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【狮山之子】赵书红:在猪基因组上行走的舞者

    她是老师眼中的好学生,干事泼辣的女博士,孩子心中的好妈妈,学生眼里的工作狂。从事科研工作20余载,她从不知足,不曾改变的,是她对自己“底子薄”的定位,对“做人要知足,做事要知不足,做学问要不知足”的理解,以及对猪遗传育种研究的“定位”。她就是我校农业动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室主任赵书红教授。


学霸
    出生在河北,初中时随父亲军队转业到内蒙生活的赵书红,年幼时老家粮食短缺吃不上米和面,只能吃玉米面,填报志愿时她毫不犹豫地报考了一个大学的粮食专业,后被调剂到哲里木畜牧学院(今内蒙古民族大学)畜牧专业,她的大学时光在美丽的科尔沁草原度过,这里有数不清的牛羊。

    大多数同学都是被调剂过来的,学校特意安排了专业教育课。从老师那里,赵书红看到了这个专业的前景,加上对动物的喜欢,赵书红迅速成为班里的“学霸”——英语成绩不错,成绩总是年级前两名,总能拿一等奖学金。赵书红回忆当初上课情景,觉得遗传学和生物化学这些课程很有趣,这为她以后考研打下了基础。

    1989年,赵书红本科毕业,“读书无用论”的思潮颇有市场,赵书红感觉知识还不够用,她对专业真心有兴趣,对未来似乎也有种“恐惧感”,于是她考取了吉林农业大学研究生,从事“松毛虫赤眼蜂的选择杂交试验与计算机模拟及蛋白质多态性检测”研究,当时班上仅两人考研,她一人顺利考上。硕士期间通过实践,赵书红知道了基本遗传育种的原理在实际中该如何运用。


    1991年,研二的赵书红作为学生代表参加了在北京农业大学举行的第九次全国动物遗传育种会。会上,华中农业大学彭中镇教授的报告吸引了赵书红。会后参观亚运村,赵书红恰巧和彭中镇坐在一起。谈话时,赵书红不时向彭老师问起华中农大的情况。一个月后,彭中镇收到小姑娘赵书红的邮件,信中,赵书红表达了想来华农工作的愿望并附上了个人简历。今年82岁的彭中镇精神矍铄,思路清晰,依然活跃在科研一线。当时的彭中镇是室主任,我校动物分子生物学实验室的建立者。他看好这个姑娘,当天把简历交给畜牧兽医系主任,第二天系党总支就同意要赵书红。彭中镇回忆,赵书红攻研期间被评为优秀研究生,平均成绩在86分以上,大学英语通过六级,而且还进行过计算机模拟和蛋白质多态性研究,当时刚成立、全校第一个动物方面的分子生物学实验室正需要这样的人才。

师徒

    1992年,赵书红硕士毕业来华农工作。彭中镇没有看错,这姑娘来时是8月份,天气很热,但赵书红只休息调整了一星期即开始工作。“当时实验室没有空调,实验室需装修,她就独自联系并一人跑到汉口采购同位素屏蔽设施所需材料并随车运回。”这个不怕苦、做事泼辣的女孩子很快打动了其他人。

    彭中镇对年轻人寄予厚望,也想了些办法。九十年代电子邮件与互联网远未普及,如何了解学术前沿?彭中镇要求,每个带课老师须经常用英文给外国专家发电子邮件。鸿雁传书间,既探讨了最新学术问题,也给国外专家留下了印象、建立了联系,更关键的是,英文水平和国际视野大大提升了。此外,彭中镇手把手教赵书红等一帮年轻人撰写好课题申请书,并亲自修改。

    彭中镇一直鼓励赵书红“往深里读一读”。1995年,赵书红考取了彭中镇的同行兼好友、中国畜牧兽医学会动物遗传育种学分会理事长、东北农业大学盛志廉教授的在职博士,3年后拿到博士学位。


