貼獲得者、新世紀(jì)百千萬人才工程國家級(jí)人選。

李付廣在實(shí)驗(yàn)室。

走進(jìn)棉花王國

“從1989年大學(xué)畢業(yè)即分配至中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所工作，至今已20多年了，這一生算是與棉花結(jié)下了不解之緣。小時(shí)候，幫家人種棉花，大學(xué)畢業(yè)后‘研究棉花’，沒想到這竟成為我畢生的事業(yè)?！崩罡稄V為我們娓娓道來。

棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，是2億棉農(nóng)的重要經(jīng)濟(jì)來源，涉及到1900萬紡織及相關(guān)行業(yè)工人的就業(yè)問題。上世紀(jì)90年代初期，一場(chǎng)大規(guī)模的棉鈴蟲危害在人們毫無防范之中悄悄襲來，并迅速席卷了我國黃河流域和長(zhǎng)江流域棉區(qū)，企盼豐收的棉農(nóng)傷心欲絕，棉鈴蟲的猖獗危害給國家和棉農(nóng)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為控制棉鈴蟲的危害，在棉花生長(zhǎng)季節(jié)，棉農(nóng)噴施農(nóng)藥的次數(shù)超過20次，不僅增加了生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，還嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也損害了棉農(nóng)的身心健康。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1992～1996年因防治棉鈴蟲而中毒的人數(shù)超過24萬人次，棉鈴蟲危害猖獗，給國家造成上百億元的經(jīng)濟(jì)損失。

李付廣與他的博士生導(dǎo)師——中國抗蟲基因?qū)＠@得者、我國著名科學(xué)家郭三堆研究員以及棉花育種家郭香墨研究員合作，2002年培育出我國第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并通過國家審定的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種——中棉所41，該品種得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，深受棉農(nóng)歡迎。該棉花品種2009年獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

就在我們面對(duì)棉鈴蟲束手無策時(shí)，國外跨國公司首先涉足農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究領(lǐng)域，全方位研究農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并第一個(gè)擁有Bt殺蟲基因?qū)＠麢?quán)，培育的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉迅速得到推廣應(yīng)用。面對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)藥對(duì)棉鈴蟲已失去殺傷力，跨國公司帶著轉(zhuǎn)基因這一高科技“武器”進(jìn)入中國，并迅速占領(lǐng)了我國抗蟲棉市場(chǎng)份額的95%。

這對(duì)我國棉花科技工作者來說是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。在國家有關(guān)部門的大力支持下，與棉鈴蟲賽跑的攻堅(jiān)戰(zhàn)在我國全面展開。如何培育具有競(jìng)爭(zhēng)力的國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，并快速應(yīng)用于棉花生產(chǎn)，是擺在我國科學(xué)家面前的難題。

作為一名年輕的棉花科技工作者，李付廣深感肩上的擔(dān)子很重。他說：“當(dāng)時(shí)，我國棉花轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)規(guī)模還很小，基本上處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，轉(zhuǎn)基因水平僅相當(dāng)于國外跨國公司水平的1/100左右，可提供的轉(zhuǎn)基因棉花育種材料很少，這成為我們培育重大抗蟲棉花品種的技術(shù)‘瓶頸’?！?/p>

1998年，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所領(lǐng)導(dǎo)的支持下，由李付廣牽頭組建了棉花轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)室。由于當(dāng)時(shí)的基礎(chǔ)條件比較薄弱，他一邊學(xué)習(xí)一邊探索，一邊攻克難關(guān)，一刻也不敢懈怠，整日沉浸于實(shí)驗(yàn)室之中。

