遗传发育所——分子育种生涯从这里启航
『前言』
在几代科学家的努力下，中国科学院遗传与发育生物研究所现已发展成为具有重要国际影响力的科学研究机构。改革开放四十年来，该所通过开放、合作，接受来自全国各地大专院校和科研机构的专业人员开展进修和学位研究，为国家培养了一大批科技人才，同时也推动了合作单位的科技发展。本文作者徐云碧博士早年就曾在该所通过联合培养从事博士研究，开启了分子数量遗传学和分子植物育种的新征程。
近期，基因组生物学研究中心为两位老专家、曾经担任学术委员会主任的朱立煌研究员、陈受宜所长举办题为“初心永擎 薪火相传”的科学家精神论坛，以总结和铭记两位老专家为遗传与发育生物学研究所的学科建设、科学研究、人才培养等所做的巨大贡献。受此活动的感召，徐云碧博士结合自己在该所的研究和培训经历，有感而发，希望通过这篇回忆录以感恩老一辈科学家对青年一代的鼓励、支持和栽培。也期待朋友们能够借此感悟到传承与弘扬科学精神和科研文化的重要性。
位于北京奥林匹克公园旁边的中国科学院遗传与发育生物学研究所（简称遗传发育所），其前身为遗传研究所。作为浙江农业大学的客座研究生，本人于 1991 年 4 月至1992 年 9 月在遗传所陈英和朱立煌两位老师的实验室从事博士研究（图片1-2）。当时边工作边攻读学位，真正在遗传所从事研究的时间前后加起来估计也就一年多。经历虽然短暂，但在此期间的研究、交流和培训，弥足珍贵，对我的一生产生了重要的影响。回首往事，可以毫不夸张地说，遗传所的经历开启了我科学生涯中崭新的一页――从经典的数量遗传学研究转向分子数量遗传学和分子植物育种。
图片2 徐云碧在遗传所801组做博士研究期间与朱立煌研究员和部分实验室成员合影
我的在职博士是在工作了几年之后才开始的。硕士研究和工作期间主要关注作物的数量遗传学，担任教师期间主要给本科生讲授遗传学，给硕士生讲授数量遗传学。教学和研究经历让我感到，当时的数量遗传学，利用数量性状的统计平均数和方差，将控制性状的多个基因作为一个整体进行研究，探讨其综合效应，似乎是走进了一个死胡同。上世纪八十年代末期兴起的分子标记技术及其在数量性状基因定位中的应用，使得第一次有可能将控制性状的多个基因及其效应分解开来，并像主基因一样定位在染色体上，给传统的数量遗传学带来新的发展契机。于是，我极力说服我的博士导师申宗坦教授，希望开展利用分子标记进行数量基因定位的博士研究。申先生后来调侃说，“我是造汽车的，而徐云碧希望造飞机”。
受益于国家 863 生物技术计划，朱立煌老师等水稻领域的专家借助于洛克菲勒基金会的资助，赴欧美许多国家开展分子生物学研究和培训，在遗传群体构建及其分子标记分析方面紧紧跟踪国际前沿。遗传所非常擅长花粉培养的陈英老师当时正在利用水稻品种窄叶青 8 号和京系 17 培育双单倍体（DH）群体，并与朱老师合作用于分子标记 RFLP 的分析。该群体后来被称为永久性分离群体而得到广泛应用。在两位老师的支持下，我获得了在遗传所开展博士研究的机会，从 1991 年 4 月开始，在发展 DH 群体的同时，利用 F2 群体开展 RFLP 分析工作。由于田间和实验室工作的需要，我经常在原遗传所的 917 大楼和负压实验室之间来回穿梭 (位于北京中轴线上的 917 大楼在构建奥运场馆时拆除)。拿锄头的手开始在实验室拿“枪头”，一切都感到特别的新鲜。印象最为深刻的大概是看到花粉培养产生的 DH 群体所出现的各种各样的无性系变异，以及第一次看到 F2 群体 RFLP 谱带严格呈现双亲纯合带和杂合带分离时对孟德尔及其所发现的遗传定律的折服。
