礼赞·科学家精神 | 孙宗修:品学兼修,宗心为稻

发布时间:2023-12-05  来源:  阅读量:

孙宗修,中国水稻研究所研究员,博士生导师,水稻生物学国家重点实验室原主任。长期从事水稻遗传学、生物技术等方面研究,编著出版专著3册,发表论文200余篇。获国家科技进步奖、国家自然科学奖、农业部科技进步奖、浙江省科技进步奖等,被联合国信息系统授予发明创新科技之星奖。

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2004年4月9日,孙宗修研究员(右1)向时任浙江省委书记习近平介绍水稻育种材料情况

孙宗修老师1945年出生于上海,他自幼勤奋好学,善于思考,喜欢花鸟虫鱼,从小立志成为一名生物学家。经过坚持不懈的努力,1962年进入复旦大学生物系,大学期间在中国遗传学奠基人谈家桢等名师的指导下,得到了很好的科学训练,为此后的事业打下了扎实的基础。大学毕业后,他踌躇满志准备大显身手时,赶上了“文革”,被迫下放到浙江黄岩林场劳动八年,但社会动荡并没有阻止他的爱好和成长。文革结束后,他迅速投入到科研工作中,几十年如一日,兢兢业业、潜心研究、攻坚克难、奋勇创新,在水稻光温敏不育系、水稻农杆菌介导的转基因技术等领域作出重大贡献,同时他还组织筹建了中国第一个单一作物国家重点实验室-水稻生物学国家重点实验室。

水稻光温敏不育系鉴定行业标准的制定者

两系法是继三系法之后的第二代杂交水稻制种方法。育种家巧妙地利用两系不育系可在特定环境下实现育性转换的特点,实现不育系一系两用,长日照下,不育系和恢复系进行杂交,生产杂交稻种子,短日照下,不育系恢复育性,实现不育系的自交扩繁。两系法简化了育种程序,亲本配组自由,较易选育出综合性状优良杂交水稻新组合,进一步促进了水稻杂种优势的利用。然而在大规模扩大两系杂交稻生产过程中,由于不育系育性转换有严格要求,而受自然界光温变化环境条件影响,导致制种出现“打摆子”现象,特别是1989年盛夏异常低温,计划的“不育”系变可育系,许多地区制种失败(种子纯度低),给农民和生产企业造成了巨大的经济损失。

面对两系杂交水稻生产上的问题,孙宗修老师在查阅大量文献资料和调查研究的基础上,开创性地提出了同时在控制条件和自然条件下鉴定“光敏核不育系”的思路,并确定了人工气候箱和大田分期播种相结合的育性鉴定方法。1987年起,孙老师带领其团队系统研究了水稻不育系的光温反应规律,首次发现了温度在光敏核不育水稻育性转换中的重要作用,对光敏核不育系在特殊年份和特殊区域出现的制种纯度低或繁种产量不高等现象作出了科学解释,该成果于1992年被国家科委列为我国具有独创性和突破性的基础研究重大成果,1993年获农业部科技进步二等奖,1996年获联合国信息促进系统发明创新科技之星奖,1999年获国家自然科学三等奖。同时,孙老师还首次提出应用叶色标记测定水稻杂交种纯度的方法,该方法便于监控杂交稻的种子质量,减少因种子质量给杂交稻生产造成的损失,确保水稻生产的安全。 

2006年,孙老师在归纳总结光温敏鉴定数据和调研水稻主产区气候条件的基础上,广泛征求育种专家的意见建议,主持制定了不育系鉴定的农业部行业标准“水稻光、温敏雄性不育系育性鉴定规程”。同时,利用当时所里国内特有的人工气候箱条件对各地大量新选育的不育系开展鉴定,提出和坚持“四项基本原则”(即保护知识产权、不扩散种子,自己不育种,不与其他单位合作鉴定,不要求分享不育系育种成果),保证了鉴定的科学公正。标准的制定和鉴定及一系列不育系光温反应数据论文的发表为我国两系不育系的选育指明了方向,使我国两系法杂交水稻研究走上积极、稳妥的发展道路,避免了因盲目制种给生产造成的损失。2013年,孙老师及其团队参与完成的科研项目“两系法杂交水稻技术研究与应用”获得国家科技进步奖特等奖,这也是2013年度民口方面的唯一一项特等奖。