好在功夫不負(fù)有心人，有付出就會(huì)有收獲，經(jīng)過與實(shí)驗(yàn)室同仁的不懈努力，成功邁出了第一步。

“被我視如珍寶、為數(shù)不多的一批轉(zhuǎn)基因棉花苗從實(shí)驗(yàn)室移栽到大田試驗(yàn)地，溫室里的花朵要接受風(fēng)雨的洗禮，幾乎每隔兩三天，我和同事們都要到試驗(yàn)地里仔細(xì)觀察一下它們的長(zhǎng)勢(shì)，并一一作下記錄，如果它們當(dāng)中有一棵受傷了（比如有一片葉子被碰傷了），我的心會(huì)隱隱作痛?！闭f起當(dāng)時(shí)的情景，李付廣仿佛還記憶猶新，“有一個(gè)星期天我回了一趟老家，當(dāng)我匆匆從老家趕回來的時(shí)候，盡管天色已晚，我還是情不自禁地繞到試驗(yàn)地里，看了一眼棉花，才又安心地回到家里。妻子由于擔(dān)心我，問我怎么回來這么晚？我告訴她又到試驗(yàn)地里看了一下棉花，妻子的一句話讓我醍醐灌頂，‘唉，棉花就是你的第二個(gè)兒子！一天看不到，你就不安心！’”

不過被李付廣視若生命的那幾棵棉花苗，沒有辜負(fù)他的期望，最終修成正果。秋天收獲了，結(jié)下了種子，他把種子攥在手里握得緊緊的，這是他和團(tuán)隊(duì)辛苦付出的結(jié)晶。

不斷提高棉花轉(zhuǎn)化效率

初嘗成功喜悅的李付廣干勁更足了，工作的熱情更高漲。

李付廣與他的博士生導(dǎo)師——中國抗蟲基因?qū)＠@得者、我國著名科學(xué)家郭三堆研究員以及棉花育種家郭香墨研究員合作，2002年培育出我國第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并通過國家審定的雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種——中棉所41，該品種得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，深受棉農(nóng)歡迎。該棉花品種2009年獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

李付廣在棉田里作研究。

此后，他開始將工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新上，立足于提高轉(zhuǎn)化效率，建立規(guī)模化轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系。

農(nóng)桿菌介導(dǎo)法是國際上常用的轉(zhuǎn)基因方法，該方法以下胚軸切段為外植體，是棉花轉(zhuǎn)基因的始點(diǎn)，經(jīng)“下胚軸切段—愈傷組織—胚性愈傷—胚狀體—轉(zhuǎn)基因植株”等一系列組培程序后，才最終獲得轉(zhuǎn)基因植株，其轉(zhuǎn)化周期一般在10～12個(gè)月，費(fèi)工費(fèi)時(shí)、效率低。

李付廣和他的研究團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)創(chuàng)新，將轉(zhuǎn)基因始點(diǎn)后移，有效縮短了轉(zhuǎn)化周期。該方法的另一缺點(diǎn)是幼苗移栽成活率低，一般只有30%左右。經(jīng)探索研究，他們成功地將傳統(tǒng)的嫁接技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因研究，將幼苗移栽成活率從30%提高到90%以上，轉(zhuǎn)化效率顯著提高。

通過上述改進(jìn)與創(chuàng)新，棉花轉(zhuǎn)基因周期由10～12個(gè)月縮短至6個(gè)月左右，受體品種中棉所24的轉(zhuǎn)化率也提高到15.1%（與國際上常用的美國品種——珂字棉201的轉(zhuǎn)化效率相當(dāng)）。此后，為進(jìn)一步提高棉花遺傳轉(zhuǎn)化效率，發(fā)明了棉花組織培養(yǎng)分化性狀的純化方法，將棉花受體材料的分化率提高到95%以上。以篩選獲得的高分化率“純系”為受體品種，利用高效植物表達(dá)載體進(jìn)行轉(zhuǎn)基因，轉(zhuǎn)化率從原來的15.1%提高51.8%。

建立高效基因轉(zhuǎn)化驗(yàn)證平臺(tái)

創(chuàng)新無止境。在轉(zhuǎn)基因棉花育種上取得突破進(jìn)展之后，李付廣系統(tǒng)地分析了我國棉花育種的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

