水稻生物學(xué)國家重點實驗室建設(shè)與發(fā)展實踐

王亞琴， 葉恭銀

(浙江大學(xué) 水稻生物學(xué)國家重點實驗室， 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院， 杭州 310058)

0 引 言

重點實驗室是科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)合體。國家重點實驗室的主要任務(wù)是圍繞國家戰(zhàn)略目標(biāo)，針對學(xué)科發(fā)展前沿和國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國家安全的重大科技問題，開展基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、基礎(chǔ)性工作和競爭性高技術(shù)研究，成為國家創(chuàng)新體系中原始創(chuàng)新成果產(chǎn)出的核心基地[1-3]。“十二五”期間，水稻生物學(xué)國家重點實驗室(以下簡稱水稻重點實驗室)緊緊圍繞國家糧食戰(zhàn)略和學(xué)科前沿發(fā)展需求，求實創(chuàng)新、深化改革，以推動實驗室的內(nèi)涵發(fā)展，齊抓并舉基礎(chǔ)研究和轉(zhuǎn)化應(yīng)用兩條主線，以明確優(yōu)勢學(xué)科為依托，以加強條件制度建設(shè)為保障，以培養(yǎng)創(chuàng)新領(lǐng)軍人才為抓手，以深化合作交流為活力，現(xiàn)已基本形成“開放、聯(lián)合、流動、競爭”的良好學(xué)術(shù)環(huán)境，并取得一系列成效。本文對水稻重點實驗室“十二五”以來建設(shè)與發(fā)展實踐進(jìn)行總結(jié)，以期為同類型實驗室建設(shè)管理與可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展提供參考。

1 水稻重點實驗室簡介

水稻重點實驗室依托中國水稻研究所和浙江大學(xué)，于2003年獲科技部批準(zhǔn)建設(shè)，2006年12月通過建設(shè)驗收。實驗室緊緊圍繞“糧食安全”這一國家重大戰(zhàn)略需求，以水稻資源學(xué)和分子育種研究為重點，以水稻種質(zhì)改良與創(chuàng)新遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、環(huán)境生物學(xué)和分子育種為主要研究方向，開展水稻生物學(xué)研究，著力解決我國水稻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題，為稻作科技發(fā)展提供先進(jìn)的資源、技術(shù)和理論平臺。

2 主要做法和經(jīng)驗

2.1 以學(xué)科優(yōu)勢為依托，準(zhǔn)確定位研究與發(fā)展方向

研究方向是國家重點實驗室建設(shè)與發(fā)展的根本，正確的研究方向是實驗室建設(shè)、發(fā)展高水平基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重要導(dǎo)向[4-5]，是每一個國家重點實驗室需要確定的戰(zhàn)略性目標(biāo)，只有制定科學(xué)精確的研究方向，才能發(fā)揮實驗室的優(yōu)勢和特色，集中資源和力量開展科學(xué)研究，攻克關(guān)鍵共性技術(shù)[6]，形成代表性的科研成果。水稻重點實驗室涵蓋植物保護(hù)學(xué)科、作物學(xué)和生物學(xué)等一級學(xué)科，均為2家依托單位的優(yōu)勢學(xué)科。“十二五”期間，實驗室立足發(fā)展、結(jié)合自身優(yōu)勢，調(diào)整并確定了水稻重要農(nóng)藝性狀基因的克隆及轉(zhuǎn)基因技術(shù)、水稻超高產(chǎn)分子育種、水稻重大病蟲害成災(zāi)機理及控制、水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的生理生態(tài)基礎(chǔ)與環(huán)境調(diào)控等4個學(xué)科方向。這4個方向緊密結(jié)合國家農(nóng)業(yè)發(fā)展方向，相輔相成，對重點實驗室明確定位、聚焦方向、突出優(yōu)勢、加快發(fā)展具有重要意義。同時，水稻重點實驗室聘請了由中科院李家洋院士擔(dān)任學(xué)術(shù)委員會主任，國內(nèi)生命科學(xué)研究領(lǐng)域的知名專家學(xué)者擔(dān)任委員的學(xué)術(shù)委員會，為重點實驗室的學(xué)科布局、研究發(fā)展方問診把脈，建言獻(xiàn)策。

