桂建芳：育種四十年 追尋一條“完美魚”

在我國(guó)，魚不僅是重要的食物來(lái)源，還被賦予了獨(dú)特的文化內(nèi)涵?！叭玺~得水”“魚躍龍門”等成語(yǔ)，“年年有余”等民俗文化，都飽含著人們的美好祝愿。但在20世紀(jì)六七十年代，百姓吃魚難是一大問(wèn)題。

有一位生長(zhǎng)在“千湖之省”的有志青年，希望通過(guò)自己的努力，讓更多的中國(guó)人吃上鮮美的魚。1984年，28歲的他進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所（以下簡(jiǎn)稱水生所），開始專注研究銀鯽，先后培育出異育銀鯽“中科3號(hào)”“中科5號(hào)”和黃顙魚“全雄1號(hào)”等新品種，并創(chuàng)制出多個(gè)新種質(zhì)。他，就是魚類遺傳育種學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士桂建芳。

“破解生殖奧秘，揭示病疫玄妙，漁業(yè)護(hù)平湖?！痹撛?shī)句出自桂建芳撰寫的《水調(diào)歌頭·水經(jīng)新注》，是他工作的真實(shí)寫照。潛心科研四十多年，桂建芳不但致力于研究新品種，而且著力解決淡水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題，在中國(guó)漁業(yè)的“藍(lán)色轉(zhuǎn)型”中提供了自己的解決方案。科研之余，他熱心科普，成立自然科普工作室，奔走在學(xué)校、企業(yè)、社區(qū)、魚塘之間。

潛心科研四十載，找到培育新品種的“密碼”

桂建芳的童年是在黃梅縣大源湖邊玩耍長(zhǎng)大的，在水邊長(zhǎng)大的人，自然與水親近，有一種與生俱來(lái)的愛水護(hù)水意識(shí)。高中畢業(yè)后的他，在村里擔(dān)任生產(chǎn)隊(duì)會(huì)計(jì)。1977年，21歲的桂建芳得知要恢復(fù)高考的消息，務(wù)農(nóng)多年的他重新拾起書本開始學(xué)習(xí)，最終被武漢大學(xué)錄取，成為恢復(fù)高考后的第一批大學(xué)生。

也許是因?yàn)榻?jīng)歷過(guò)生活的艱辛，桂建芳加倍珍視來(lái)之不易的讀書機(jī)會(huì)。結(jié)束本科階段的學(xué)習(xí)，他毅然選擇繼續(xù)深造，專攻魚類遺傳學(xué)?！疤貏e是發(fā)現(xiàn)銀鯽有150多條染色體，是其他魚類的三倍，意味著它是多倍體，可能經(jīng)歷了兩次加倍，當(dāng)時(shí)就覺得很神奇。”在顯微鏡下觀察到銀鯽奇異之處的桂建芳，頓萌探究之心。待畢業(yè)論文答辯時(shí)，桂建芳的研究得到已在銀鯽育種取得開創(chuàng)性成就的水生所遺傳育種研究室主任蔣一珪的青睞，成功加入其研究團(tuán)隊(duì)，正式與銀鯽結(jié)緣。

鯽魚雖肉質(zhì)細(xì)嫩、蛋白質(zhì)含量高，但由于其產(chǎn)量低、價(jià)格高，是那個(gè)年代餐桌上的奢侈品。“如何提高產(chǎn)量，讓鯽魚成為每家每戶都能吃到的美味？”盡管銀鯽倍性高、研究難度大，桂建芳仍選擇迎難而上，不斷攻克育種難題。1991年12月，他前往美國(guó)進(jìn)行工作訪問(wèn)和博士后研究，主要研究RNA剪接與細(xì)胞周期調(diào)控的關(guān)系等分子遺傳學(xué)和發(fā)育生物學(xué)難題，為后期培育魚類新品種奠定了基礎(chǔ)。

