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鲍文奎(1916-1995)

 院士简介

鲍文奎(1916—1995),男,浙江宁波人,著名作物遗传育种学家。1939年7月毕业于中央大学农学院农艺系,1947—1950年留学于美国加利福尼亚理工学院生物系,获博士学位。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。曾任中国农业科学院作物所副所长、研究员,北京市农业科学院作物所研究员,四川省农业科学研究所食粮组副主任,北京大学教授,农牧渔业部科技委员会第一、第二届委员,第五、第六届全国人大代表。

毕生从事植物多倍体遗传育种研究,是我国植物多倍体遗传育种创始人。坚持“新物种可以通过多倍体途径飞跃产生”的理论,采用染色体加倍技术创造了同源四倍体大麦、同源四倍体水稻和异源八倍体小黑麦等新物种,并通过杂交选育探索使新物种人工进化为新作物的育种途径。先后解决了四倍体水稻和八倍体小黑麦的结实率、饱满度等一个又一个世界性难题,使我国八倍体小黑麦品种在世界上率先应用于农业生产。1978年,异源八倍体小黑麦获全国科学大会奖。1979年被评为全国劳动模范。

正直、爱国、勤奋、善于思考,是他的为人品格;不畏艰险、百折不挠、坚韧不拔探索科学真理,是他的职业精神。他将毕生精力贡献给我国植物多倍体遗传和育种研究,他将更多更好的优良品种留给后人。

生命为植物多倍体燃烧
——记中国科学院院士鲍文奎

鲍文奎,祖国和人民的优秀儿子。在新中国百废待兴的时刻,他放弃在美国继续发展的机会,义无返顾地投入祖国的怀抱。他数十年如一日,以坚韧不拔的硬骨头精神,克服了科学上和政治上的重重困难,将毕生精力贡献给了我国植物多倍体遗传和育种研究。

辞别美国满腔热情投入新中国建设

在战乱的1939年,鲍文奎毕业于中央大学农学院。由于颠沛流离,一职难求,鲍文奎差点放弃所学专业。多亏金善宝教授的力荐,他有幸在四川省农业改进所得到了一份工作,从事小麦育种和栽培研究。1937年抗日战争全面爆发,知名学者李先闻教授从武汉大学农学院转到四川省农业改进所,鲍文奎也于1942年转到李先闻领导的细胞实验室。他们的研究涉及小麦和粟的细胞遗传、小麦矮生特性、黄色花叶条纹、减数分裂不配对现象、五倍体杂种后代的染色体分布等。他们还开始用秋水仙精引变植物多倍体的实验,鲍文奎从此与植物多倍体接下了不解之缘。

1947年夏,经李先闻推荐,鲍文奎进入美国加州理工学院生物系攻读遗传学博士学位。他在导师爱默生(S.Emerson)指导下研究链孢霉菌的一个隐性突变体的基因作用机理。这个突变体在室温(23℃)下能利用乳糖长成正常菌丝,而当温度升到35℃时,它不再长成细长的菌丝,而是团状的菌落。在蔗糖培养基上,则无此差别。鲍文奎比较了正常菌与突变体的乳糖酶,在其作用强度和氨基酸组成上均未发现差别。当比较菌丝的几丁质组成时,X光衍射分析表明,它们的单元结构虽然相同,但在生化反应上却有明显的差异。正常菌丝只能吸收很少量的葡萄糖,而菌落状菌丝则能吸收大量的葡萄糖。由此推测,在高温下以乳糖为能源长成的几丁质可能是分枝的,因而能较多地吸收葡萄糖,而在低温条件下长成的几丁质是长链的,吸收葡萄糖较少。导师希望他继续追踪下去,争取在生化遗传机理方面有所发现。

