一粒種子的力量，可以改變國家和世界的格局。種子被視為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的芯片，在李傳友心中，它承載著農(nóng)民對豐收的寄托和渴望，承載著14億多人“不用看別人臉色吃飯，吃飽更要吃好”的幸福感?！盀閲医鉀Q育種難題”這句話，不僅寫在了李傳友的人生信條中，更融入他過往30多年的每一組科研數(shù)據(jù)里、每一個番茄品種上和每一項研究項目中。

——編者按

▲《科學(xué)中國人》封面人物：李傳友

一場科學(xué)追問

——從魯中田埂上的“地瓜之問”，到挑戰(zhàn)寫入教科書的權(quán)威理論，李傳友以格物窮理的好奇心為火種，點燃了對植物防御機制的科學(xué)追索——真理不在仰望中，而在敢于質(zhì)疑的實驗里。

2025年年底，一則喜訊從德國洪堡基金會傳來——山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長李傳友教授榮獲“洪堡研究獎”。這一德國頒發(fā)給外國學(xué)者的最高榮譽，不僅是對他在植物系統(tǒng)性防御與可塑性發(fā)育機理領(lǐng)域突破性貢獻的全球認可，更標志著中國科學(xué)家在作物育種基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，已經(jīng)站在了國際學(xué)術(shù)前沿。

種業(yè)代表著一個國家農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展水平。在過去的30多年里，李傳友真正做到了“把論文寫在大地上，把成果送進千萬家”。為了農(nóng)民利益，為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為了國家的種業(yè)安全，他夜以繼日奮戰(zhàn)在實驗室內(nèi)和田野一線。他從沒把個人的榮辱得失放在心上，李傳友心里裝著的始終是：好品種有沒有不斷涌現(xiàn)，農(nóng)民的收入是不是更多了，中國人的飯碗是不是端得更牢了？

李傳友對于農(nóng)業(yè)的興趣與熱忱，源自青少年時的成長經(jīng)歷。他出生在魯中山區(qū)一個普通的農(nóng)村家庭。小時候，他常跟著父母在田間勞作，看著農(nóng)作物在四季輪回中生長、收獲，一顆對自然世界充滿好奇的種子，悄然在他心底種下。

父親在李傳友心中是一位了不起的農(nóng)民。“他勤勞、聰明，是十里八鄉(xiāng)種地種得最好的人，有他自己的一套種地智慧?！崩顐饔鸦貞浧鸶赣H鋤地瓜秧的過程，“他讓我在前面把地瓜秧翻出來，然后他在后面鋤掉地瓜的根，他說這樣會增產(chǎn)，我問他為什么，他也只說這是祖輩傳下來的土法子。”

這個知其然而不知其所以然的困惑，在李傳友心中扎下了根。直到多年后，當他考入山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，聽到余松烈院士講解小麥“深耘斷根”的增產(chǎn)技術(shù)時，與童年的地瓜根記憶形成了奇妙的呼應(yīng)——在適當時候切斷作物表層根系，促使根系往深處生長，從而使植株更健壯。原來植物受傷后的再生與適應(yīng)，竟是自然界藏著的增產(chǎn)密碼。這份頓悟讓李傳友更加堅定了科研方向：“我要揭開農(nóng)作物更多背后的科學(xué)秘密，讓農(nóng)民的模糊經(jīng)驗變成可復(fù)制的育種技術(shù)?！?/p>

1999年，懷揣著對植物防御機制的癡迷，李傳友遠赴美國密歇根州立大學(xué)的美國能源部植物研究實驗室（DOE-Plant Research Laboratory）從事博士后研究。這里是植物防御研究的圣地，科研氛圍自由開放，鼓勵創(chuàng)新，注重實踐。李傳友仿佛置身于一個全新的世界，他如饑似渴地吸收著先進的科研理念和技術(shù)。

