文 ｜ 《中國科學報》 記者 李思輝
1994年，一篇聳人聽聞的文章在美國引起軒然大波。
文章認為，随着人口增加和消費結構變化，以及城市化和工業化的推進，中國2030年糧食供應将比1994年減少20%，面臨巨大的糧食缺口，到時候全世界都養活不了中國，會導緻全球糧食危機。
這篇對中國充滿悲觀情緒和偏見的文章長達141頁，标題為“誰來養活中國”。1995年，文章作者萊斯特·布朗又出版了《誰來養活中國》一書，再次引發國際社會關注。
“中國廣袤的土地、水系怎麼會養不活中國人？！”一位正在美國加利福尼亞大學聖疊戈分校通路的中國年輕人也關注到了相關論述。他認為布朗的論斷完全是一種不負責任的想當然。這位年輕人名叫桂建芳，當時是中國科學院水生生物研究所（以下簡稱水生所）的副研究員。
“中國雖然人口衆多，但我們在食物生産上既有傳統的智慧傳承，也有大量的科技創新。以淡水魚為例，美國幾乎沒有淡水水産養殖的概念，在布朗的計算裡，能夠提供大量蛋白質的水産品被完全忽視了。”桂建芳下定決心，回國後要更積極地投身淡水魚遺傳育種研究，為中國人提供更充足的淡水魚食物。
獨辟育種蹊徑
鲫魚肉質鮮美、營養豐富，自古以來就是中國人的滋補佳品。但野生鲫魚生長慢、産量低，平均一年長不到0.1公斤。上世紀70年代，水生所研究員蔣一珪目睹了很多病人、産婦憑“特供魚票”卻買不到鲫魚的狀況。
能否進行鲫魚雜交試驗，培育出生長速度快、繁殖能力強、産量高的鲫魚，滿足人民群衆的食用需要？在中國科學院以及水生所大力支援下，蔣一珪率領鲫魚研究組科研人員，于1976年跑遍長江南北，風餐露宿，悉心研究，系統調查了大陸鲫魚的資源狀況，查閱了大量的國内外文獻資料，開展了不同組合的鲫魚交配繁育試驗。一個培育鲫魚新品種的構想醞釀成熟了。
他們研究發現，黑龍江省方正縣的銀鲫具有單性雌核生殖的特性，于是發展出用鯉等異源精子誘導其生殖的方式，通過利用江西省興國紅鯉雄魚與之“婚配”，獨辟蹊徑，培育出“異育銀鲫”。
高體形異育銀鲫
普通鲫魚繁衍後代，都是卵子受精後，精子在卵質中形成精原核，由精原核和卵原核互相融合，發育成小魚。銀鲫的卵也需要“受精”，但它不和紅鯉的精核融合，隻需要精子進行刺激，卵核即可自行發育成後代，而且全都是雌性。
這種獨特的“異精雌核生殖”方式，由中國科學院的科學家在大陸首先發現、闡明，并将其應用于魚類遺傳育種研究。作為早期開拓者的蔣一珪深刻認識到，銀鲫雌核生殖方式的發現、應用潛力的開發，是一項前無古人的研究，不是一代人能夠完成的。他開始留心有志于此并具有培養潛質的年輕人。
1984年，在武漢大學攻讀研究所學生的桂建芳，按規定參加畢業論文答辯。他的導師餘先覺、周暾兩位教授特意邀請已在銀鲫育種方面取得突破性成就的蔣一珪任答辯委員。聽完桂建芳的答辯，蔣一珪如獲至寶，力邀這個質樸的年輕人加入水生所從事銀鲫研究。
在傳統認識裡，鲫魚生長速度慢、長不大、産量小，漁民養殖積極性不高。
為了擴大試驗和推廣範圍，研究人員北至黑龍江、南至廣東、西至四川、東至福建，馬不停蹄地在各地奔走。由于異育銀鲫食性廣、疾病少，具有生長優勢，很快就被養殖機關和養殖戶當成“聚寶盆”，被群衆譽為“鲫魚之冠”。
1986年，武漢市洪山區采取混養、放養等方式養殖異育銀鲫，在不影響其他魚類養殖、不另投餌施肥的情況下，異育銀鲫産量達16萬公斤，淨增收50萬元。在廣東養殖的異育銀鲫，18個月長到1.25公斤。
到上世紀90年代，異育銀鲫已在23個省份、100多萬畝養殖水面安家落戶。這項投入僅6萬元的科研成果，轉化應用後創造的年增收産值超過1億元。
異育銀鲫的生産應用和雌核生殖理論研究不僅在國内是首創，在世界上也是首創，受到國内外魚類學家的高度關注和認可。
創造生命奇迹