1949年,新中国诞生的消息,激起了鲍文奎马上回国参加祖国建设的念头。他想回国后做些与农业生产联系密切的课题。鉴于他在李先闻实验室进行小麦、粟的细胞遗传学研究期间,对植物界中异源多倍体的发生规律和多倍体的突然形成等问题已有极大的兴趣,他计划回国后利用自己掌握的遗传学知识,开展植物多倍体育种。同时他注意到这类研究不但要求设备简单,而且是一个尚待开拓的育种新领域,在国内完全有可能做得同国外一样好。他越想越激动,归心甚切。1950年初,他估计留学可在夏天结束,就预订了回国船票,并购买了一些开展植物多倍体育种研究必需的器材和药品,如紫外光管、X光管、秋水仙素等。同年6月,他顾不得去参加领授博士学位的毕业典礼,而到芝加哥参加中国科学工作者协会留美分会的年会,因为这次年会的主要议题是号召留美同学回祖国参加建设。1950年9月,鲍文奎义无反顾地搭乘威尔逊总统号邮轮回国,并辞谢了罗忠洛先生的邀请,没有去中国科学院上海植物生理研究所工作,而是根据既定目标,选择了他三年前离开的四川省农业改进所(当时已更名为四川省农业科学研究所)。

泪洒成都转战北京继续多倍体研究

抵达成都后,鲍文奎向所领导谈了拟进行多倍体育种研究的设想,获得了同意,所里拨给稻谷4万公斤作为筹建实验室的物资。他选用4种谷类作物作为研究对象,其代表多倍体的4种类型:大麦代表自交的同源四倍体,黑麦代表异交的同源四倍体,水稻代表籼粳亚种间的同源四倍体,八倍体小黑麦代表典型的异源多倍体。起步工作很顺利,一年后,大麦获得4个品种的同源多倍体,并开始进行四倍体品种间的杂交育种。水稻得到一个籼稻品种和两个粳稻品种的同源四倍体,并发现四倍体籼粳杂种的结实率远远超过其二倍体的籼粳杂种。还得到了“中国春”小麦与黑麦合成的中国最早的八倍体小黑麦“WRC”原始系列。

但好景不长,1952年,李森科学派之风从前苏联刮遍中国大地,鲍文奎的人工多倍体育种成了反动异端学派的典型代表。研究所迫于形势,叫鲍文奎停止使用秋水仙素。这样,许多小麦与黑麦的杂种因不能进行染色体加倍而损失掉。不仅如此,在1954年11月一年一度有千人参加的农业生产大会上,还对多倍体工作发动大批判,秋播的多倍体材料全部被强行铲除。对于怀着满腔热情回国参加新中国建设的鲍文奎,他无论如何也不相信自己搞的植物多倍体是反动的,是反革命的。他无处讲理,无处喊冤。从批判会上回到家里,他身心疲惫,双手抚面,任凭他七尺男儿泪无声地流淌……

痛苦的日子在一天天延续,鲍文奎对停止多倍体研究一直想不通,1955年5月,他终于鼓起勇气给农业部写信提出他的看法。约一个月后,所领导告诉他:农业部电令可以恢复多倍体研究。他一得知此喜讯,不顾早已过了水稻播种季节,赶紧在钵子里种下四倍体籼粳杂种的第二代。然而,在接下来的肃反运动中,鲍文奎又被无端地隔离审查了3个月之久。他决心离开工作了18年之久的四川成都。在农业部有关领导的帮助下,他于1956年10月被调往正在筹建中的中国农业科学院。

筹备阶段的中国农业科学院,没有实验设备条件,所以筹备处安排鲍文奎暂到北京农业大学农学系工作,并拨给经费1.1万元,用以购置急需的实验设备。1957年春,稻、麦多倍体研究在北京农业大学重新开展起来。1958年,鲍文奎正式到中国农业科学院作物育种栽培研究所工作,继续多倍体遗传育种研究。

挺进贵州八倍体小黑麦进入农业生产

到北京后头几年,鲍文奎的多倍体育种工作进展较快的是四倍体水稻。1960年,他发现同源四倍体水稻结实率很低的问题,可以通过在四倍体水平上的杂交和选择得到解决。这大大增强了他对多倍体育种的信心,并认为大量制造人工多倍体资源应是多倍体育种的关键。因此,他广泛征集各种水稻品种,将其诱变成同源四倍体,并进行广泛的杂交和杂种后代的选育。到1966年,四倍体水稻原种已积累到70余个,正在选育中的杂交组合也达数十个。

