水稻生物学国家重点实验室建设与发展实践

王亚琴， 叶恭银

(浙江大学 水稻生物学国家重点实验室， 农业与生物技术学院， 杭州 310058)

0 引 言

重点实验室是科技创新体系的重要组成部分，是知识创新和技术创新的结合体。国家重点实验室的主要任务是围绕国家战略目标，针对学科发展前沿和国民经济、社会发展及国家安全的重大科技问题，开展基础研究、应用基础研究、基础性工作和竞争性高技术研究，成为国家创新体系中原始创新成果产出的核心基地[1-3]。“十二五”期间，水稻生物学国家重点实验室(以下简称水稻重点实验室)紧紧围绕国家粮食战略和学科前沿发展需求，求实创新、深化改革，以推动实验室的内涵发展，齐抓并举基础研究和转化应用两条主线，以明确优势学科为依托，以加强条件制度建设为保障，以培养创新领军人才为抓手，以深化合作交流为活力，现已基本形成“开放、联合、流动、竞争”的良好学术环境，并取得一系列成效。本文对水稻重点实验室“十二五”以来建设与发展实践进行总结，以期为同类型实验室建设管理与可持续创新发展提供参考。

1 水稻重点实验室简介

水稻重点实验室依托中国水稻研究所和浙江大学，于2003年获科技部批准建设，2006年12月通过建设验收。实验室紧紧围绕“粮食安全”这一国家重大战略需求，以水稻资源学和分子育种研究为重点，以水稻种质改良与创新遗传学、发育生物学、环境生物学和分子育种为主要研究方向，开展水稻生物学研究，着力解决我国水稻产业可持续发展的关键问题，为稻作科技发展提供先进的资源、技术和理论平台。

2 主要做法和经验

2.1 以学科优势为依托，准确定位研究与发展方向

研究方向是国家重点实验室建设与发展的根本，正确的研究方向是实验室建设、发展高水平基础研究和应用基础研究的重要导向[4-5]，是每一个国家重点实验室需要确定的战略性目标，只有制定科学精确的研究方向，才能发挥实验室的优势和特色，集中资源和力量开展科学研究，攻克关键共性技术[6]，形成代表性的科研成果。水稻重点实验室涵盖植物保护学科、作物学和生物学等一级学科，均为2家依托单位的优势学科。“十二五”期间，实验室立足发展、结合自身优势，调整并确定了水稻重要农艺性状基因的克隆及转基因技术、水稻超高产分子育种、水稻重大病虫害成灾机理及控制、水稻高产优质的生理生态基础与环境调控等4个学科方向。这4个方向紧密结合国家农业发展方向，相辅相成，对重点实验室明确定位、聚焦方向、突出优势、加快发展具有重要意义。同时，水稻重点实验室聘请了由中科院李家洋院士担任学术委员会主任，国内生命科学研究领域的知名专家学者担任委员的学术委员会，为重点实验室的学科布局、研究发展方问诊把脉，建言献策。

2.2 以提升创新能力为根本

原始性创新作为科技创新的主要源泉, 不仅能够带来科学技术的重大突破, 而且能够带动新兴产业的崛起和经济结构的变革[7]。优化配置科技资源[8]，增强科技储备，提升原始创新能力，开展基础研究、应用基础研究和基础性工作，是国家重点实验室在科学前沿探索中应尽职责。水稻功能基因组学与分子育种技术是水稻重点实验室的主要基础研究工作，实验室通过在重要农艺性状功能基因克隆、性状控制机理、优良性状的分子设计育种等研究中，进一步提升了科技创新能力。“十二五”期间，实验室在水稻重要功能基因剖析、稻飞虱灾变机理等重点领域，取得了突破性进展。同时，实验室强化基础与应用研究相结合，将服务“三农”、促进科技成果转化、提高国家粮食生产能力为己任，在水稻种质创新、育种新技术研发等方面开展转化应用与推广，有效发挥了生物育种和优良种质在促进农业长期稳定发展，保障粮食安全中的作用。

2.3 以实验室公用平台资源为基础

公用平台是支撑科学研究的基础保障之一，也是与国内外科研院所和高校开展合作研究的重要基地，能为国内外不同机构提供实验仪器、数据信息等服务资源，具有公益属性。公用平台的建立除了以实验室为主要基地外，还要通过与依托单位的其他科研平台进行人才、设备、学科等资源整合，推动学科发展，保障科研项目有序开展。水稻重点实验室联合中国水稻所和浙江大学分析测试中心，现已建成实验室公共实验平台、稻米品质分析检测公用平台、水稻科技信息共享平台、水稻两用核不育系育性鉴定平台等4个公用平台。同时，实验室购置了价值逾5 300万元的大型仪器设备，并配备专业技术人员进行管理，在充分满足实验室科研需求的前提下，向依托单位及全社会开放。实验室创建的“国家水稻数据中心”(http://www.ricedata.cn/)网站，还向公众免费提供水稻品种、系谱、优质种质、突变体、分子标记、基因(QTL)和文献等数据资源的检索服务。

