□ 劉 佳

在湖南師范大學(xué)，坐落著我國目前唯一一個以“淡水魚類”命名的國家重點實驗室——省部共建淡水魚類發(fā)育生物學(xué)國家重點實驗室。實驗室走廊的宣傳欄里醒目地寫著16個大字：腳踏實地、探索創(chuàng)新、持之以恒、水到渠成。

這是實驗室主任劉少軍字斟句酌之后制定的“室訓(xùn)”。就在2019年年初，他領(lǐng)銜的“淡水魚類遠緣雜交關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目被授予2018年度國家科技進步獎二等獎，打破了國際同行對魚類遠緣雜交不可育的認知藩籬。這是他第二次以第一完成人身份榮獲國家科技進步獎二等獎?！翱蒲幸獎?chuàng)新，跟著別人搞沒用。魚類良種創(chuàng)制是無止境的，沒有最好，只有更好。”劉少軍自信地說。

家中兄弟姐妹，他是唯一一個名字里不帶“魚”的，卻是個十足的“魚癡”，微信名都取作“fishfamer”。在科研的江湖中，他就像一個“漁夫”，以勤懇創(chuàng)新為風帆，出沒在風波里，“捕撈”起一份惠民的事業(yè)。

織出遠緣雜交技術(shù)網(wǎng)

19世紀，“現(xiàn)代遺傳學(xué)之父”孟德爾對7對性狀的豌豆（2n=14）進行了近緣雜交試驗。由此而形成的經(jīng)典孟德爾遺傳定律成為歷代生物學(xué)家的“寶典”，但這一“寶典”在面對遠緣雜交育種時卻有些力不從心。

遠緣雜交與近緣雜交當然不只是一字之差。無論是從親緣關(guān)系出發(fā)，還是在染色體數(shù)目角度上，二者的遺傳規(guī)律都存在本質(zhì)的差別?！伴L期近交容易導(dǎo)致品種退化，出現(xiàn)生長速度下降、抗性降低、繁殖力降低等不良現(xiàn)象?！眲⑸佘娊忉尩?。但遠緣雜交則不同，作為種間、屬間乃至親緣關(guān)系更遠的生物類型個體之間的雜交，它可以使不同物種的基因組組合在一起, 導(dǎo)致雜交后代的表現(xiàn)型和基因型都發(fā)生改變。在基因型方面，遠緣雜交能導(dǎo)致后代DNA結(jié)構(gòu)（如DNA重組及變異）和基因表達發(fā)生變化；在表現(xiàn)型方面，遠緣雜交能導(dǎo)致后代在外形、生長速度、食性、存活率以及抗病能力等方面發(fā)生變化。要知道，基因型和表現(xiàn)型的改變是遺傳育種的重要基礎(chǔ)。放到魚類良品培育上來說，通過遠緣雜交可以形成遺傳變異且兩性可育的二倍體和四倍體魚品系，在生物演化和魚類遺傳育種方面具有重要意義。

“世界上形形色色的魚類有3萬多種，它們的形成是不是與雜交和多倍體變化有關(guān)，這是值得研究的科學(xué)問題?！痹掚m如此，劉少軍也深知，在魚類遠緣雜交的遺傳規(guī)律和繁殖規(guī)律方面，長期以來一直缺乏系統(tǒng)的理論和技術(shù)支撐，要鉆研出眉目來并不容易。“淡水魚類遠緣雜交關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目的一個可貴之處就是揭示了魚類遠緣雜交主要遺傳和繁殖規(guī)律。

為了把規(guī)律摸清楚，劉少軍主持設(shè)計并系統(tǒng)開展了37種不同組合的魚類遠緣雜交實驗，進一步開展了自交、回交、雜交、雌核發(fā)育等實驗，創(chuàng)建了132個群體或品系。以這些樣本為基礎(chǔ)，他們在染色體水平上揭示了魚類遠緣雜交遺傳規(guī)律。通俗地說，當母本染色體數(shù)大于父本染色體數(shù)時，可形成同源四倍體魚、二倍體魚品系；當母本染色體數(shù)等于父本染色體數(shù)時，可形成異源四倍體魚、二倍體魚品系；當母本染色體數(shù)小于父本染色體數(shù)時，則難以形成存活后代?！拔覀兪状伟l(fā)現(xiàn)了雜交魚中具有嵌合基因，而且能夠穩(wěn)定地遺傳和表達下去?！绷顒⑸佘娦牢康氖牵蛨F隊在基因組、轉(zhuǎn)錄組和FISH等水平上解析了雜交魚遺傳特性。以雜交魚中具有嵌合基因為例，這能夠降低亞基因組之間不協(xié)調(diào)性，有利于雜交品系形成。他們還進一步闡明了雜交魚DNA和基因表達變異能引起其繁殖、外形、食性等變化；證實了雜交導(dǎo)致ChordinA基因變異是金魚雙尾形成主要原因；并利用基因編輯技術(shù)對色素、生長、生殖等相關(guān)基因功能進行了研究。