鲍文奎想,在稻、麦的人工多倍体育种中,不论同源或异源,其结实率低和种子饱满度差是共同的难题。既然四倍体水稻可以通过杂交和基因重组而得到改善,这就表明在多倍体水平上进行杂交育种应该是有效的。1962年,鲍文奎对国内外八倍体小黑麦育种动态进行了又一次认真分析,意识到过去八倍体小黑麦育种之所以进展缓慢,主要原因是八倍体小黑麦原始材料太贫乏。他决定大量制造原种。他用“中国春”作为桥梁品种提高制种的效率,与国内外优良品种杂交,其杂交F1再与黑麦进行测交。每粒杂种种子或其幼苗染色体数加倍后,都是一个原种。再加之秋水仙素处理技术的改进,他在1957—1966年共制种9次,获得了八倍体小黑麦原始品系4 695个。制种工作与杂交育种是同步进行的,通过品系之间的广泛杂交和选育,八倍体小黑麦的结实率与种子饱满度得到明显提高,鲍文奎的心头泛起无限的快慰。

然而,“文化大革命”开始了。鲍文奎被打成了“反动学术权威”,说他与严育瑞开“夫妻黑店”,两人同遭批斗。史无前例的浩劫愈演愈烈,鲍文奎被关进“牛棚”,对他们的迫害日趋深重,经历过多次磨难而无比坚强的他也被折腾得容颜憔悴。深夜,鲍文奎读着鲁迅的杂文,鲁迅先生的那种不向恶势力屈服的硬骨头精神支撑着他。他坚信,历史终将给真理以公正!

6月,实验地里的小黑麦成熟了。那些宝贵的育种材料在骄阳下随风摇晃,像是在向路过的人哀求,因为没有人来收获,它们面临就地待毙的厄运。鲍文奎对此焦急万分,与严育瑞反复商量保全方案,最后认定只能豁出去了,秘密抢收。他们白天要挨批斗,没有机会。所以就一大早起床,趁人们上班前的空隙时间,紧张地扛着木箱,拿着记录本,悄悄地把1 200多个小黑麦新品系收了回来,分类装袋,存入办公室的种子柜里。后来风声走漏,他们遭到了更凶狠的批斗。

时光流逝。1969年,鲍文奎终于获得“解放”。然而3年噩梦过后,大多数实验材料丧失了发芽力。四倍体大麦和四倍体黑麦全军覆没,四倍体水稻和八倍体小黑麦损失均在2/3以上。已53岁的他,黯然神伤,心在颤栗。

1970年,鲍文奎随所下放到北京市农业科学院,他仍然坚持八倍体小黑麦研究,以幸存的约1/3的小黑麦品系继续杂交选育。同年,他将几个最好的品系定名为小黑麦1、2、3、4号,开始小面积试种。

贵州西北部高寒山区威宁县,地处乌蒙山上的高海拔(2 000米以上)地区,种植小麦因晚霜频繁而常遭失败,玉米有时遇早霜也不能成熟,是一个缺粮地区。1968年自云南引入黑麦,种植面积迅速扩大后,却因食味不佳而大量积压。农民很希望得到抗逆性像黑麦、食味像小麦的作物。1972年秋,当他们得知北京有小黑麦时,就派人前去引种。经威宁县农科所品种小区试验和全县42个多点示范结果,肯定了小黑麦2号和3号的生产价值,首次进行推广。1975年,小黑麦种植面积达800公顷,平均亩产111公斤,比黑麦增产44.8%,比小麦增产66.4%。到1978年,小黑麦种植面积达2.66万公顷。

梦断北京品格和精神鼓舞激励后人

1978年,62岁的鲍文奎服从上级安排,从北京市农业科学院返回中国农业科学院作物所,他计划向多倍体研究的更高峰攀登。

鲍文奎认识到,以小黑麦3号为代表的第一代品种,主要缺点是植株过高、晚熟、不易脱粒,因此只能在高寒山区一年一熟的中低产地区种植。他认为小黑麦育种工作的第二阶段应以矮秆组合h353为主要矮源,育成高为110厘米左右的第二代小黑麦品种。这个矮源亲本的种子是皱瘪的,其杂种后代中矮秆植株的种子饱满度较差。因此,鲍文奎认为第二代小黑麦品种培育的关键是要消除由矮化所引起的一系列不良副作用,其中最严重也是最难克服的是种子饱满度下降。他通过10多年的穿梭育种取得了重要进展。1991年,两个中矮秆小黑麦品种劲松5号和黔中1号,通过贵州省的品种审定,在高丘陵地区推广。

