看到這個項目的名字———“作物抗逆性與水分、養(yǎng)分高效利用的生理及分子基礎(chǔ)”，您可能和我們一樣，感到一頭霧水，但首席科學(xué)家王學(xué)臣的一番話，讓我們體會到了這個項目的分量，“面對我國人口不斷增長、耕地和水肥資源日益減少、環(huán)境狀況急劇惡化、糧食供需矛盾日益尖銳的嚴(yán)峻現(xiàn)實，如何通過提高作物的抗旱、抗鹽、耐養(yǎng)分虧缺的能力和水分、養(yǎng)分資源利用效率來增加糧食產(chǎn)量、節(jié)約資源和改善環(huán)境，已成為我國農(nóng)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展的重大需求。”他如是說。

我們從今年春節(jié)前就開始聯(lián)系王學(xué)臣教授，但是王教授實在抽不出時間，3月中旬王教授總算有時間了，不過不是在學(xué)校，而是因為生病住進(jìn)了醫(yī)院。在我們采訪973首席的歷程中，遇到生病住院的首席不止一兩個，跟住院的王教授通了幾次話之后，我們感覺采訪的機(jī)會已經(jīng)很渺茫了。幾次試探性的聯(lián)系后，王教授在日程表上圈圈點點了一番，終于在一個會議的前一天接受了我們的采訪。

王教授說話開門見山：“我就想干點實事，雖然不愛接受采訪，但很高興認(rèn)識你們。”于是，采訪就在朋友相會般的氛圍中開始了。

記者：王教授您先給我們破破題吧，為什么要做植物抗逆性和水分、養(yǎng)分高效利用這個課題?

王學(xué)臣：這得從我國農(nóng)業(yè)發(fā)展需求說起，我國是農(nóng)業(yè)大國，隨著人口的增加和耕地面積的減少，我國的糧食需求面臨著巨大的壓力，干旱和鹽害對于作物產(chǎn)量潛力發(fā)揮的影響最為嚴(yán)重。

據(jù)統(tǒng)計，我國的干旱、半干旱地區(qū)約占國土面積的一半以上，年受旱面積達(dá)3—4億畝。特別是擔(dān)負(fù)我國糧食生產(chǎn)任務(wù)65%以上的華北、東北和西北，恰恰是我國最缺水的地區(qū)，即使在非干旱的農(nóng)業(yè)區(qū)，也常常因季節(jié)性干旱而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。我國現(xiàn)在有1億畝鹽堿土耕地，還有3億畝鹽堿荒地尚待開發(fā)，另外北方灌溉地區(qū)的次生鹽漬化土地生產(chǎn)潛力還有待進(jìn)一步挖掘。同時我國淡水資源嚴(yán)重短缺，僅為世界人均占有量的1/4，但我國灌溉水的利用率和農(nóng)田水分生產(chǎn)效率卻很低，不足發(fā)達(dá)國家的一半。

還有，我國既是磷、鉀礦產(chǎn)資源貧乏的國家，又是糧食產(chǎn)量受磷、鉀限制最嚴(yán)重的國家之一。同時我國作物的磷、鉀肥利用率很低，其中磷肥的當(dāng)季利用率只有10%—15%。

因此，面對我國人口不斷增長、耕地和水肥資源日益減少、環(huán)境狀況急劇惡化、糧食供需矛盾日益尖銳的嚴(yán)峻現(xiàn)實，如何通過提高作物的抗旱、抗鹽、耐養(yǎng)分虧缺的能力和水分、養(yǎng)分資源利用效率來增加糧食產(chǎn)量、節(jié)約資源和改善環(huán)境，已成為我國農(nóng)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展的重大需求。

記者：項目中作物的抗逆性指的是什么?而養(yǎng)分的高效利用提出的意義又是什么?

王學(xué)臣：我們研究的作物抗逆性主要是指作物抗旱、抗鹽的能力。作物營養(yǎng)存在著兩個問題，一個是營養(yǎng)不夠，一個是營養(yǎng)多余。我們國家氮肥用量大大超標(biāo)，用多了農(nóng)民支付會加大，還會破壞環(huán)境，造成土壤的富營養(yǎng)化，進(jìn)而造成水體的富營養(yǎng)化。于是我們提出了養(yǎng)分高效利用這一課題，即提高作物對氮、磷、鉀吸收率和利用效率。這對于提高作物產(chǎn)量和減少氮、磷等元素的流失，進(jìn)而減少水的污染，是非常有意義的。

記者：照這樣說來，這個課題不僅理論性強(qiáng)，而且對實踐的指導(dǎo)意義非凡。題目中有一個“作物適應(yīng)逆境的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制”的子課題，“信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制”對提高作物抗逆性以及水分、養(yǎng)分高效利用有什么作用?其中要解決的問題是什么?

