聽！創(chuàng)新英雄們這么說
——2017年度國家科技獎獲獎項目巡禮(上)
1月8日，2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京隆重舉行，兩位科學(xué)家獲得國家最高科學(xué)技術(shù)獎，共評選出35項國家自然科學(xué)獎、66項國家技術(shù)發(fā)明獎、170項國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎。獲獎的一系列重大科學(xué)成果不斷刷新中國創(chuàng)造的高度，彰顯我國的創(chuàng)新自信。而這些成果的締造者們，大多幾十年如一日堅守科研初心，為創(chuàng)新型國家和世界科技強國建設(shè)傾盡心血。科技視野版將聚焦他們，解密他們的創(chuàng)新之路，敬請關(guān)注。
——編 者
國家自然科學(xué)獎一等獎獲得者唐本忠
熱愛工作就成功了一半
本報記者 喻思南
創(chuàng)新感言：新的概念可以引領(lǐng)新的發(fā)展潮流、開辟新的研究領(lǐng)域。革命性的觀念可以改變我們的思維模式，甚至改變我們的生活方式。為鼓勵原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)，必須鼓勵挑戰(zhàn)精神和培育創(chuàng)新文化。因為科學(xué)追求的最高境界是顛覆“常識”，通過概念突破而開辟新領(lǐng)域、創(chuàng)造新知識。
獲獎項目：聚集誘導(dǎo)發(fā)光
“做科研，既要努力‘站’上巨人的肩膀，也要勇于挑戰(zhàn)權(quán)威、把巨人‘踩’在腳下。”這是中科院院士、香港科技大學(xué)講座教授唐本忠經(jīng)常對學(xué)生說的一句話。17年前，他和團(tuán)隊挑戰(zhàn)傳統(tǒng)理論，在國際上首次提出了“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”概念，并通過辛勤耕耘開辟了有機發(fā)光材料研究的新方向。2018年，憑借在“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，唐本忠團(tuán)隊獲得國家自然科學(xué)獎一等獎。
“上帝不會隨便打電話”。“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)離不開團(tuán)隊長期的研究積累
簡要地說，“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”是指分子在聚集狀態(tài)下發(fā)光反而比單分子狀態(tài)更強的現(xiàn)象。在唐本忠團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象之前，科學(xué)家一直相信“聚集猝滅發(fā)光”理論，即發(fā)光分子在聚集狀態(tài)下發(fā)光強度減弱甚至完全消失。
通常，有機發(fā)光材料在聚集態(tài)或固態(tài)下使用，因此“聚集猝滅發(fā)光”現(xiàn)象很大程度上限制了發(fā)光材料的應(yīng)用范圍。“聚集猝滅發(fā)光”理論像一個魔咒，框住了人們的思想，很多科學(xué)家嘗試尋找隔離分子使發(fā)光不被猝滅的方法，但都收效有限。
2001年，唐本忠和他的學(xué)生在實驗中，意外發(fā)現(xiàn)了一種與“聚集猝滅發(fā)光”截然相反的現(xiàn)象，即一類有機分子在溶液中不發(fā)光，而聚集后發(fā)光顯著增強。唐本忠敏銳地意識到其中可能包含著獨特的意義，經(jīng)過仔細(xì)研究和多次實驗，他創(chuàng)造性地提出了“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”概念。
“有時候，做研究需要跳出現(xiàn)有的思維框框，如果你觀察到與既有經(jīng)驗不一樣的現(xiàn)象，第一反應(yīng)不應(yīng)該是回避，而應(yīng)該非常興奮地去追根溯源。”唐本忠說。
“上帝不會隨便打電話。”唐本忠說，“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)看似偶然，實際上離不開團(tuán)隊長期的研究積累。
為解開某些有機分子在聚集態(tài)下發(fā)光的謎團(tuán)，那段時間，唐本忠廢寢忘食地思考這個問題。最終，經(jīng)過大量實驗和卓有成效的討論，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊提出了解釋模型，即“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于分子內(nèi)運動的受限所造成的，這一解釋得到了科學(xué)界的普遍認(rèn)可。
“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”是我國科學(xué)家率先提出的原創(chuàng)性概念，開辟了發(fā)光材料的新領(lǐng)域。目前，全世界已經(jīng)有80多個國家和地區(qū)超過1500個研究單位的科學(xué)家進(jìn)入該領(lǐng)域。
熱愛你的工作！做到這點，你就成功了一半
“原創(chuàng)的科研就像刨一口井，越往下發(fā)現(xiàn)的泉眼越多。如果只是跟蹤而無超越，思路早晚會枯竭”，唐本忠說。目前，唐本忠團(tuán)隊制備了一系列高性能的“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”材料，并與不同領(lǐng)域科研人員合作，推進(jìn)這類材料在光電、傳感、生物、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。