2.4 构建全方位合作交流格局

合作交流对加强国家重点实验室建设、顺利开展各项工作、提升研究水平、改善实验室科研环境、不断提高运行和管理水平均具有重要作用[9]。水稻重点实验室一直坚持“开放、流动、联合、竞争”的方针，面向国内外开放运行，以开放的主动赢得发展的主动，形成良性互动、合作共赢的发展格局[10]，也有效提高了国内外的学术影响力。经过多年的努力，实验室构建了多形式多层次的合作与交流渠道：① 设立“水稻生物学国家重点实验室开放研究基金”，吸引优秀科技人才来实验室开展研究，壮大研究力量；② 与国内外研究院校建立良好紧密的合作关系，开展合作研究；③ 开展多种形式的学术交流活动，积极鼓励“走出去、引进来”，通过举办和参加各类国际和国内的学术会议、研讨会，邀请学科领域的国际著名专家前来访问讲学等，全面拓展实验室的国际视野，提高科研水平和国内外影响力。

2.5 强化创新型和领军型人才培养

要建设高水准的实验室，必须有高水平的人才队伍，拥有一流的人才，国家重点实验室是培养高层次和高质量人才的重要基地[11-12]。水稻重点实验室秉承人才资源是第一资源的理念[13]，把吸引、聚集世界一流人才作为重要任务，集中力量共同公关的原则开展团队建设，逐步形成了老中青组合成的梯形人才结构。实验室通过聘请国内知名的学术带头人担任主任，凝聚不同学科领域的顶尖人才作为学术骨干，同时有计划地引进或内培具有潜力的青年学者，强化打造创新型和领军型人才。实验室注重团队研究，加强高水平的科研创新团队建设，制定有吸引力的人才激励、评价和保障机制，着力营造良好学术氛围和公平、公正的良性竞争环境。对青年人才加强学术指导，鼓励通过出国深造、访问研究、合作培养等形式，加入到国际领先科研团队中开展研究，拓展前沿科研理念，加快提升科研水平。同时，利用重点实验室科研经费、院所基金等，鼓励青年科研人员开展前期研究，进而争取国家基金等项目支持，培育成为实验室的骨干力量。

2.6 以完善制度建设为保障

管理出效率、管理出人才[14]。科学化、规范化、制度化的管理是重点实验室创新能力建设取得成效的重要保证[15]。实验室管理制度的制定是为了更好地让实验室在人才培养、科技创新等方面发挥最大的效益。水稻重点实验室在10多年的运行中不断摸索、不断完善，构建实验室管理制度体系，相继制定了“水稻生物学国家重点实验室安全管理条例”“水稻生物学国家重点实验室工作人员守则”“水稻生物学国家重点实验室经费管理办法”“水稻生物学国家重点实验室仪器设备管理办法”等办法和制度共12项，并切实加以贯彻执行，确保重点实验室工作有制可依、有范可守、有序可循，为重点实验室的安全、高效、科学运行提供了制度保障。

3 主要成效

水稻重点实验室自成立以来，在2006年和2011年生命科学领域国家重点实验室评估中分别被评为优秀和良好。2016年，再次在生命科学领域国家重点实验室的5年定期评估中获评为优秀实验室。“十二五”以来，在科技创新、产业推动、团队建设、对外开放等领域得到了长足发展，取得了显著成效。

3.1 承担一系列国家级重大科研项目

“十二五”期间，水稻重点实验室共主持或参与省部级以上项目297项，其中“863”计划12项，“973”计划13项，国家自然科学基金项目97项，国家科技重大专项、国家公益性项目等国家级项目61项；2012年与2015年还连续两期获得国家自然科学基金委创新研究群体项目“稻类遗传育种种学”经费资助。自2011年以来累计到位科研经费达2.61亿元。

3.2 学术论文质量与数量大幅提高

2012年至今，水稻重点实验室共发表学术论文790篇，其中SCI收录论文573篇，影响因子3.0以上222篇，第一单位论文420篇，且在《Nature》《Nature Genetics》《PNAS》《Genome Biology》《eLife》等国际顶尖期刊上发表多篇高质量论文。相比于“十一五”“十二五”期间论文数量增长68.44%，SCI论文数量增长141.77%，影响因子大于3.0的论文数增长208.33%(见图1)。“阐明独脚金内酯调控水稻分蘖和株型的信号途径”“控制稻飞虱长短翅型可塑性发育的分子开关”等两项研究成果先后入选“2014年中国科学十大进展”和“2015年中国生命科学领域十大进展”，在学术界产生了强烈反响。

