王 輝

袁隆平院士曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“一粒糧食能救一個(gè)國(guó)家，也可以絆倒一個(gè)國(guó)家?！边@是國(guó)家安全非常重要的一個(gè)“砝碼”。10月16日是第40個(gè)世界糧食安全日，主題為“齊成長(zhǎng)、同繁榮、共持續(xù)，行動(dòng)造就未來(lái)”。糧食安全的初級(jí)階段是解決吃得飽的問(wèn)題，第二階段是解決吃得好的問(wèn)題。北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院院長(zhǎng)劉春明認(rèn)為吃得好包括兩個(gè)方面，一是好吃，口味口感好，但更重要的是營(yíng)養(yǎng)好，營(yíng)養(yǎng)平衡。

除了“吃得飽”，“吃得好”也是農(nóng)業(yè)科研人員關(guān)注的問(wèn)題，30多年來(lái)劉春明一直從事植物種子發(fā)育遺傳學(xué)研究，他目前的研究重點(diǎn)是水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)改良和灌漿調(diào)控機(jī)理。他希望為中國(guó)人從“吃得飽”到“吃得好”轉(zhuǎn)變貢獻(xiàn)自己的力量。

民以食為天

“我研究的是植物胚胎與胚乳發(fā)育的分子調(diào)控，這么說(shuō)你肯定不太了解，換個(gè)說(shuō)法就是種子發(fā)育研究，你們可能就容易懂了。”坐在窗明幾凈的辦公室里，劉春明微笑著對(duì)記者解釋他的研究工作。

人類近80%的糧食來(lái)自禾本科作物的種子，包括小麥、水稻、玉米、高粱、燕麥、谷子、大麥等。大多數(shù)單子葉植物的種子的外部是保護(hù)作用的果皮和種皮，內(nèi)部是胚胎和胚乳，單子葉植物種子的營(yíng)養(yǎng)主要累積于胚乳中。他說(shuō)：“人類每天生活離不開(kāi)胚乳，你吃的饅頭包子用到的面粉都來(lái)自胚乳?！?/p>

在植物學(xué)上，胚乳又分為糊粉層和淀粉胚乳兩部分。淀粉胚乳，即我們食用的白米，主要成分是碳水化合物，糊粉層則富含蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素、膳食纖維、鈣、鐵、鋅等微量元素。

但是，水稻在加工過(guò)程中，糊粉層被碾磨掉了，剩下的是淀粉胚乳。經(jīng)過(guò)精細(xì)加工之后的大米，雖然口感好，但長(zhǎng)久食用，會(huì)導(dǎo)致人體維生素、微量元素等攝入量不足，例如缺鐵性貧血癥，維生素B1、B2缺乏癥等。來(lái)自世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全世界三分之一的人口缺鐵；我國(guó)7個(gè)月至7歲的兒童，鐵缺乏癥患病率達(dá)40.3%。

因此，要想獲得齊全的營(yíng)養(yǎng)，食用全米（即糙米）如紫米、黑米等是很好的方式。順著這個(gè)思路，劉春明十多年前開(kāi)始思考：既然糊粉層所含物質(zhì)對(duì)于人體健康如此重要，是否可以把糊粉層加厚呢？如此，不就可以提高稻米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值了嗎？“順著這樣的思路，我們開(kāi)始研究糊粉層是怎么形成的?！?/p>

聽(tīng)上去加厚胚乳糊粉層是一個(gè)很簡(jiǎn)單的事情，但是在科學(xué)研究里遠(yuǎn)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。劉春明帶領(lǐng)的中國(guó)科學(xué)院植物研究所團(tuán)隊(duì)采用化學(xué)誘變技術(shù)，誘變中花11（一個(gè)作物品種）的種子。

他們創(chuàng)建了一種半粒種子篩選體系，并利用這一體系篩檢了36000多粒種子，發(fā)現(xiàn)了2個(gè)糊粉層加厚的變異品系，分別命名為ta1和ta2。普通品種的水稻種子胚乳糊粉層細(xì)胞只有1層，ta1的糊粉層增加到了3～5層細(xì)胞，ta2的糊粉層更厚，有5～10層細(xì)胞。

劉春明

和劉春明預(yù)期的一樣，檢測(cè)中心分析結(jié)果顯示ta1和ta2全米中的蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量比普通全米均有顯著提高，微量元素、維生素的含量比普通白米高3～5倍。

從2012年開(kāi)始，他聯(lián)合山東省水稻研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)，利用這些新創(chuàng)制的種質(zhì)材料與紫香糯1306進(jìn)行雜交，歷時(shí)7年培育出中紫1號(hào)、中紫2號(hào)、中紫3號(hào)、中紫4號(hào)4個(gè)糊粉層加厚高營(yíng)養(yǎng)紫稻品系。