    从1992年来校到博士毕业的6年里,赵书红经常加班加点做实验。头3年,她作为主要负责人之一参与组建与发展我校第一个动物分子生物学与育种实验室,成为2项国家自然科学基金项目的主要完成人。博士期间,即90年代中期,赵书红就利用简陋实验条件在猪中建立了单精子分型遗传作图技术,这在国际上也是第一次。该研究论文发表在动物生物技术国际主流刊物《Animal  Biotechnology》上。她还利用彭中镇带领大家在江苏常熟畜牧良种场科研基点合作建立的参考家系的表型与DNA信息完成了猪12号染色体上几个微卫星座位遗传图的构建。其实,这并不是一个容易的过程。“由于DNA含量极少,单精子分型遗传作图给了我很大挑战。”为突破这个难题,那段时间她曾多次工作到深夜。直到最后,通过与国外专家请教,赵书红结合全基因组扩增技术与巢式PCR技术,解决方法才初露端倪。

    彭中镇不时鼓励赵书红“出去看一看”,不知足的赵书红也有此意。2000年,作为美国依阿华州立大学动物科学系分子遗传组访问学者,赵书红开始了前后为期四年半的访问合作研究。依阿华州是美国养猪大州,猪分子生物学与育种研究等在国际处于领先地位。

    访美期间,赵书红在Christopher Tuggle教授实验室主要从事三方面科研工作:一是和全球最大种猪育种公司PIC合作,做猪的抗沙门氏菌感染的基因标记的鉴定,应用于育种,希望在小猪出生时就能知道其是否带有抗病基因;二是做猪的第一张寡核苷酸表达谱基因芯片,把它应用于猪骨骼肌发育等功能基因组研究中;三是承担Tuggle教授主持的美国农业部科研项目:中国猪和美国猪在胚胎着床方面的差异机制。Tuggle 教授非常重视学科交叉,长期与做生物信息、统计及数量遗传的科研人员合作。重视交叉学科将使科学本身向着更深层次和更高水平发展,“我现在也和生物信息、统计相关专业科研人员长期合作。”

    “国外几年收获挺大。”赵书红表示,首先英文提高很多,然后认识了很多人,“美国研究畜禽基因组的学者认识了不少。”与前沿技术、工具的运用相比,赵书红认为学到了不同工作思路和方法,这是更为重要的。谈起学生赵书红,彭中镇最满意她的,恐怕还是开阔的国际视野。

    赵书红现在还保留着这样的习惯:实验室的研究生答辩等活动一定邀请退休的彭中镇老师参加,实验室取得些许成绩和点滴进步,她也不忘与彭老师分享。

舞者

    猪肉是人们生活中离不开的一种动物蛋白食品。养猪业在中国尤为重要,世界上两头猪中就有一头生长在中国,中国去年出栏猪7.15亿头,我国人民肉食消费中猪肉占65%。人们一直渴望猪长得快、瘦肉多、病少、成本低,以数量遗传学为指导的常规选种与改良技术在猪长期改良中重要作用。目前,猪的基因组已经破译,有2万多个基因,就算每个基因都已鉴别、功能都已确定,但基因组作为一个整体如何工作,如何协调机体细胞的生化反应?现代生物技术如何对改良起到更多、更大作用?赵书红一直在思考。


    一个优良猪品种,往往需要几代人、几十年的工作才能育成,选种费用高,且选种准确性有限。若能利用新的分子改良技术与常规数量改良技术结合,这一现状或能发生变化,将来甚至可能在猪宝宝刚一出生,就能通过分子技术帮助人们决定哪一头猪值得留种。定位控制猪重要性状的遗传基因,赵书红教授所做的研究正是为这个目标而努力,她们的工作,就是在猪的遗传基因组上“跳舞”。

    赵书红研究的是针对不同品种的猪,发掘影响产肉、繁殖、抗病等性状的基因。她和她的团队的工作场所兼顾实验室与猪场,研究涉及分子、细胞和个体水平:包括构建资源家系,或从种猪场不同品种的猪采集组织或血液样本,同时记录它们的产肉性能等指标进行基因组关联分析;在实验室里,通过先进的分子和细胞生物学技术分析猪的基因变异和功能,应用最新的生物技术在小鼠或猪个体水平研究对表现型的效应;一旦这些基因影响猪的产肉性能、繁殖性能、抗病力等的作用得到验证,就可以在育种中将这些基因素材与传统育种方法相结合,作为育种公司判断个体优劣、筛选、保留优良种猪时的依据,提高选择种猪的准确性,并可大大缩短选种所需时间。目前,赵书红教授的研究团队已揭示部分基因对重要经济性状调控的分子机制,找到部分有育种价值的基因,通过与育种公司的合作,正努力将研究成果逐步运用于实践。

