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春种一粒粟，秋收万颗子。一粒看似微不足道的种子不仅与全球农户的收入息息相关，更是现代农业发展的“生命线”。其中，“孤生作物”是很多低收入国家的主要作物，对于全球小型农户非常重要，尤其是生活在亚洲和撒哈拉以南非洲地区贫瘠环境下的农户。

Rajeev K. Varshney院士，国际半干旱热带作物研究所（International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics，ICRISAT）遗传增益全球研究计划部主任、豆科作物分子育种首席科学家、国际挑战计划“比较和应用基因组学”项目负责人，他多年来与中国科研团队持续攻关，揭开了多种“孤生作物”的生命密码，他们的研究成果“追溯了‘孤生作物’遥远的过去，预测了不久的将来”，为全球粮食安全做出重大贡献，更成为全球消除饥饿和贫困战役中的强大补充力量。

本文首发于《科技与金融》 2021 年9月刊

采访｜张孟月、李慧 编译｜李慧

图︱由受访者提供

Q《科技与金融》记者

A Rajeev K.Varshney 院士

研发之路

Q 您为什么对农作物基因组测序和分子育种研究产生浓厚的兴趣？

A 印度是世界著名的农业国家，这对我选择研究方向无疑具有重大影响。2001年，在取得农业植物学博士学位后，我像所有年轻人一样，对西方世界心驰神往。

于是，我前往德国，在那里工作了5年，从事高级基因组学研究，并发现了大麦的优质麦芽基因，提高当地大麦的生产质量。在德国工作期间，我到意大利参加一个学术会议。这次会议在一定程度上影响了对我今后的研究方向。

当时，被视为“绿色革命之父”的诺贝尔和平奖得主Norman Borlaug博士在演讲中对我们下一代提出了希望——采用新的基因组学工具和技术来解决发展中国家的粮食安全问题。他的话激励我潜心研究基因组学，为发展中国家的粮食安全做出贡献。因此，我在2005年加入了国际半干旱热带作物研究所（ICRISAT），这是一个致力于改善非洲和亚洲发展中国家小农生计的国际组织。

Q 在您长达20多年的研究生涯中，您创建了热带地区“孤生作物”的基因组资源，为改善亚洲和非洲的粮食安全困境作出重大贡献。在您眼中，您最引以豪的研究成果是什么？为什么？

A 在我加入ICRISAT之时，世界上有一些农作物曾因缺乏基因组资源和国际科学界对其关注较少被称为“孤生作物”。现在，经过我和团队的多年努力，令这些作物不再带有“孤生作物”的标签。作为一名科学家，我可以自豪地说，我们的贡献是巨大的，并对此感到骄傲。

以花生作物为例，ICRISAT和中国科研机构合作从事基因组测序工作，并研发出多个改良品种。另外，我们与印度国家合作伙伴共同研发，并于2019年发布了高油花生优良品种“Girnar 4” 和“Girnar 5”。印度总理纳伦德拉· 莫迪先生在2020年世界粮食日将这两个品种连同其他8种农作物的15个生物强化品种献给印度。

Q 在农作物基因组测序和分子育种研究中，您认为最大的挑战和困难是什么？

A 如果你在几年前问这个问题，我会回答有几大挑战。但现在，由于低成本、高通量测序平台的出现，基因组测序比以前更容易、更高效。此外，基因组学辅助育种（GAB和GAB 2.0）等先进科学方法在开发和改良农作物品种方面发挥了重要作用。然而，如何翻译和分析这些基因组测序数据及如何将数据应用于分子育种和作物改良的研究工作仍然是一大挑战，这需要多代研究人员前赴后继地付出巨大的努力。

另一个关键挑战在于基因组测序和分子育种研究属于基础研究，与应用研究相比，基础研究往往需要面对由于利益倾斜带来的研究资金不足的问题。

结缘中国

Q 自2012年以来，您一直与国内科研机构合作，并担任广东省农业科学院作物研究所客座教授。您与中国科研机构的合作契机是什么？

A 我在中国的研究经历可以追溯到2010年。那是我第一次出席在北京举行的“第三届植物分子育种国际会议 ”（ ICPMB）。其实，早于1988年5月2日，ICRISAT与中国农业科学院签署了谅解备忘录，建立了合作关系。在2005年我加入ICRISAT后，我领导并推进了ICRISAT与中国农业科学院在花生和其他作物基因组学领域的研究合作。