在他看來，我國棉花常規(guī)育種和栽培技術(shù)水平總體處于國際領(lǐng)先地位，同時(shí)我國又是世界上第二個(gè)擁有抗蟲基因自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國家，但在上世紀(jì)90年代，國產(chǎn)抗蟲棉在中國市場(chǎng)卻遭到慘敗，其原因主要包括以下幾個(gè)方面。

第一，轉(zhuǎn)基因規(guī)模小、轉(zhuǎn)化效率低。當(dāng)時(shí)，我國棉花轉(zhuǎn)基因植株生產(chǎn)規(guī)模相當(dāng)小，年生產(chǎn)能力為100株左右，基本上處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，僅相當(dāng)于孟山都公司水平的1/100左右，能真正提供給育種家應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因抗蟲種質(zhì)材料很少，是培育棉花重大品種的瓶頸。

第二，上中下游單位缺乏合作。我國棉花基礎(chǔ)研究單位、科研教學(xué)單位及企業(yè)有上百家，但基本上各自為戰(zhàn)，未能形成上中下游優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的合作機(jī)制，資源不能共享，低水平重復(fù)工作嚴(yán)重，以至于在生產(chǎn)上被國外企業(yè)各個(gè)擊破，導(dǎo)致國產(chǎn)抗蟲棉即使在國內(nèi)市場(chǎng)也無立足之地。

第三，產(chǎn)業(yè)體系不健全。我國絕大多數(shù)涉農(nóng)企業(yè)都不具備產(chǎn)品研發(fā)能力，很少有完善的服務(wù)和推廣網(wǎng)絡(luò)等配套環(huán)節(jié)，公司實(shí)力差且短視行為嚴(yán)重，多數(shù)企業(yè)“掙得起，賠不起”，根本沒有與國外公司競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，所以在國產(chǎn)抗蟲棉的研發(fā)、生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化方面，企業(yè)難以發(fā)揮主導(dǎo)作用。

恰在此時(shí)，科技部和農(nóng)業(yè)部先后立項(xiàng)“轉(zhuǎn)基因棉花中試及產(chǎn)業(yè)化基地”條件建設(shè)項(xiàng)目。李付廣帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)通過努力和技術(shù)攻關(guān)，建立了棉花高效規(guī)?；蜣D(zhuǎn)化驗(yàn)證技術(shù)平臺(tái)。

該平臺(tái)年產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉花植株6000～8000株，使得棉花成為可直接進(jìn)行大規(guī)?；蚬δ茯?yàn)證的目標(biāo)農(nóng)作物，并為北京大學(xué)、清華大學(xué)、中科院等國內(nèi)17個(gè)單位24個(gè)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化驗(yàn)證候選基因156個(gè)；將抗蟲基因轉(zhuǎn)入到了20多個(gè)主栽棉花品種中，使轉(zhuǎn)基因受體材料遺傳背景大大拓寬。

截至2010年，該平臺(tái)共創(chuàng)制出具有一定利用價(jià)值的各類抗蟲材料1479份，并將其中865份遺傳穩(wěn)定的種質(zhì)材料上交國家棉花中期庫，相當(dāng)于我國棉花中期庫50年來收集、引進(jìn)、保存材料的1/10，對(duì)豐富棉花種質(zhì)材料具有十分重要的意義。該成果于2010年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

利用這些材料，與育種家合作培育出中棉所41、中棉所45、中棉所47、中棉所50、中棉所60、中棉所70等不同生態(tài)類型的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花新品種32個(gè)，累計(jì)推廣面積超過1億畝，對(duì)促進(jìn)國產(chǎn)抗蟲棉從1999年市場(chǎng)占有率的5%提升到2010年的97%發(fā)揮了重要作用。