在朱老师的鼓励下，我在 801 实验室第一个利用分离群体进行大量材料的 RFLP 分析。但由于当时进口试剂和放射性同位素等条件的限制，群体分析只能基于相对较少的样本，无法达到现如今数百乃至成千上万的群体大小。因此，我论文的重点是探索不同的QTL 分析方法并开发相应的 QTL 作图分析程序和计算机软件（因为当时国际上通用的软件难以在国内应用）。借助于朱老师实验室紧跟国际前沿的实验条件，结合本人在数量遗传、生物统计和计算机编程方面的优势，我的博士研究得以在当时国内的主流杂志上发表，论文覆盖了几乎所有相关领域的国家级学报，包括中国科学、遗传学报、作物学报、植物学报和中国农业科学等（附件）。作为综合报道，1993 年还在 Rice Genetics Newsletter上发表了国际上最早的水稻 QTL 研究论文。
在遗传所的联合培养不仅让我有机会接触到最新的分子标记技术，同时也获得了很多难得的体验和锻炼。鉴于我在数量遗传与分子标记分析相结合领域的优势，在时任所长陈受宜老师和朱老师建议下，我于 1992 年 3 月至 8 月在遗传所主办了题为“数量遗传的分子基础” 的八个专题讲座。让我至今印象深刻的是我的第一讲，当时报告厅和走道上都挤满了听报告的同行。大家都很好奇，一是因为这个系列报告的题目很新颖，二是在遗传所的历史上，很少见到既没有高级职称又没有博士学位的人来举办历时数月的系列讲座。压力变动力，这些系列讲座促使我系统地总结利用分子标记开展数量基因定位、分析和选择的理论与实践。在此基础上，与朱老师合作，完成了《分子数量遗传学》一书的撰写（图3）。利用当时获得的 863 项目生物技术技术领域青年基金（当时的总经费 8 万元）中的一部分购买了浙江农业大学农学系第一台激光打印机，硬是采用汉语拼音将整本书输入电脑，用最早的 WPS 汉字软件输入带有上下标的复杂数学公式，采用激光照排印刷省去排版和校对的过程。作为国际上第一本分子标记技术与数量遗传学相结合的专著，受到读者的普遍欢迎，成为国内很多大学的教学参考书，那个时代的初学者也得益于该书而迅速进入相关领域。同时该书也深受康奈尔大学中国学生学者的欢迎。
联合培养之路也给了我结识遗传所著名科学家的机会并得到他们的鼓励和支持。机会之一就是认识曾长期担任遗传所所长的胡含老先生。作为遗传育种领域的科研工作者，当时我的最大梦想就是希望一辈子能够在该领域的国际门户杂志 Theoretical and Applied Genetics（TAG）上发表一篇论文（很抱歉，当时没有什么出息，也就那点理想）。硕士毕业后，我将传统的双列杂交分析方法与不同时期数量性状的动态变化相结合，完成了水稻不同生长时期分蘗数的双列分析。这篇论文当时看似非常传统，但对不同发育时期的数量性状进行动态分析的观点为后来 QTL 的动态定位（dynamic mapping）和分析提供了思路。胡含先生当时是中国唯一的 TAG 编委，在他的热情推荐下，这篇论文得以很快发表，且成为我迄今为止唯一一篇没有经过修改就接受发表的论文。当时全国在 TAG 上总共仅发表了几篇论文，中国科学家发表的论文总数远远赶不上如今一年发表在 Nature 或 Science 上的论文数。超出我的梦想之外的事情是，后来自己也成为 TAG 的编委并在该杂志上发表综述和评论。在感叹国家开放、科技进步、自我成长的同时，也让我们惊讶科学生涯中的奋斗目标原来也是随水涨而船高不断加码啊。
遗传所、801 组及周围的实验室开放的学术氛围让我的科学生涯终身受益。遗传所开放、求是、创新的学术氛围和追求真理、严谨治学的科学精神，吸引了来自全国各地的学生和工作人员前来学习、培训和交流，使我有机会结识不同领域、不同单位、不同层次的专业人员（图 4）。也让我平生第一次意识到原来自己并没有太多的天赋。那些年毕业于北大清华等高等学府的高材生，其才智和聪明本身就足以碾压群雄。因此大多数人都需要不断地认识自我，在科学研究中发挥自己的专长，通过逐渐积累而实现厚积薄发。
图片4 曾经在遗传所朱立煌研究员实验室学习、培训和工作过的成员 2018 年 5 月聚集在浙江师范大学举行“生命科学与人类生活国际论坛”