1991年，中國科學院青年科學家獎獎勵名單中，出現了桂建芳的名字。按當時的規定，獲得這一獎項就有出國深造的機會。桂建芳決定前往美國尋求有更深厚理論基礎、更精準研究手段的魚類育種前沿知識和技術。在那裡，他偶遇昔日在武漢大學的同學付向東，并加入他剛建立的實驗室。
兩年時間，桂建芳與付向東在《自然》、美國《國家科學院院刊》發表了兩篇論文，掌握了細胞生物學和發育遺傳學的系統知識和研究技能。當他準備回國時，同行勸他：“你為什麼不留在這裡？美國才最有條件讓你成為大科學家。”他說：“我要回到祖國，那裡有一項我必須完成并且有重要研發潛力的工作！”
1994年夏，桂建芳從美國歸來，回到水生所，正趕上國家自然科學基金委員會啟動國家傑出青年科學基金項目。經過申報和答辯，他獲得首屆國家傑出青年科學基金項目資助。在水生所支援下，他組建了魚類細胞工程與發育遺傳學科組。從此，他全身心投入銀鲫的進一步深入研究中。此後的30年裡，他帶領團隊在全國大江、大河、大湖50多個樣點調研，取樣近5000條，用分子遺傳标記進行鑒定和評價。他們研究發現，銀鲫的生殖方式異常靈活多樣，完全可以基于此前以異精雌核生殖方式創制的異育銀鲫材料，通過揭示和引入雄核生殖等不同類型的多重生殖方式，開辟新的育種技術路徑，培育出品質更優的鲫魚新品種。
多少個不眠之夜，研究人員在親魚塘拖網，給魚催情、人工授精、人工脫黏，在孵化環道旁，像護士一樣精心觀察、護理銀鲫繁殖并進行分析研究。一顆顆珍珠般的受精卵，随着孵化環道的流水晝夜旋轉、翻滾，終于孕育出新的生命——異育銀鲫“中科3号”。
異育銀鲫“中科3号”
2013年，中國科學院戰略性先導科技專項啟動“分子子產品設計育種創新體系”項目，試圖利用“分子子產品”等現代生物技術，建立培育新一代超級品種的系統解決方案和育種新技術，為保障大陸糧食安全提供核心戰略支撐，對傳統育種技術進行颠覆性革命。
基于異精雌核生殖新技術，中國科學院研究團隊鑒定出對優良品質起到關鍵作用的武昌魚分子子產品，并利用這些分子子產品篩選鑒定繁育親本。最終，由單性生殖和分子子產品相結合培育的異育銀鲫新品種“中科5号”誕生。
剛出膜的“中科5号”幼魚
目前，在大陸鲫魚養殖中，“中科3号”和“中科5号”占鲫魚主養區産量的70%左右。這意味着中國人食用的每10條鲫魚中，就有7條源自中國科學院的研究團隊。
異育銀鲫“中科5号”
30年來，異育銀鲫培育、天然雌核生殖機理及其生殖奧秘遺傳基礎的破解等成果先後獲得一項國家科技進步獎二等獎（1985年）、兩項國家自然科學獎二等獎（1995年和2011年）。
在異育銀鲫“中科3号”新品種培育成功後，适逢原農業部啟動大宗淡水魚産業技術體系建設。在體系崗位專家和體系站長支援下，中國科學院的科學家将“中科3号”等新品種贈送給湖北、廣東、江蘇等地的苗種繁殖場，還上門進行苗種繁育技術指導。以桂建芳為例，他每年奔赴全國各地開展養殖技術教育訓練超百場，教育訓練漁民5000多人次。
研究團隊還在全國大規模推廣異育銀鲫系列品種，加快鲫魚産業發展——大陸的鲫魚産量從1983年的4.8萬噸增至2022年的285萬噸。
在衆多水産領域科學家的共同努力下、在市場的證明下，人們逐漸意識到，水産養殖能夠帶來巨大的經濟效益，極大滿足人們的營養需要。目前，中國水産養殖産量約占全世界的60%，為中國消費者提供了近1/3的動物蛋白，是中國人重要的食物來源。
2008年，萊斯特·布朗到中國進行實地考察，看到了與他當年的預測完全不一樣的局面。中國人不僅糧食連續大豐收，解決了填飽肚子的問題，淡水養殖也蓬勃發展，極大填補了人們對動物蛋白的攝入需求。
萊斯特·布朗不禁感歎中國的淡水養殖做得好，認為水産養殖作為最有效率的動物蛋白生産方式，為保障中國和世界的食物安全作出了重要貢獻。