水稻农杆菌转基因技术的推进者

文革期间,孙宗修老师曾下放到林场劳动。在林场长达八年的劳动期间他一直坚持阅读学习,积淀了丰厚的专业知识。1978年3月,孙老师从林场调到浙江省农业科学院工作,并在第一时间投入到水稻组织培养的工作中,先后建立了幼穗、花药、茎等为外植体的水稻再生体系,为水稻转基因研究奠定了基础。孙老师带领团队改进的花药培养技术推动了相关领域的发展,为多家单位的水稻育种和功能基因组学研究作出重要贡献,还首次将花药培养运用到转基因领域,为快速获得纯合转基因株系开辟了新路径。

1994年,农杆菌介导的水稻遗传转化技术取得了突破性进展,当时基因枪法是水稻遗传转化的主流方法,孙老师敏锐的察觉到了水稻转基因技术新的发展方向,很快组织力量投入到农杆菌介导的水稻遗传转化研究中。经过多年的努力,对水稻转基因的载体构建、受体选择、共培养、分化和移栽等技术环节进行了系统的优化,成功建立了一套高效、快速的水稻转基因技术体系,使粳稻的转基因阳性率达到93%,转基因所需时间缩短到2.5-3个月。为了解决转基因的安全问题,孙老师带领团队在国内率先利用安全的甘露糖代替抗生素和除草剂作为筛选标记,还利用双T-DNA技术获得不含选择标记的转基因植株。为了避免转基因成分的违规扩散,孙老师团队最先对参加全国区試的新品系进行转基因成分检测。

2000年起,孙老师主导建立的水稻转化技术在国内外广泛应用,团队先后向英国洛桑试验站、美国康奈尔大学、阿肯色州立大学、俄亥俄州立大学、香港中文大学以及国内许多院校提供该技术方法。与此同时,孙老师团队还培养了一批转基因技术人才。团队先后应邀到香港中文大学、南京农业大学、中国农科院等单位作技术讲座和现场指导,同时研究团队还接受浙江大学、中国农业大学、天津农学院、江西农业大学、中国林科院亚林所等院校的研究生和博士后学习转基因技术,为推动我国水稻转基因技术的发展作出了巨大贡献。

孙老师团队利用水稻转基因技术平台,与上海植物生理生态所洪孟民院士课题组合作建立了T-DNA插入的转基因水稻突变体库,与美国康奈尔大学吴瑞教授合作构建了AC/DS转座群体。转基因突变体库先后向清华大学(谢道昕院士)、中国科学院遗传所(李家洋院士)与微生物所(方荣祥院士)、浙江大学、南京农业大学等单位发放了数千份次的T-DNA插入的转基因水稻材料用于功能基因和育种研究。

孙老师团队应用转基因技术体系,成功开展了水稻耐盐性、抗病性、耐贮藏和杂交水稻制种等方面研究,获得秸秆中赖氨酸含量比对照提高30%的株系。通过抗除草剂基因的转化,为降低除草剂残留对土壤的污染和杂交水稻的机械化制种进行了开创性研究。首次选育出高表达幽门螺杆菌Hp重要的保护性蛋白抗原的转基因水稻纯系及同时含乳铁蛋白、赖氨酸和甲硫氨酸三种功能基因的转基因纯合株系。与香港中文大学辛世文院士,林汉明教授合作,率先获得了苗期耐纯海水(2%NaCl)、全生育期耐0.7%NaCl的株系。

孙老师团队开展的转基因相关研究先后获得国家自然科学基金、国家863计划、国家973计划、国家973前期研究、国家科技重大专项、浙江省重大专项等项目的资助,也获得了一系列重要成果,相关成果先后于1983年和2006年两次获得浙江省科技进步二等奖。

水稻生物学国家重点实验室的奠基人

上世纪90年代初期,孙宗修老师敏锐地认识到国家重点实验室的建设有助于提高我所的基础研究能力,可以促进水稻科研领域的不断深化和拓宽,提升中国水稻研究所在领域内的学术地位,他大胆萌生了在中国水稻研究所建设一个国家重点实验室的想法,并身体力行开始了实践。

1991年,孙老师邀请了当时负责国家重点实验室选拔的国家基金委相关部门练永宁处长来水稻所考察,向他提出了水稻所希望跻身国重行列的愿望。练永宁处长详细告知了国重评审的程序及各项要求,首先需要建设部级的重点实验室。

1992年,农业部开始新一轮部级重点实验室的选拔,孙老师立即取得所里的支持,提出申报。在规划实验室的研究方向时,他全面考察了解了当下水稻科研的进展和发展需求,提出不要囿于“遗传育种”“生物技术”等范围,要给学科发展一个更广的空间,于是命名实验室为“水稻生物学”农业部重点实验室。在当年的评审中,实验室以排名第一的成绩成功入选,实验室主任为所长熊振民研究员,学术委员会主任为副所长闵绍楷研究员,孙宗修研究员主持日常工作。

