2019年初，一篇发表于《自然·生物技术》的论文，在水稻研究领域引起了不小的震动。论文的核心，是杂交水稻中首次在成功实现了“无融合生殖”技术体系。

就在发表后的第二天，论文的通讯作者、中国水稻研究所的王克剑研究员，接到了一个让他倍感意外的电话。

电话是他的所长打来的。所长说：“袁隆平院士看到了你的文章，亲自联系了我，说想请‘你们所的小王’吃个饭，当面聊一聊。”

在农业科研领域，袁隆平院士是泰斗级别的科学家。而当时的王克剑，只是一位默默无闻的“80后”青年研究员。

“我是觉得非常意外，”王克剑回忆道，“我没想到袁先生他会亲自跟所长联系。”

但其实，袁隆平院士，一直在关心“无融合生殖”杂交水稻这个课题。

 

杂交水稻的困境

2013年，王克剑刚刚加入中国水稻所时，杂交水稻的增产能力已毋庸置疑。

“但是我之前意外看到了一篇文章，呼吁袁隆平院士放弃杂交水稻。” 这个看似离经叛道的文章，让王克剑陷入了思考。

文章指出，杂交水稻后代会产生性状分离，因此不能留种。而制种过程又十分复杂，每年都需依赖专业公司制种，且容易受天气影响，导致杂交稻种子价格高企。

“正常水稻2到5块钱一斤，杂交稻要20到50元，贵一点的可能要100多，相差10倍到20倍。”对农户来说，每年购买杂交稻的种子，负担不轻。

如果能让杂交稻实现“无融合生殖”，即不通过精子卵子结合，就能克隆自身，产生后代，那么优良的杂交品种就能像常规稻一样被农民留种，一劳永逸地解决上述难题。

 

闯入无人区

事实上，无融合生殖并非一个新概念，它正是袁隆平院士在上世纪80年代提出的“一系法”。

传统上，杂交水稻是三系法，通过雄性不育系、保持系和恢复系，三者进行组配，才能生产出杂交种子。而两系法略有简化，利用光温敏雄性不育系和恢复系，在特定环境下生产杂交种子。

但科学家们的终极目标还是一系法，通过无融合生殖，让后代直接克隆母代的优势，彻底免除制种环节。

为了实现这个目标，上个世纪不少科学家都集中力量攻关，但最终都失败了。

于是，等到2013年，王克剑想研究无融合生殖时，这个方向已经成了无人区。 

王克剑请教过许多前辈。“多数专家认为做不成。他们的逻辑是：三系法、两系法都能在自然界找到材料，一系法的材料找了这么多年都没找到，如果有的话，早就发现了，还等到你。”

他检索了国家基金委的项目，发现近十年都没有“水稻无融合生殖”相关的资助——这个领域，已从当年的热门，变成了彻底的“冷门”甚至“无人区”。

没有项目支持，没有同行看好，但王克剑很快就决定，这个事必须做。“我当时想的是，我可能这一辈子都做不成，但哪怕是当‘炮灰’也行，行业需要一些冲在前面的人。”

支撑他的，除了产业需求的迫切，还有理论和技术的成熟。“在植物生殖方面，前人做了很多研究，我们站在了巨人的肩膀上。再加上那些年，基因编辑技术正好快速发展，让我们有了更趁手的工具。”

过去的科研路径，主要依赖于从自然界中，寻找天然存在的无融合生殖水稻材料，但基因编辑技术则让科研人员从“发现”转向了“设计”。 它就像一把分子级的“手术刀”，允许研究人员直接对水稻的生殖基因进行精准“编辑”，改变了曾经依赖于庞大工作量的筛选过程，缩短了研发周期。

 

“聚散离合”与“上帝之手”

目前，杂交水稻的生殖过程，就像洗牌。“爸爸一副牌，妈妈一副牌，两副牌混在一起，先洗牌，就是交换基因，再发出新的一手牌，这就变成了孩子。所以出来孩子的牌既像父母，又不一样。” 