    随着猪产肉性能的提高,新的问题应运而生,拮抗!猪长得快的同时抗病力会有所降低,如何协同改良产肉性状和抗病力是一个难题。养猪科研考虑的问题还有很多,例如同一群猪,吃的饲料粮差不多但生长速度不尽相同,这就是“料重比”有差异,研究这个,可节约粮食,等等。猪的育种是系统工程,需兼顾多个性状,目前通过配套系利用杂种优势生产商品猪广泛应用。通过组学研究,从茫茫基因的海洋里筛选出需要的基因,并通过一系列验证付诸成果转化,培育出“节粮抗病、优质高效、环境友好、市场满意”的优质猪,是赵书红一直的梦想。

    现实中直接应用猪做基因功能研究的实验成本太大,有时只能先在模式动物——小鼠上来做。小鼠跟猪毕竟差异很大,所以最终还是要回到本体上来,这也是科研的困难之处。赵书红表示,国外在动物功能基因组方面做得很好。“我们跟他们在这方面差距比较大,所以压力也很大!”赵书红课题组一直参与国际猪基因组计划,她和学生作为参与作者的文章2012年在自然杂志发表。2009-2011年,她还应邀担任国际动植物基因组大会(PAG)动物基因组组委会主席团成员。今年四月下旬,赵书红应邀到盖茨基金会做了家畜整合组学与技术创新的报告,她的研究得到了国际同行的肯定和认可。


    知足的赵书红先后获得不少荣誉。2005年,赵书红入选教育部新世纪优秀人才支持计划,2006年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选,2010年获国家杰青,并入选康奈尔大学唐氏基金学者。2011年是赵书红的“获奖年”,由于在我国猪基因组基础研究等方面的贡献,赵书红先后获得第八届中国青年女科学家奖、第十二届中国青年科技奖。

    对此,赵书红表示,根本谈不上成功不成功,虽然做出了一点成绩,得到了一定认可,但她确实对科研感兴趣,“如果你有志做一件事的话,就要有兴趣、有梦想,并能够一直坚持下去。”赵书红坦承,在基础研究方面实验室发出了一点声音,但这一切全部有赖于学院良好的氛围以及实验室良好的团队,她自己对“推动生产力方面还不是很满意,希望将来还能加强。”彭中镇对此也有同感,经常举出英国科茨沃尔德(Cotswold)猪发展有限公司猪育种学家韦布(Webb)的观点——“若能把最佳线性无偏预测值(BLUP)、梅山猪和ESR基因的可能效应加以综合,那么在下一个10年内,每窝初生活仔数的遗传改进量将可能达到4头”来“敲打”赵书红,提醒她,外国人尚且重视中国猪种质资源的保护利用,我们在进行猪生物技术育种研究时,更要注意发挥我国资源优势,与传统育种相结合,与生产实际相促进。

    2013年3月4日,妇女节前夕,全省妇女代表座谈会上,赵书红代表全省科技界妇女发言。赵书红说,我和团队坚持立足前沿科学,努力探索解决生产中的重大科学问题,赵书红进而提出,畜牧业在湖北经济发展中占重要地位,我省是养猪大省不是强省,与世界先进水平相比还有较大提升空间,希望省里增加投入,实现我省畜牧业持续健康发展。省委副书记张昌尔听完发言说:“我分管农业,刚才听了你的发言,下次到华农调研,一定到你的实验室看看。按照这个思路,湖北省畜牧产业大有可为。”

赵老师、赵妈妈

    赵书红到实验室比很多学生都早,八点不到,她肯定出现在实验室,进入“工作模式”,看文献,想思路,跟学生讨论问题。博士毕业生顾婷说,“很多科研思路等,赵老师都是通过邮件发给我们,发送时间相当的早。”学生经璐感叹,“别人放假是度假,赵老师的假期则是用来看病的。”余浩回忆,有次到校医院挂点滴,赵老师还带上笔记本看文章。“赵老师经常看国际顶尖文章,经常深夜10点后还在工作,她是个纯粹的科研工作者。”韦伟说。“赵老师有时间就和我们一起工作,比如带着我们到恩施的山区采集组织样,我印象很深。”