1993年,为完善部重点实验室的建设,做到实验室与研究所相对独立这一国家重点实验室的要求,在所领导的大力支持下,孙老师发起了实验室招标,邀请所内外专家担任评审,筛选出品种资源、遗传育种等6个课题组组成“水稻生物学农业部重点实验室”。

在部重点实验室的运行管理中,孙老师一直秉持国重“开放、流动、联合、竞争”的方针,在放手鼓励广开思路精进科研的同时,也坚持对科研能力等的评估考核,吸收有创新的课题组加入实验室的大家庭;如有评估不合格的课题组,也会面临退出实验室的困境。    在当时有限的运行经费中,坚持按成果和开放奖掖优秀课题组,不搞平均分配。资助建立江西东乡世界最北的野生稻原位保存圃、建立海南陵水水稻生物技术实验站、在杭州建设国内第一个高标准的转基因圃;还请来洪孟民院士等知名科学家做开放课题的评委。一系列良好的运行措施,鼓励了一心向学、开放竞争的学术风气,催化实验室产生了水上种稻、光温敏不育、品种资源保存利用等一批在国内有影响力的科研成果。在1996年、1999年连续两轮的农业部重点实验室评估中,皆取得优秀的好成绩。特别是在1996年的评估中,被推荐在部重点实验室经验交流会上作示范发言,并得到增加运行费的奖励。

此后不久,孙老师又开始运筹帷幄,将申报国家重点实验室提上了日程。2000年,孙老师带领颜红岚老师等相关人员走访了北京、上海的优秀国重实验室,学习经验。2001年向农业部争取到以部属实验室的身份,参加科技部国家重点实验室5年一次的评估,正式迈出了申报国重的重要一步。2001年3月,实验室顺利通过了国重评估的专家现场考核;5月,在北京参加评估答辩,在专家提问环节,在孙老师的安排下,实验室的程式华老师、钱前老师和秘书颜红岚老师分别将脆茎稻秆分发给每位评委专家。一折就断的稻秆引起了专家们极大的兴趣,就脆茎、倒伏等纷纷提问,现场效果极佳,评委们对水稻生物学实验室印象深刻。最终在生命科学领域50余个国家重点实验室中,实验室获评良好,顺利通过评估。

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2002年12月25日,孙宗修研究员向科技部副部长程津培等介绍各种水稻新材料

2002年“水稻生物学”被列入了国重下一步建设方向,实验室的步伐又向前进了一步。但是实验室还面临更大的挑战,中科院、大学的相关研究机构,同样可以申报这一方向,而且与其中的佼佼者相比,我们还有一定的差距,特别是在论文水平、人才和仪器上。所以实验室先后邀请了科技部副部长李学勇、程津培和司长彭以琪到实验室考察指导,让主管部门充分看到农口单位的工作状况和发展需求,又积极了解到科技部也鼓励开展联合建设国重的思路。随后,先与中科院遗传所进行沟通,希望联合建设,未能实现。后来,又从科技部得知可与浙江大学农学院联合申报。2003年,在所领导和科研处的支持和帮助下,与浙江大学进行了交流沟通,确定了联合申报。孙老师在确定浙大的合作方时,考虑了浙大农学院在植保领域的人才优势和突出的研究成果,选择这一领域与我们的强项品种资源、种质创新与育种等形成优势互补,使得学科领域进一步完善,整体研究实力有效提升。随后由孙老师牵头着手申报书的撰写,整体的文字工作孙老师亲力亲为,反复修改,经常加班到深夜。直到装订完成后,为了一个新增的经费保障要求,还去农科院大力争取,又重新修改增订文本,终于如期递交了申报书。

