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研究背后的故事:文无第一,武无第二

核心提示: 文无第一,对科学问题的探究永无止境;武无第二,每一个具体课题的竞争,没有成为领先,就是告败。 这篇故事告诉我们:在科学的较量中,如何转败为胜?靠奋斗!怎样才能闲庭信步?掌握核心技术!更重要是的,战术上的勤奋,不能弥补战略上的懒惰。

2017年1月24日,严建兵教授发了条微信朋友圈:“文无第一,武无第二。”

当天,国外某团队在Nature杂志发文,发表玉米单倍体诱导基因克隆的相关研究成果。单倍体诱导是作物育种中的核心技术之一,这也是严建兵团队长期跟踪的一个方向,该团队已经接近获得类似研究成果。

此刻,无限接近就意味着落后,意味着必须奋力追赶!

10月23日,严建兵团队后来者居上,进一步解析了玉米单倍体诱导机制,相关研究成果在Nature Communications发表,给“文无第一,武无第二”加了最好的注脚。

文无第一,对科学问题的探究永无止境;

武无第二,每一个具体课题的竞争,没有成为领先,就是告败。

这一次,他们走到了前面。

“奋斗的力量,让我们扳回一局”

2017年1月24日,农历腊月二十七,严建兵收到了殷平教授发来的Nature杂志刚刚在线发表的一篇有关玉米单倍体诱导基因克隆的文章。翻到基因号,严建兵发现这和他与殷平合作做结构和功能的候选基因是同一个,起作用的方式也都是4bp插入!“大脑一片空白”,回忆起当时的情况,严建兵说,“在千辛万苦算出答案,正在填答题卡的时候,交卷铃声响了!”

必须以最快的速度,公布团队的研究成果。严建兵带领团队25日完成了构思,26日进入“疯狂模式”,他建立一个微信群,分工合作,并要求团队成员每2个小时更新一次进展。27日(大年三十)凌晨2点多,团队完成了初稿。严建兵要求大家马上睡觉,他继续修改。伴随着新年的鞭炮声,他完成了稿件的修改。28日(正月初一)晚上,正式给Molecular Plant杂志投稿;2月4日,Molecular Plant在线发表了团队的研究结果。

“尽管竞争中我们已经落后,但因为这种落后让我看到了奋斗的力量,也看到了我们的未来!”。三天三夜,完成文章的构思、写作和投稿,严建兵只睡了不到十个小时,“这说明我还很年轻”严建兵笑道。

关于单倍体诱导基因克隆的战斗已经结束,但是进一步解析单倍体诱导机制的战斗鏖战正浓。

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为了赢得这场较量,团队独辟蹊径,首次利用单核测序技术,成功分离了单个花粉核进行测序,比较了诱导系和普通材料不同时期雄性生殖细胞的异同,提出染色体的片段化是单倍体诱导成因的学术观点。文章的第一作者李响博士表示,要保证分离到来自同一花粉的三个核,并将其分别测序挑战很大。因为经常出现分离了两个核之后找不着第三个核的情况,这样实验就会功亏一篑。这就要求实验人员要保持注意力高度集中,每天花费十几个小时也只能分离到不到十个花粉的细胞核,一次实验时间通常要持续一周左右,做完一周的试验,经常几天眼睛看东西都很模糊。

一天当做两天用,每分每秒都必须精益求精。不仅如此,投稿过程也是一波三折。从开始整理结果书写论文到文章接收,一共经历了6次修改和补充实验。当李响收到了论文接收的通知邮件时,“在玉米单倍体诱导机制研究上,我们迈出了第一步,这条路很长,我们仍要继续奋斗。”

“敢啃核心技术,才能闲庭信步”

NatureReview Genetics杂志曾发表综述称,单细胞测序技术将革新整个生物学研究领域;2013年,单细胞测序技术被Nature杂志评为当年的年度技术。