李傳友“導(dǎo)師的導(dǎo)師”正是被譽為“植物防御研究之父”的克拉斯·瑞恩（Clarence Ryan）教授。當年，瑞恩提出的“系統(tǒng)素是植物系統(tǒng)性防御長距離運輸信號分子”的理論，被寫入美國教科書——當番茄葉片被昆蟲咬傷，系統(tǒng)素會作為“信使”傳遍全身，觸發(fā)所有葉片產(chǎn)生防御物質(zhì)。然而，李傳友在實驗中卻發(fā)現(xiàn)了疑點：通過基因克隆和嫁接實驗，被咬傷葉片產(chǎn)生的防御信號，似乎并非系統(tǒng)素在遠距離傳遞。

在任何一個領(lǐng)域，質(zhì)疑權(quán)威都是需要勇氣的，更需要嚴謹?shù)膶嵶C。在實驗室里，李傳友設(shè)計了一套精巧的嫁接實驗：將正常番茄作為接穗嫁接到缺失系統(tǒng)素基因的突變體上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，突變體依然能產(chǎn)生全身性防御反應(yīng)。反復(fù)驗證后，李傳友得出驚人結(jié)論：真正負責長距離運輸?shù)男盘柗肿邮擒岳蛩?，系統(tǒng)素的作用只是在受傷部位將茉莉酸濃度“點燃”到觸發(fā)防御反應(yīng)的閾值。

這是一個大膽的結(jié)論——不僅挑戰(zhàn)了權(quán)威，更挑戰(zhàn)了寫入教科書的經(jīng)典理論?！爱敃r我甚至有點忐忑，因為瑞恩教授是植物系統(tǒng)性防御領(lǐng)域中里程碑式的人物。”李傳友回憶道，“但科學(xué)必須求真，不能因為權(quán)威而放棄質(zhì)疑。”2002年，這項成果拆分為兩篇論文發(fā)表于《美國科學(xué)院院報》（PNAS）和《植物細胞》（Plant Cell），立刻震驚了學(xué)界。令人欽佩的是，瑞恩教授看到成果后，在《美國科學(xué)院院報》專門發(fā)表評論：“這是一個新的發(fā)現(xiàn)”，用頂級科學(xué)家的胸懷接納了來自東方后輩的學(xué)術(shù)挑戰(zhàn)。同一年，《科學(xué)》（Science）雜志將這項研究評為“年度重要突破”，教科書里的經(jīng)典理論就此被修正。

▲李傳友

破解再生密碼

——當所有人都沿著經(jīng)典理論前行，李傳友敢于走一條少有人走的路，用“再生因子”的發(fā)現(xiàn)，不僅解答了《科學(xué)》雜志提出的世紀之問，更為中國種業(yè)打通了前往精準設(shè)計育種的關(guān)鍵通路。

2003年，李傳友帶著“破解育種瓶頸”的初心回國。彼時，中國種業(yè)所面臨的核心問題是品種創(chuàng)新能力不強。跨國種業(yè)的育種科技已經(jīng)進入“分子時代”，我國大多還處在“一把尺子一桿秤，用牙咬，拿眼瞪”的傳統(tǒng)育種階段；國外育種模式已經(jīng)是“工廠化”運行，批量育出新品種，我國還是“小作坊”生產(chǎn)，仍然采用傳統(tǒng)育種方式。李傳友心里明白，不搞科技育種，不搞品種創(chuàng)新，中國種業(yè)就沒有前途。

為此，李傳友在中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所建立起“茉莉家園”實驗室，重點突破全球育種界正面臨兩大難題：一是高產(chǎn)與高抗的“負相關(guān)魔咒”——產(chǎn)量高的品種抗性差，抗性強的品種產(chǎn)量低；二是遺傳轉(zhuǎn)化效率的“基因型依賴”——基因編輯等先進技術(shù)，因多數(shù)作物再生能力弱而難以廣泛應(yīng)用?！斑@兩個難題不解決，中國育種永遠跟在別人后面?！崩顐饔褞ьI(lǐng)團隊以番茄為模式作物，開啟了長達30年的攻堅。