但對劉少軍團隊來說，他們更想回答的一個問題是遠緣雜交究竟能不能形成可育品系。他認為，生殖隔離對于維系物種數(shù)量的平衡的確發(fā)揮了重要作用，但是物種在演化過程中，有物種的滅亡，也有新物種的誕生。通過遠緣雜交，克服生殖隔離，形成新物種的可能性是存在的，尤其在魚類中，這種可能性很大。

這一觀點并非空中樓閣，而是經(jīng)過了大量實驗的檢驗。他們發(fā)現(xiàn)：異源四倍體魚（4n=200）的形成機制在于異源二倍體魚（2n=100）產(chǎn)生二倍體配子；同源四倍體魚（4n=200）的形成機制在于異源四倍體魚（4n=148）產(chǎn)生同源二倍體配子和同源三倍體配子。而這些特殊配子形成與早期生殖細胞融合及核內(nèi)復(fù)制等有關(guān)?！斑h緣雜交能形成可育品系”，劉少軍團隊用事實證明了這一點，他們創(chuàng)制了一系列可育的四倍體魚和二倍體魚品系，為遠緣雜交形成新物種提供了重要證據(jù)?！斑@些品系具有非常清晰的遺傳背景，是研究生物學(xué)各種特性的極好材料?！眲⑸佘娮院赖卣f。

榮獲2018年度國家科技進步獎二等獎

江湖響徹漁歌子

劉少軍自認科研“漁夫”。

20世紀80年代開始，他就已經(jīng)著手研究魚類遠緣雜交和染色體倍性操作了。對劉少軍和他的團隊來說，每一個新魚種的出現(xiàn)都像是一場奇跡。他們在選擇遠緣雜交研究親本時，往往以鯽魚、鯉魚、團頭魴（俗稱鳊魚）、鲌魚、草魚等非常普遍的經(jīng)濟魚類為主。這些魚更容易出現(xiàn)在人們的食物譜系里，劉少軍希望能夠從這些“親民”魚種中取得更大的突破，讓人們吃到更多更好的魚?！耙郧白鲷~類研究是為了攻克‘吃魚難’問題，現(xiàn)在要解決的是如何才能‘吃好魚’問題?！?/p>

劉少軍希望能夠通過遠緣雜交實現(xiàn)這一目標。每年3到6月，是魚類產(chǎn)卵的季節(jié)。一般情況下，這些魚類產(chǎn)卵會從凌晨四五點開始。為了更詳盡地觀察魚類產(chǎn)卵的情況，每逢這個時節(jié)，但凡身在長沙，他都待在實驗基地里跟著魚作息。他需要一次次從成百上千條雜交魚里收集珍貴的精液、卵子，小心翼翼放進培養(yǎng)皿里。在遠緣雜交后代可育率很低概率的情況下，一年能做一兩個魚類遠緣雜交組合就已經(jīng)很不容易了。而這些雜交后代中，每代至少需1年才能性成熟，有的需要兩年、甚至4年及以上才能性成熟，研究才能接著做下去。而且，魚類遠緣雜交后代中可育的雌性和雄性個體數(shù)目非常少，即使是可育的后代，一般精液和卵子質(zhì)量也非常差，從數(shù)以千計中能找出幾十條就很幸運了。

沒有什么捷徑可以走，劉少軍只能帶著團隊精心設(shè)計、耐心收集。就這樣，靠著積少成多，他和團隊在近30年時間內(nèi)做了37個雜交組合，其中28個組合能夠形成存活后代。也因此，他們才能夠揭示出遠緣雜交的相關(guān)遺傳和繁殖規(guī)律，為他們在國際上首次建立起適合于魚類遠緣和近緣雜交的一步法育種技術(shù)和多步法共性育種技術(shù)等奠定了重要的基礎(chǔ)。

所謂“一步法育種關(guān)鍵技術(shù)”，指的是在雙親染色體數(shù)目相同前提下，研制具有雜交優(yōu)勢F1群體。遠緣雜交魚繁殖率極低，只有萬分之一的幾率，“多步法育種關(guān)鍵技術(shù)”的“多步”則表現(xiàn)為首先需要突破遠緣雜交F1難以生殖的瓶頸，然后定向創(chuàng)制可育四倍體魚和二倍體魚品系，從而利用新建品系進一步研制優(yōu)良三倍體魚和二倍體魚。