图1 “十一五”与“十二五”期间实验室发表论文情况

3.3 成果产业化应用取得显著成效

“十二五”期间，水稻重点实验室完成品种审定76个，其中国家审定品种17个，植物新品种权58个，7个品种被农业部认定为超级稻品种，是全国入选超级稻品种最多的实验室；获得发明专利120项，制定标准5条，开发软件6个，签署转让合同22份，转让品种20个(见图2)，成果转化收入3 080万元。此外，水稻重点实验室还创立了后期功能型杂交稻育种技术和水稻品质高效鉴定技术体系，培育出国稻系列、华占系列、中嘉早系列、中早系列和中浙优系列等品种；“中嘉早17”连续多年位居全国籼稻品种推广面积第一。创新集成超级稻高产栽培技术体系累计推广应用面积1.19亿亩，实现稻谷增产640万t、增效137.4亿元；首创水稻钵形毯状秧苗机插技术，比传统机插秧平均增产达10.1%，经济和社会效益显著。

3.4 科研成果获得国家级奖多项

“十二五”期间，水稻重点实验室在水稻功能基因组学与分子育种基础研究、种质创新与分子育种应用研究、病虫成灾机理与控制研究、可持续生产基础与应用研究等领域取得突破性进展，其中，“双生病毒种类鉴定、分子变异及致病机理研究”获得国家自然科学奖二等奖，“后期功能型超级杂交稻育种技术及应用”获得国家技术发明二等奖，“超级稻高产栽培关键技术及区域化集成应用”获得国家科技进步二等奖；此外还获得省部级一等奖荣誉4项。“十二五”期间，全国677家获国家奖的单位中仅有28家囊括三大国家级奖项，而水稻重点实验室是全国农业类唯一的一家。

图2 “十一五”与“十二五”期间实验室品种审定、专利授权、成果转让等情况

3.5 学术交流与合作实现共赢发展

自2011年以来，水稻重点实验室共资助开放课题34个，总资助额度达402.98万元，获得研究论文22篇、新品种3个、发明专利4项、国家科技进步二等奖1项以及福建省科技进步一等奖1项等知识产权成果；形成了与植物病虫害生物学国家重点实验室、旱区作物逆境生物学国家重点实验室开展定期学术交流机制；实验室设立的“春江学术论坛”，先后邀请了日本著名水稻遗传育种专家Makoto Matsuoka教授、美国加州大学Davis 分校的Bo Liu教授等30多位国际知名专家前来讲学；实验室科研人员受邀在国际会议上作大会报告31人次，国内学术会议上作大会报告28人次；举办国内外学术会议15次，其中国际会议3次、开展学术报告讲座140余场。

同时，水稻重点实验室与国内外研究机构开展的合作研究也实现了共赢发展。与国家杂交水稻研究中心等单位合作开展“两系法杂交水稻技术研究与应用”项目成果荣获2013年国家科技进步奖特等奖。与美国康奈尔大学、杜克大学、瑞士伯尔尼大学等16个国家的31个学术机构建立了友好的合作关系，借助国际一流的专家学者力量和科研平台，在一系列学科热点和重点研究领域共同开展研究，在国际学术期刊共同发表研究论文97篇。

3.6 团队建设与人才培养取得可喜进展

“十二五”以来，水稻重点实验室入选国家基金委科研创新研究群体1个、国家“创新人才推进计划”重点领域创新团队2个、全国农业科研杰出人才及创新团队6个、中华农业科技优秀团队奖1个。团队成员新入选国家自然科学基金杰出青年1位、国家自然科学基金优秀青年2位、青年长江学者1位、国家万人计划人才1位、以及“百千万人才工程”人才2位，创新型、领军型人才比例进一步增加；团队获得“十一五”国家科技计划执行优秀团队奖和突出贡献奖等集体荣誉各1项。此外，水稻重点实验室共培养硕士研究生212名、博士研究生142名(其中外国留学生31人获博士学位、3人获硕士学位)、博士后27名，其中获全国百篇优秀博士论文提名2篇，为学科可持续发展培养了一批优秀的后备人才和新兴力量。

4 结 语

水稻生物学国家重点实验室建设与管理的探索与实践表明，重点实验室的建设对于学科发展、科技创新、人才培养和产业发展具有重要的推动作用。同时，实验室的建设与管理又是一个系统工程[16]，需要进行整体布局规划，需要进一步探索，以不断研究、不断实践和不断改革的精神，努力加强水稻重点实验室建设，为我国农业的生产安全、生物安全和生态安全提供强有力的技术支撑。