番茄之所以成為研究載體，李傳友有他的科學(xué)邏輯和產(chǎn)業(yè)考量。作為全球第一大園藝作物，我國番茄產(chǎn)量占世界1/3以上，產(chǎn)值超2000億元，但高端品種嚴重依賴進口?！胺鸦蚪M小、遺傳背景清晰，既是基礎(chǔ)研究的理想模式，也是破解產(chǎn)業(yè)痛點的關(guān)鍵抓手?！睆?003年開始，李傳友作為中方協(xié)調(diào)人，牽頭參與“國際茄科基因組計劃”，聯(lián)合14個國家的300多位科學(xué)家，歷時10年完成番茄基因組的精細解讀。2012年，這項成果以《自然》（Nature）封面文章發(fā)表，相當于為育種學(xué)家提供了一本完整的“番茄基因字典”，從此育種從“經(jīng)驗摸索”邁入“精準設(shè)計”時代。

在“基因字典”的基礎(chǔ)上，李傳友團隊向第一個育種瓶頸發(fā)起沖擊。他們發(fā)現(xiàn)，植物的防御反應(yīng)與動物免疫有相似之處，但又明顯不同——植物很少出現(xiàn)動物中經(jīng)常發(fā)生的“過度免疫”現(xiàn)象。而植物之所以能避免“過度免疫”，關(guān)鍵在于系統(tǒng)素-茉莉酸信號通路的精準調(diào)控。團隊鑒定出系統(tǒng)素的兩個受體SYR1和SYR2，它們?nèi)缤皦毫鞲衅鳌?，能根?jù)受傷程度調(diào)控防御反應(yīng)的啟動、放大與終止，維持免疫穩(wěn)態(tài)?！熬拖窠o植物裝了個‘智能開關(guān)’，既讓它能抵御病蟲害，又不浪費能量影響產(chǎn)量?！崩顐饔训倪@項發(fā)現(xiàn)為育種中打破高產(chǎn)與高抗的“負相關(guān)魔咒”，實現(xiàn)產(chǎn)量與抗性的協(xié)同提升提供了理論指導(dǎo)和操控靶標，相關(guān)成果陸續(xù)發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）、《發(fā)育細胞》（Developmental Cell）等頂級期刊上。

攻克第二個瓶頸的過程，充滿了科研探索的曲折與驚喜。博士生楊文韜在研究番茄突變體時陷入困境，她克隆的spr9突變體基因，始終無法通過轉(zhuǎn)基因?qū)嶒瀸崿F(xiàn)遺傳互補，這個常規(guī)實驗卡了整整一年?？粗鴮W(xué)生從活潑變得焦慮，李傳友在溝通之后突然意識到：“這個突變體可能就是我們要找的再生缺陷型！”植物再生能力不足，正是遺傳轉(zhuǎn)化效率低的根源。順著這個思路，李傳友團隊最終發(fā)現(xiàn)，spr9突變體缺失的基因，編碼的是一種23個氨基酸的小肽——再生因子REF1的前體蛋白。

這一發(fā)現(xiàn)破解了《科學(xué)》雜志2005年提出的“什么控制著器官再生”的世紀之問。REF1就像植物受傷后釋放的“再生信號兵”，能激活干細胞啟動組織修復(fù)與器官再生。更重要的是，“再生因子在番茄中被發(fā)現(xiàn)，卻適用于所有農(nóng)作物”。李傳友解釋道，“這意味著我們能用它大幅提高小麥、玉米、大豆等重要作物的遺傳轉(zhuǎn)化效率，讓基因編輯技術(shù)真正發(fā)揮其潛力?！边@就像從番茄這個小切口解開了一連串密碼，讓科學(xué)家們看到了整個植物系統(tǒng)性防御與可塑性發(fā)育的大圖景。

