归国游子,光耀稻穗
——记中国科学院院士刘耀光
来源:华南农业大学     发布时间:2019-11-09     点击量:807

  刘耀光,华南农业大学一级岗研究员,博士生导师,中国科学院院士。现任亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室副主任,华南农业大学作物学一级学科带头人。主要从事植物育性发育的分子遗传和基因工程研究。在水稻细胞质雄性不育与恢复性、杂种不育与亲和性、光温敏不育性等遗传系统的基因克隆和分子作用机理方面取得了系统性、创新性研究成果。发现植物细胞质雄性不育与育性恢复都是由线粒体基因与细胞核基因互作所控制,阐明了线粒体不育基因的起源进化和分子作用机制;揭示了复合座位多基因互作控制植物杂种不育性与亲和性的遗传机理,并创建了杂种亲和的新技术;开发了TAIL-PCR、大片段和多基因载体系统、高效多基因编辑系统等多项新生物技术成果,培育出首个功能性水稻种质“紫晶米”和“赤晶米”。这些成果为作物杂交育种和生物育种提供了理论指导和技术支撑。在Nat Gent、Annu Rev Plant Biol、Cell Res、Nat Commun、Mol Plant等刊物发表论文170多篇,论文引用近10800次;获发明专利及软件著作权近20项。1997年获“国家杰出青年基金”,2004年获全国五一劳动奖章,2012年入选广东省“南粤百杰”,2014年获“全国优秀科技工作者”称号,2017年当选中国科学院院士。2018年获得国家自然科学奖二等奖。

  年少有志,发奋求学

  刘耀光,广东韶关市人,于1954年3月出生。像许多普通的男孩一样,刘耀光从小学至高中都不拔尖,学习成绩中上,但特殊的年代却给了他与众不同的求学和工作经历。1966年,小学毕业的刘耀光正值“文化大革命”,整个中学时代在“文化大革命”初期的喧闹中度过。但幸运的是他就读的广东韶关北江中学有着良好的学习风气与学习环境。平时喜欢看书的他对数学、物理、化学产生了浓厚的兴趣,这对他的未来产生了巨大的影响。
  1972年高中毕业后,他与同时代青年一样,下乡参加生产劳动。他没有因为繁重的劳务而沉沦于生活的泥潭,劳动之余,他总是尽一切可能找书读。1977年中国恢复高考制度,面对只有两个月的备考时间,刘耀光争分夺秒,系统地复习了高中所有课程,踌躇满志地参加了高考。当时他第一志愿报考的是华南工学院,却意外被华南农学院录取。作物遗传育种虽然并非是他最感兴趣的专业,但入学后他被华南农学院水稻育种专业领域内的丁颖院士、黄耀祥教授、卢永根教授等几代人所取得的巨大成就深深吸引和影响,逐渐地爱上了这个当时并“不吃香”的农科专业。于是,他刻苦学习,认真钻研,在华南农学院度过了宝贵的大学生涯。
  1982年2月,刚从华南农学院毕业的刘耀光被分配去湖南长沙农业专科学校任教。当时学校环境简陋,师资不足,而教学过程也令他深深地感到自己知识储备的不足。这激发了他强大的求知欲,于是他一边教学,一边继续学习,经过两年苦读,1984年9月,刘耀光考上了华南农业大学卢永根教授的研究生,随后被选送公费留学日本。