王學(xué)臣：這是一個理論性很強(qiáng)的問題。打個比方，你被針扎了一下，就感覺到疼了。但是針扎后的結(jié)果是細(xì)胞破裂，它怎么就轉(zhuǎn)化為疼這個神經(jīng)信號了呢?這其中的信號是怎樣轉(zhuǎn)導(dǎo)的?植物感受環(huán)境刺激的機(jī)理，就是一個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。比如植物中都有調(diào)控氣孔的開關(guān)，當(dāng)外界濕潤植物體內(nèi)水分充足時，氣孔就會打開;當(dāng)外界干燥植物體內(nèi)水分少時，氣孔就會關(guān)上。氣孔的開關(guān)是由一些信號分子形成了信號鏈，這些信號鏈又合理地組成了一個網(wǎng)絡(luò)來調(diào)控氣孔的開關(guān)，這就叫細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。這些信號和受體結(jié)合，像接力賽似的，啟動了一系列的信號傳遞體。

這中間有一個很關(guān)鍵的信使———鈣信使，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，靠的是細(xì)胞里面鈣的濃度高低變化，頻率振幅變化，空間分布變化，也就是鈣因為振蕩的時空差別會攜帶不同的信息，搞清了這些信息，就搞清了植物的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，就知道植物是干了，還是鹽多了。

現(xiàn)在的問題就在這兒，鈣的濃度和振蕩頻率，誰來調(diào)控?它攜帶的信號傳給誰了?我們行話叫做鈣的上游信號和下游信號，這也是我們要解決的問題，通過研究我們?nèi)〉昧艘恍┰瓌?chuàng)性的進(jìn)展。

記者：氣孔開關(guān)調(diào)控是您從1992年就開始研究的一個熱點，項目中第4子課題就是“作物逆境適應(yīng)性中膜調(diào)節(jié)與氣孔調(diào)節(jié)的生理生化機(jī)制”，這個課題在整個課題研究中是什么樣的地位?對于解決問題起到什么樣的作用?

王學(xué)臣：因為氣孔在調(diào)控作物的光合作用和蒸騰作用中是非常重要的，所以我們把它單列一個課題來研究。氣孔是作物和外界交換氣體的窗口，排出水分和氧氣，吸收二氧化碳。我們希望能夠讓這個窗口達(dá)到最優(yōu)化的調(diào)節(jié)。例如干旱的時候，水分盡量少被排出，但又不妨礙二氧化碳進(jìn)入進(jìn)行光合作用，這樣既可達(dá)到水高效利用的目的，同時又不影響作物的生長。

記者：那么要想調(diào)控氣孔的開關(guān)，關(guān)鍵在哪兒?

王學(xué)臣：調(diào)控氣孔的開關(guān)有很多種方法，例如，如果給作物噴上一種叫做脫落酸的植物激素，可以讓氣孔關(guān)閉，提高作物的抗旱性和水分利用效率。但這樣做要費工、費時和費錢，而且不易掌握最佳噴藥時間。如果能通過基因調(diào)控，讓作物自身具有感知環(huán)境變化的能力，自己對氣孔進(jìn)行最優(yōu)化的調(diào)節(jié)，就可以在不增加任何操作的情況下，提高作物的抗旱性和水分利用效率。這又涉及到另一個概念———啟動子。啟動子決定了移植入作物內(nèi)的抗逆性基因在什么時候、植物的哪個部位起作用。

如果抗逆基因在植物的各個部位表達(dá)，就容易造成這樣的效果：植物具有了抗逆性，但是會長得矮小，產(chǎn)量降低。所以我們現(xiàn)在要做的就是希望構(gòu)建出這樣一種誘導(dǎo)性啟動子，使得基因在適當(dāng)?shù)臅r候且只在氣孔中表達(dá)，這樣就可以解決當(dāng)水分供應(yīng)正常時，抗逆基因不表達(dá)。在干旱的條件下，抗逆基因表達(dá)，解決了植物抗逆性和生長發(fā)育的矛盾。我們已經(jīng)拿到了這樣的啟動子，并在煙草中初步試驗結(jié)果很好。

記者：這么說來，整個項目的既定目標(biāo)都達(dá)到了嗎?

王學(xué)臣：要說具體指標(biāo)都完成了，不過從深層上來講，不能簡單用“是否完成”一言以蔽之。從發(fā)表了多少文章，克隆多少基因申報專利，培養(yǎng)多少人才方面，我們都達(dá)到目標(biāo)了。但具體到某個問題，我們做了人家沒做，我們是超過人家了，可是從整體水平來講，我們和美國還差得挺遠(yuǎn)。所以急功近利是不可行的，基礎(chǔ)研究是一個循序漸進(jìn)和逐步積累的過程，它依靠著整個社會的基本素質(zhì)的提高和觀念、體制問題的解決，都不可能是一蹴而就的。由于國家“973”計劃的實施，基礎(chǔ)研究隊伍不斷壯大，研究水平大幅度提高，我對我們國家的基礎(chǔ)研究趕超世界先進(jìn)水平充滿希望。

記者：現(xiàn)在對于轉(zhuǎn)基因作物的安全性公眾還持有相當(dāng)?shù)膽岩桑鷮@個問題怎么看?

王學(xué)臣：轉(zhuǎn)基因作物的安全性確實是一個非常重要的問題，但并不可怕。我們要加大研究力度，大膽而慎重的推進(jìn)。

國家對轉(zhuǎn)基因作物的研究要大力支持，但試驗結(jié)果必須經(jīng)過嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)檢驗過后才可能釋放。就目前來講，釋放可能可怕，也可能不可怕，但比人們想得要好得多。現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因作物的長期效應(yīng)誰也說不清，但是你可以換一個角度來考慮，事實上自然界的基因，也在轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，而且生物在進(jìn)化過程中也會發(fā)生基因變異。

記者：在您看來，對于有爭議的研究我們應(yīng)該采取什么態(tài)度呢?

王學(xué)臣：研究轉(zhuǎn)基因問題是大勢所趨。對于研究，心態(tài)應(yīng)該是放開的，但是必須加強(qiáng)管理。研究內(nèi)容不論是否有爭議，國家都一定要有技術(shù)儲備。如果我國沒有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究和科學(xué)的前瞻性，那我們就只能在發(fā)展中受欺負(fù)。