    “彭中镇老师有次说,赵老师无论给多少人做报告,只要三分钟就能吸引住全场,我是深以为然的。”被赵老师送出国外深造的顾婷,陪赵老师出差时常被她智慧散发出的亲和力折服。赵书红美国访学期间和学生邮件交流非常频繁,现在课题组老师不时出国,她就主动承担起他们学生的指导工作。有时间,赵书红肯定会在寒假前邀请学生到家里聚聚,一起吃个团圆饭,动手包顿饺子。实验室里有几个来自印度、埃及、巴基斯坦留学生,赵书红让她们成立了语言角,每星期和大家聚在一起交流,提高英语和汉语水平。

    赵书红坦言,她并不算一个对学生特别严厉的老师,很少很重的批评研究生。除非某个学生太不像话了,她才批评。有时学生表现和她希望相去甚远,批评了也未见效果,她会气得不理他,但过不了多久,赵书红又主动把学生拉来谈心。学生提出的要求,尤其是实验条件方面,赵书红都尽量满足,一次实验室例会,学生提出水浴锅不够用,她马上派人购买了一台。实际上,如果学生合理安排时间,做好计划,现有条件下顺利完成实验没有任何问题。

    赵书红喜欢和学生在一起,她说“那种感觉不错”。 赵书红的课堂上,总设法让学生不打瞌睡。赵书红说,我喜欢互动教学,课堂就像讲故事,学生们听得很好。我教过双语课,英文幻灯片,汉语讲课,打印材料发下去,大家读几分钟后,就开始提问。 “什么是家畜育种?”“何为标记辅助选择?”一步一步引导和互动中,大家对这个熟悉和掌握了。赵书红笑着说,“上课不能绷得太死,学生累老师累,浪费时间也学不到东西。”

    “赵老师带了多年分子生物学,每次讲课她都会重新看一遍PPT,很多地方还会再修改,加一些新理论、技术和方法。”研究生张海昕说,“刚开始做实验,我们不会,她也亲自带着我们做。”

    赵书红喜欢英语好、诚实、善于交流、耐得住寂寞的学生。她对一名伊拉克学生印象深刻,那学生实验做的好,好学好问,有问题非弄明白不可。赵书红分析,可能是经历战争的缘故,他们那边条件不如我们好,因此她非常节约时间,经常凌晨4点左右到实验室,有时候晚11点还在,三年不到就完成了博士课题,吃得起苦、耐得住寂寞,这些都是科研人员必须经历的。“在她身上,我看到做科研的坚持精神。”

    家住汶川映秀的学生赵云霞08年地震中失去了母亲,赵书红和课题组一直对她很照顾。2012年7月10日,四川映秀,一场暴雨引发泥石流阻塞道路,赵云霞所乘车辆困在路上,等待期间,她在网上随意发了条状态。不多久,得知情况的导师赵书红给她打来电话,“你们那边是不是还在下大雨?严不严重?要不赶紧回来吧,坐飞机回!”赵云霞很感动。还好情况不严重,赵老师又叮嘱她时刻保持联系。

    赵书红很在意和研究生的交流。她觉得导师有责任走进学生内心,并尽力去帮助他们,让他们学有所成。闲暇时,赵书红会和学生聊天,问一些最近流行的电视剧或歌曲等,尽量与学生贴近。

    2012年新生开学典礼,赵书红作为教师代表发言,平时不怎么打扮的她化了淡妆,涂上口红,描了眼影。周末若有空,赵书红会拉上实验室的其他老师去逛街买衣服,尽管这样的机会一年没有两三次。若有时间,她也会尽量给老公和儿子下厨做饭,空闲时她喜欢听听越剧或京戏,看看菜谱,包水饺、做几个小菜。

    “国内、国际同行都走的很快,我们压力很大。”谈到未来,知不足的赵书红很有紧迫感、危机感,“希望我们在基础研究领域能再发一些影响力更大的文章,一些成果能够跟育种公司合作进行尝试和推广,国际上华中农大在猪基因组和育种方面有更重要的地位、声音,认可度更高。”

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