体现到杂交稻身上，就是下一代的性状分离。

想要水稻进行无融合生殖，首先要弄清楚，洗牌过程中有哪些关键节点。“根据学界多年的研究，我们总结出‘聚、散、离、合’四个关键节点。”

而无融合生殖的目标，就是绕过“洗牌”的聚散离合环节，让父母的牌型，被完整地复制到下一代。

王克剑画下了一张清晰的“战略路线图”：通过基因编辑技术，精准敲除控制“聚”、“散”、“离”、“合”四个关键节点的基因，为水稻的生殖“架桥”，开辟一条直达终点的捷径。

战略清晰，但战术推进却充满荆棘。

最大的挑战是基因的选择与组合。调控生殖的基因成百上千，他们先通过生物信息学分析，筛选出理论上最可能的几个进行测试。

可实验开始的前几年，做出来的都失败了，全是不孕不育的水稻。因为水稻研究在完成一个种植季之前，无法确定结果如何，所以往往一次失败，就要花费数月、甚至一年的时间。

“做科研肯定有些坑要去踩的，多踩一个，范围就缩小一点。”王克剑这样鼓励团队。他始终坚信战略路线没错，问题出在战术，没有找到那座最合适的“桥”。

转机发生在2017年秋天。

当尝试了足够多的基因后，终于有一天，助手兴奋地跑来告诉他，田里某个材料好像结种子了。王克剑的第一反应是“不可能”。他走到大田，远远地看到稻穗低垂——那是有籽粒的迹象。

“我当时喜出望外，简直不敢相信自己的眼睛。”他立刻安排实验室进行基因型鉴定，确认负责“聚散离合”的4个关键基因确实被成功敲除。

然后，他们在温室里将这批种子播种下去，发现长出的植株是与母本一模一样的克隆体，此时，整个团队才真正确认无融合生殖，在杂交水稻中首次实现。

 

两代科学家的接力

2019年，研究成果在《自然·生物技术》发表后，发生了文章开头的一幕。袁隆平院士不仅主动邀约，还在见面时做了充分的准备。

“他提前让助手把我们的论文翻译成中文，给他讲了一遍。”王克剑回忆道，“他把我叫到身边坐下，细细地问是怎么做的，还跟我讲他们当年探索的历史和遇到的困难。”

那天晚上，袁隆平坚持自己做东请客。

“我非常意外。没想到他这样级别的科学家，会为了一个年轻人的工作亲自联系，还这么关注最前沿的进展。”

通过两代科学家的接力，袁隆平院士看到了他当年提出的、曾被质疑“把大家带进沟里”的方向，终于在新时代的年轻人手中，照进了现实。

 

拥抱未来

如今，王克剑团队已将无融合生殖体系从Fix1迭代到Fix8，结实率和诱导效率不断提升，逼近“双百目标”，结实率接近正常水稻的100%，诱导效率接近100%。

“结实率指的是结籽的数量，不能比正常水稻少；诱导效率指的是这些种子里，真正实现无融合生殖的克隆种子的比例。”王克剑解释，“农业应用一定要稳，如果纯度不够，老百姓看到田里有杂株就不敢用。”

如果有一天，无融合生殖杂交稻能够真正推广，它将从根本上改变杂交稻的使用方式。种子生产成本或将大幅降低，过去因价格过高而无法推广杂交稻的地区，也将重新看到增产的希望。在有限的土地上，小农户能更容易获得稳产的品种，也更有能力应对不断加剧的极端天气。

从实验室到田间，任何农业创新都需要时间去验证、适应与完善。不同地区的气候环境、土壤条件、生态系统，也都需要新的体系去逐步适应。但这条路的意义，早已超出了中国的边界。在许多发展中国家，昂贵的种子、有限的优良品种和愈发不稳定的气候，是无数农村家庭共同面临的挑战。无融合生殖技术的突破，让“一袋更可负担、更可靠的好种子”不再只是某一个国家的愿望，而是有可能成为世界更多农民触手可及的现实。

用跨越几代人的耐心，打通不可能的路径，这就是了不起的创新。