【礼赞•科学家精神】王琳清（1931—2011）

王琳清（1931—2011）

王琳清，1931年3月25日出生于山西省清徐县（原徐沟县）南尹村一个高级职员家庭。9岁时离开老家，跟随父母过着动荡不定的生活，日本侵华战争在她幼小的心灵里播下了读书救国的种子。虽然多次转换学校，她仍以优异成绩完成了中学学业。高中毕业时，正值中华人民共和国成立不久，全国一派蒸蒸日上的新气象，在当时学习苏联经验、学习米丘林辩证唯物主义的氛围影响下，她报考了农艺专业，成为中华人民共和国成立后首届北京农业大学（现中国农业大学）学生。在校学习期间，农耕实习以及抗美援朝等爱国主义教育活动使她坚定了学农为农的决心，并以饱满的政治热情积极参加知识分子思想改造、“三反五反”等重大政治运动，逐步树立了为共产主义奋斗终生的理想信念。1954年3月19日，她光荣地加入了中国共产党。

1954年12月大学毕业后，王琳清留校任教，并在著名小麦育种家蔡旭教授的指导下，从事植物遗传育种的教学和小麦育种研究。在参加蔡旭教授领导的小麦育种研究的20年中，她作为主要选育人之一，育成了东方红3号、农大183、农大139等10多个北方冬麦区主要栽培品种。1978年，获得全国科学大会奖。

1970年12月，王琳清调入中国农业科学院原子能利用研究所，负责小麦辐射遗传育种与小麦杂种优势利用研究课题。1972年，“雄性不育杂交小麦及杂种优势利用研究”被列为农业部重点研究项目，王琳清作为项目负责人，组织了5年全国协作研究。1974年，她受中国农业科学院领导委托，帮助鉴定山西太谷县农民在田间发现的雄性不育材料，经4年6代遗传鉴定，确认为显性单基因控制的核不育材料。1998年，她参加的“太谷核不育小麦的发现、鉴定与初步利用”项目获得国家技术发明二等奖。

在研究小麦雄性不育的同时，王琳清领导课题组开展冬小麦辐射遗传育种研究，她排除各种干扰，坚持亲自观察与实践，不断总结规律与经验。经过七八年的努力，获得了数十个优良突变品系和一批有价值的中间材料，为进一步选育新品种打下了物质基础。1978年全国科学大会的召开，给科学带来了春天，基础性研究得到了恢复与加强。王琳清在总结全国辐射育种经验与成就的基础上，向有关部门提出全国植物辐射育种研究建议。1981年2月，国家科委（现科学技术部）将植物辐射遗传育种研究列为“六五”（1981—1985年）国家重点项目，王琳清主持了该项目。在1981、1982年两次考察日本原子能和平利用的先进技术及总结国内诱变育种进展基础上，她提出了提高辐射诱变效率的方法技术及其机理的应用基础研究建议。该建议在“七五”（1986—1990年）和“八五”（1991—1995年）期间都被列入农业部重点科研项目，王琳清继续主持了“七五”与“八五”的全国协作研究，并在1992年总结提出了“辐射诱变改良作物的综合技术”，获农业部科学技术进步三等奖。

1985年，为把我国辐射育种成果推向世界，王琳清组织了“利用诱发突变与离体生物技术植物育种国际学术讨论会”，我国的辐射育种成就受到世界关注，联合国粮农组织（FAO）/国际原子能机构（IAEA）联合处高度评价中国辐射诱变育种成就及方法技术在世界上是领先的，值得各国借鉴。同时，王琳清作为辐射遗传育种学科带头人受到IAEA重视。IAEA聘请她为其举办的亚太地区（1986年）和国际（1987年）植物突变育种培训班讲学；委派她赴保加利亚科学院作专家服务（1987年）。1990年，在IAEA主办的“诱发突变对作物改良的贡献国际学术会”上，王琳清应邀做首席专题报告，并被列入IAEA（1991—1995年）专家名录。1991年以后，她又多次应邀赴泰国、德国、澳大利亚、马来西亚等国家参加有关植物突变育种的国际合作研究与学术交流会议。

