2022年山东省科技奖最高奖获得者,中国工程院院士、中国海洋大学生命学院教授包振民——

攻关“种业芯片”,30载耕耘只为一枚“好扇贝”

青岛日报 2023年06月21日

  ■包振民(左二)和团队成员讨论扇贝育种问题。 刘 莅 摄

  □青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷

  记者见到中国工程院院士、中国海洋大学生命学院教授包振民的时候,他刚参加完一场种业领域高峰论坛从长沙回到青岛,马上又要动身前往三亚。2022年山东省科技奖最高奖的领奖时间,也是他“挤”出来的。

  包振民的忙碌源于对培育良种工作的惦记。“育种工作是没有终点的,下一个品种永远是更好的,不能有丝毫松懈。”30多年来,以“让扇贝产业旺起来、养殖户的腰包鼓起来、老百姓的餐桌靓起来”为己任,包振民先后育成以“蓬莱红”为代表的8个扇贝新品种,推动我国扇贝年产量从上世纪70年代初的20多吨上升为现在的近200万吨。

  多年来,包振民的科研成果获国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖二等奖3项、省部级科技奖一等奖6项;他本人先后获全国五一劳动奖章、全国创新争先奖、光华工程科技奖、全国优秀科技工作者等称号。让曾经的“海珍品”走上寻常百姓的餐桌,包振民彻底改写了我国扇贝养殖业长期依赖野生苗种、无良种的局面,累计创造产值数百亿元。

  育成我国自主培育的首个扇贝新品种

  “我小时候非常喜欢看各种杂书,课桌破了个洞,刚好方便我把书藏在桌子里,上课也能偷偷从洞里看书。”很难想象,这是一位工程院院士在讲述自己的童年。没错,包振民和大家想象中的院士形象可能不太一样,他非常和蔼亲切,也十分幽默。

  1961年,包振民出生于烟台福山,5岁就跟着作为小学老师的母亲踏进了学堂。尽管在包振民的描述中,自己的小学阶段似乎“并没有接受正规教育”,但1978年,他还是以全县名列前茅的成绩,考入了山东海洋学院(现中国海洋大学),在海洋生物专业接受了系统教育。

  本科毕业后,包振民留校任教,并师从我国海藻遗传学奠基人方宗熙、贝类学家王如才等教授,在遗传学、生物学等领域积累了丰富的知识和经验。

  上世纪90年代后期,随着我国扇贝养殖规模的不断扩大,流行病害由此爆发,扇贝死亡率达80%以上,接近绝产。培育高产抗病良种的工作成为国家水产养殖发展的重大需求。为了破题,包振民投入扇贝育种的事业中去,十年磨一剑,在扇贝的种质资源、选择育种、分子标记辅助育种等方面取得突破性进展,并创建了以BLUP(即“最佳线性无偏预测”)育种技术为核心的扇贝育种技术体系。

  2005年,凝聚着包振民心血的栉孔扇贝新品种“蓬莱红”通过了农业部的新品种审定。这是我国自主培育的首个扇贝新品种,具有生长速度快、产量高、肉柱大、抗逆性强、壳色鲜红、遗传性能稳定等优势,不仅赢得了水产养殖户的喜爱,还先后获国家海洋局创新成果一等奖、教育部科技进步奖一等奖和国家科技进步奖二等奖。

  包振民常说,“做科研要学会找‘捷径’”。他喜欢直接到养殖户的海水池中开展现场实验,不仅能提高实验效率,还能实现产学研的无缝衔接。“在科学研究中不能迷信权威,要大胆怀疑、不断探索,把理论和百姓的生产方法结合起来。”包振民说。

  全基因组选择育种技术体系全球领先

  选育更多良种需要更先进的技术,全基因组选择育种技术体系应运而生。

  中国海洋大学海洋生命学院副院长、教授,长江学者王师这样解释全基因组选择育种:“我们通过观察选出下蛋最多的一只鸡,但它是因为吃得多才下蛋多,还是天生就能多产蛋?需要进一步甄别。确定一只鸡是否‘天生’具有多产蛋的能力,这就需要测定基因。”