▲李傳友團隊合影

李傳友團隊通過外施REF1，顯著提高了多種作物的遺傳轉(zhuǎn)化效率，為基因編輯技術(shù)的普適性應(yīng)用打通了關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2024年5月，這項成果發(fā)表于《細胞》（Cell）雜志，被國際學(xué)界評價為“植物再生研究的里程碑”。

種業(yè)振興之路

——從“洋種子”在中國的壟斷，到“泰番”系列端上百姓餐桌，李傳友將實驗室成果播種在祖國的廣袤土地里。一粒粒帶著“中國芯”的番茄，承載著從吃飽到吃好、從跟跑到領(lǐng)跑的民族種業(yè)雄心。

“種業(yè)振興需要‘頂天立地’的科研?！崩顐饔呀忉專绊斕臁笔峭黄苹A(chǔ)理論，“立地”則是解決實際問題。

2023年，李傳友葉落歸根，全職回到母校山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，牽頭成立泰山番茄創(chuàng)新研究院，這里不僅是種苗研發(fā)的孵化基地，更是產(chǎn)學(xué)研深度融合的創(chuàng)新平臺。基礎(chǔ)研究的突破，最終要落地為產(chǎn)業(yè)成果。這一決定背后，是李傳友對國內(nèi)番茄產(chǎn)業(yè)痛點的深刻認識。

“中國是世界上最大的番茄生產(chǎn)國，山東是國內(nèi)最大的番茄生產(chǎn)省份。山東壽光是國際番茄高端品種的競技舞臺，但展示的品種卻都是國外的。國外某串收番茄品種的一粒種子可以賣到20元，價格堪比黃金。 ”這讓李傳友心緒難平，“我們沒有自己的高端品種，是因為種質(zhì)資源匱乏，育種規(guī)模小，重要性狀挖掘能力差?！?/p>

痛定思痛，在李傳友的推動下，團隊創(chuàng)建了國內(nèi)最豐富的番茄種質(zhì)資源庫，收集到包括所有野生種在內(nèi)的番茄種質(zhì)資源?！拔覀冇辛藨?zhàn)略種質(zhì)資源庫，就能挖掘出那些優(yōu)質(zhì)、抗病的基因?！崩顐饔训脑捓锍錆M了雄心壯志。

然而，育種是一項漫長而緊張的工作，既需要復(fù)雜的腦力勞動，也離不開繁重的體力勞動。李傳友介紹說，盡管掌握了番茄優(yōu)生優(yōu)育的理論，但想要選育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適合大面積種植的番茄良種，卻還是難上加難，這需要考慮方方面面的因素。必須對番茄進行極其煩瑣、極需耐心的排列組合，不放過任何可能。

這個過程往往要經(jīng)過幾千到上萬個組合、成百上千次的試驗。一粒種子，從設(shè)計、選育、繁育要七八年；再通過國家審定，加上推廣，育出一個好品種，需要更長的時間和精力。在李傳友看來，育種是一個與時間賽跑，不斷突破自我的過程。在泰山番茄創(chuàng)新研究院，這個進程正在加快。

針對不同需求，李傳友團隊先后培育出“泰番”系列品種30余個，包括菜用番茄、水果番茄、櫻桃番茄、果菜兼用番茄和長季節(jié)栽培專用番茄等。

“泰番1號是菜用番茄的代表，抗病性比進口品種好，品質(zhì)更佳；泰番2號是水果番茄，產(chǎn)量和抗性都超過日本品種；泰番3號是櫻桃番茄，比臺灣的千禧品種產(chǎn)量高、抗病性強、口味更好，2024年獲得了中國種子大會好吃番茄金獎；泰番4號是果菜兼用型，可作為水果也可用于炒菜?！崩顐饔讶鐢?shù)家珍，這些帶著“中國芯”的番茄品種，已經(jīng)在全國推廣開來，端上了千家萬戶的餐桌。

