“这份荣誉不仅是对我个人和团队的充分肯定,也属于我的单位,属于全省广大科技工作者。” 6月20日,山东省科技创新大会在济南召开,2022年度省科学技术最高奖获得者、中国工程院院士、中国海洋大学教授包振民表示,“我有两个愿望,一是希望一艘艘满载山东培育的优良品种的养殖工船游弋在东海、南海和大洋远海;二是希望老百姓的餐桌上摆满我们养殖的名贵海鲜。”

40年来,包振民心怀“国之大者”,潜心“蓝色种业”研究,以让海水养殖产业旺起来、养殖户的腰包鼓起来、老百姓的餐桌靓起来为己任,持续创新,勇攀高峰,矢志打赢“蓝色种业”翻身仗,夯实粮食安全“压舱石”。

左:大学时代包振民在学校科学馆前留念;右:包振民与导师王如才教授

结缘扇贝:“老师的一句嘱托,成了我一生为之奋斗的事业”

山东省烟台市福山区,依山傍海,钟灵毓秀,素有“福山福地福人聚”的美誉,1961年12月,包振民就出生在这片人杰地灵的土地上。

包振民的父亲是一名乡镇干部,母亲是一位小学老师,皆十分重视子女教育,他自小便在良好家风的熏陶下成长。

包振民小学、中学在古现镇就读,濒临烟台套子湾,那里的黄金海滩非常漂亮,每逢周末或假期,他会和小伙伴们一起去赶海,各种贝类、小鱼、小虾、海参都能找到。“那时候带一个玉米面饼子(片片),不需要再带其他吃的,海里什么都有,海边的牡蛎撬下来就可以当菜吃。”忆起童年时光,包振民依然觉得很幸福。

高中时期,包振民的数理化成绩特别好,课余时间,他喜欢到数学老师家里看书,被当时《科学画报》上刊载的物理、数学、航空方面的知识所吸引,憧憬着将来报考航天航空或自动化方面的大学。

1978年夏,包振民参加了恢复高考后的第二次高考。填报志愿时,家人希望他去青岛的山东海洋学院(中国海洋大学前身)读书。之前在阅读《科学画报》时他也了解了一些海洋方面的知识,而且自小就在海边长大,对大海有一份特殊的亲近感,同时梦想着学海洋生物可以吃到更多美味的海鲜。就这样,怀着单纯而又朴素的梦想,他考入了山东海洋学院,成为海洋生物学专业的学生。

当时,班上同学的年龄相差很大,最小的14岁,最大的29岁。尽管当时物资匮乏,教学和生活条件简陋,但无论老师还是学生都热情高涨,对知识、对科学满怀期待,老师用心教,学生认真学。“我们那届学生学风很扎实,学好科学文化知识,服务国家建设的志向也非常明确。”包振民说,大学期间,他上过许多名师的课,方宗熙教授、李嘉泳教授、李冠国教授、戴继勋教授、李永祺教授等都亲临讲台、言传身教,“遗传学”“胚胎学”等课程基础打得非常牢固,至今令他受益。

1982年,大学毕业后,包振民留校工作,先是在海洋生态学家李冠国教授的指导下在海洋研究所依托“东方红”海洋实习调查船从事海洋调查方面的工作。1984年,生物学家、遗传学家方宗熙教授又把包振民要回了海洋生物遗传研究室。“我的本科毕业论文是在遗传研究室完成的,方先生对我印象很好。临近毕业时,我想报考先生的研究生,可是那年他不招研究生,我就先去了海洋研究所工作。”包振民说,毕业之初便在两位著名科学家的指导下开展工作,自己感到很幸运,也获益良多。

在海洋生物遗传研究室,包振民先是在戴继勋教授指导下开展海带和紫菜的研究工作。他在紫菜育苗、紫菜酶解育苗技术研究中取得了创新突破,2000年,他们开展的“大型海藻生物技术研究及其应用”项目荣获国家科技进步二等奖。

在1985年春的一次交流中,方宗熙先生告诉包振民说:“我们实验室不仅要做海带、紫菜的遗传育种,将来也要开展海洋动物的遗传育种研究,希望你多往海洋动物育种的方向努力,要瞄着国家和产业的发展需求开展工作。”谨记方先生教诲,“七五”期间,包振民又开展了中国对虾的育种工作,十年潜心探究,他在对虾的三倍体诱导、细胞工程育种等方面均做了许多创新性的工作。

