我算是做葡萄栽培和生理的出身,硕士博士的研究方向都基本是生理和果实品质,博士后在Stellenbosch大学葡萄酒生物技术研究所做葡萄分子生物学,糖分累积的内容断断续续做了15年,现在还在做。
我的国际合作比较多,也较熟悉熟悉国外主要实验室的研究方向,由于做栽培的需要,从04年就开始断断续续地收集和引进品种,先是李健强教授弄进来的美国欧 美杂交品种,从刘崇怀研究员那里引进了不少,从严大义教授那里买过一大批,从沈育杰所长那里引进了一批山葡萄和山欧杂交系。
到了2006年左右,我开始觉得不做育种,实验室未来可能会没前途,因为民间和公司化的栽培技术开始突飞猛进,实际的栽培技术水平已经把大学甩在后面。大 学的路子在2005年左右还是以单基因克隆为最热的方向,但与实际生产集合并不紧密,我的理解:作为一个应用学科,如果不能对实际生产产生推动,将越来越 难于获得经费资助。
2007年我去美国参加了加州的育种项目优系评估,第一次知道了人家的商业化育种是怎么搞,大体是个什么样的路子。2007年我还去以色列看了他们的育 种,Avi也来中国讲过报告,他也给了我一些育种材料。2008年我去美国休学术假,那时邱文平教授他们已经拿到了一些欧美杂交后代,并且在做全面的评 估。我观察了研究型实验室如何与育种相结合。相对应,从2005年起,我的实验室由代谢途径多基因克隆与表达研究,转向了组学,2008年第一篇组学 paper问世,组学与育种的结合慢慢开始展现出新的机遇。期间,被李健强教授忽悠(他管我们院的研究生),招了一个阿富汗的研究生,穆斯林不能研究葡萄 酒啊,分子生物学又不会,也就干杂交育种吧。除了在我们自己地里做杂交,还跑到李绍华教授的地里做,得特别谢谢绍华老师,范培格老师还给我们提供过花粉。 我脸皮厚,赖着Avi用国际快递给我们寄过花粉。徐卫东给过我相当数量的日系品种,给我当育种材料。我还短期参加过徐海英老师的育种团队,做了一点外围的 工作,更重要的看他们怎么执行育种的流程。为如何搞育种的事,还和刘国杰教授商量过,他也教了我不少东西。
就这么有一搭、没一搭地摸索着做,基本每年都改进点,和我们做栽培以及对引进的育种资源品种进行评估一样。育种其实和做任何研究一样,有长性、能坚持是最 重要的。就像我们在上庄试验站的地从2006年大家兴致勃勃地分地,坚持下来年年努力地里干的没剩下几个,我们的老孙同志,从给整个果树系管地,也变成只 帮我们实验室干。我和研究生投入的时间和费用,肯定是最高的,基本是个试错的过程,没东西拿出来的时候,就得低头拉车,好在我有很好的栽培和生理的背景。 干了几年,我们的品种商品学研究也起来了,一个桶,从育种到商品学研究市场需要的品种,到转录组、蛋白质组和代谢组的基础支撑,慢慢地桶板一块一块放到一 起了,一个小但能装水的桶有点形了。
这些年我的体会是:大学没有农科院的成熟的人力资源和大量的地,更适合规模化和以商业前途为基本目标,结合少量实用型研究目标的育种,在拼量上有明显的优 势;985大学,人员流动快,地少,但年轻学生的创新能力和创新欲望比农科院的人力资源强,基础研究的支撑也可能更好些,适合快速结合新的基础研究成果, 集中资源,兼顾研究目标和实用成果的育种实践。
下面的故事,要从2009年,我和Moshe一起出差的长谈说起。
我和摩西的旅行从北京开始,三个小时飞到昆明,在昆明住了一夜,然后3、4个小时的汽车,路上是连绵的山峦,返程同样如此,于是一路上不断地谈话和学术交 流,形成了我们的一些共同的看法。话题从摩西的经历说起,他的博士研究生研究领域是植保,在1995年左右得到园艺学的position之后,很快就进入 了育种,不仅是无花果,他还做苹果和梨的育种,甚至还做过一点桃的育种。我们谈话的时候已经进入了组学时代,两边都在组学的路上狂奔。实际上组学实验室越 来越依赖大型的研究平台与仪器设备,基因组、转录组、蛋白质组基本上都不是单个PI的实验室能做的,仪器贵而且更新也很快。农大N年前就买过测序仪,但利 用率很低,全校的测序工作基本上是依靠公司完成的,无论对很少的几个序列还是组学这样的大信息量的东西都是如此。我们的蛋白质组研究从一开始就是在学校的 985大平台上实施完成的,现在制备抗体、蛋白质组等等的服务比实验室自己做效率要高很多,而且比自己做更便宜,那么单个的PI实验室的主导试验内容应该 是什么?
很多实验室做基因克隆和转基因功能验证,问题在于大量这样的工作对实际生产的助力有多少?转基因作物除了极少的情况,实际是很难为消费者所接受,你也许验 证了一个基因在特定情况下的功能,但对于复杂的表达与信号系统,面对综合性的环境和内外条件的影响与调控,其研究意义和价值受到很大的局限。整体上不是高 通量时代的想法。
以组学为代表的高通量技术,为育种的腾飞提供了一个难得的机遇,育种由主要凭长期累积的经验,变成越来越依靠生物学大数据,从组学到做育种是水到渠成,又 是相辅相生,育种的周期正在快速缩短。高通量时代的育种,远比开发和提供基因标记辅助选择这样的辅助性工具的意义深远和广阔得多,这是一条新的道路,是真 正的蓝海,也是我的博士后导师所说的“上游的水”。
实际上,不做育种的实验室基本上是没有长远未来的实验室,因为栽培技术日益完善、简化和标准化,大学和研究所所提炼和推广的基本是国外的栽培模式或国内技 术能手和农户创造、改良的栽培模式,在创新力上已经落在实际生产的后面。即使栽培研究要想进一步明白机理,也很大程度上需要用到组学。在我看来只有2个方 向当前有生产的最强烈需要,一个是新品种,另一个病害的解决方案,其实病害控制我也尝试过,从2005年左右就开始做灰霉,一直做到近年的葡萄病毒病和干 部病害,这个方向以后有机会我再谈谈十年的感受。
做育种最大的好处是构建了组学研究的群体,在研究材料上较好地适应了高通量时代的要求,特别是现在测序越来越便宜,群体后代表型的差异与调控的机理研究由 梦想变成了现实,应用遗传学进入了一个新时代,而不做育种,面对日益便宜的组学工具如同突然买得起一张前所未有的捕鱼大网,但你没有一个属于自己的池塘、 湖面或海域。我的幸运在于,这两者我都有,超过十年的准备,真是没有白干。
下次说说我是具体怎么干的,这些年的试错与收获。
圣果神话
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