  赴日留学,初露锋芒

  1985年10月至1991年3月,刘耀光先后在日本香川大学、京都大学遗传育种专业攻读硕士、博士学位。读研期间,导师就对刘耀光的才华十分欣赏。1988年3月在取得了日本香川大学的遗传育种专业的硕士学位后,导师希望他留下来做自己的博士关门弟子。出人意料的是,刘耀光婉拒了导师的好意,表示自己非常敬仰国际著名的植物分子生物学家常胁恒一郎教授,想去京都大学跟随他学习植物分子生物学。
  京都大学是一所顶尖研究型大学,作为日本国内的最高学府之一,在全球都享有很高的学术声望,它的生命科学学科排名世界第20,该校被誉为“科学家的摇篮”。出于对真知的向往,刘耀光凭借着扎实的基础和惊人的毅力取得了京都大学博士生资格,如愿以偿地从香川大学转读京都大学,师从国际著名的植物分子生物学家常胁恒一郎教授攻读博士学位。从此,刘耀光面临的是一个全新的课题,不再是曾经熟悉的研究领域、熟悉的研究方法和手段,这意味着他的研究要从头开始,而他选择“迎难而上、越战越勇”。他一入学就马上开展了新课题——小麦染色体基因连锁图谱研究。敏锐的洞察力、悉心的付出及熟练的实验技巧成为他一路上披荆斩棘的战甲。努力这两个字对他而言,就是睡眠少一点,娱乐少一点,就这样他一点一滴地挤出时间。三年的废寝忘食让刘耀光完成了别人要用4—5年才能完成的学业,提前获得了博士学位,他也因超强的攻坚能力而被日本同行誉为“刘超人”。1991年获博士学位后,他怀着对知识的渴求,选择成为日本三井植物生物技术研究所的博士后和研究员。
  在日本求学及研究期间,刘耀光在《美国科学院报》(PNAS)、The Plant Journal等国际著名核心刊物上发表论文30余篇,出版专著3部,获发明专利1项。他发表的论文被包括国际权威刊物Science在内的数十种刊物广泛引用。他还创建了对已知DNA序列相邻的未知片段的PCR扩增新技术(TAIL-PCR),获得了发明专利,现已成为国际上广泛使用的方法,被SCI引用3000多次。“那时我总觉得当时普遍使用的方法存在缺陷,其实许多搞研究的人都有这种想法,只是大家想不出更好的方法来取代它。”刘耀光回忆起发明这项新的技术时说,“你说是幸运也好,歪打正着也罢,某个周六早上我刚睡醒,躺在床上,脑海中不禁浮现出旧的技术带来的种种不便,突然灵机一动,居然想到一种新的解决方案,我便马上回到实验室合成PCR引物,着手对刚想到的方法进行试验,果然取得了令人惊喜的效果!”刘耀光对自己惊人的发现仅是轻描淡写地叙述着,但这背后却是刻苦学习和经验的积累,突然的奇思引出了他如满弓待发之箭般的灵感,最终成就了这一项研究。
  多年的研究使刘耀光成为一名在国际上有相当知名度的植物分子生物学家,此时的他可谓是“名利双收”,他有着优越的工作和生活条件。但多年的在外羁旅,时常让有一颗炽热的中国心的游子刘耀光泛起淡淡的乡愁,他常说:“作为中国人,在日本是无法寻求到自己的归宿感的,就算加入了日本国籍,也是寄居他乡罢了,一个人还是要做自己国家的事业”。

  学成归国,专注科研

  1987年刘耀光回国探亲时回到母校,时任校长的卢永根院士与他进行了长谈。这次谈话对他产生了深远影响,更加坚定了他回归祖国报效国家的决心。在三井植物生物技术研究所工作期间,刘耀光主要负责开展模式植物拟南芥分子生物学的研究。但在他的心中,始终惦记着国家的发展,渴望有朝一日能为国效力。因此,他针对我国水稻的主产区是在南方的实际情况,想方设法跟踪水稻生物技术方面的研究进展,为回国后开展水稻分子生物学研究做准备。
  1996年6月,刘耀光带领全家回到祖国的怀抱,在母校华南农业大学开启了教学、科研的新旅程。
  当时,学校的研究条件有限,刘耀光想得最多的是回国后如何发挥自己所能开展教学研究工作。他非但未向组织提出过任何生活待遇方面的要求,还用自己节约省下来的钱从日本买回一些开展研究所急需的小型设备。刘耀光说:“我是回来工作的,当然要多想想工作上的事情。”
  着眼国内专业领域内的发展状况,刘耀光敏锐地瞄准基因工程在遗传育种中应用的基础理论研究的难点课题,为解决可转化人工染色体(TAC)和多基因组装与转化载体系统的创建、水稻基因的高效克隆、三系杂交稻选育中有重要应用价值的雄性不育及其恢复基因,以及其他育性相关基因的定位和克隆、籼粳稻杂种不育基因的遗传定位和分离、水稻分子育种技术等问题,开展了系统的研究。他还利用自己的技术优势,积极协助同行相关课题的研究。他获得了国际合作、国家863计划、973计划、国家转基因植物产业化、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等各级课题资助。通过20多年努力,研究工作取得了重要成绩。他发表了170多篇高质量的研究论文,获得了近20项发明专利及软件著作权,得到国内外同行的高度评价,连续多年入选爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者。他专注于植物育性发育的分子遗传和基因工程研究,奠定了我国在植物育性研究的国际领先地位,实现了回国做自己事业的愿望。同时,也大大提高了华南农业大学在植物分子生物学领域的整体研究水平。
  有人问刘耀光,成功秘诀是什么呢?刘耀光说:“哪有什么秘诀,我就是爱好自己的事业。”的确,他对做科研充满兴趣,不管遇到什么困难,也不管别人怎么评价,一直热爱这项事业,坚持做下去。对科学充满兴趣与好奇,让他走到现在。他说:“一个人热爱某项事业并坚持做下去,就一定能够成功。”