李付廣團(tuán)隊(duì)以棉花規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù)體系平臺(tái)為紐帶，采取雙贏互利的發(fā)展模式，通過協(xié)作關(guān)系，在尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)、成果利益共享的前提下，與我國從事基因構(gòu)建的上游基礎(chǔ)研究單位開展全面合作，將上游（基因克隆和育種價(jià)值評(píng)估）、中游（規(guī)?；D(zhuǎn)化和育種）和下游（中試和產(chǎn)業(yè)化）有機(jī)銜接起來，使基礎(chǔ)研究成果能盡快應(yīng)用于棉花育種。該平臺(tái)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)基因新材料迅速發(fā)放給全國育種單位研究利用，有利于培育出適宜不同生態(tài)類型的國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉花新品種。這在我國棉花界形成上中下游優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的格局，提升國際競(jìng)爭(zhēng)力，加快了國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉花新品種的培育進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)化力度。

繼續(xù)攀登棉花科研最高峰

當(dāng)談及這輩子對(duì)從事棉花研究事業(yè)的感受時(shí)，李付廣為我們講述了這樣一個(gè)故事。

那還是在1997年，一次出差在火車上與另一位乘客閑聊，當(dāng)他得知李付廣是一名農(nóng)業(yè)科技工作者，是專門研究“棉花”的科技人員時(shí)，他滿腹狐疑地盯著李付廣問道：“就是地里長(zhǎng)的棉花？”李付廣點(diǎn)頭應(yīng)了一聲，“是！”“那有啥可研究的？以前我爺爺在農(nóng)村就種棉花，我見過，春天種到地里，秋天就可以收棉花了，農(nóng)民都會(huì)！”

李付廣會(huì)意地笑了一下，說：“我就是農(nóng)村長(zhǎng)大的，我們家就是棉花產(chǎn)區(qū)，我從小也會(huì)種棉花。不過，種棉花和研究棉花可是兩回事，沒有良好的棉花品種和科學(xué)的栽培技術(shù)，棉農(nóng)就不能獲得高產(chǎn)量，研究棉花是為了更好地種好棉花！”那位乘客也許并沒有真正理解“研究棉花”的含義，但他點(diǎn)頭笑了一下，算是對(duì)李付廣的回應(yīng)。

“當(dāng)年我考取農(nóng)業(yè)大學(xué)的時(shí)候，鄰居們都不理解，他們認(rèn)為，十年寒窗苦讀，而今就要‘鯉魚躍龍（農(nóng)）門了’怎么還干‘農(nóng)業(yè)’？再說祖輩都是農(nóng)民，‘農(nóng)業(yè)’還用學(xué)？！如今，幾十年過去了，在我看來，農(nóng)學(xué)不僅要學(xué)，還是我一生的事業(yè)，仿佛就是命中注定的！”李付廣頗有感慨地說道。

“我國是一個(gè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，科研任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。就棉花來說，我國與國外抗蟲棉的競(jìng)爭(zhēng)，其中僅涉及到抗蟲一個(gè)性狀，但棉花有幾萬個(gè)基因，若干重要經(jīng)濟(jì)性狀需要改良……科學(xué)無止境，我們尚需不懈努力，繼續(xù)攀登棉花科研最高峰?！崩罡稄V最后這樣對(duì)記者說道。

個(gè)人小檔案

李付廣，1966年出生，1989年畢業(yè)于北京農(nóng)業(yè)大學(xué)（現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)）植物生理與生物化學(xué)專業(yè)，畢業(yè)后一直在中國農(nóng)科院棉花研究所長(zhǎng)期從事棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究與應(yīng)用工作，發(fā)明了棉花組織培養(yǎng)分化性狀的純化方法，將中棉所24的轉(zhuǎn)化率由15.1%提高到51.8%，轉(zhuǎn)化效率大幅度提高，使棉花成為可進(jìn)行大規(guī)模基因功能驗(yàn)證的目標(biāo)作物，為國內(nèi)24個(gè)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化驗(yàn)證候選基因156個(gè)，促進(jìn)了基礎(chǔ)研究成果在棉花上的應(yīng)用。建立了棉花規(guī)模化轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系，創(chuàng)制抗蟲種質(zhì)材料1479份，上交國家棉花中期庫性狀穩(wěn)定材料865份，與育種家合作培育不同類型抗蟲棉新品種32個(gè)，累計(jì)推廣面積1億畝。獲國家發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

2012年10月，獲得何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)。