事實勝于雄辯，時間自會證明。從“誰來養活中國”的質疑到“中國水産養殖業對世界是一個重大貢獻”的贊歎，中國人用了十幾年時間，推翻了某些西方專家的謬論。這其中凝聚着大陸經濟政策制定者的魄力與智慧，凝聚着廣大農民、漁民的勤奮耕耘、吃苦耐勞，也凝聚着糧食作物、家禽畜牧、水産養殖等領域科學家的心血和努力。
2022年6月，聯合國糧食及農業組織釋出的《世界漁業和水産養殖狀況》研究報告提出，要努力實作藍色轉型，通過藍色轉型助力實作2030年可持續發展議程，在解決糧食安全問題的同時保護自然資源。這意味着中國水産養殖經驗在世界範圍内得到倡導和推廣。
敲盡肌間小刺
近兩年，中國科學院的科學家緻力于解決一個制約鲫魚推廣的“老大難”問題——肌間小刺多。一直以來，很多老人、兒童因為“怕刺”而不愛吃鲫魚，一些西方國家的群眾更是是以不吃所有的淡水魚。
能否通過基因編輯技術，從根本上敲除鲫魚等淡水魚類的肌間刺呢？2021年，桂建芳團隊與已鑒定出調控肌間刺發育主效基因的華中農業大學教授高澤霞團隊合作，試圖創制無肌間刺異育銀鲫。得益于雙三倍體的揭示，桂建芳團隊在銀鲫中很快鑒定出相應的兩個部分同源基因，追蹤了銀鲫肌間刺發生與骨化過程。
研究人員發現，如果僅敲除一個部分同源基因，肌間刺發育未受影響；隻有同時敲除兩個部分同源基因及其6個等位基因，才能創制完全缺失肌間刺的銀鲫突變體，即完全沒有小刺的異育銀鲫。這些突變體已繁育了好幾代，為培育無肌間刺異育銀鲫新品系奠定了基礎。看着這些被敲盡肌間刺的“新銀鲫”在水中靈動遊弋，桂建芳露出了欣慰的笑容。
“基因編輯就像修改文章，剪輯控制銀鲫肌間刺生長的主效基因的一兩個堿基，讓它不發揮作用，刺就長不出來了。”桂建芳說，“瞄準這樣一個令食用者厭煩的性狀，我們的育種目标更加精準、更加定向、更為有效，這是一次質的提升。”
做好銀鲫大文章
小小一條銀鲫，為什麼能做這麼多的“文章”？
水生所研究員王忠衛介紹：“銀鲫之是以多能，是因為它具有獨特的雙三倍體遺傳基礎，這使它成為一座發掘不盡的‘寶庫’。我們不斷發現它的進化機制，就可以不斷開拓育種技術路徑，不斷創造生命奇迹，滿足水産養殖需求。”
2012年，水生所團隊發現雙四倍體銀鲫，并發現倍性變化可以驅動銀鲫由單性雌核生殖向兩性有性生殖、由有性向單性生殖方式轉換，進而導緻克隆多樣性和遺傳多樣性産生的演化機制，開拓出多基因組重構合成雌核生殖異源多倍體的技術路徑，有望培育出“中科6号”新品系。該新品系生長速度更快，抗病能力更強。
異育銀鲫“中科6号”候選品系
水生所副研究員魯蒙介紹，2023年，在桂建芳的帶領下，團隊進一步在合成的新雙三倍體銀鲫中，基于“無減數融合”生殖發現，發展了一條高效創造不育異源多倍體的技術路線，未來有望将它轉化成“育性可控”的銀鲫精準育種路線。
“從應用前景上看，這一技術有助于非常高效地創制新種質，使新品種生長速度更快、抗病能力更強，更加适應大面積養殖需要。”他表示。
不育異源多倍體銀鲫 水生所供圖
新中國成立初期，中國人每人平均一年才能吃上一斤水産品，而今天平均每人每周就可以吃上近兩斤。養殖模式的重大轉變，向世界貢獻了水産養殖的中國智慧。中國的水産養殖技術已經走出國門，在非洲、東南亞、中東等地區成功應用。
在這個過程中，為了培育異育銀鲫，讓每個中國人都吃得上鮮美的鲫魚，從蔣一珪到桂建芳再到王忠衛、魯蒙等水生所三代科學家付出了數十年的努力。
“前輩科學家經常教育我們，做水産育種的，一定要把論文真正寫到祖國的大江大河和魚池裡，真正解決中國水産種業的一些實際問題。”魯蒙說。
如今，和銀鲫打了近40年交道的桂建芳欣喜地看到，新一代年輕人正茁壯成長為科技創新的中堅力量。他堅信，在一代代研究人員的共同努力下，中國将培育更多優質品種，水産養殖技術也将推廣到更多地方，給更多人送去“口福”。
《中國科學報》 (2024-04-25 第4版 專題)
編輯 | 趙路
排版 | 志海
來源：中國科學報
編輯：Meyare