  宽广胸怀,追求真知

  刘耀光1997年获得国家杰出青年基金,2003年获全国优秀留学回国人员成就奖,2004 年获全国五一劳动奖章,2014年获“全国优秀科技工作者”称号,2017年当选中国科学院院士。众多的荣誉名称让人眼花缭乱,但是刘耀光始终保持着一名科研工作者的谦卑,他说:“这些荣誉属于过去,自己在科研道路上还有很长的路要走。”而以严谨著称的他的老师卢永根院士对他称赞道:“这是一个追求科学、淡泊名利的人,在这样一个浮躁不安的世界里,刘耀光沉得住气,不骄不躁,他发表的文章,篇篇是精品。”
  实验室对于刘耀光而言,已然成为生活的一部分。除了外出讲学、开会,每天刘耀光都会到实验室开展工作,逢年过节也不例外。许多人都不解地问他,现在像你这样的堂堂大教授,还每天待在实验室自己动手做实验的已经不多见了,不少的人只是做做样子,在外面跑跑课题,搞点项目,回来交给学生、助手去做。刘耀光正色道:“人与人不一样,我就喜欢自己动手,我一站在实验台旁,就特别兴奋,思路马上敏捷起来。现在世界变化太快,新技术、新材料、新方法层出不穷,只有自己动手才能真实感受到这种变化。”
  实验室是科研人员的“枪支弹药”,一般不轻易示人,“但刘耀光的实验室却是开放的,对学生开放,对校内同行开放,也对外地来学习进修的人员开放。”共事多年的老同事梅曼彤教授曾动情地说。对慕名而来的访学者,刘耀光都尽可能提供条件,毫不保留,甚至手把手地传授技术。一些人关心他,说:“仪器设备都是很昂贵的,用坏了怎么办?”刘耀光回答:“仪器不用也是会坏的,只要发挥了作用用坏了也值得。”
  刘耀光把研究生物分子学当作毕生追求的事业。多年来,他始终围绕杂交稻育性研究问题。他说:“科学不能盲目追热点,要有坚定的研究方向,追根问底。”风吹日晒,酷暑寒冬,不忘初心,春去秋来,最终刘耀光和团队解密了杂交水稻育性分子机理。
  该项理论成果被成功应用于杂交水稻培育中,为培育出更优良的杂交水稻品种提供了更坚实的理论基础。面对如此成就,刘耀光说道:“目前所取得的成就是阶段性的,因为‘科学没有止境’,未来团队还将继续对多个水稻育性基因进行分子机理研究。”
  2018年,刘耀光主持完成的《杂交稻育性控制的分子遗传基础》项目更是获得2018年度国家自然科学奖二等奖,实现了华南农业大学在国家自然科学奖零的突破。
  此外,他还带领团队开发了高效的多基因转化载体和CRISPR/Cas9多靶点植物基因编辑系统及其测序解码软件,不仅有助于水稻研究,还可以广泛应用在其他作物育种上,为分子生物学领域的科研提供了“中国办法”。目前,国外有超过800家实验室在使用刘耀光团队研发的系统,相关软件被访问量超130万次。