为了进一步提升自己的科研能力和水平,1993年包振民考取了水产学院王如才教授的博士生。王如才教授是我国著名的贝类学家,早期从事扇贝研究,后来,应国家需要又开展了牡蛎研究。“之前在青岛王家麦岛的扇贝育苗厂,我帮王老师做过一段时间的生产,他对我的工作态度和能力很认可,印象也很好。王老师非常平易近人,总是用商量的口吻与我们交谈,从来不强迫我们做工作。”包振民说,博士期间他选择了鲍基因工程方面的研究。“王老师听了我前期的工作,很支持,鼓励我按照自己的想法继续做下去,所以我的博士论文和鲍的遗传育种有关。”

包振民多次谈起自己走上扇贝研究之路的故事。有一次,王如才教授与学生们在实验室交流,叮嘱大家说:“我们实验室起家的本门武功是做扇贝的,你们别忘了,希望你们将来有机会把扇贝育种做起来。”包振民把老师的嘱托默默记在心里,从那以后,真的把扇贝研究作为了他不懈奋斗、孜孜以求的事业。

包振民查看扇贝苗种生长情况(摄影:刘莅)

培育良种:“育种是一项没有终点的事业”

在新中国海水养殖业的发展历程上先后激荡起藻、虾、贝、鱼、海珍品(海参、鲍鱼)五次浪潮,每一次浪潮澎湃而起之时,中国海大人都勇立潮头,引领产业创新发展之势。

20世纪70年代,我国海水养殖业在海带、紫菜养殖获得成功的基础上,开始了海水动物的养殖,转向以对虾、扇贝为主。王如才教授为代表的贝类学家陆续攻克了扇贝自然苗采集技术、室内全人工育苗技术和筏式笼养技术,为海水养殖业第三次浪潮的兴起奠定了基础。

20世纪90年代末,流行病害大规模暴发给我国扇贝养殖业带来致命打击。王如才教授叮嘱包振民说,扇贝育种的工作要赶紧抓起来了。牢记嘱托,他重点对黄、渤海区普遍养殖的栉孔扇贝进行研究,由此拉开了我国扇贝良种化的序幕。

与种植业、畜牧业育种相比,水产育种可谓困难重重。一方面海上风险较多,风浪灾害、病害、丢失都有可能发生。另一方面,扇贝育种需要建立一整套遗传评估技术,之前从没有人做过,毫无经验可借鉴。寒来暑往,包振民带领团队边摸索边实验,不断设计、改进方案,进行攻关,创建了以数量遗传评估BLUP技术为核心的扇贝育种技术体系。

攻坚克难的道路上,烟台蓬莱的水产养殖企业家王守常特别支持包振民团队的扇贝育种工作。“那时候我们课题少,经费也不多,每次去育苗场,吃、住、行等他都无偿地给予支持。”包振民表示,在我国扇贝养殖一直依赖野生苗种,大家普遍对扇贝育种不理解也不愿意投入的情况下,这份信任与支持弥足珍贵。

十年磨一剑。2005年,凝聚着包振民无数心血和汗水的栉孔扇贝新品种“蓬莱红”通过新品种审定。作为我国科学家自主培育的第一个扇贝新品种,“蓬莱红”具有生长速度快、产量高、肉柱大、抗逆性强、壳色鲜红、遗传性能稳定等特点,一经推出,就赢得水产养殖户的喜爱,先后获国家海洋局创新成果一等奖、教育部科技进步一等奖、国家科技进步二等奖。

“煮熟了,红彤彤的,既喜庆,又诱人,因为最早是在蓬莱培育的,就把它命名为‘蓬莱红’。”包振民说。

2003年,包振民受大连獐子岛渔业集团邀请,去探讨良种选育,在生产车间里,他发现了一只肉柱呈金黄色,在他人看来是“次品”的扇贝。后来他抓住这种扇贝研究,破解了这种扇贝是由于一种类胡萝卜素降解酶基因BCO发生突变,而导致肉柱大量积累类胡萝卜素的机制,成功研发出了富含对人体有益的类胡萝卜素,且具有抗氧化、抗疲劳、抗肿瘤等保健功能的“海大金贝”,并于2009年获得了国家新品种认定。

谈起这一新品种的命名,包振民说,因为这个品种是中国海洋大学培育的,所以取了“海大”二字,“金贝”蕴含两层意思:一是这种扇贝的肉柱呈金黄色,金光闪闪、鲜艳夺目;二是研发出这个新品种时,恰逢大连的养殖基地正在建设一个金贝广场。为了纪念高校与企业之间的这种“产学研”合作,经过一番斟酌后,就命名为“海大金贝”了。