2003年是国重申报至关重要的一年。3月,科技部组织的国重专家团队对实验室进行了现场实地考察,为迎接考察,孙老师事无巨细,跑上跑下,选取展示成果和参观点,整理介绍的重点,准备答疑的要点。考察前,还把整个流程一遍遍的梳理和实地预演。考察后由于结果没有直接公布,是否要花大力气继续准备答辩材料,大家都心怀忐忑。关键时刻孙老师鼓励大家不论能不能上,一定要把该做的工作都做好,就算只有一分的可能也要做十分的努力。3月底,SARS流行前夕,实验室收到通知赴京答辩,孙老师带队彻夜准备答辩材料。答辩时,孙老师强调了实验室定位在应用基础研究,着力于技术创新和实用化研究。研究以水稻资源学研究和分子育种为重点,为稻作科技发展提供先进的资源平台、技术平台和理论平台。树立了实验室的独特定位,在一众以中科院和大学为依托的基础研究实验室中显示了鲜明的特色。当时遗传所李家洋院士所在的植物基因组学国家重点实验室在我们实验室前面答辩,作为代表性成果,他详细介绍了发表在Nature上的水稻单蘖基因,作为功能基因组研究领域我国第一篇国际高水平论文,领域影响巨大。钱前老师的团队是该成果的共同研究者,所以这也是我们的代表性成果。在提问环节,专家提出,前面遗传所的标志成果是2003发表在Nature上的单蘖基因,水稻所也说是标志性成果,两个单位的贡献有何区别?孙宗修老师回答,如果没有李家洋高超的分子生物学研究就没有这篇论文,如果没有钱前扎实的经典遗传学理论也没有这篇论文,最重要的是如果没有李家洋与钱前的精诚合作,中国就不可能在Nature发表这篇论文。“开放、联合、流动、竞争”才是重点实验室工作的核心,合作的目的是为了让我国科技力量在国际上争取领先地位,而不应该热衷于论文成果排名的你先我后,将合作变成一锤子买卖。回答赢得了专家的赞许。同年,科技部发文批准建设8个国家重点实验室(国科发基字[2003]464号),水稻生物学国家重点实验室位列其中。

学生和后辈成长道路上的引路人

孙宗修老师平易近人,和蔼可亲,对学生、工人和同事,他都以礼相待,跟每个人交往都是客客气气,从不因身份地位轻视别人。不管是学生、工人还是同事向他请教问题,他都有问必答,有求必应,从不因为问题太简单,而表现得不耐烦,更多的是给予正面地鼓励和建议。同时孙老师还积极倡导同事间和同学间的交流,他自己也经常虚心向学生请教。孙老师谦虚友善、不耻下问的品质深刻影响着身边每一个人,为研究团队营造了一个宽松自由的学术氛围。

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孙老师尊重学生的想法,从不限制学生的课题方向,他鼓励创新思维,积极引导学生自主选择研究方向。无论学生选择什么方向的研究课题,他总能凭借自身开阔的视野和渊博的知识,提出建设性的建议,并千方百计创造条件,帮助学生奋勇前行。课题组每个学生,从论文设计、资料收集、材料选择、开题、实验的具体执行、中期考核到论文完稿,每一个环节都倾注了他的心血。学生的研究方案、项目申请书和研究论文到了他的手里,他都会快速给出修改建议,大到谋篇布局,小到标点符合、遣词造句,事无巨细地修改、润色,甚至代笔。

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孙老师要求学生搞科研一定要亲力亲为,播种、插秧、观察、取样、收种都要全程参与,他也鼓励学生自己动手积累基础性材料。他躬身力行,不管工作多忙,从不缺席实验室的播种、插秧,也经常抽空和学生一起深入田间地头,观察研究材料。孙老师以身作则,处处为学生们做出表率,直到退休,仍坚持在科研一线。

孙老师治学严谨,他经常教诲学生做科研要实事求是,他很少发脾气,但是对于学术不端行为是例外。他为人正直,两袖清风,对自己要求严格,也敢于和不良风气作斗争。遇到不公正、不合规的事情,哪怕和自己无关,即使是得罪领导,他也会仗义执言。孙老师特别抵触请客送礼,不愿接受别人的礼品,为此他不愿把自己的家庭地址告诉别人,实验室的学生很长一段时间不知道他住在哪里。2009年孙老师住院化疗,不少学生去医院看望他,他特别提醒不要带东西过来,并给出花粉过敏、吃不了等各种道理,此后多年每年过年期间学生们提出去看他,他都婉拒,反而经常在学生群里和已经毕业多年的学生就各种问题讨论的火热。

孙老师总是忙忙碌碌,但他对每个学生都极好。每当有新同学加入实验室,孙老师总是亲自带领新同学参观实验室,并用平实幽默的语言介绍实验室的基本情况,帮助新生尽快适应新的环境。学生在学业和生活上遇到困难和问题,他都会想方设法予以解决。只要有机会,他就会推荐学生到国内外顶级实验室进修学习,也极力推荐学生们参加国内外的各种学术交流会议。 他用自己严谨治学、严于律己、宽以待人的高尚品格影响了一批又一批的学生,为我国水稻科技发展做出了重要贡献,堪为后辈之表率。

                                          撰稿人:刘文真   颜红岚   朱丽