鲍文奎计划的第三代小黑麦品种的目标是,育成适宜于肥水条件较好的平原小麦主产区种植的品种。为此,从1989年秋开始,他在我国小麦主产区黄淮平原的南缘——河南省南阳市郊区建立了一个小黑麦选种基地。小黑麦的育种进入为平原麦区培育矮秆、多抗、高产品种的第三阶段。鲍文奎曾希望在他有生之年能看到高产、优质、多抗的八倍体小黑麦新品种,一个新的细粮作物在小麦产区普及开来。遗憾的是,1995年9月15日,他因突发脑溢血在北京逝世。

鲍文奎是一位正直、爱国的学者。他在现代分子生物学处于萌芽阶段的1950年,毅然放弃在美国继续从事微生物生化遗传研究的大好机会,义无反顾地回到刚刚诞生、百废待兴的新中国,并决心为祖国的农业科技发展作出自己的贡献。他一干就是一辈子,由于特殊的时代,他一生遇到科学上和政治上的重重困难,受到无数的挫折和委屈,但他从未动摇过为祖国作贡献的信念。他曾多次对自己的学生说:“祖国是一个人的根……,中国的老百姓太不容易了,我们要为他们能吃饱肚子做些事”。他在68岁高龄时加入中国共产党,这也反映出他一生对党、对祖国、对人民的热爱。

鲍文奎也是一位执着的科学探险家。其实,他1949年在美国时,就读到了1948年前苏联关于孟德尔—摩尔根遗传学大辩论的文集。他深知李森科学派是激烈反对搞多倍体工作的,但他认为多倍体可使作物在物种一级起变化,这比在品种一级起变化的一般育种工作要深刻得多。因此,尽管他知道这个课题的难度很大,风险很大,但他仍决定在这个领域进行探索,结果他将毕生精力贡献给了我国植物多倍体遗传和育种研究。也许,随着科学技术的不断发展,100年或200年后,当人类可以在基因组水平任意操纵植物多倍体时,人们会更加敬仰鲍文奎这位执着的植物多倍体育种探险家。

鲍文奎更是一位思想深邃的智者。他自幼勤奋好学,读高中时,便对生物学发生兴趣,常与同学讨论达尔文进化论问题。知名学者李先闻在自传中回忆对鲍文奎的印象时写到:“他两眼炯炯有光,一副聪明相,是有天才的人,他对于数学有高深的造诣,不大爱说话……”。鲍文奎习惯于在深夜博览群书,不仅是生物学,也包括哲学、历史、文学等等。他在70多岁的时候,还在尝试将耗散结构理论与小黑麦遗传育种结合起来。也许是经历太多坎坷和磨难的缘故,鲍文奎特别善于思考,他不仅知识面宽,而且思想深邃,充满着智慧。与他接触或听过他报告的人多对此印象深刻。2009年1月,北京大学前校长许智宏院士在“全国植物分子育种学术研讨会”上致辞时,还亲切地回顾了鲍文奎在20世纪80年代一次会议上提醒人们注意不同植物基因在不同遗传背景下发挥作用的场景:鲍文奎当时用一个形象的比喻来说明这个问题,他说:“植物的基因组好比一个单位,如果将一个单位的门卫换了,可能对这个单位的运转影响不大,但是如果将这个单位的党委书记换了,则可能整个平衡被打破,这个单位的运转可能变好,也可能变得更糟”。当前,我们在利用现代分子生物学技术操作基因时,不是越来越认识到不同基因之间平衡的重要性吗?鲍文奎正直、爱国、勤奋好学并善于思考的为人品格,不畏艰险、百折不挠、坚韧不拔探索科学真理的职业精神,将永远鼓舞、激励后人。



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