如何利用這些技術(shù)來育種？劉少軍舉起了例子。他和團隊曾經(jīng)采用紅鯽做母本、用團頭魴做父本進行雜交。第一代后代連續(xù)養(yǎng)了兩年才性成熟，其中有上千條魚是可育的候選對象。到第二代后代時，精心培育出了幾十條可育的實驗魚。一代代做下去，這個同源四倍體鯽魚已穩(wěn)定繁殖第13代了，形成了一個新型的同源四倍體魚品系。這是世界上首例通過遠緣雜交途徑研制出的兩性可育的同源四倍體魚品系。

“像養(yǎng)崽一樣，天天看著?！眲⑸佘娪窒肫甬敵跛麄冏鰧嶒灂r小心翼翼又心存期盼的樣子。但當這些“崽”真的壯大起來，他們也像家長看到孩子的優(yōu)秀成績單時一樣欣慰。

至此，他們可以斬釘截鐵地宣告：這些技術(shù)的提出真正為魚類雜交育種提供了具有指導(dǎo)意義的共性技術(shù)，避免了只偏重雙親優(yōu)勢互補來設(shè)計雜交組合的盲目性和不確定性，提高了雜交育種設(shè)計的預(yù)見性、可行性和存活率。

有了多步法育種技術(shù)，劉少軍和團隊研制出了3個新型四倍體魚品系，并用新型和改良四倍體魚品系制備了湘云鯽2號、新型三倍體鯉等優(yōu)良三倍體魚。而在創(chuàng)制的11個二倍體魚品系中，他們首次發(fā)現(xiàn)和證明了鯉—鯽—金魚形成途徑，形成了新型鯽魚和金魚種質(zhì)資源，并利用魴鲌品系研制了雜交翹嘴魴。與此同時，他們利用一步法育種技術(shù)研制的鳊鲴、鲴鲌、合方鯽等優(yōu)良魚類，也引起了廣泛關(guān)注。

“它們不但具有外形整齊一致、生長快、抗逆性強等共性優(yōu)點，而且在肉質(zhì)、含肉率、食性等方面展現(xiàn)了各自特色?！痹趧⑸佘娍磥?，自家的“崽”是無愧于“優(yōu)良”這一評價的。

湘云鯽2號、雜交翹嘴魴、鳊鲴雜交魚、合方鯽，已經(jīng)獲得國家級水產(chǎn)新品種證書，并推廣到大湖水殖股份有限公司（上市公司）等企業(yè)，通過“良種良養(yǎng)”進行產(chǎn)業(yè)化推廣，受到廣大養(yǎng)殖戶和消費者的歡迎。2005年—2018年，大規(guī)模生產(chǎn)上述4個優(yōu)良品種等82.3億尾魚苗；累計推廣面積6780多萬畝，形成間接經(jīng)濟效益357.6億元，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟和社會效益。劉少軍和團隊的研究，終于在江湖上奏響了一曲動人的漁歌。

傳承“魚事業(yè)”

湖南是魚米之鄉(xiāng)?！懊自菏俊痹∑浇鉀Q了人們的溫飽問題，“魚院士”劉筠則讓老百姓餐桌上了多一條魚。

這位“魚院士”正是劉少軍的父親。1953年，劉筠院士一手創(chuàng)立了省部共建淡水魚類發(fā)育生物學(xué)國家重點實驗室的前身。20世紀60年代，他帶領(lǐng)團隊為解決草魚為代表的四大家魚的人工繁殖難關(guān)做出了重要貢獻，為解決當時我國“吃魚難”的問題做出了重要貢獻。20世紀80年代，他在脊椎動物中首次建立了異源四倍體魚品系并制備了優(yōu)良的三倍體湘云鯽（鯉）。但異源四倍體鯽鯉存在繁殖率低、生長速度慢等不足之處，1999年，劉少軍開始主持異源四倍體鯽鯉遺傳改良研究。經(jīng)過連續(xù)20年的研究，他提出了無須染色體加倍處理的雌核發(fā)育技術(shù)，建立了雌核發(fā)育二倍體鯽鯉克隆體系（G1-G10），并用其大規(guī)模研制了具有產(chǎn)精量多，產(chǎn)卵率高，生長速度快、抗逆性強等優(yōu)點的改良四倍體鯽鯉品系，解決了大規(guī)模生產(chǎn)三倍體魚需要大量四倍體魚難題；另外還研制了改良二倍體紅鯽；用改良四倍體鯽鯉與改良二倍體紅鯽等交配大規(guī)模制備了具有生長速度快、肉質(zhì)鮮嫩、抗逆性強、不育等優(yōu)點的湘云鯽2號等改良三倍體魚。

