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【学术圈】坚守15年:Plant Cell背后的故事

核心提示: 1998年第一次提出的课题,历经五代研究人员努力,两实验室合作,终于开花结果。我校油菜团队洪登峰副教授用他的15年,讲述了这篇Plant Cell 背后的故事。

洪登峰老师生活照
洪登峰生活照

在洪登峰老师办公室进行采访
在洪登峰办公室进行采访

南湖网讯(通讯员 丁夏莉)自然发生的细胞核雄性不育类型Yi3A的育性调控机理是什么?此课题自1998年被杨光圣教授提出至今,已历经五代博士生的钻研。现在,这株苦心浇灌了多年的“油菜”终于在开出了第一朵绚丽的黄花。

日前,SCI植物类非评论性杂志中排名第一的《Plant Cell》在线发表了由我校油菜团队杨光圣课题组和中科院遗传与发育生物学研究所程祝宽课题组合作的题为“MS5 mediates early meiotic progression and its natural variantsmay have applications for hybrid production in Brassica napus”的研究论文,此研究成功克隆了影响Yi3A育性的MS5基因。

这项成果不仅增进了研究人员对减数分裂早期过程调控的认识,也为在油菜杂种优势利用的研究中有效应用该基因奠定了理论基础。据了解,这也是国内甘蓝型油菜领域的第一篇Plant Cell论文。

而本篇论文的共同通讯作者之一洪登峰副教授为了找寻“自然发生的细胞核雄性不育类型Yi3A的育性调控机理是什么?”这一问题的答案,从读研究生阶段起,已潜心摸索了15年。

课题刚被提出时,洪登峰正在读本科。大三时杨光圣教授的田间试验与统计课深深地吸引了他,洪登峰便在本科毕业的时候选择报考杨光圣门下的硕博连读研究生,并成功进入了杨光圣的课题组。从那时起,他便一直直接参与这项课题的研究工作,一干便是15年。

开始着手研究这个课题的时候,分子标记技术在油菜研究中刚刚兴起,课题组要在没有基因组序列的情况下,找到一个基因是非常困难的,洪登峰说,“这就像在人类基因组序列还没有被测定出来的时候,很难知道人类的哪些基因对身高负责。而且油菜作为一种作物,它的基因组研究相比于人类基因组的研究更为滞后。再加上油菜为多倍体,基因组十分复杂,寻找基因的过程十分艰难。”

从1998年起,课题组花费了14年的时间,像“瞎子摸象”一样一步一步地探索,一点一点地追寻,逐步缩小基因目标的“包围圈”。

这期间,在课题组教师与先后毕业的四位博士生的共同努力下,MS5基因终于得以定位。之后,课题组开始筛选油菜基因组的BAC文库。但在筛选过程中,因油菜是多倍体,它的大多数基因有六个拷贝,这给筛选造成了极大困难,因此,课题组从 2008年到2011年走了三年的弯路。这之后,他们开始审视之前的工作,再加上油菜及其近缘物种中的一些新序列陆续释放,这才重新把实验拉回正轨,并最终在2012年确认了控制雄性不育性状的基因——MS5。

2014年,课题组开始与中科院遗传与发育生物学研究所程祝宽课题组合作,采用免疫荧光的方法观察不育材料中减数分裂的动态过程。随后的两年时间内,两个课题组通力合作,最终共同发表出了这篇高水平论文。

谈及论文的成功发表,洪登峰感慨万千,他说,“能把这个研究结果发表在 Plant Cell上真的非常高兴,这是对课题组将近20年坚持的最好回馈。这些年来,师兄师弟们前赴后继,一路走过来非常艰辛。今天的结果,真的很令人欣慰。”

洪登峰说,合作在科研中非常重要。如果没有与中科院遗传与发育生物学研究所程祝宽课题组的合作,这篇论文很难发表在Plant Cell上。从2012年到2014年,课题组曾尝试独立完成试验,但缺少在减数分裂中指示重要细胞学事件的抗体。课题组也尝试过自己做抗体,但用了两年多时间,花费了20多万元经费,却没有获得好的结果。之后,课题组从中吸取了教训,开始寻求合作。

合作的契机源于2014年春季,中科院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究员应邀到我校生命科学前沿论坛作报告。报告结束后,洪登峰主动找到程祝宽,给他看了不育材料的减数分裂表型,表达了想与对方课题组合作的意愿。

程祝宽听后欣然应允。第二天一早,洪登峰便将油菜样品送到了程祝宽所住的酒店,收到材料的当天,程祝宽便回了北京。次日上午,洪登峰便接到了来自北京的电话,“程祝宽表示我们看的结果和他看到的完全一致,十分有兴趣。”之后的两年,两个课题组间频繁交流。洪登峰回忆道,“做实验的时候,研究生需要在下午把实验用的油菜花采下来装到特殊处理过的箱子里,赶第二天清晨的火车把材料送到北京,当天晚上再坐火车回武汉。装材料的箱子体积很大,这样往返是相当辛苦的!”洪登峰说,“后来进行论文修改的时候,双方之间又来回修改了七八次。两个课题组都反复斟酌,反复修改,与论文相关的文档容量已经累计到了2G。”

程祝宽亦为该项研究付出了许多心血,为了做好细胞学实验,他常常坚持到晚上十一点甚至更晚,一旦发现新情况、新变化,便马上电话联系洪登峰,洪登峰说:“程祝宽老师令人敬佩,从他身上能够我学到了很多东西,真的很感谢他对于课题研究的付出。”

功夫不负有心人,在双方的通力合作下,最终,研究人员们初步揭示了MS5基因在减数分裂早期过程中的功能。成果由我校植科院在读博士生为第一作者身份在Plant Cell上发表。

如今回首过去十余年,谈及自己坚持的动力,洪登峰说,“我喜欢华农的环境,喜欢规律安静的生活,也喜欢科研过程中的摸索。”和恩师之间的深厚情谊,也是他能保持良好状态的“能量”补给。他说,“在华农,身为一名科研人员和一名教师,同事和同学们的认可让他不断前行,同时,恩师杨光圣教授的指导更是他奋进的强大动力,杨光圣教授始终给予着课题组方向的指引。”

审核人:张贵礼

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责任编辑:吴怡然
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