1987—1988年，中国科学院受国家科委委托，对我国自然科学15个基础性研究学科组织了联合调研。王琳清作为“基础农学”调研专家组七名专家之一，参加调研并起草了“我国基础农学研究现状与对策”，经国家科委组织专家评审通过，成为“我国中长期科技发展纲要：16. 基础性研究”的组成部分。王琳清参加的“全国基础学科状况调查与发展战略研究”，1989年获中国科学院科技进步二等奖。1989年，在基础农学调研基础上，王琳清综合分析了我国农作物雄性不育杂种优势研究利用现状、存在问题和今后发展的重要前景，向中国科学院科技政策局提出并起草了“粮（小麦、水稻、玉米）棉（棉花）油（油菜）雄性不育杂种优势利用的基础研究”项目建议，被列为我国“八五”国家基础研究重大项目，1993年作为国家攀登计划（1993—1997年）实施。王琳清的勤奋、拼搏、奉献、敬业精神受到大家的尊敬，1992年被评为农业部和中央国家机关优秀党员，享受国务院政府特殊津贴。

王琳清曾担任中国原子能农学会第二、三、四届常务理事及辐射遗传育种专业委员会主任，中国核学会第二届理事，中国农业科学院原子能利用研究所学术委员会主任等职。曾被日本东京农业大学聘任为客座教授。

我国早期的辐射育种研究均采用纯合基因型作辐照亲本，20世纪60年代末开始，不少研究者亦采用杂合基因型作辐照材料，取得了明显育种成效。当时有人对辐射育种采用杂合基因型诱变选育新品种提出质疑，认为这是杂交育种基因重组的贡献，不是辐射诱变的作用。为此，王琳清从20世纪70年代开始，领导课题组和指导研究生对突变性状表现与诱变效果有重要影响的辐射亲本的遗传背景、基因型、辐射敏感性等辐射育种的基础问题前后进行了15年的较为深入研究，为辐照亲本材料选择提供了科学依据。

明确品种辐射敏感性与诱变效果的对应关系  植物辐射敏感性是放射生物学中的重要基础问题，国内外研究较多。过去的研究着重于植物科、属、种以及组织的辐射敏感性差异及引起差异的内在与外界因素，对品种间的辐射敏感性与诱变效果的对应关系研究很少。王琳清指导研究生选用我国北方冬麦区20世纪50年代以来生产上应用过的49个普通小麦品种，采用农艺学、细胞学和生理生化等多个指标研究了品种的辐射敏感性与诱变效果的对应关系。用模糊数学聚类分析方法，将品种辐射敏感性归纳为极敏感型、敏感型、中间型、迟钝型和极迟钝型五类。研究发现，栽培历史较久的地方品种和辐射诱变育成的品种较耐辐射，杂交育成品种大多数属辐射敏感型和中间型。对不同敏感型品种用相同剂量辐照后获得的二代性状变异类型和频率的结果发现，小麦品种辐射敏感性的强弱与辐射后代诱变效率的高低有明显的对应关系，即辐射敏感性强的品种，其突变频率较高，突变类型也较多，数量性状的变异程度也较大。也就是说，选择敏感性强的品种作诱变亲本易获得较好的诱变效果。

探寻辐照杂合基因型提高诱变效率的实验证据  王琳清与同事们对选择杂合基因型为辐照亲本的后代性状变异作过详细的生物统计，认为杂合性作为一种基因型特性，可以影响突变的类型和诱变效果。他们曾观察了近20个杂交组合，发现辐照杂种后代的变异频率比未经辐照的相应杂种提高6%~20%，肯定了辐照杂合基因型的诱变效果。1986年，王琳清又指导研究生寻找辐照杂种诱变效率高的理论依据，研究了六个杂种根尖细胞和花粉母细胞分裂各期染色体畸变类型和频率及过氧化物酶同功酶谱变化。研究表明，杂种辐射后代（F₁M₁）染色体畸变细胞率明显高于未经辐照的杂种（F₁），杂种辐射后代的双着丝点体、多价体、环和断片等染色体畸变类型较未经辐照杂种显著提高。多价体、环是易位染色体的特征，双着丝点体是染色体断裂易位的结果，易位过程中也产生一些断片，因此上述染色体畸变类型的提高，表明杂种辐射后代染色体易位、交换频率的提高，从而促进基因重组提高重组率，使后代出现更多变异个体。过氧化物酶同工酶谱变化及扫描分析发现杂种辐射后代出现了新的酶带，说明辐照杂合基因型产生了新的量和质的变化。上述结果为辐照杂合基因型提高诱变效率首次明确提供了细胞学与生化证据。