“回國(guó)后的那段日子，每年3月至5月我都在官橋育種實(shí)驗(yàn)基地度過(guò)，拉網(wǎng)抓魚，觀察魚類如何完成繁殖，試著掌握生殖信息，方便后期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”為評(píng)估鯽魚種質(zhì)資源第一手資料，他幾乎走遍了全國(guó)的大江大湖?！霸跂|北采樣的11天行程中，經(jīng)常每天行車幾百公里，從一個(gè)湖泊趕到另一個(gè)湖泊，下車后收集鯽魚，馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量等工作。”經(jīng)過(guò)十多年的研究，桂建芳發(fā)現(xiàn)銀鯽具有單性生殖和有性生殖等獨(dú)特的多重生殖方式，“在一些天然水體中，銀鯽完全由雌性個(gè)體組成，以單性雌核生殖繁衍后代，也就是說(shuō)當(dāng)它們的卵子與其他魚類的精子受精時(shí)，啟動(dòng)雌核生殖，生育出與母親一模一樣的全雌性后代，就像“女兒國(guó)”；但在另一些天然水體中的銀鯽有1%至20%的雄性個(gè)體，而當(dāng)銀鯽的卵子與同種群內(nèi)這些雄魚精子受精時(shí)，采用類似于有性生殖等方式，生育出遺傳分化了的雌性和雄性后代?！边@一脊椎動(dòng)物中首次被發(fā)現(xiàn)的特殊現(xiàn)象，為解答單性動(dòng)物面臨的進(jìn)化遺傳學(xué)難題提供案例，引起了國(guó)際專家的高度關(guān)注。

在此基礎(chǔ)上，桂建芳和團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步錨定方向，通過(guò)研究魚類性別形成的遺傳機(jī)制及其雌雄差異的遺傳標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)育種技術(shù)創(chuàng)新。2008年，異育銀鯽“中科3號(hào)”誕生——這是通過(guò)開發(fā)銀鯽的多重生殖方式，經(jīng)不同銀鯽克隆系間的有性交配篩選鑒定出來(lái)的兩個(gè)克隆系間的核質(zhì)雜種。作為異育銀鯽的第三代新品種，“它們的生長(zhǎng)速度比普通鯽魚快20%、出肉率高6%，且成活率高。當(dāng)然，吃起來(lái)口感也更好?！惫鸾ǚ夹χf(shuō)道。與此同時(shí)，桂建芳等還與其他科學(xué)家合作，開拓了一條X和Y染色體連鎖標(biāo)記輔助的全雄魚培育技術(shù)路線，培育出黃顙魚“全雄1號(hào)”。此后幾年，“中科3號(hào)”在主要漁產(chǎn)區(qū)的占有率達(dá)到70%，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。百姓有魚吃的同時(shí)，還能讓漁民獲利，桂建芳發(fā)自內(nèi)心感到喜悅。

然而，隨著魚類養(yǎng)殖密度越來(lái)越高，新的問(wèn)題又出現(xiàn)了——魚類疾病頻發(fā)，同時(shí)，飼料中魚粉蛋白價(jià)格的攀升也導(dǎo)致養(yǎng)殖成本不斷上升。為了突破難關(guān)，桂建芳與團(tuán)隊(duì)一投入又是十余年，直至異育銀鯽“中科5號(hào)”誕生。這種單性生殖與分子模塊相結(jié)合的育種新路徑，對(duì)水產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的意義重大——與“中科3號(hào)”相比，它的生長(zhǎng)速度平均提高18%，且抗病能力較強(qiáng)，更利于養(yǎng)殖。

科研之路漫漫，唯上下而求索。解決了百姓吃魚難的問(wèn)題，桂建芳團(tuán)隊(duì)又產(chǎn)生了新的疑惑——吃魚常遇魚刺卡喉，有沒有辦法從根源上減少或剔除異育銀鯽的肌間刺？2021年年底，桂建芳團(tuán)隊(duì)與已在斑馬魚中鑒定出runx2b為肌間刺主效基因的高澤霞教授合作，利用基因編輯技術(shù)，于2023年2月在雙三倍體銀鯽中創(chuàng)制出無(wú)肌間刺突變體的新種質(zhì)，成功去除了喜頭魚體內(nèi)的80余根肌間刺。桂建芳興奮地說(shuō)：“也許再過(guò)幾年，老百姓就能吃上不用挑小刺的魚了?！?/span>

從魚塘萃取精華，點(diǎn)亮心中的“藍(lán)色夢(mèng)”

研究新品種解決了發(fā)展問(wèn)題，而桂建芳并未滿足。他深諳要思長(zhǎng)遠(yuǎn)，解決生態(tài)和諧可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。

近些年來(lái)，隨著市場(chǎng)需要的擴(kuò)大，環(huán)境惡化和漁業(yè)過(guò)度捕撈，一度成為影響長(zhǎng)江珍稀、特有魚類生存的最主要因素。2006年，面對(duì)“水面活動(dòng)多，水下生物少”的長(zhǎng)江，中科院院士曹文宣提出要實(shí)行長(zhǎng)江“十年禁漁”。“按照曹先生的話說(shuō)，我們不僅在保護(hù)魚，還在保護(hù)人們賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)水生生物多樣性?！惫鸾ǚ嫉摹八{(lán)色夢(mèng)”悄然拉開了序幕。