與普通的白米比較，“中紫4號(hào)蛋白質(zhì)增加了20%，脂肪增加了22%，鐵增加了2倍，鋅增加了2倍，膳食纖維增加了3倍，維生素A增加了5倍，維生素B2增加了1倍，維生素B6增加了10倍”，劉春明拿著數(shù)據(jù)圖項(xiàng)認(rèn)真地和記者講解。

2020年9月，在山東東營(yíng)召開(kāi)的第三屆三角洲論壇上，中紫4號(hào)大米出現(xiàn)在論壇的茶歇現(xiàn)場(chǎng)，一碗熱氣騰騰的紫色米粥吸引了不少參會(huì)代表的注意。米粥有一股淡淡的香氣，嘗一口，黏黏的，還有點(diǎn)甜味。

“我們已經(jīng)在多個(gè)地區(qū)試驗(yàn)種植了‘中紫4號(hào)’水稻，但是想要推廣，還要等品種權(quán)批下來(lái)以后?！?/p>

2019年、2020年，“中紫4號(hào)”在山東濟(jì)南、濟(jì)寧、東營(yíng)等沿黃稻區(qū)作春稻種植，畝產(chǎn)可達(dá)450公斤左右，還具有一定的抗鹽堿，抗稻瘟和抗條紋葉枯病等特性。

劉春明和團(tuán)隊(duì)將探索一條從能量型向健康營(yíng)養(yǎng)型轉(zhuǎn)變的水稻育種新途徑，這對(duì)提高水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、改善人民健康水平都具有重要的意義。

流金歲月

“一個(gè)人生活中有很多偶然和必然。對(duì)我來(lái)說(shuō)，學(xué)生物學(xué)純屬偶然，但后來(lái)從事生物學(xué)研究卻有很多必然。”20世紀(jì)70年代末，人們接受的是“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”的觀念，劉春明的高考第一志愿選擇了青島海洋學(xué)院的海洋物理專業(yè)，很遺憾，青島海洋學(xué)院沒(méi)有錄取劉春明。錄取通知單上寫(xiě)的是他沒(méi)有報(bào)考的學(xué)校和專業(yè)——山東師范學(xué)院（現(xiàn)山東師范大學(xué)）生物系。

劉春明讀高中的時(shí)候?qū)W校還沒(méi)有生物課，他對(duì)生物一無(wú)所知，也不知道學(xué)了生物將來(lái)能做些什么。他從爸爸的書(shū)堆里翻出來(lái)一本米丘林遺傳育種學(xué)小冊(cè)子，內(nèi)容是講如何做嫁接，比如把西紅柿和土豆接在一起，上邊長(zhǎng)西紅柿，下邊長(zhǎng)土豆，這本書(shū)激起了他對(duì)當(dāng)時(shí)還一無(wú)所知的生物學(xué)的興趣。

在山東師范大學(xué)遇到的姚敦義教授是劉春明的啟蒙老師，“姚老師的課是我聽(tīng)過(guò)的所有課中最生動(dòng)的，他從不照本宣科，而是在講課中融入很多重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的背景資料和小故事；他也不是簡(jiǎn)單地傳授知識(shí)，而是非常重視講授知識(shí)的獲得過(guò)程”。1984年，劉春明考上了姚敦義教授的碩士研究生，對(duì)剛剛興起的分子遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)非常感興趣。但是當(dāng)時(shí)山東師范大學(xué)的研究條件難以實(shí)現(xiàn)劉春明的研究想法，姚敦義教授便向劉春明推薦了幾個(gè)專家，讓他去請(qǐng)教一下。

揣著姚先生的介紹信，上海中國(guó)科學(xué)院植物生理研究所的夏鎮(zhèn)澳教授向劉春明推薦了許智宏先生。劉春明憑著初生牛犢不怕虎的愣勁把自己的想法與許智宏先生討論完之后，許先生便馬上同意劉春明到他的實(shí)驗(yàn)室做碩士論文研究。兩個(gè)月后，劉春明從山東師范大學(xué)來(lái)到上海市楓林路300號(hào)，開(kāi)始了他的碩士研究生涯。

和學(xué)生團(tuán)隊(duì)合影

“正式把我領(lǐng)進(jìn)科學(xué)之門(mén)的是許智宏先生，而以后多年的共事和合作，使我們成為忘年之交?！眲⒋好髦钡浆F(xiàn)在，在思考一些重大科學(xué)問(wèn)題的時(shí)候，還是喜歡同許智宏先生交流一番，聽(tīng)聽(tīng)他的建議。從許智宏先生那里，他學(xué)會(huì)了觀察和對(duì)非預(yù)見(jiàn)性試驗(yàn)結(jié)果的追蹤精神。