育种的道路上,没有最好,只有更好。包振民率领团队在推动我国扇贝养殖良种化的道路上砥砺前行。

全基因组选择是目前育种领域的前沿技术,包振民带领团队率先在水生生物育种领域开展了这一技术的研发。要进行全基因组选择,就要掌握高通量分型技术,在国际上畜禽动物进行高通量基因分型时,需要用基因芯片进行检测,但芯片价格昂贵,高昂的研发和检测成本给水生生物全基因组选择育种技术的实际应用造成了阻力。包振民直面挑战,打破惯性思维,带领团队开发出基于等长标签的MisoRAD(简并基因组技术)和基于液相杂交的新型高通量、低成本的液相芯片,大幅降低了检测成本,使检测一个样品的费用只相当主流技术的1/10。这一低成本、高通量全基因组分型技术的创新,不仅为扇贝的全基因组选择育种插上了腾飞的翅膀,而且还推广应用于水稻、土豆、蜜蜂、家猪等160余个物种的育种分析,成为引领种业创新发展的颠覆性技术,为国际同行所瞩目。

应用全基因组选择技术,“蓬莱红2号”于2013年成功通过国家审定。作为国际上首个采用全基因组选育技术培育的水产良种,“蓬莱红2号”不仅延续了“蓬莱红”的高产抗逆特性,而且产量较“蓬莱红”提高25.43%,成活率提高27.11%,引领了水产分子育种技术新潮流。

2022年,中国农村杂志社主办的“微观三农”梳理出“十年来我国农业科技的30个标志性成就”,全基因组选择的栉孔扇贝“蓬莱红2号”作为水产领域的唯一代表成果入选。

除了前述的3个品种,还有虾夷扇贝“獐子岛红”、海湾扇贝“海益丰12”、栉孔扇贝“蓬莱红3号”、海湾扇贝“海益丰11”、栉孔扇贝“蓬莱红4号”,40余年来,包振民和他的团队已培育出了10个水产新品种,累计推广养殖1000余万亩,创造产值数百亿元,彻底扭转了我国扇贝养殖业长期依赖野生苗种的局面。

2018年,包振民领衔完成的创新成果“扇贝分子育种技术创建与新品种培育”荣获国家技术发明二等奖,成为本年度水产科学领域唯一的国家技术发明奖。

包振民与团队成员探讨实验进展(摄影:刘莅)

创新突破:“做科研就要‘顶天立地’”

“做科研就要顶天立地,‘顶天’就是要做最前沿的研究,解决行业里最棘手的难题;‘立地’就是要与产业对接,用技术回馈社会。”包振民说,做科研,是一件很幸福的事,特别是当看到自己的技术能为百姓服务时很有成就感。

多年来,围绕扇贝种业关键技术问题,包振民带领团队以“咬定青山不放松”的信心和决心,执着探索,勇攀高峰,攻克了贝类遗传学和育种领域的系列核心关键技术,为我国扇贝养殖业蓬勃发展注入了不竭动力。

随着我国扇贝养殖技术和良种培育技术的创新,扇贝产量已经从20世纪70年代初的年产20多吨,上升为如今年产近200万吨。产量的增长,带来的是价位的下行,市场上出售的鲜贝一般4至6元一斤,与牡蛎、蛤蜊相差不大,曾经的海珍品已变成“大众菜品”,走上寻常百姓家的餐桌。

“这也是令我们育种人员感到欣慰的地方,通过我们的努力,给中国老百姓提供了大量高品质的蛋白质。”包振民笑道。

在助力水产养殖业蓬勃发展的同时,包振民团队以扇贝为研究对象,在基础生物学领域亦取得了令人耳目一新的成就。

包振民团队率先在国际上完成了扇贝基因组图谱绘制,建立了全球最大、种类最多的基因组综合数据库,使我国成为掌握贝类基因资源最多的国家。美国贝类学会前主席、著名贝类学家舒慕薇(Sandra E. Shumway)评价说,包振民团队开展的扇贝研究是贝类研究的典范。

研究中,他们发现虾夷扇贝基因组包含许多古老的基因,保留着动物原始祖先的特征,在几亿年的进化过程中竟然没有被重组打乱,《自然·生态与进化》的主编称其为“化石基因组”。进一步研究发现,扇贝躯体在发育过程中没有遵循普遍认为的宏观共线性的规律,而是分阶段表达的,包振民团队把它定义为“分段时间共线性(STC)”模式。刚发现这一现象时,他们既惊喜,又忐忑,就虚心向国际上这一领域的知名专家请教、探讨。专家们不以为然,问得次数多了,就说:“你们搞错了,好好检查你们的实验数据。”包振民对自己的工作很有信心,又把此前这一领域相关专家发表的成果拿来对比实验分析,证明也遵循这一规律,即分段时间共线性(STC)在无脊椎动物发育中是普遍存在的。2017年,团队研究成果在《自然·生态与进化》发表,扇贝中藏着解开两侧对称动物的起源与进化的钥匙,目前分段时间共线性作为发育生物学领域的一大热点,成为竞相研究的对象,许多学者开始引用他们文章中的观点。