  为此,包振民率领团队系统评价了我国扇贝种质资源,完成了多种贝类基因组精细图谱。但究竟哪些基因决定着扇贝的重要性状,还需要通过技术手段详细筛查。

  最开始,包振民团队从全基因图谱中切取约1%的片段作为“代表”接受测序;后来,方法“进化”到串联起“一串”基因片段展开测序。但这两项技术仍局限在非靶向基因测序领域,成本始终降不下来。

  后来,包振民率团队研发了高通量液相分型芯片技术,实现了在50微升的液体中让上万乃至十万对DNA探针一一配对,高效地找到决定关键性状的基因。“高通量”意味着“多数目”,与传统的固相芯片相比,新技术大大提高了灵活度和实验效率。测定一个扇贝目标基因的成本,从最多上千元骤降至百元以内。

  包振民团队进一步建立起全球最大、种类最多的贝类基因组综合数据库,使我国成为掌握贝类基因资源最多的国家。“这一育种技术不仅在国内水生生物育种领域处于领先地位,即便放到欧美等国也属于前沿技术。”包振民说。不久“蓬莱红2号”也面世了,产量较“蓬莱红”提高了超25%,成活率提高了超27%。

  2018年,包振民牵头完成的“扇贝分子育种技术创建与新品种培育”项目获得国家技术发明奖二等奖。此后,团队又连续培育了“海大金贝”“蓬莱红3号”“蓬莱红4号”等多个贝类新品种。

  现在,以该技术为核心,包振民团队建起了海水养殖动物分子育种平台,为鱼、虾、贝等20种水产生物育种提供“一站式”基因分型检测解决方案,推动传统育种模式向智慧育种模式转变。

  让“蓝色粮仓”更安全、更殷实

  包振民透露,“蓬莱红4号”也即将上市,一年就可以生长6至7厘米,达到收获标准。届时,我国将首次实现栉孔扇贝当年育苗、当年养成,将进一步降低养殖风险和成本,提高养殖户收益。

  包振民鲜少提及工作的辛苦。但团队成员告诉记者,扇贝繁殖期只有一个月,是选择良种重要的窗口期,往往出现在早春时节。为了这个时机,30余年来,包振民在远离城镇、生活条件简陋的育苗场过了多少个春节,恐怕他自己也数不清了。

  现在,以包振民为牵头人,团队成员共有23人,其中教授8人、副教授12人。在团队成员、中国海洋大学海洋生命学院副教授连姗姗眼里,包振民既是学术引路人,也是生活中可以依靠的“大家长”。“包院士知识面广,学术敏锐度高,经常在我们进入‘死胡同’时打开新思路。”连姗姗说。前年,包振民还在百忙之中,应邀做了连姗姗的婚礼证婚人。“很开心能参与你人生这么重要的时刻。”这句话始终被连姗姗记在心里,让她十分感动。

  谈起育种的未来,包振民有很多设想。例如,进一步实现把不同基因型匹配到一起,甚至可以根据养殖环境的需求,通过分子设计和基因编辑等手段,“定制”想要的良种。“要牢记总书记的嘱托,树立‘大食物观’,要把深远海养殖搞起来,把渔业‘种子工作’这篇文章做精做好。”包振民说,“这不仅能让百姓以更低成本获得更多优质蛋白,也是保障我国粮食安全的重要手段。”

  此次获奖,包振民谦虚地说,这不是他一个人的荣誉,更是对团队乃至整个领域内科技工作者的肯定。今后,他将继续聚焦水产种业这一渔业“芯片”,接续奋斗、集智攻关,写好“蓝色种业”大文章,让我国的“蓝色粮仓”更安全、更殷实。