團隊合影

從“吃魚難”到“吃好魚”，省部共建淡水魚類發(fā)育生物學(xué)國家重點實驗室凝聚了父子兩代人的心血。“父親對我影響很大，從小我就經(jīng)常跟著他去池塘邊觀摩和學(xué)習(xí)養(yǎng)魚的技術(shù)，基本上每天早上6點準時出發(fā)，而這個習(xí)慣我也一直保持至今?！眲⑸佘娬f。至今，他每天都要在基地巡池兩三次，數(shù)十年如一日，練就了一雙“火眼金睛”，總是能一針見血地指出其中的問題。2008年冰災(zāi)，劉少軍帶著團隊堅守在基地，每天帶頭破冰，給“魚崽”們創(chuàng)造更好的生存條件，使很多魚類雜交魚品系等寶貴的魚類資源材料得以保留下來。

身教重于言傳。在劉少軍的影響下，他的學(xué)生們都不會偷懶、不會耍小聰明，在科研中，粗活細活都是一把好手，既能下水打魚、又能熟練掌握現(xiàn)代高科技生物學(xué)技術(shù)，成為“下得了池塘，出得了廳堂”的優(yōu)秀學(xué)生。在繼承與發(fā)揚中成長起來的劉少軍，希望省部共建淡水魚類發(fā)育生物學(xué)國家重點實驗室將“漁夫精神”一直貫徹下去。

實驗室走廊上醒目的16字室訓(xùn)，劉少軍和團隊對其內(nèi)涵都達成了一致。育種研究屬于實驗科研，“腳踏實地”指的是必須要遵循其中的特點和規(guī)律，以海量實驗作為研究基礎(chǔ)，沒有捷徑可循；“探索創(chuàng)新”明確提出，要敢于向傳統(tǒng)觀念挑戰(zhàn)，只有不斷創(chuàng)新，才有可能取得突破性成績；做科研要注重平時一點一滴的積累，艱苦努力需“持之以恒”；同樣的，做研究要沉得住氣、耐得住寂寞，保持不卑不亢的心態(tài)，終會迎來“水到渠成”的成功。

“我們立足于國家漁業(yè)整體發(fā)展及湖南漁業(yè)千億產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，結(jié)合湖南的資源優(yōu)勢，圍繞魚類遠緣雜交等技術(shù)形成可育品系的遺傳、繁殖機制關(guān)鍵科學(xué)問題設(shè)立魚類生殖發(fā)育及遺傳育種、魚類重要生物學(xué)性狀形成機制和魚類健康養(yǎng)殖3個研究方向?！眲⑸佘娬J為，實驗室研究方向要明確，但學(xué)生們應(yīng)該保持好奇心，去探索“未知領(lǐng)域”?！扒安痪?，有一個美國做魚類研究的教授主動聯(lián)系我們，跑過來學(xué)了兩天我們做魚類染色體的技術(shù)。”劉少軍為此感到十分自豪，這個技術(shù)就是劉少軍帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)過多年的探索總結(jié)出來成熟可行的技術(shù)。

法國國立農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所專家一行來訪留念

作為團隊靈魂人物，劉少軍極為注重學(xué)術(shù)交流，他不僅是Frontiers in Genetics、Marine Biotechnology編委，還作為發(fā)起人之一召集了“海峽兩岸魚類生理和養(yǎng)殖”學(xué)術(shù)會議（已辦八屆），并組織了“動物遺傳育種及健康養(yǎng)殖學(xué)術(shù)研討會”等多個全國性學(xué)術(shù)會議。他出版的《魚類遠緣雜交》被中國科學(xué)院院士桂建芳評價為“水產(chǎn)學(xué)研究領(lǐng)域不可多得的原創(chuàng)性著作”，印度科學(xué)院院士Pandian T.J還采用其論文結(jié)果作為自己專著的封面圖。

不知不覺中，實驗室逐漸形成一支系統(tǒng)開展魚類雜交育種及健康養(yǎng)殖的高水平科研團隊，“淡水魚類遠緣雜交關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果被認為“居同類研究國際領(lǐng)先水平”；“淡水魚類發(fā)育生物學(xué)創(chuàng)新研究團隊”獲“全國專業(yè)技術(shù)人才先進集體”等榮譽。多年來，劉少軍以第一或通訊作者在PNAS等期刊發(fā)表SCI論文120篇，也使實驗室成為國際上雜交魚及雜交動物領(lǐng)域發(fā)表SCI文章最多的團隊。

“為我國魚類遺傳育種和健康養(yǎng)殖提供系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐；研制一批優(yōu)良魚類品種，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)魚類健康養(yǎng)殖模式；建成淡水魚類發(fā)育生物學(xué)研究的重要平臺，推動實現(xiàn)湖南千億漁業(yè)產(chǎn)值目標，促進湖南乃至全國現(xiàn)代漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?！笔〔抗步ǖ~類發(fā)育生物學(xué)國家重點實驗室獲批建設(shè)以來，這就是劉少軍團隊明確要追尋的目標?！皻w根結(jié)底還是，讓人們吃好魚，吃放心魚?！眲⑸佘娫俅螐娬{(diào)。