王琳清带领同事们在小麦辐射育种实践中，采用杂合基因型作诱变亲本，育成原冬1号、原冬3号等5个品种及各类优异遗传资源62份，均保存于国家种质库。“适宜中水肥种植的冬小麦原冬1号的育成及推广”和“多抗稳产冬小麦原冬3号的育成和利用”分别在1984年和1991年获农业部技术改进三等奖和科技进步三等奖。

适宜的诱变方法与处理技术是提高诱变效率的关键，王琳清带领同事们从20世纪80年代中期开始，历时15个春秋，系统研究了多个诱变育种环节的关键技术，提出了促进小麦遗传改进的高效诱变技术。

明确辐照单细胞系统（配子和合子）的诱变效果与处理技术  诱变育种常以风干种子为处理对象，但往往由于存在突变细胞与非突变细胞的嵌合现象及二倍体选择，影响了诱变效率。王琳清与同事们发现国内外已有少数学者尝试以单细胞系统为处理对象获得比处理干种子诱变率高的信息，即设计用γ射线处理冬小麦单细胞系统的研究方案。用不同剂量γ射线处理不同发育时期的雄配子与合子，获得了有益突变频率相当于处理干种子2.5倍的诱变效果，并明确了以处理小麦雄配子发育的二核期与三核期为好，处理剂量以5~10戈瑞为宜。运用胚胎学与放射自显影技术，首次判定了小麦合子期的辐射敏感高峰期为合子细胞DNA合成期（S期，大约授粉后8~10小时）或DNA合成后期（G₂期，大约授粉后10~14小时），指出在合子辐射敏感高峰期辐照可明显提高突变频率；确定了合子细胞辐照的适宜时期，即纯合子在授粉后9小时左右，杂合子在授粉后12小时左右，合子细胞辐照的适宜剂量为5~7.5戈瑞。

改进诱变处理方法提高诱变效率  物理和化学诱变因素复合处理，能够发挥各自的特异性，国内外均有报道，也有成功实例。但过去对复合处理效应研究缺乏系统性，研究的剂量组合少，直观分析多，难以运用数理统计方法分析复合处理的剂量效应与互作效应，所得结果不尽一致，因此人们对理化因素复合处理在育种上利用价值看法不一。王琳清指导研究生利用多种剂量组合及多种生物学指标和多元回归分析法研究分析了γ射线与甲基磺酸乙酯（EMS）、γ射线与叠氮化钠（NaN₃）复合处理小麦的诱变效应，肯定了适宜剂量组配的理化因素复合处理较单一因素处理明显提高诱变效率，表现出累加效应或协同效应。明确了处理小麦的适宜剂量组合为：γ射线200戈瑞+0.3%EMS和γ射线200戈瑞+2×10^-3摩尔/升 NaN₃。

开拓高效诱变因素提高诱变效率  在小麦辐射育种中，普遍应用的传统物理因素主要有X射线、γ射线、中子等。21世纪初，随着新的高效诱变因素不断出现，王琳清带领课题组率先将新诱变因素，如电子束、质子、同步辐射等在小麦遗传改进中加以应用，并确定了提高有益突变的适宜能量与剂量。他们比较了电子束与γ射线、中子的诱变效应，明确了电子束较γ射线、中子有较好的诱变效果，其适宜剂量为370戈瑞以下。采用适宜剂量处理，获得了小麦细胞质突变雄性不育系85EA。通过比较质子与γ射线的诱变效应，肯定了适宜能量与剂量的质子处理小麦种子，有益突变频率明显高于γ射线，尤其早抽穗性状突变提高1.5倍，确定了质子处理小麦的适宜能量为4兆电子伏，适宜注量为1.4×10¹⁰~3.7×10¹⁰ p/厘米²。采用适宜剂量，获得了株高降低10厘米、穗部性状明显改善的突变品系原冬219。他们还比较了同步辐射与γ射线的诱变效应，探明了适宜剂量同步辐射的有益突变频率较γ射线明显提高，变异类型增多，并确定诱变小麦的适宜剂量为200~250戈瑞。