唐本忠最初的夢想并不是做化學(xué)家。中學(xué)時代，他熱愛文學(xué)，還為學(xué)校文工團(tuán)寫過劇本。1977年，在哥哥的建議下，他報考了理工專業(yè)。與高分子科學(xué)結(jié)緣，還緣于他有機化學(xué)考得不錯，被華南工學(xué)院(現(xiàn)華南理工大學(xué))招生的老師看中，從而被招入該校。
“畢業(yè)后，我又被國家公派到日本而不是我想去的美國留學(xué)，我的人生好像很多時候都是‘被選擇’的。”唐本忠說。面對“被選擇”的人生，唐本忠有自己的心得和理念——“愛上所做的工作”。
在華南工學(xué)院的4年，為擠出更多的時間學(xué)習(xí)，唐本忠暑假沒有回過一次家，基本在圖書館里度過。在香港科技大學(xué)做研究，他的實驗室經(jīng)常深更半夜都燈火通明。
曾有人問唐本忠做出好研究的秘訣，他的回答是：“熱愛你的工作！做到這點，你就成功了一半。”
在唐本忠看來，現(xiàn)在青年人學(xué)習(xí)環(huán)境和條件比以前好多了，應(yīng)該集中精力打牢基礎(chǔ)。“一些科研人員追求‘短、平、快’的熱門研究，難以有時間靜下心來思考重大的科學(xué)問題，從而難以真正做出具有重大意義的科研成果。青年人要有做原創(chuàng)研究的自覺和膽識，全社會也要營造良好的創(chuàng)新文化。”唐本忠說。
國家自然科學(xué)獎一等獎獲得者李家洋
要有挑戰(zhàn)難題的勇氣
本報記者 吳月輝
創(chuàng)新感言：搞科研，一是要有挑戰(zhàn)科學(xué)難題的勇氣和精神，不要因為別人解決不了，就覺得自己肯定也解決不了，要敢于挑戰(zhàn)，要有信心。二是要有一個非常好的團(tuán)隊，這非常關(guān)鍵。三是要有鍥而不舍的精神，在困難的時刻不動搖，能夠一直堅持下去。四是要具備敏銳性，如果沒有敏銳性，你根本不知道一項科學(xué)研究最重要的關(guān)鍵點在哪里。
獲獎項目：水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設(shè)計
長江中下游稻區(qū)是我國水稻主產(chǎn)區(qū)之一，歷史上一直是水稻育種水平和生產(chǎn)水平非常高的地區(qū)。但近20年以來，該地區(qū)水稻產(chǎn)量進(jìn)入一個緩慢增長期，存在著品質(zhì)較差、抗病性弱、主栽種品種退化嚴(yán)重等問題，由此也帶來了抗生素和農(nóng)藥濫用等一系列問題。在這種情況下，科學(xué)家們一直在思索：能否找到水稻質(zhì)與量的“完美協(xié)調(diào)”，讓其綜合能力達(dá)到最佳？
經(jīng)過多年的努力，以中國科學(xué)院院士李家洋領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊終于找到了這個“完美協(xié)調(diào)點”。他們運用分子設(shè)計育種的理念和技術(shù)，經(jīng)過精心的雜交“設(shè)計”，育成了具有理想株型及超高產(chǎn)、早熟和抗稻瘟病等優(yōu)秀基因的水稻新品種。
日前，這一突破性成果也因具有引領(lǐng)作用，對指導(dǎo)未來作物遺傳改良、保障國家糧食安全具有重大戰(zhàn)略意義，摘得2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎桂冠。
“分子設(shè)計”育種技術(shù)可以精確改良水稻缺點
在過去半個世紀(jì)里，中國的水稻育種實現(xiàn)了兩次重要突破，成為世界范圍內(nèi)第一次“綠色革命”的重要組成部分。
第一次是上世紀(jì)60年代矮化育種的成功，把水稻產(chǎn)量提高了20%—30%；第二次是上世紀(jì)70年代中期雜交水稻的研究成功，水稻產(chǎn)量在矮稈良種的基礎(chǔ)上又增長20%左右。
兩次突破很好解決了中國等發(fā)展中國家的溫飽問題。如何在吃飽的同時又能吃好，讓水稻既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)？
1994年，在美國完成博士后學(xué)業(yè)之后，李家洋立刻回到國內(nèi)，為實現(xiàn)這一目標(biāo)開始努力。李家洋選擇了“分子設(shè)計”育種技術(shù)為研究方向。“‘分子設(shè)計’育種技術(shù)是世界作物遺傳改良領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)。它可以實現(xiàn)基因的直接選擇和有效聚合，也就是說可以精確改良缺點，聚合多個優(yōu)點，不但有望實現(xiàn)水稻既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)，同時還能大幅度提高育種效率，縮短育種年限，并且實現(xiàn)‘精確育種’。”
研究過程異常艱難，沒有先例可循
多數(shù)農(nóng)作物的經(jīng)濟性狀，比如高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等，都受到多個基因的調(diào)控，并具有“模塊化”特性。
“水稻也一樣。所以，在這個過程中我們需要首先了解清楚水稻不同基因?qū)?yīng)的不同性狀，以及不同基因耦合可能產(chǎn)生的性狀，解析它們表達(dá)調(diào)控機制、彼此作用的模式。然后將這些基因根據(jù)需要進(jìn)行相對精確的重新組合，得到我們需要的品種，讓雜交、選種過程變得有目標(biāo)、可預(yù)見。”李家洋說，“這就像搭積木，我們有針對性地選擇需要的積木，更快更好地搭建出需要的建筑。”