2016年，國(guó)家決定在赤水河流域?qū)嵤┤娼麧O10年，“十年禁漁”終于邁出了第一步。作為淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兩屆主任，桂建芳積極響應(yīng)前輩號(hào)召?！皣?guó)際上有個(gè)熱詞是‘藍(lán)色轉(zhuǎn)型’，就是推動(dòng)漁業(yè)生產(chǎn)從捕撈向水產(chǎn)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型，保證水產(chǎn)食品的可持續(xù)生產(chǎn)，保護(hù)水生生境和生物多樣性。一是因?yàn)樗a(chǎn)營(yíng)養(yǎng)豐富，二是研究發(fā)現(xiàn)，在為人類提供食物來(lái)源的各種生產(chǎn)類型中，水產(chǎn)養(yǎng)殖的碳排放相對(duì)較低，所以水產(chǎn)養(yǎng)殖非常重要。”在他看來(lái)，從捕撈轉(zhuǎn)為養(yǎng)殖是人與自然友好和諧相處的關(guān)鍵，也是水生生物多樣性保護(hù)和水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。這期間，桂建芳攜團(tuán)隊(duì)在全國(guó)培訓(xùn)漁技人員和養(yǎng)殖戶，在洪湖、黃岡等地建立多個(gè)苗種繁育基地和院士工作站。

渴望實(shí)現(xiàn)“藍(lán)色夢(mèng)”的桂建芳喜歡創(chuàng)作詩(shī)詞，“中國(guó)的詩(shī)詞是非常有感染力的，以前在農(nóng)村我還是會(huì)給報(bào)社投稿的文藝青年，如今也常在講座或?qū)W術(shù)匯報(bào)中用自己創(chuàng)作的詩(shī)詞做總結(jié)，大家也很喜歡”。他曾在一次會(huì)議上用自己創(chuàng)作的詩(shī)詞作總結(jié)，形象地展現(xiàn)解決淡水養(yǎng)殖與水環(huán)境保護(hù)這一矛盾問(wèn)題的新型漁業(yè)模式：“既飲健康水，又食改良魚。江河湖海蒼茫，踏浪好心舒……添植被，鋪濕地，展藍(lán)圖。六湖一脈環(huán)繞，碧水還通途……”。他希望通過(guò)技術(shù)集成，形成以水生植物恢復(fù)和重建為核心的城市水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)，為子孫后代栽下一棵可持續(xù)“乘涼”的“藍(lán)色大樹”。

然而，栽下“藍(lán)色大樹”并非易事?！耙皇遣糠炙a(chǎn)養(yǎng)殖物種仍停留在利用原種階段；二是一些傳統(tǒng)養(yǎng)殖對(duì)象育種周期長(zhǎng)、新品種培育難，如四大家魚中，僅有鰱、鳙審定了新品種，草魚、青魚和尚未審定新品種；三是良種推廣的力度也不夠。”遺傳改良、選擇育種能夠有效提高生產(chǎn)效益，減少水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，桂建芳希望找到無(wú)限接近理想狀態(tài)的“完美魚”?？蓵r(shí)代在發(fā)展，究竟什么才是當(dāng)下的“完美魚”？在他看來(lái)，一方面水產(chǎn)食品供給是國(guó)家糧食安全的重要一環(huán)，另一方面國(guó)內(nèi)外興起的水產(chǎn)“藍(lán)色食品”化，意味著在魚類研究中除了要提升魚本身的品質(zhì)，也要能促進(jìn)水產(chǎn)品生產(chǎn)的低碳排放，那才是符合時(shí)代發(fā)展的“完美魚”?！拔覀儜?yīng)該創(chuàng)新技術(shù)，精準(zhǔn)育種。”桂建芳開始期待精準(zhǔn)育種時(shí)代的到來(lái)，也在不斷呼吁更多種子公司加入研究之中，“只有到了精準(zhǔn)育種時(shí)代，才能無(wú)限接近‘完美魚’”。

隨著我國(guó)不斷提升對(duì)種業(yè)和種質(zhì)資源的重視和投入，魚類精準(zhǔn)育種也愈發(fā)受到科研人員和地方政府的關(guān)注?！斑@不僅能對(duì)野生魚類種群資源起到有效的保護(hù)作用，幫助水產(chǎn)養(yǎng)殖從業(yè)者增產(chǎn)增收，還能讓更多百姓吃到更鮮美的魚。”桂建芳想將真實(shí)的中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖故事說(shuō)給全世界聽，正如他出版《中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖：成功故事與發(fā)展趨勢(shì)》的初衷，向世界展示美麗中國(guó)，為全球大河治理提供中國(guó)方案。