2.2 以提升創(chuàng)新能力為根本

原始性創(chuàng)新作為科技創(chuàng)新的主要源泉, 不僅能夠帶來科學(xué)技術(shù)的重大突破, 而且能夠帶動新興產(chǎn)業(yè)的崛起和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變革[7]。優(yōu)化配置科技資源[8]，增強科技儲備，提升原始創(chuàng)新能力，開展基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和基礎(chǔ)性工作，是國家重點實驗室在科學(xué)前沿探索中應(yīng)盡職責(zé)。水稻功能基因組學(xué)與分子育種技術(shù)是水稻重點實驗室的主要基礎(chǔ)研究工作，實驗室通過在重要農(nóng)藝性狀功能基因克隆、性狀控制機理、優(yōu)良性狀的分子設(shè)計育種等研究中，進(jìn)一步提升了科技創(chuàng)新能力。“十二五”期間，實驗室在水稻重要功能基因剖析、稻飛虱災(zāi)變機理等重點領(lǐng)域，取得了突破性進(jìn)展。同時，實驗室強化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究相結(jié)合，將服務(wù)“三農(nóng)”、促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化、提高國家糧食生產(chǎn)能力為己任，在水稻種質(zhì)創(chuàng)新、育種新技術(shù)研發(fā)等方面開展轉(zhuǎn)化應(yīng)用與推廣，有效發(fā)揮了生物育種和優(yōu)良種質(zhì)在促進(jìn)農(nóng)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展，保障糧食安全中的作用。

2.3 以實驗室公用平臺資源為基礎(chǔ)

公用平臺是支撐科學(xué)研究的基礎(chǔ)保障之一，也是與國內(nèi)外科研院所和高校開展合作研究的重要基地，能為國內(nèi)外不同機構(gòu)提供實驗儀器、數(shù)據(jù)信息等服務(wù)資源，具有公益屬性。公用平臺的建立除了以實驗室為主要基地外，還要通過與依托單位的其他科研平臺進(jìn)行人才、設(shè)備、學(xué)科等資源整合，推動學(xué)科發(fā)展，保障科研項目有序開展。水稻重點實驗室聯(lián)合中國水稻所和浙江大學(xué)分析測試中心，現(xiàn)已建成實驗室公共實驗平臺、稻米品質(zhì)分析檢測公用平臺、水稻科技信息共享平臺、水稻兩用核不育系育性鑒定平臺等4個公用平臺。同時，實驗室購置了價值逾5 300萬元的大型儀器設(shè)備，并配備專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行管理，在充分滿足實驗室科研需求的前提下，向依托單位及全社會開放。實驗室創(chuàng)建的“國家水稻數(shù)據(jù)中心”(http://www.ricedata.cn/)網(wǎng)站，還向公眾免費提供水稻品種、系譜、優(yōu)質(zhì)種質(zhì)、突變體、分子標(biāo)記、基因(QTL)和文獻(xiàn)等數(shù)據(jù)資源的檢索服務(wù)。

2.4 構(gòu)建全方位合作交流格局

合作交流對加強國家重點實驗室建設(shè)、順利開展各項工作、提升研究水平、改善實驗室科研環(huán)境、不斷提高運行和管理水平均具有重要作用[9]。水稻重點實驗室一直堅持“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的方針，面向國內(nèi)外開放運行，以開放的主動贏得發(fā)展的主動，形成良性互動、合作共贏的發(fā)展格局[10]，也有效提高了國內(nèi)外的學(xué)術(shù)影響力。經(jīng)過多年的努力，實驗室構(gòu)建了多形式多層次的合作與交流渠道：① 設(shè)立“水稻生物學(xué)國家重點實驗室開放研究基金”，吸引優(yōu)秀科技人才來實驗室開展研究，壯大研究力量；② 與國內(nèi)外研究院校建立良好緊密的合作關(guān)系，開展合作研究；③ 開展多種形式的學(xué)術(shù)交流活動，積極鼓勵“走出去、引進(jìn)來”，通過舉辦和參加各類國際和國內(nèi)的學(xué)術(shù)會議、研討會，邀請學(xué)科領(lǐng)域的國際著名專家前來訪問講學(xué)等，全面拓展實驗室的國際視野，提高科研水平和國內(nèi)外影響力。

2.5 強化創(chuàng)新型和領(lǐng)軍型人才培養(yǎng)

要建設(shè)高水準(zhǔn)的實驗室，必須有高水平的人才隊伍，擁有一流的人才，國家重點實驗室是培養(yǎng)高層次和高質(zhì)量人才的重要基地[11-12]。水稻重點實驗室秉承人才資源是第一資源的理念[13]，把吸引、聚集世界一流人才作為重要任務(wù)，集中力量共同公關(guān)的原則開展團(tuán)隊建設(shè)，逐步形成了老中青組合成的梯形人才結(jié)構(gòu)。實驗室通過聘請國內(nèi)知名的學(xué)術(shù)帶頭人擔(dān)任主任，凝聚不同學(xué)科領(lǐng)域的頂尖人才作為學(xué)術(shù)骨干，同時有計劃地引進(jìn)或內(nèi)培具有潛力的青年學(xué)者，強化打造創(chuàng)新型和領(lǐng)軍型人才。實驗室注重團(tuán)隊研究，加強高水平的科研創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)，制定有吸引力的人才激勵、評價和保障機制，著力營造良好學(xué)術(shù)氛圍和公平、公正的良性競爭環(huán)境。對青年人才加強學(xué)術(shù)指導(dǎo)，鼓勵通過出國深造、訪問研究、合作培養(yǎng)等形式，加入到國際領(lǐng)先科研團(tuán)隊中開展研究，拓展前沿科研理念，加快提升科研水平。同時，利用重點實驗室科研經(jīng)費、院所基金等，鼓勵青年科研人員開展前期研究，進(jìn)而爭取國家基金等項目支持，培育成為實驗室的骨干力量。

