乡村要振兴,人才是关键。为高水平构建本市“百千万”乡村人才梯队,根据《上海市人才计划管理办法》,市农业农村委组织开展了东方英才计划乡村振兴领域人才选拔工作。自2023年项目启动以来,已累计选拔培养了多批立足乡土、奉献“三农”的杰出代表。
他们扎根在农业农村一线,是攻坚关键核心技术的科研先锋,是引领乡村产业发展的实干力量,是投身基层治理的智慧担当。他们用行动与才华,为上海探索城乡融合发展新路注入了强劲动能。
为集中展现他们的风采,发挥其示范引领作用,我们特开设本专栏,讲述他们深耕沃土、服务乡村的生动故事,分享他们的智慧与经验,弘扬新时代“新农人”的创新创业精神。期待通过他们的榜样力量,激励更多,并激励更多有志之士汇聚于此,共同为农业农村现代化事业贡献力量。
上海师范大学生命科学学院教授 朱骏
种子是农业的“芯片”,而光温敏雄性不育系,则是两系杂交水稻这颗“芯片”上极为关键的“晶体管”。它的稳定性状,直接关系到两系杂交制种的纯度、产量乃至国家粮食安全的大局。然而,一个长期的“瓶颈”制约着其发展,夏季一场突如其来的低温或连阴雨,就可能导致本应不育的不育系材料恢复育性,造成杂交种子纯度大幅下降,给农业生产带来巨大风险。
破解这一难题,成为上海师范大学生命科学学院朱骏教授一直孜孜不倦的科研追求。他在植物生殖发育,特别是在水稻光温敏雄性不育机制研究与新材料创制领域作出了突出贡献。如今,其团队的研究成果获得了高度认可,正为我国两系杂交育种技术注入新的核心动能。2024年12月,朱骏入选东方英才计划拔尖项目。
两系法杂交育种再获“基因利器”
自1973年我国发现首个光敏不育水稻“农垦58S”以来,两系法杂交育种技术因简化流程、提高效率、降低成本等优势,已成为杂交育种的重要发展方向。与依赖“不育系、保持系、恢复系”的三系法相比,两系法仅需光温敏不育系和恢复系,其核心在于不育系能根据温度或光照条件“切换”育性状态,高温长日照下不育用于制种,低温短日照下可育用于自身繁殖。
但理想很丰满,现实却很“骨感”。我国两系法制种生产中应用的不育系大多依赖单一遗传位点,遗传基础狭窄,且对温度变化敏感。朱骏指出:“良好的高温不育性是保证制种成功的关键,为确保不育系自身的繁殖效率,其正常生殖发育的低温下限至关重要。这个下限温度与育性恢复的临界温度之间的‘安全区间’越大,不育系才越稳定可靠。”这道“安全阀”如何筑牢,是横亘在产业发展面前的巨大挑战。

自2010年来到上海师范大学以来,朱骏与团队一起直面这一产业瓶颈。他们将分子遗传学、生物化学、细胞生物学等多学科技术手段相结合,对获得的水稻光温敏材料进行精细的基因定位、克隆与功能解析。
这是一项极其复杂烦琐的工作,每一个基因位点的发掘,每一份育种材料的验证,都需要大量重复的筛选与田间试验。“克服一个个困难,正是科研工作的常态。”朱骏对此淡然处之。十余年潜心钻研,团队终于在对模式植物拟南芥和水稻的对比研究中取得突破性进展。团队的研究表明,低温造成的发育减缓,使小孢子的保护需求降低,很可能是植物温敏不育恢复的一个共性机制。这一发现从基础理论层面阐明了环境温度信号如何调控植物生殖发育的共性规律,不仅加深了科学界对生命现象的理解,更重要的是为创制更稳定的不育系提供了关键理论支撑,实现了从“知其然”到“知其所以然”的飞跃。
创制更优、更稳的新型不育系
理论突破的最终价值在于应用。朱骏团队并未止步于机理解析,他们充分利用研究成果,发明了水稻光温敏不育系的创制技术,成功获得了多个以优良水稻品种“中花11”(ZH11)为遗传背景的新型光温敏不育系材料。
其中,团队重点研究的ostms15位点表现尤为突出。实验表明,与目前生产上广泛使用的tms5位点相比,该位点展现出卓越的高温不育稳定性。在2021年上海地区夏季遭遇的罕见低温潮中,含有tms5位点的材料出现了不同程度的育性恢复,而ostms15的高温不育性状几乎未受影响,如同一把更坚固的“安全锁”。同时,在海南冬季繁殖时,其育性又能恢复到30%左右的理想水平,完美兼顾了制种纯度和繁殖效率的需求。

“ostms15的育性转换临界温度更低,受环境波动影响更小,即便再遇异常低温,也能更好地保持不育性,从而极大保障制种纯度。”朱骏评价道。此外,团队还将不同的光温敏位点进行聚合,发现双位点不育系的不育稳定性也显著优于单一tms5不育系。这些新材料如同为两系育种装备了性能更强的“芯片”,潜力巨大。
团队创制的新型不育系材料,如通过EMS诱变获得的ostms15和ostms18,可直接用于育种实践。通过将这些优良位点导入不同水稻品系,能够快速创制出一系列适应多样化需求的新型光温敏不育系。尤其值得一提的是,将ostms15导入三系保持系,可实现从三系育种向两系育种的巧妙转变,进一步简化程序、降低成本。
让成果从实验室走向田野
研究成果的价值在于转化。为了让科研成果尽快服务产业,朱骏团队已积极与浙江大学、中科荃银、安徽省农业科学院等多家高校、科研机构和企业开展合作,共同开发具有不同基因位点的水稻光温敏不育系。“目前我们取得的,大多是阶段性的研究成果,但哪怕是1℃到2℃的感应温度降低,对育种的效率和纯度提升都是巨大的,我们就已经非常满足。”朱骏表示。团队还致力于建立知识产权和技术转移机制,加速成果的专利转化与应用推广,让“实验室的宝藏”真正转化为“田间的丰收”。
针对当前杂交粳稻发展中缺乏优良不育系的现状,朱骏团队的研究成果同样带来了曙光。利用这些新发掘的位点进行组合,有望创制出满足杂交粳稻生产需求的专用光温敏不育系,开创籼粳杂交的新局面。

谈及未来,朱骏目光坚定,“我们的目标很明确,继续挖掘新的关键基因位点,获得受环境影响更小、更‘听话’的新型不育系材料。最终目的是持续提高两系法杂交稻的应用安全性,提升制种纯度和效率,为国家的粮食增产稳供贡献一份力量。”
“种子是农业的芯片,光温敏不育系就是芯片上的晶体管。”朱骏和他的团队,正以十年磨一剑的坚守与创新,精心打磨着这颗事关国计民生的“农业芯片”,为中国的杂交水稻育种技术装上更可靠的“安全阀”,用实际行动践行着把中国人饭碗端得更牢、装得更满的科研使命与担当。
文字:陈祈
编辑:黄倩欣