遗传所及其实验室作为国家级的研究机构，提供了很多国际交流的机会。在来来往往的访问学者中，有幸认识了后来作为我博士后合作导师、康奈尔大学的 Susan McCouch博士并与她进行了很好的交流。同时，在洛克菲勒基金会水稻生物技术项目的资助下，朱老师有机会去康奈尔大学 Steven Tanksley 实验室进行连续多年的短期访问研究。在朱老师和 Tanksley 博士的联名推荐下，我博士毕业后即获得了洛克菲勒基金会的博士后奖学金，资助我在康奈尔大学从事博士后研究，从此开启了我在国外的科学研究生涯（McCouch 博士后来从 Steven 实验室独立出来作为助理教授专注于水稻的研究，我便过渡到了 McCouch 实验室）。在博士后期间，与朱老师实验室依然保持着密切的联系，并合作发表了多篇论文。有关 “孟德尔定律的偏分离探索 — 实验观测、数据积累与论文发表”的故事将近期在 The Crop Journal 公众号“科海拾贝“ 栏目发表，敬请大家关注。
遗传所的经历对我后来的学术研究和科学生涯产生了重大的影响。当年我把《分子数量遗传学》的书稿打印交给出版社之后，就漂洋过海，一去就是多年，让很多读者觉得我写完那本书之后就从祖国的地平线上消失了。在后来回国的访问中，很多人告诉我他们读过那本书并经常询问我什么时候会修订或再版。读者的厚爱和鼓励让我下定决心要在那本书的基础上写一本与育种相结合的专著 — 《分子植物育种》。当我花费十年心血，把这本书完成并交付给 CABI 的时候，我从心底里感恩曾经给我机会在遗传所主办系列讲座、全力支持我撰写《分子数量遗传学》的朱老师、陈受宜所长。没有他们的鼓励和支持，就不会有作为大学教学参考书的《分子数量遗传学》，也不会有在国际上广受欢迎的、多种语言出版的《分子植物育种》专著，更不会有本人作为分子育种践行者所经历和走过的这段路程：在康奈尔大学从事分子标记技术的博士后研究并担任research associate，在美国水稻生物技术公司 (RiceTec, Inc.) 担任分子育种科学家，在国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）担任生物技术中心主任和玉米分子育种首席科学家，兼任中国农业科学院作物科学研究所国家特聘研究员。
在遗传所的博士研究就要过去三十年了。今天依然记得那时位于北京城荒郊野外的遗传所，秋冬的西北风不时会刮起遮天蔽日的漫天黄沙。而遗传所的伙伴们每天午餐都要凑合在一起轮流坐庄买啤酒，老板不在的时候中午也会打打扑克牌娱乐。当然还有为了生产和繁殖水稻的 DH 群体去海南陵水冬繁，与江苏农学院的老师们同吃同住，包括早晨起来上山去“如厕“（因为当时没有正式的厕所）。当我临近退休，回过头来看看那些看似艰苦的环境和工作的时候，可以自信满满地说，我和全国许多同行以不同方式在遗传所一起经历了那个时代、那个时代的变迁、以及那个时代的变迁所折射的国家发展、科技进步和人民福祉的改善。正如我在博士论文最后所致谢的（图片5），我要感谢朱老师和陈英老师在我博士研究方面给予的悉心指导，对论文设计、实施和撰写提出的宝贵建议。感谢陈受宜所长、胡含老所长、王斌研究员等长期的关怀和勉励。感谢植物分子生物学实验室徐吉臣、毛龙、朱衡、吴志浩、翟文学、李小兵、宋文源、梁承志、陈美玲、陈洪、张耕耘、肖岗、谢维武等同事的大力支持和帮助，以及各位工作人员在仪器设备使用上提供的方便和指导。这些曾经一起在遗传所工作和生活过的同事们，大部分虽已天各一方，但大家都是从这里出发走向中国各地走向世界各国，时刻铭记着遗传所为我们科学生涯注入的原始的动能与活力。
遗传所老一辈科学家实事求是的工作作风、探索未知世界的科学精神、严谨求真的学术风魂影响了一代又一代在遗传所成长和从所里走出去的青年科学家，并在各自不同的岗位上将遗传所精神发扬光大（图片4&6）。祝愿已步入古稀之年的老师们健康长寿。也感恩当年的同事，与我一起成长一起变老。
图片6 徐云碧在CIMMYT（墨西哥）任职期间回国拜访朱立煌研究员（2007年7月9日）
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