走进稻田实验室,林鸿宣院士:AI再快,也要到田里看“表型”[全程放送]|科创实景思政课堂

林鸿宣：大家好，欢迎你们过来参观我们所的研究基地。我叫林鸿宣，是从事水稻研究的一位科研工作者。

这里是我们位于松江的作物栽培和育种实验基地。

林鸿宣：这是一种习惯。因为我们做水稻研究，一定要到田里面去看看。

水稻长得怎么样，穗子的大小怎么样，株形怎么样，抗不抗病、抗不抗热，这里面都有它的奥秘。

晁代印：是的，大家可以看到远处那株水稻是紫色的，看到没有？这稻米就是黑米，花青素特别高，对我们人体有非常好的营养。

晁代印：有的，大家可以看到这里面的是各种不同的水稻品种，他们有不同的本领。

当我们把这些基因找到之后，我们把它组合起来，那么这个水稻就会又耐虫、又耐病、又耐热。所以这样的水稻就是超级水稻，这是我们的目标。

下面我带大家去看一个非常酷的装置。

A：我觉得应该是撒农药的东西。

A：我刚刚看到这个盒子发出了类似紫外线一样的光，我觉得它可能还会起到杀菌消毒的作用。

晁代印：这里实际上是我们的表型组观察平台。它里面集合了五个传感器，我们也可以认为是五个相机，还有红外相机，有高光谱，有激光雷达等等。

下面我发布一个任务，大家可以去拍照，然后告诉我你发现了有哪些不一样的地方。同学们拍照的时候，还有机械狗和大家一起拍摄。

A：我发现这边的穗子感觉比较密，是绿色的。然后这边的穗子颗粒比较分明，是黄色的。

A：这张照片里面叶子很粗，另一张照片叶子就很细。

A：我刚刚还看到了一株上面有毛的。

A：我发现在同一株里面，它最底下的茎的粗细也是不一样。

晁代印：大家非常好啊，发现了非常多的不同。我也给你们看看机械狗拍的照片好不好？

这个照片拍的是什么呢？是它的温度，红外线摄像。你可以看到这个红的地方是温度比较高的地方，黑的地方温度比较低的地方。

晁代印：这个不是热成像，这个叫光合作用成像，就是它的叶绿素荧光就可以直接看出它正在光合作用的样子。

机械狗拍好照片之后，它可以同时把这些数据全部记录下来，然后直接变成可考察的数据，传到我们的平台上，就可以直接进行后续的一些分析。

同学们，刚才我们看了我们的实验基地，那里面有成千上万甚至上百万份的各种材料。这些材料最终会汇聚到我们枫林园区进行分析和研究，形成我们的一些成果。下面我们到人工气候室去参观一下。

在我身后这个非常有意思，你可以看到它长得非常的大，而且它的穗子和我们的普通水稻也不一样，大家知道这是什么吗？

A：野生稻！

晁代印：野生稻都是匍匐生长的，实际上匍匐生长对于产量来说不是一个好的性状，因为它占了很大的面积，但产生的穗子比较少。所以我们的祖先就选择，让水稻从匍匐慢慢向中间聚拢生长。这个性状是由一个基因控制的，叫PROG1。这个基因就是我们林鸿宣院士在2008年的时候把它克隆出来的。

接下来，你们就带着你们的好奇心，一起走进科创实景思政课堂，与林鸿宣院士一起探讨。

林鸿宣：现代技术发展很快，生物育种，传统的方法周期比较长，效率比较低。现在可以借助AI，育种的精度还有速度都可以加快。

但是AI有一定的局限性。比如我们做水稻，它基因怎么样表达，性状会怎么样，都要到稻田里面经过验证。

我们经常会带我们的学生到田里面去看，水稻长得怎么样。几万株材料里面到底哪一株带有好的基因？

我们需要在田里面一株一株把样品采回来，看它的性状表型，做基因的鉴定。这样就获得表型数据，筛选出优良的基因。

所以一定要到田里面看它的表型，下田是必须的功课。

林鸿宣：大家这几年都非常有体会，夏季都碰到高温天气。人类还有动物可以跑到阴凉的地方去避暑。而水稻不能移动，原地承受高温伤害。水稻一般高温达到35度，就会伤害它的花粉，结实率就低了，穗子也不饱满，产量就下降。

20年前我刚从日本回来，在这个所建实验室的时候，我就意识到将来随着经济社会的发展，高温的伤害可能会越来越突出。所以那时候我就提前部署，开始做高温研究。高温研究的挖掘工作很不容易，非常艰难。通过杂交方法，把非洲稻的耐热基因，导入到我们的籼稻或者粳稻里面去。

我们从做第一个耐热基因开始，一直到成功克隆找到它，大概花了八年、十年的时间，最终成功了，国际上第一个克隆出来，我们亚洲稻也能抗热了。

20年前想到的问题解决以后，到现在就派有用场。所以做科研工作，特别是我们做农业基础科学工作，一定要有一定的前瞻性。未来会发生什么样的问题，早点预测到，早点做准备。等到问题出现以后你再开始做，就来不及了。