2.6 以完善制度建設(shè)為保障

管理出效率、管理出人才[14]。科學(xué)化、規(guī)范化、制度化的管理是重點實驗室創(chuàng)新能力建設(shè)取得成效的重要保證[15]。實驗室管理制度的制定是為了更好地讓實驗室在人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新等方面發(fā)揮最大的效益。水稻重點實驗室在10多年的運行中不斷摸索、不斷完善，構(gòu)建實驗室管理制度體系，相繼制定了“水稻生物學(xué)國家重點實驗室安全管理條例”“水稻生物學(xué)國家重點實驗室工作人員守則”“水稻生物學(xué)國家重點實驗室經(jīng)費管理辦法”“水稻生物學(xué)國家重點實驗室儀器設(shè)備管理辦法”等辦法和制度共12項，并切實加以貫徹執(zhí)行，確保重點實驗室工作有制可依、有范可守、有序可循，為重點實驗室的安全、高效、科學(xué)運行提供了制度保障。

3 主要成效

水稻重點實驗室自成立以來，在2006年和2011年生命科學(xué)領(lǐng)域國家重點實驗室評估中分別被評為優(yōu)秀和良好。2016年，再次在生命科學(xué)領(lǐng)域國家重點實驗室的5年定期評估中獲評為優(yōu)秀實驗室。“十二五”以來，在科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)推動、團(tuán)隊建設(shè)、對外開放等領(lǐng)域得到了長足發(fā)展，取得了顯著成效。

3.1 承擔(dān)一系列國家級重大科研項目

“十二五”期間，水稻重點實驗室共主持或參與省部級以上項目297項，其中“863”計劃12項，“973”計劃13項，國家自然科學(xué)基金項目97項，國家科技重大專項、國家公益性項目等國家級項目61項；2012年與2015年還連續(xù)兩期獲得國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項目“稻類遺傳育種種學(xué)”經(jīng)費資助。自2011年以來累計到位科研經(jīng)費達(dá)2.61億元。

3.2 學(xué)術(shù)論文質(zhì)量與數(shù)量大幅提高

2012年至今，水稻重點實驗室共發(fā)表學(xué)術(shù)論文790篇，其中SCI收錄論文573篇，影響因子3.0以上222篇，第一單位論文420篇，且在《Nature》《Nature Genetics》《PNAS》《Genome Biology》《eLife》等國際頂尖期刊上發(fā)表多篇高質(zhì)量論文。相比于“十一五”“十二五”期間論文數(shù)量增長68.44%，SCI論文數(shù)量增長141.77%，影響因子大于3.0的論文數(shù)增長208.33%(見圖1)。“闡明獨腳金內(nèi)酯調(diào)控水稻分蘗和株型的信號途徑”“控制稻飛虱長短翅型可塑性發(fā)育的分子開關(guān)”等兩項研究成果先后入選“2014年中國科學(xué)十大進(jìn)展”和“2015年中國生命科學(xué)領(lǐng)域十大進(jìn)展”，在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了強烈反響。

圖1 “十一五”與“十二五”期間實驗室發(fā)表論文情況

3.3 成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用取得顯著成效

“十二五”期間，水稻重點實驗室完成品種審定76個，其中國家審定品種17個，植物新品種權(quán)58個，7個品種被農(nóng)業(yè)部認(rèn)定為超級稻品種，是全國入選超級稻品種最多的實驗室；獲得發(fā)明專利120項，制定標(biāo)準(zhǔn)5條，開發(fā)軟件6個，簽署轉(zhuǎn)讓合同22份，轉(zhuǎn)讓品種20個(見圖2)，成果轉(zhuǎn)化收入3 080萬元。此外，水稻重點實驗室還創(chuàng)立了后期功能型雜交稻育種技術(shù)和水稻品質(zhì)高效鑒定技術(shù)體系，培育出國稻系列、華占系列、中嘉早系列、中早系列和中浙優(yōu)系列等品種；“中嘉早17”連續(xù)多年位居全國秈稻品種推廣面積第一。創(chuàng)新集成超級稻高產(chǎn)栽培技術(shù)體系累計推廣應(yīng)用面積1.19億畝，實現(xiàn)稻谷增產(chǎn)640萬t、增效137.4億元；首創(chuàng)水稻缽形毯狀秧苗機插技術(shù)，比傳統(tǒng)機插秧平均增產(chǎn)達(dá)10.1%，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。