包振民团队还在扇贝眼睛发生控制基因、单轮动物幼虫的起源和进化、同型染色体的演化机制等重要生命科学基础研究方面取得了许多重大突破,产生了国际影响力。

“科研是一种生活方式,其中有至美、至善、至乐,也有至艰。”包振民坦言,从事科研是一件很幸福的事。

谈及未来5至10年的科研规划,包振民蓝图在心。一是通过与企业开展合作,把新的育种技术与种业密切结合,推动水产种业的发展,为水产养殖事业的健康发展服务,力争创造更大的经济效益。二是目前水生生物的基础研究还很薄弱,自己有责任把这个“研究洼地”填起来,通过搭建高端研究平台,为后来者的深入研究铺好道路。

“十四五”服务山东重点建设项目山东省海水高效种质创新与蓝色种业中心、青岛蓝色种业研究院、海南省热带水产种质重点实验室……在包振民的努力下,一个个高端水产种质创制创新平台搭建而起,成为推动我国“蓝色种业”和地方经济高质量发展的活力引擎。

“我们要认真贯彻落实习近平总书记重要指示精神,把远海深海养殖搞起来,把渔业‘种子工作’这一篇文章做精做好,夯实粮食安全‘压舱石’,让‘蓝色粮仓’更丰盈。”包振民说。

包振民在与学生交流(摄影:冯文波)

为人师表:“培养好学生是我的主业”

“作为一名教师,培养好学生是我的主业。” 开学第一课、专业导航课、毕业党课、思政讲堂以及担任2020级生物科学(强基计划)班班主任……包振民时常与学生面对面交流,倾听学生心声,指引学生成长成才。

包振民坦言,他喜欢有想法、有责任感、勤奋而又有冒险精神的学生。在品德上,他希望学生保持“善”,追求“美”。“与人为善,善良的人人品不会差;学习、科研和生活中都要善于发现美、欣赏美。”

40余年来,包振民培养出了130余位硕士、博士研究生,大多成长为我国水产种业领域的领军人才和骨干力量。

“为学应须毕生力,攀登贵在少年时。”这是包振民对学生们最常说的一句话。在教学中,他倡导的是“穷理、极致、执着、精美”的治学品质。

谈起自己的导师,学生认为包振民既是严师又是慈祥的长辈。“学术上,他教导我们养成‘不做则已、做必完美’的态度,有时会为了一个‘小问题’和我们一起通宵达旦的琢磨。生活中,他总是给学生无微不至的关怀。有一次,我在烟台做实验时得了面神经炎,包老师多次开车带我去医院,从联系专家到挂号拿药,一直跑前忙后,老师的关怀我至今感恩于心。”现任职于中国科学院生态环境研究中心的战爱斌研究员说。

中国海洋大学海洋生命学院教授王师对导师以身作则、言传身教的治学精神印象深刻:“尽管日常工作非常繁忙,但他仍坚持经常带领学生深入条件艰苦的海水养殖场实地学习和调研,身体力行地诠释对科研工作的热爱。”“在工作中,我们经常与养殖企业打交道。包老师总是嘱咐我们要多替别人考虑,不要为了自己的实验给养殖场添麻烦,在现场要多思考如何既完成科研任务又不耽误场里生产。”中国海洋大学海洋生命学院教授胡晓丽对导师处处为他人着想的处世原则印象深刻。

此外,许多学生即使毕业,在工作生活中遇到困难,包振民也都会施以援手。听闻学生取得进步,他还会通过微信、电话或邮件送去祝福与勉励。

“在未来的人生道路上,无论是狂风暴雨还是艳阳高照,都要保持初心,将人生奋斗同党和国家的事业发展相统一。”6月15日,在与2023届毕业生座谈时,包振民如是说。近年来,在毕业生即将走出校园、踏上人生新征程的重要时刻,他都会与同学们进行一次深入的交流,结合校史、院史,讲自己求学、教学和科研的人生经历,与大家谈理想、谈责任、谈奉献和坚持创新。

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