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历时9年,成功实现玉米抗旱又高产!Nat Biotechnology文章背后的故事

2022/10/20 16:41:28  阅读:140 发布者:

近日

《自然-生物技术》

Nature Biotechnology

刊载了华中农大学者

揭示玉米抗性与产量平衡

关键遗传调控机制的研究成果

引发学界广泛关注

这一科研成果背后

有着怎样的故事?

JC特别学术沙龙现场

“这项研究成果,源于一次装修房子过程中的思想碰撞……”

“历时9年,我们既要抗旱又要产量,鱼和熊掌同时兼得!”

“每天,10公里跋涉、10公里疲惫、10公里思索……”

“要记住一点,咱们是战略科技力量!”

……

1013日,《自然—生物技术》刊载了我校科学家揭示玉米抗性与产量平衡的关键遗传调控机制的最新成果。

这篇文章讲述了如何让玉米抗性与粮食产量相互调和的理论、路径和方法,实现鱼和熊掌“同时兼得”,引发了学界广泛关注。

“抗旱?产量?它们本来是矛盾的,但在一段sRNA中我们可以实现二者兼要!”1014日,一场“号外”JC学术沙龙在第一综合楼A102教室特别开讲。

这段玉米sRNA的“旅行史”要从2013年讲起。那年,代明球教授从美国耶鲁大学学成归国,开启玉米研究新征程。而这段sRNA就是玉米的抗旱信号,“如何利用群体的microRNA数据解析玉米的干旱应答……”这个想法一直萦绕脑海。

玉米温室对比实验(孙霄鹏 供图)

DRESH8敲除示意图(孙霄鹏 供图)

代明球教授讲述研究过程(蒋朝常 摄)

原来,这里一直有一对“矛盾体”。近百年来,一方面是玉米产量大幅提高,一方面是玉米抗旱性的显著下降,“一升”“一降”本就难以调和,更何况“调解”二者的遗传位点在基因组上还紧密连锁。

这是一场跨越9年的科研“慢跑”。代明球的一张PPT里,列出了这场科研的时间线,字里行间透露出9年工作的不易与艰辛。

前景是明朗的,但困难是巨大的。第一个困难是抗旱实验怎么做?代明球在严建兵教授的支持下克服种种困难建立了玉米实验温室。接下来便是取样、测序、分析、位点确定……个中波折不断,2017年因为基因“剪刀”切割位点失败,他们不得不暂时停下手上的工作。

20201月,孙霄鹏在南繁基地授粉(孙霄鹏 供图)

南繁基地师生合影(孙霄鹏 供图)

时间来到2019年。彼时,高通量测序和基因编辑新技术不断革新,团队采用高彩霞教授的先进技术成功将位点敲除,并在刘相国老师的帮助下,在南繁基地实现了遗传材料“量产”。这也奠定了2020年文章初稿的基础。

对于代明球教授和李峰教授而言,科研合作的“奇缘”也要从2013年搬新家说起。那年,他们同时被引进、同住西苑52栋、同时开始装修、同时开启科研工作,因为学科交叉,很多共同的话题在买装修建材中酝酿。

“房间里,我们聊科研,我们的夫人则聊装修……”9年过去,这样的场景李峰记忆犹新。

李林教授还曾记得,大约是2016年的一天,代明球和李峰二位教授一起登门造访他的办公室,他们一谈就是2个多小时。他说,他们的合作不是“一团和气”的,而是有学术“争辩”的,“最后必须有一点科学家的‘偏执’,能说服大家的一方‘获胜’”!

时间还是2013年,特别的时空、特别的际遇。正是这年9月开学季,代明球作为教师代表在开学典礼上发言。台下,有一名学生志愿者,他叫孙霄鹏,一脸崇敬地仰望着主席台上的人。

孙霄鹏分享科研故事(蒋朝常 摄)

但似乎他比自己的导师代明球“扎根”学校更久。从2010年到2022年,历时12载春秋,从本科到博后,他说他是华农“最牛钉子户”。

如果说前3年是基础学习,那么听完开学典礼之后,他仿佛一夜“顿悟”。“我鼓足勇气去找代老师,保研到Dai Lab,直觉告诉我,这里不会太差!”

后来才知道,代老师当时也在苦苦寻觅“志同道合”的学生——这个“志”是鉴于共同放弃拟南芥、重拾玉米研究的勇气和毅力。

孙霄鹏自嘲道:“岁月让增长了学识,也增加了我的体重。”主持人殷平调侃他道:“难怪你有科学家的儒雅和艺术家的气质!”这是一段关于孙霄鹏的外貌透露,折射的却是他为科研而奋斗的历程。

2020121日,他从武汉出发去南繁基地授粉,不料这“天涯海角”的路途一去便是2个多月……

“没车,三轮车已经全部取消,没充裕食物,大多商店已关闭……”他回忆到,自己每天还是往返10公里照料基地所有的材料,“授粉最忙的时候,一场高烧夜里袭来,我索性裹了一床被子准备‘捂’到第二天去隔离,幸好第二天退烧了……”

2017年因为敲除特殊位点遇阻,最焦灼的时候他曾想放弃,他也试图说服代老师按下“暂停键”,代老师当时给他的建议是:“多读读文献。”正是在这文献查阅中,孙霄鹏才真正理解了导师的良苦用心,原来“这里面有真‘隐藏’着创新的奥秘……”

校长李召虎在学术沙龙上分享交流(蒋朝常 摄)

校领导李召虎、姚江林、严建兵与文章第一作者和通讯作者合影(蒋朝常 摄)

现在回想起当年的故事,尤其是2021年投稿后七易其稿的经历,孙霄鹏显得轻描淡写,但其中的辛酸只有他自己知道。

“实践证明,我们有挑战科研‘无人区’的实力和勇气,”校长李召虎表示,作为国家战略科技力量,“我们要满怀信心,继续挑战‘不可能’、挑战前沿和原创!”

掌声中,JC特别期落下帷幕,但现场的师生还意犹未尽。

诚如李林教授所说,或许更大的科研艰辛与快乐还在后面,这场“鱼与熊掌”可以兼得的故事还将继续……

转自:华中农业大学官方微信(微信号:hzau_news_center

转自:iPlants”微信公众号

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