3.4 科研成果獲得國家級獎多項

“十二五”期間，水稻重點實驗室在水稻功能基因組學(xué)與分子育種基礎(chǔ)研究、種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種應(yīng)用研究、病蟲成災(zāi)機理與控制研究、可持續(xù)生產(chǎn)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，其中，“雙生病毒種類鑒定、分子變異及致病機理研究”獲得國家自然科學(xué)獎二等獎，“后期功能型超級雜交稻育種技術(shù)及應(yīng)用”獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎，“超級稻高產(chǎn)栽培關(guān)鍵技術(shù)及區(qū)域化集成應(yīng)用”獲得國家科技進(jìn)步二等獎；此外還獲得省部級一等獎榮譽4項。“十二五”期間，全國677家獲國家獎的單位中僅有28家囊括三大國家級獎項，而水稻重點實驗室是全國農(nóng)業(yè)類唯一的一家。

圖2 “十一五”與“十二五”期間實驗室品種審定、專利授權(quán)、成果轉(zhuǎn)讓等情況

3.5 學(xué)術(shù)交流與合作實現(xiàn)共贏發(fā)展

自2011年以來，水稻重點實驗室共資助開放課題34個，總資助額度達(dá)402.98萬元，獲得研究論文22篇、新品種3個、發(fā)明專利4項、國家科技進(jìn)步二等獎1項以及福建省科技進(jìn)步一等獎1項等知識產(chǎn)權(quán)成果；形成了與植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室、旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點實驗室開展定期學(xué)術(shù)交流機制；實驗室設(shè)立的“春江學(xué)術(shù)論壇”，先后邀請了日本著名水稻遺傳育種專家Makoto Matsuoka教授、美國加州大學(xué)Davis 分校的Bo Liu教授等30多位國際知名專家前來講學(xué)；實驗室科研人員受邀在國際會議上作大會報告31人次，國內(nèi)學(xué)術(shù)會議上作大會報告28人次；舉辦國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議15次，其中國際會議3次、開展學(xué)術(shù)報告講座140余場。

同時，水稻重點實驗室與國內(nèi)外研究機構(gòu)開展的合作研究也實現(xiàn)了共贏發(fā)展。與國家雜交水稻研究中心等單位合作開展“兩系法雜交水稻技術(shù)研究與應(yīng)用”項目成果榮獲2013年國家科技進(jìn)步獎特等獎。與美國康奈爾大學(xué)、杜克大學(xué)、瑞士伯爾尼大學(xué)等16個國家的31個學(xué)術(shù)機構(gòu)建立了友好的合作關(guān)系，借助國際一流的專家學(xué)者力量和科研平臺，在一系列學(xué)科熱點和重點研究領(lǐng)域共同開展研究，在國際學(xué)術(shù)期刊共同發(fā)表研究論文97篇。

3.6 團(tuán)隊建設(shè)與人才培養(yǎng)取得可喜進(jìn)展

“十二五”以來，水稻重點實驗室入選國家基金委科研創(chuàng)新研究群體1個、國家“創(chuàng)新人才推進(jìn)計劃”重點領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊2個、全國農(nóng)業(yè)科研杰出人才及創(chuàng)新團(tuán)隊6個、中華農(nóng)業(yè)科技優(yōu)秀團(tuán)隊獎1個。團(tuán)隊成員新入選國家自然科學(xué)基金杰出青年1位、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年2位、青年長江學(xué)者1位、國家萬人計劃人才1位、以及“百千萬人才工程”人才2位，創(chuàng)新型、領(lǐng)軍型人才比例進(jìn)一步增加；團(tuán)隊獲得“十一五”國家科技計劃執(zhí)行優(yōu)秀團(tuán)隊獎和突出貢獻(xiàn)獎等集體榮譽各1項。此外，水稻重點實驗室共培養(yǎng)碩士研究生212名、博士研究生142名(其中外國留學(xué)生31人獲博士學(xué)位、3人獲碩士學(xué)位)、博士后27名，其中獲全國百篇優(yōu)秀博士論文提名2篇，為學(xué)科可持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的后備人才和新興力量。

4 結(jié) 語

水稻生物學(xué)國家重點實驗室建設(shè)與管理的探索與實踐表明，重點實驗室的建設(shè)對于學(xué)科發(fā)展、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的推動作用。同時，實驗室的建設(shè)與管理又是一個系統(tǒng)工程[16]，需要進(jìn)行整體布局規(guī)劃，需要進(jìn)一步探索，以不斷研究、不斷實踐和不斷改革的精神，努力加強水稻重點實驗室建設(shè)，為我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)安全、生物安全和生態(tài)安全提供強有力的技術(shù)支撐。