开辟辐射促成远缘杂交创造小麦新种质的新途径  远缘杂交可将异源遗传物质导入普通小麦，但存在杂交不亲和性，杂种结实率低及早期夭亡等问题。国内外利用低剂量的γ射线辐照发育中的性器官，克服远缘杂交不亲和性，促成小麦与黑麦、偃麦草、山羊草杂交成功，但与赖草属杂交未有成功的报道。王琳清带领课题组成员探索研究了用低剂量的γ射线辐照赖草花粉与普通小麦杂交实现异源遗传物质转移的可行方法和程序。大赖草与窄颖赖草是赖草属中的两个种，其色体数分别为2n = 28、2n = 84，用常规方法与小麦杂交较难成功。用5~20戈瑞多个低剂量γ射线分别处理大赖草和窄颖赖草成熟前的花粉，并用离体培养进行胚抢救，适宜剂量处理的杂种植株获得率比未经辐照的显著提高，且杂种植株健壮，移栽成活率达90%，解决了单用胚抢救办法植株成活率极低的难题。经多次试验，确定了促成小麦与赖草远缘杂交成功的方法程序，即选用适宜受体，采用9~10戈瑞γ射线辐照尚未散粉的异源供体花粉，取授粉后12~15天龄的幼胚离体培养，可获得较高频率的杂种植株。经放射自显影和原位杂交分析，辐射所得杂种细胞中，赖草染色体发生了数目与结构变异，辐照花粉促进了染色体易位和基因重组。采用此法已获得普通小麦细胞质雄性不育系89AR，在所得杂种后代中，出现了许多具有大赖草特征的偏母新类型，丰富了小麦种质资源。

这些育种环节关键技术的研究成果大幅度提高了小麦诱变育种的效率和水平，对诱变遗传育种的发展及保持我国在这一领域的领先地位具有重要意义。2001年，王琳清主持的“促进小麦遗传改进的高效诱变技术及其基础”成果获得北京市科技进步二等奖。

自1951年木原均首先获得山羊草核质互作的细胞质雄性不育系以来，人们已发现近30种异质小麦表现雄性不育。1965年，我国引入提莫菲维胞质（T型）雄性不育三系材料，不少单位开展了同类研究。1972年后又组织了全国协作研究，实现了三系配套，并有少量杂交组合试种。但因其恢复源少，短时间内较难配制出强优势组合，研究工作进展缓慢。1982年后，曾兴起了黏果山羊草胞质（K型）小麦雄性不育研究，虽然它较T型有较宽的恢复源，却易产生单倍体。面对小麦雄性不育研究产生的诸多问题，王琳清试图用核辐射手段创造普通小麦细胞质的雄性不育系。1985年，用电子束370戈瑞处理原冬2110品系，M₁代出现育性嵌合体，M₂代出现不育穗株，M₃代获得雄性不育株系，经连续回交育成普通小麦细胞质突变雄性不育系85EA。1989年以普通小麦亚种新疆小麦为母本，用γ射线10戈瑞处理大赖草花粉授粉，取12天龄幼胚离体培养，获得一株雄性不育株，经连续回交育成普通小麦细胞质雄性不育系89AR。此后，王琳清指导研究生对这两个不育系的不育特性及杂种优势潜力进行了深入研究。经亚显微结构观察，发现85EA、89AR与T型的小孢子败育特点不同，85EA和89AR的败育时期较晚，延续时间较长，并有少量小孢子仍能发育至二、三核期，可积累一定量较正常的淀粉粒。经线粒体DNA（mtDNA）随机扩增多态性DNA（RAPD）分析，表明85EA和89AR与T型的mtDNA组织结构存在显著差异，证实85EA和89AR是两个不同于T型、易被恢复、恢复源较宽、杂种优势潜力明显高于T型的新型不育类型。这两个新型不育系的获得及其选育途径，为小麦三系杂种优势利用提供了新材料和经验。