“我們的品種不僅能替代進口，還能滿足各方的需求?！痹掚m平易，但真正平衡起那些甚至有些相互沖突的目標，是一件難度系數(shù)頗高的工作。為了實現(xiàn)這一目標，李傳友帶領(lǐng)團隊深入田間地頭，了解農(nóng)民的需求；走進市場，傾聽經(jīng)營者和消費者的聲音。一顆小小的番茄，從農(nóng)民角度出發(fā)，他的需求是好種、產(chǎn)量高。從市場經(jīng)營者的角度出發(fā)，他的需求是好運輸、存儲時間長。而從消費者角度出發(fā)，就是要“好吃又好看”！

▲李傳友（左）在指導(dǎo)學(xué)生

每一方的需求，都是李傳友帶領(lǐng)團隊重新走進實驗室和田間的沖鋒號。比如針對消費者“現(xiàn)在的番茄沒有小時候的味道”的抱怨，團隊分析之后，覺得核心問題是育種中為了追求耐儲運性，犧牲了風味物質(zhì)。“為了能承受采摘和運輸，鮮食番茄需要在完全成熟前采摘，否則容易損壞?！泵鎸Α白韵嗝堋钡钠款i，李傳友團隊利用科技手段，給出了“硬實與香甜可以兼得”的解決方案。他們找到加工番茄耐壓基因fs8.1，并通過基因編輯敲除該基因，既讓鮮食番茄變得抗擠壓、耐儲運，又不影響可溶性糖、番茄紅素等風味營養(yǎng)成分。這個發(fā)現(xiàn)讓“好吃又好存”的番茄成為可能。

精神薪火相傳

——李傳友深信，突破不止于個人探索，更在于點燃后來者的火焰?！傲⒅尽⒆孕?、努力、溝通”的八字箴言背后，是對后輩的傾囊相授，更是讓“為國家解決育種難題”的信念，在新一代農(nóng)科人心中生根發(fā)芽。

“科研不是單打獨斗，而是團隊作戰(zhàn)?！弊鳛橐幻诤Ｍ饨径嗄甑膶W(xué)者，李傳友有著極其開放的理念和胸懷，他一直強調(diào)現(xiàn)在是整合資源的社會，只有積極合作才能共贏，偏居一隅的閉門造車根本不可能跟上時代的步伐。

2003年剛回國時，番茄研究在國內(nèi)還是冷門領(lǐng)域?！皼]有經(jīng)費，沒有團隊，甚至連種植條件都不具備。”李傳友回憶道，“當時國內(nèi)大多數(shù)番茄育種研究規(guī)模較小，類似‘家庭作坊式’，多是跟蹤國外品種。我們亟須利用團隊的整體優(yōu)勢，在種質(zhì)資源搜集和重要基因挖掘鑒定方面深入積累，拓寬遺傳多樣性?！北M管困難重重，但憑借著“為國育種”的執(zhí)著，李傳友從其他課題中省出經(jīng)費，一步步建立起實驗室。他始終相信科技是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的核心，只有依靠科技的自主創(chuàng)新，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，從經(jīng)驗種植向精準種植轉(zhuǎn)變，提高單產(chǎn)品質(zhì)，才能為我國番茄產(chǎn)業(yè)帶來更大的國際競爭力。

如今，在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，李傳友繼續(xù)踐行著他的科研理念，也找到了更多志同道合的合作者。學(xué)生們自然也是他的“合作者”。在學(xué)生培養(yǎng)方面，李傳友傾注了大量心血。他以生動有趣的方式傳授專業(yè)知識，將自己的科研經(jīng)歷與實際案例融入教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生對番茄和育種的興趣。

不僅重視基礎(chǔ)研究，李傳友還十分注重將科研成果轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，服務(wù)地方番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展。他強調(diào)，坐在辦公室是肯定育不出好品種的。論文里的數(shù)據(jù)再漂亮，如果不能落地產(chǎn)業(yè)，解決產(chǎn)業(yè)實際瓶頸，那就只能是停留在紙面上的科學(xué)了。只有掌握客觀真實的第一手材料，將理論和實踐有效結(jié)合，才能培育出真正令市場滿意的品種。