心系科普事業(yè)，廣泛播撒科學(xué)種子

“無(wú)論是從事基礎(chǔ)性研究還是技術(shù)性研究，重要的是把知識(shí)融會(huì)貫通，解決老百姓的實(shí)際問(wèn)題?！边@是桂建芳40年堅(jiān)持研究一條魚的動(dòng)力，也是他常對(duì)研究生說(shuō)的話。作為一名導(dǎo)師，桂建芳非常重視研究生的教育與培養(yǎng)，注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鍛煉他們提出問(wèn)題與分析問(wèn)題的能力，也常與學(xué)生分享自己的科研經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)他們要持之以恒。在桂建芳的學(xué)術(shù)傳承下，120多位碩博研究生和博士后順利完成學(xué)業(yè)，肩負(fù)起青年一代新的使命。

已取得諸多科研成果，每天工作12小時(shí)的桂建芳，依然會(huì)花不少時(shí)間在科普上。每月開展三四場(chǎng)專題或科普講座，早已成為他的習(xí)慣。在他看來(lái)，科研和科普密不可分，二者既是科研人員的義務(wù)，也是科研人員的責(zé)任?！霸菏孔隹破?，這并非大材小用，而是用盡其才、才盡其專，是非常有必要的。我們專注于自己的研究領(lǐng)域，做科普會(huì)更專業(yè)、更準(zhǔn)確?！笨破湛此茮]有科研那么復(fù)雜，實(shí)際也需花費(fèi)很多心思。

以往，有些地方官員以為水產(chǎn)養(yǎng)殖會(huì)破壞水體，桂建芳便前往現(xiàn)場(chǎng)講述科學(xué)養(yǎng)殖知識(shí)，告訴他們科學(xué)養(yǎng)殖有凈化水質(zhì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用，還能為當(dāng)?shù)貛?lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。“在20世紀(jì)90年代，浙江的千島湖水體污染嚴(yán)重，通過(guò)放養(yǎng)合適的魚類凈化水體，才成為現(xiàn)在我們所看到的‘綠水青山就是金山銀山’的典型?！彼f(shuō)道。當(dāng)他給大學(xué)生做科普時(shí)，常從自身求學(xué)經(jīng)歷入手，激發(fā)他們求知的興趣和熱情，埋下科學(xué)的種子，勉勵(lì)他們做好當(dāng)下事。“給小學(xué)生講課很有意思。有孩子跟我說(shuō)他爸爸愛釣魚，問(wèn)我釣魚和保護(hù)魚是不是相矛盾，我給他解釋說(shuō)釣魚要看季節(jié)，在魚類繁殖季最好不要釣魚。也有孩子問(wèn)我為什么是‘過(guò)江之鯽’而不是其他魚，我會(huì)告訴他鯽魚喜歡擇食而居、群集而行，是它的習(xí)性決定的。”桂建芳非常重視中小學(xué)科普活動(dòng)，認(rèn)為只有把苗子扶正才有更好的未來(lái)。

公民科學(xué)素質(zhì)是科技創(chuàng)新的土壤。2020年開始，桂建芳應(yīng)邀在武漢解放公園成立“自然科普工作室”，還用自己的影響力，吸引更多科學(xué)家給公眾做自然科學(xué)科普?！拔覀円渤ｉ_展網(wǎng)絡(luò)科普活動(dòng)，互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)科普工作發(fā)展，拉近人與人的距離，還擴(kuò)大活動(dòng)影響力?！庇幸淮?，桂建芳和中科院院士陳孝平圍繞飲食健康、生態(tài)保護(hù)和跨學(xué)科融合等問(wèn)題，進(jìn)行了跨界交叉對(duì)話直播，獲得幾百萬(wàn)網(wǎng)友的關(guān)注?！拔覀兡軌蝽樌_展科研工作，在各自領(lǐng)域取得一定的成就，是因?yàn)樯硖巶ゴ髸r(shí)代，擁有國(guó)家的支持。所以，我們既要把自己原創(chuàng)的科研成果落地轉(zhuǎn)化，又要用通俗易懂的語(yǔ)言把科研成果告訴給老百姓，讓科學(xué)知識(shí)傳播得更加廣泛，這才是真正的科普，真正的造福于民?！?/span>

偉大時(shí)代呼喚人才，偉大事業(yè)造就人才，數(shù)不盡的成果是桂建芳潛心研究四十年的最佳注腳。“身處這樣的時(shí)代，我倍感幸運(yùn)。”在桂建芳看來(lái)，時(shí)代給予他的成長(zhǎng)與他對(duì)時(shí)代的反饋，是互相成就，也是攜手共進(jìn)。