林鸿宣：你们几位刚才都已经看到野生稻了，它长得形态特别，产量非常低，籽子也很小。古代的人们选育的时候，优先选产量高、口感好的，慢慢就把它那些抗逆的基因，比如耐热、耐盐、抗旱、抗虫、抗病的优良基因丢掉了。

现在随着气候的变暖，全球气温每升高一度，水稻、小麦、玉米、大豆这四大作物合计起来大概产量损失20%左右。

所以说如何解决这样的问题，我们就要从源头创新，把野生稻抗热的基因把它克隆出来。现在生物技术发展非常快，有办法通过遗传学，通过分子生物学，从野生稻、野生玉米里面把优良基因找出来、挖掘出来、克隆出来，提高我们栽培稻抗性，保障我们的粮食安全。所以野生稻是一个宝贵的基因宝库。

林鸿宣：袁隆平先生是非常著名的科学家，也是我们非常敬重的前辈，杂交水稻之父。对我们国家的粮食安全，对世界粮食安全做出了杰出的贡献。

刚才你说的两个梦想，实际上我自己也有一个梦想。希望能够通过我们的新技术、新方法，能够培育出智慧型的水稻，也就是聪明的水稻。它能感知天气的热或者冷，将来能够应对越来越热的气候。这里再热，水稻也扛得住，也能够丰收，这是我的梦想。

林鸿宣：这个问题让我回想起25年前，我刚回国的时候，到底做什么方向，那是最关键的选择。要么继续做原来做的方向，这个我基础很好，一回来就马上可以出成果。

我选择了硬骨头，很难做的课题，复杂性状研究。这个方向做的时间比较长，难度又大，做了几年也没有什么成果，没什么论文，压力是很大的，有时候我甚至想放弃这个方向。

中国科学院和研究所对我非常宽容，给予支持，给我充分的时间。

所以我就坚定一定要坚持初心。就选择做难做的坚持做下去。

那时候，住的有点距离，我买了一辆自行车，150块，质量还不错。我骑了25年，现在还在。我今天上午上班的时候还骑着这个自行车，轮子所有配件都换过了，车架还是当年的。它陪我走了25年，见证了我整个科研发展的过程。

所以小朋友们要做什么事，一定要坚定选择的方向，一定要坚持下来，半途而废永远不会成功。

A：我可能会更偏向于先解决老问题。新问题是拓展视野的一种方式。老问题是基于实验，然后我们得出了结论与数据。只有打好理论模型知识，我们才能解决新问题。

A：要先解决老问题，踏实筑牢脚下的地基，再去往上建更高的楼。

A：我更偏向于解决新问题。如果我们解决新问题，可以发散思维，有利于推动我们科技的发展。

A：你可以利用解决新问题的逻辑来解决老问题，这样的话既能解决新问题，也能解决老问题。

A：我认为有些老问题它是长久性的问题。解决老问题的过程中，你会不断的发现一些新的问题。随着我们科学技术的进步，新问题也会帮助我们进一步解决老问题。

A：我觉得新问题和老问题之间没有绝对的取舍，要看哪个更有价值。它们是科研链条上，自然而然会碰到的关卡。就像您的团队研究水稻抗逆的新调控点，本着发现新问题的初衷开展实验，但是在这个过程当中，也没有放弃对旧问题的解决，经过多年田间试验，最终把抗盐育种的难题落地为了新的品种。所以我觉得真正能把老问题啃出实招的人，未来才有底气迎接新问题。

林鸿宣：对我来说两边都要结合。在解决老问题的过程中可能会发现新的问题，接下来再解决新的问题，两方面可以相互融合。

海南也是我的家乡，三亚基地到我的家乡文昌大概 300公里，坐车一来回差不多要一天。我从小是外婆带大的，工作忙回不去，就在基地打电话问候家人。海南留给我的印象很深，一片片的椰子林，小时候可以爬到树上摘椰子喝。以前条件非常差，基本上吃不上肉。小学中学的时候，米饭很少，就吃番薯。

所以在那个年代，我就想解决农业问题。后来，到广州读书，到华南农大，实现学农的梦想。家乡的样子，一直留在我的记忆里。

A：我的关键词是“稻田守护者”，想致敬林老师。

A：我的关键词是“未来自选超市”，希望未来能够根据不同的土地、不同的需求自由定制。

A：我的关键词是“金穗破晓”，轻轻一碰，干瘪的稻穗会瞬间苏醒。

A：我的关键词是“植物翻译器”。有了这个APP，我们就能知道各种植物正在“说什么”。

A：我的关键词是“穗尺”。告诫自己对于人生价值的衡量，又要关注自己真实想要守护的东西。

A：我的关键词是“星际稻穗”。如果有一天人类真的去了火星，希望在红色沙漠里也能长出金黄色的稻穗。那株稻穗，也会成为人类在另一颗星球上生活下去的底气。

林鸿宣：非常感谢各位同学，这份礼物很珍贵。希望大家像一颗种子一样，像水稻种子发芽生根，向上生长，站得稳，站得牢，成长为参天大树，成为国家栋梁之才。