这十几年间，我先后与中国农业科学院作物研究所、山东省农业科学院、河南省农业科学院等多家科研院所和高校开展了多项合作研究项目。直至今天，我与中国科研机构的合作已经扩大至来自国内30个高校研究所的150多名科学家，这一合作之旅一直在继续。

Q 2019年，您与来自中国、美国等国的研究团队完成了栽培花生植株的基因组测序。这是世界上第一次对整个花生植株进行基因组测序。您曾在采访中指出：“这是全世界花生基因研究的重大突破。这不仅对中国有利，也对全世界有利。”可否请您给我们讲讲这项研究背后的故事。您如何看待这一研究结果的意义？

A 这个项目最早从2016年8月开始，我在由张启发院士、韩斌院士等人组织的“全国植物基因组学大会”上做报告后，去福州拜访庄伟建教授的实验室。

当时，庄教授和我探讨了如何以最高的精度和最快的方式组装一个复杂的花生四倍体基因组。随后，我们规划了研究路线图，并邀请了来自中国、印度、美国、澳大利亚等多国的研究人员开展基因组的测序工作。

在研究过程中，我们开发了中国著名花生品种狮头企（zh.h0235）的基因组组装。我们采用了先进的基因组测序技术，如三代单分子测序技术、染色体构象捕获技术和超高密度遗传图谱。

通过这些技术，我们组装了20个染色体规模的支架，组装长度为99.6%。我们通过从头计算预测，并从39个组织和PacBio亚型测序（Iso-Seq）中获得了RNA测序（RNA-seq）数据，鉴定了83,709个蛋白编码基因。

在整个基因组测序的过程中，我们需要处理四倍体基因组（两个相似的基因组在一起），并达到更高的精度，这对我们是具有挑战性的。因为，我们对两种广泛栽培的品种的A和B基因组进行了完整的解码。

这次研究成果为我们提供了高质量的花生基因组序列，不仅有助于分析细胞的生理机制，而且有助于扩大花生的遗传基础，以应对气候变化带来的挑战。

这对国际花生学界来说是一个重大的研究突破。我们相信，在这项研究中产生的基因组资源将促进基因发现、分子生物学和植物育种的应用。我们的研究成果加速了花生优良品种的开发，这些品种具有高豆荚和高油产量、更强的抗病能力、营养丰富、不含黄曲霉毒素等特性。

Q 我们了解到，国内的科研机构通过您的团队从ICRISAT引进多份农作物种质资源，以ICRISAT花生种质资源为亲本直接或间接培育出高产优质抗病花生新品种18个，累计推广面积达到8,385万亩，创造社会经济效益达184.63亿元。您认为在成果转化及应用落地的过程中，遇到的最大困难是什么？

A 花生是一种可在世界广泛种植的油料作物，中国的花生种植面积居全球第二。我认为最大的困难或挑战，在于如何在表型和测序水平上对来自ICRISAT或中国的大规模花生种质资源进行筛选，进而预测中国及世界各地不同农业生态区的最佳亲本组合，以培育出高产、能抵御多种非生物和生物胁迫的优质花生品种。在我看来，中国很愿意与亚非国家分享提高花生单株生产力和总产量的经验。

国际科技合作

Q 您通过许多重大国际合作项目累计为中国培养了50多位科技人才。在您看来，国际交流合作在人才培养方面起到了怎样的作用？

A 展望未来，世界需要在各个科学垂直领域培养多学科人才，以找到一个整体的解决方案。以基因组学研究为例，我认为系统生物学方法将成为生物分析性状的标准。包括人工智能和机器学习在内的数据科学将是推进我们科学研究的关键驱动力，因此，我们的下一代科学家需要进行培训并能利用这些技术从事作物改良项目的研究，将变得非常重要。