  点滴呵护,诲人不倦

  “不畏艰难,只求甚解”,是作为博士生导师的刘耀光最想告诉学生们的箴言,也是他身体力行的准则。踏实勤奋的科研精神,是一种坚持,也是一种传承“丁颖精神”的最好体现。刘耀光说,他希望自己能起到接力棒的作用,把科学精神传递下去。
  刘耀光和他的团队,为了使学生有归属感,在实验室的外墙,张贴着团队每一位在研本科生、研究生和博士后的照片及对应的姓名、指导老师。与实验室里忙活的“白大褂”形象不同,照片里的学生都穿着款式统一的西装,神采奕奕,精神抖擞。
  刘耀光说:“就像企业有企业文化,希望科研团队的师生也有自己的文化,现在有些90后、95后心理比较脆弱,我们把团队的精神面貌气氛搞好一点,对学生的心理也有正面引导作用。”
  来自广西的博士研究生曾栋昌回忆起第一次见导师刘耀光的场景,依旧记忆犹新。那是在他的研究生面试考场上,刘耀光坐在几位导师中间,一些常规问题问完后,曾栋昌怯生生地表示,自己的英语基础不是很好,刘耀光马上展露笑颜说:“英语不好没关系,只要努力,什么都不怕。”这给了他莫大鼓励,之后他也成功克服了英语薄弱的障碍。2007年,刘耀光指导的博士研究生王中华的毕业论文被评为全国百篇优秀博士论文。生命科学学院教授陈乐天说:“刘耀光院士是自己的恩师,不管是在科学研究上,还是在日常工作生活中,都给后辈做出了榜样。”
  刘耀光的研究生大多来自农村,家庭条件不好,刘耀光总是解囊相助,有一位学生硕士毕业后先与用人单位签订了合同,但后来又考取了博士,如果不去单位报到,则需交一笔罚金。在这位学生陷入两难境地时,刘耀光替他交了钱,助他圆梦博士。
  刘耀光院士就是这样,一点一滴地温暖着学生,不仅在学习与实验方面细心指导,耐心解惑;更在生活方面关心爱护学生。他是学生们的榜样,以身作则,言传身教。他培养的学生遍及国内外,在专业领域内发挥着重要作用,有的还继续在日本、澳大利亚、加拿大等国开展博士后研究。梅曼彤教授对刘耀光评价道:“刘耀光身上有一种科学家特有的品质,谦虚好学,诲人不倦。”
  党的十九大报告提出:“确保国家粮食安全,把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。”农业是人类衣食之源、生存之本,是一切生产的首要条件。
  2021年7月9日,中央全面深化改革委员会第二十次会议审议通过了《种业振兴行动方案》,对种业发展作出重要部署,是我国种业发展史上具有里程碑意义的一件大事。刘耀光认为,国家粮食安全要以粮食自给自足为根基,水稻是南方第一大作物,如何保障粮食生产,遗传改良永远是牵引力。“如今我国的水稻产能虽然很高了,但随着耕地逐渐减少,只有进一步促进水稻高产和稳产,才能保障中国粮食安全。”刘耀光说,分子育种就像百米赛跑,能够短时间内通过遗传育种快速培育更多新品种,对水稻和其它作物研究起助推作用。
  在作物遗传育种专业,刘耀光院士成就了华南农业大学“一门三院士“的佳话,如今,这个领域的后辈们,又开始了新的探索。近年来,新一代生物技术即“基因编辑”技术受到国际社会的广泛关注。依靠基因编辑技术,人类能够对目标基因进行“编辑”。刘耀光院士团队在作物遗传学、植物代谢基因工程和基因编辑等领域佳绩频传;团队凝聚了一大批立志从事农业科学基础研究的中青年学术骨干。“珠江学者”特聘教授、现任华农生命科学学院院长陈乐天就是从团队的博士生开始逐渐成长起来的杰出代表,2019年入选国家“百千万人才工程”,一直在水稻育性发育调控中不断取得新突破。
  对于水稻研究,刘耀光这样说道:“一株水稻够我们多代的科学家来研究,将来也还会有新的问题出现、新的课题出现,所以说这个研究可以说是没有什么止境的。”
  如今,刘耀光院士以认真严谨、一丝不苟的科研精神,继续带领团队以实现我国植物育性研究处于国际领先地位为目标,为我国植物育性研究事业的发展做出了重要贡献;以不骄不躁、淡泊名利的治学精神和诲人不倦的育人态度,言传身教,为我国农业科学研究培育人才;用实际行动传承了华南农业大学的“丁颖精神”,鼓舞、激励后辈不忘初心,为国争光。