1989年，國(guó)家人事部專家司向新加坡國(guó)立大學(xué)派遣生物工程方面的研究人員，經(jīng)許智宏先生的推薦，劉春明以Visiting Scientist（訪問(wèn)學(xué)者）在新加坡國(guó)立大學(xué)分子與細(xì)胞生物學(xué)研究所（IMCB）工作三年。三年期滿時(shí)，他對(duì)做研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，也第一次有了做博士的欲望。

“這是一個(gè)讓我猶豫了6年的決定。也許對(duì)有些人來(lái)說(shuō)挺浪費(fèi)時(shí)間的，但對(duì)我來(lái)說(shuō)是完全值得的?！睂?duì)劉春明來(lái)說(shuō)，沒(méi)有任何其他職業(yè)能夠像做科學(xué)這樣需要自由地追蹤自己的好奇心，通過(guò)思考和研究找到問(wèn)題的答案?！皩?duì)植物世界的好奇，使我有了永遠(yuǎn)做不完的問(wèn)題?！?/p>

1996年6月，劉春明順利在英國(guó)John Innes Center/UEA拿到博士學(xué)位。他在美國(guó)俄克拉何馬州立大學(xué)三年博士后研究之后，受聘于荷蘭瓦赫寧根大學(xué)國(guó)際植物中心擔(dān)任種子發(fā)育實(shí)驗(yàn)室主任和高級(jí)研究員，也成為瓦赫寧根大學(xué)第一位獲得永久職位的學(xué)者。

2005年年底，劉春明放棄了收入頗豐的荷蘭職位，受中國(guó)科學(xué)院植物研究所邀請(qǐng)正式回國(guó)，主持籌建信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與代謝組學(xué)研究中心并擔(dān)任主任?！霸趪?guó)外漂游的16年里，我先后在新加坡、英國(guó)、美國(guó)和荷蘭學(xué)習(xí)、工作過(guò)，既經(jīng)歷過(guò)痛苦的掙扎，也有過(guò)成功的喜悅，這是一段十分難忘的經(jīng)歷和歲月?！弊罱K選擇回國(guó)源自他一直以來(lái)的家國(guó)情懷。

種子改變世界

回國(guó)后的劉春明先后擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與代謝組學(xué)研究中心主任、中國(guó)科學(xué)院植物分子生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)。具有豐富科研工作經(jīng)驗(yàn)的他，在協(xié)調(diào)組織全國(guó)主要糧食作物育種、種質(zhì)資源保護(hù)、重要基因克隆、重要栽培技術(shù)發(fā)掘、重要新品種培育等方面積累了一些科研管理經(jīng)驗(yàn)。2020年6月，劉春明出任北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院院長(zhǎng)。

優(yōu)良的種子是農(nóng)業(yè)的“核心”。能不能掌握好選種、生產(chǎn)、加工技術(shù)，能不能把優(yōu)質(zhì)品種推廣到田間地頭，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的糧食安全和人民的溫飽問(wèn)題。

當(dāng)前，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院正圍繞作物遺傳與分子研究、數(shù)字化與智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工與營(yíng)養(yǎng)健康、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理四大專業(yè)方向，推進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展?！氨本┐髮W(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院的設(shè)置跟一般的農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院的定位不一樣，它需要跨學(xué)科的全方位發(fā)展?！眲⒋好髡J(rèn)為未來(lái)的農(nóng)業(yè)需要提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值，提高農(nóng)民種地的積極性，“我們要搞好加工、運(yùn)輸、銷售等各個(gè)方面的工作，要把科技與農(nóng)民的生活聯(lián)系起來(lái)，增加農(nóng)民收入，使農(nóng)民真正受益”。

在田野里指導(dǎo)學(xué)生

劉春明曾經(jīng)在世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)荷蘭工作7年，荷蘭的高科技農(nóng)業(yè)給他留下了非常深刻的印象。中國(guó)農(nóng)業(yè)想要變強(qiáng)，就需要積極求變，而創(chuàng)新是唯一的突破口?！?0年、20年之前我們的科學(xué)技術(shù)研究是跟蹤為主，但現(xiàn)在我們必須引領(lǐng)，靠跟著別人，你永遠(yuǎn)是被動(dòng)的?！眲⒋好飨Ｍ梢砸恢弊穼ぷ约旱睦砟?，在水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)改良方面耕耘。

展望未來(lái)，劉春明將帶領(lǐng)北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院在原創(chuàng)性的科學(xué)研究上做更多的工作，中國(guó)的農(nóng)業(yè)需要用更多更好的創(chuàng)新引領(lǐng)，“作物科學(xué)還有很多奧秘等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)”。