国际合作在项目交流、能力建设和培训中发挥了重要作用。此外，通过国际合作，为各地研究所之间的技术交流提供了一个平台。例如，截至今天，作为我们与中国研究机构合作的一部分，已有130多名科学家和研究人员接受了先进基因组学和下一代测序工具和技术的培训。

Q 根据您在华的经历，您认为中国科研管理模式怎么样？中国农业界整体的学术氛围与世界发达国家相比，有哪些优势与不足？

A 我非常喜欢在中国从事科研工作，尤其是农业基因组学和植物生物学。以我亲身经历来看，在与中国不同研究所的科学家合作的过程中，我发现中国的研究人员总是乐于接受挑战和风险，不怕失败。一旦他们接受了任何一个项目，他们就会坚持不懈，直到实现项目的目标。

我一直与研究所、高校的高层进行互动。中国的高校和研究院所都有两位高层领导者（一位学术带头人和一位党委书记），这是一种令人兴奋的研究管理模式，它有助于带来多元化观点、多维度的学术研究及广泛的社会应用。我钦佩中国研究人员的纪律性和勤奋工作的天性。我也喜欢中国高校和科研院所对年轻、高水平研究人员的激励机制。

此外，我建议鼓励中国的研究人员从研究生阶段甚至更早开始使用英语。尽管大多数研究人员的英语都很好，但他们在与国外研究人员和表达自己的观点时，会感到害羞。我希望多鼓励中国的研究人员积极参加国际会议并在会上发言，以及多与国际研究人员合作。

Q 您是中国农业科研践行“一带一路”政策的国际先行者。您帮助广东省农业科学院、河南省农业科学院、河北省农业科学院、山东省农业科学院、浙江省农业科学院与印度、越南建立合作关系，搭建科技合作交流平台。您如何评价近年来中国与邻近国家在国际合作上的发展，特别是共建“一带一路”的合作进展？下阶段，各方应如何继续加强国际合作？

A 我认为，中国、印度和其他邻国之间的国际合作非常重要。事实上，中国和印度这两个国家不仅可以帮助亚洲的发展中国家，而且可以帮助撒哈拉以南非洲的发展中国家。在国际层面上，我们现在讨论的是南南合作，因此发展中国家与发展中国家之间应该加强相互间的科技合作。

尽管可以在不同的国家和地区从事不同农业领域的研究，我只想强调一个花生的例子，它是中国、印度和非洲东部和南部的许多国家的重要农作物和农产品，如果中国、印度等国家与其他国家合作，提高花生的产量和质量，让小农和消费者都能受益，那就更好了。我希望在亚洲和非洲这两个人口最多的大陆板块，通过技术合作与交流，实现双赢。

Q 据了解，您极力促成ICRISAT会同中国农业科学院基因组所、广东省农业科学院等三家单位筹建ICRISAT大湾区联合实验室。该机构后续将作为ICRISAT的中国分中心，力争打造联合国粮农组织下属的国际农业机构位于中国的大湾区科研分中心。请问该项目目前进展如何？项目建成后将带来怎样的优势？您对大湾区的农业发展有何期待？

A 这是一个非常雄心勃勃的项目——已经在几年前启动。不幸的是，其进程受到新冠疫情的影响，我们希望这项目的进程能够尽快恢复。我也希望在中国农业科学院（CAAS）和广东省农业科学院（GDAAS）的大力支持下，以及与ICRISAT等国际研究机构的合作下，该项目能促进新的基因组学技术的开发和推动基因组学和生物技术的应用，包括利用基因组学辅助育种和基因编辑技术来开发对该地区重要的改良作物品种。这些作物包括水稻、花生和许多其他可食用的豆类如鹰嘴豆、鸽子豆、小豆等。

我认为广东的主要优势是经济保持持续快速发展，而财政支持正是农业科研的一大优势。大湾区联合实验室的成立，将是一项激动人心之举，这将有助于我们推动农业生物技术的发展。