除了科研指導(dǎo)，李傳友還注重培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。他帶領(lǐng)學(xué)生到農(nóng)村調(diào)研，讓他們親眼見證“洋種子”壟斷帶來的困境；他邀請農(nóng)民到實驗室交流，讓學(xué)生了解產(chǎn)業(yè)真實需求。“科研要服務(wù)于國家戰(zhàn)略”——這是他給學(xué)生上的最基礎(chǔ)，也是最扎實的一課。

▲李傳友在番茄種植大棚

科學(xué)突破的背后，是無數(shù)個日夜的堅守，當然也不可避免地要面對挫折和瓶頸。在一次又一次的失敗面前，年輕的成員們也曾感到沮喪與迷茫，但李傳友始終鼓勵大家堅持下去。他說：“科研之路本就充滿坎坷，每一次失敗都是一次寶貴的經(jīng)驗積累。只要我們不放棄，就一定能找到解決問題的方法?！?/p>

立志、自信、努力、溝通——這是李傳友常對學(xué)生講的“科研八字箴言”，他尤其強調(diào)“要報喜更敢報憂，要敢講不喜歡的結(jié)果”，因為“科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往就藏在意外之中”。

“番茄基因組測序是基礎(chǔ)，再生因子研究是突破，而‘泰番’系列品種則是應(yīng)用。”李傳友解釋道，“從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究，我們走出了一條完整的創(chuàng)新鏈。”在他的帶領(lǐng)下，這樣一支具有探索熱情、創(chuàng)新銳氣和國際眼界的隊伍，在科研的道路上扎扎實實、步步為營，逐步取得了讓人眼前一亮的成績。

在李傳友的手中，番茄不僅是一種作物，更是一種象征——象征著中國種業(yè)從“依賴進口”到“自主創(chuàng)新”的崛起；象征著中國人民從“吃飽”到“吃好”的轉(zhuǎn)變；象征著中國科學(xué)技術(shù)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。

“為國家解決育種難題，這是我的使命，也是我的榮幸?！痹谶@片土地上，一粒粒種子正在發(fā)芽，這些承載著“中國芯”希望的幼苗，不僅寄托著李傳友近30年的科研心血，凝結(jié)成一份令世人驚嘆的高分“中國答卷”，更預(yù)示著一個屬于“中國智造”的種業(yè)新時代已經(jīng)拉開帷幕。

專家簡介

李傳友，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、教授、博士生導(dǎo)師。國家重大科學(xué)研究計劃項目首席科學(xué)家、國家杰出青年基金獲得者、“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、泰山學(xué)者優(yōu)勢特色學(xué)科團隊領(lǐng)軍人才。長期研究植物系統(tǒng)性防御與可塑性發(fā)育的機理。創(chuàng)造性地把植物受傷反應(yīng)分為防御與再生兩個密不可分的生理過程，發(fā)現(xiàn)了植物再生因子并解析了植物控制免疫穩(wěn)態(tài)的機理，為破解“作物遺傳轉(zhuǎn)化效率的基因型依賴性”和“高產(chǎn)與高抗性狀存在負相關(guān)”這兩個現(xiàn)代生物育種的瓶頸難題提供了技術(shù)路徑；精細解讀了番茄的基因組，對標國際一流品種培育出可替代進口的“泰番”系列高端番茄新品種。在《細胞》（Cell）、《自然》（Nature）、《自然·植物》（Nature Plants）等國際主流學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文150余篇，出版英文專著1部。申請專利合作條約（PCT）1項，獲授權(quán)專利20余項。育成“泰番”系列番茄品種30余個，涵蓋菜用番茄、水果番茄、櫻桃番茄、果菜兼用番茄和長季節(jié)栽培專用番茄等多個核心類型。獲“洪堡研究獎”（Humboldt Research Award）和山東省自然科學(xué)獎一等獎。多次入選“全球前1%高被引學(xué)者”“中國高被引學(xué)者”“全球前2%頂尖科學(xué)家”榜單。

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