2015年3月24日,Nature Communications在线发表了严建兵团队研究成果:“利用基于单孢子测序的四分体分析解析玉米重组机制”。这篇文章的第一作者也是李响。当时,面对“因为细胞壁的存在让植物单细胞DNA难以获取”这一众所周知的原因,严建兵教授课题组发展了一种简单可行的方法,成功分离出玉米四分体的四个小孢子,并提取其完整DNA,首次实现了植物单细胞全基因组测序。这一创新性技术的建立,不但可以应用于其它植物的单细胞测序研究,同时对玉米重组规律有了新认识,丰富了遗传学理论,为作物的遗传育种提供了有价值的信息。

而在剖析单倍体诱导机制这一科学难题中,由于花粉壁过于厚实很难在显微镜下观察细胞分裂时期的染色体行为,李响博士正是创新性的利用了自己发展的单细胞测序技术,大胆寻找新的解决方案,分离一个花粉中的三个细胞核分别进行测序是第一个要解决的技术难题。通过反复设计实验,李响实现了玉米花粉单核分离和测序技术的突破,通过分离诱导系中单个花粉的细胞核进行测序分析,发现单倍体诱导系花粉中的染色体异常,会导致受精后胚中父本染色体降解,进而诱导单倍体的产生。

回顾整个研究的过程,李响博士自信的说到:“聚焦重大科学问题,大胆的迈出步子,大胆的创新方法,得到的收益是无法估量的。一个团队,拥有自己的独门秘笈,练到极致,这就是卓越,自可在风吹浪打中闲庭信步。”

战术上的勤奋,不能弥补战略上的懒惰”

“我们不能用战术上的勤奋弥补战略上的懒惰。在认真做事之前,需要经常思考,合理布局设计实验方案,将成果最大化。”得益于多思考,李响才能利用创新的技术设计出合理的研究方案,高效地获得结果。

“90后”男孩李响,是潜心做实验、发文章的“拼命三郎”,也对世界充满好奇,喜欢在旅途中发掘潜藏的自我。

李响,是潜心做实验、发文章的“拼命三郎”,也对世界充满好奇,喜欢在旅途中发掘潜藏的自我。

他是潜心做实验、发文章的“拼命三郎”;他也热爱生活,对世界充满热血与好奇,总能把波澜不惊的日子过得丰富多彩,或是投资自己的爱好,或是浏览《国家地理》上令人叹服的摄影作品,或是趁假期去远方寻找诗意。

“要是我有十万,我就去北极;要是我有二十万,我就去南极;要是我有五十万,我就去太空。”这是李响的小梦想。在忙碌科研外的细碎时间,李响去过许多地方,他希望在旅途中发掘潜藏的自我。帕米尔高原、珠穆朗玛峰、涠洲岛、普吉岛、红海、好望角……这些到达过的地方都让李响的眼界大开。李响说:“多去外面走一走,收获的是停下来的思考。也正是在这样一次又一次的出行中,才知道自己的所见所闻是沧海一粟,不由自主的产生对自然的敬畏。”

合作是严建兵和李响这一对师徒的另一项战略选择。此次,我校严建兵教授课题组与中国农业大学金危危教授、陈绍江教授课题组通过合作在国际上首次剖析了单倍体诱导的机制。事实上,严建兵团队的大部分研究成果都是和国内外不同科研团队合作完成的,重视合作、广泛寻求合作,把自己的“杀手锏”拿出来和同样具有核心竞争力的优势团队之间强强合作,让严建兵团队在科研细分的时代,实现各美其美、美人之美、美美与共。

2017年,李响入选全国“博士后创新人才支持计划”,获得了两年60万元的资助,他将继续研究单倍体诱导的机制。“在已经发现控制单倍体诱导的基因和花粉染色体的异常会导致受精后产生父本染色体消除现象,但目标蛋白如何行使功能导致花粉染色体异常这个黑匣子依然没有被打开。这也是我接下来要啃的硬骨头。”李响说道。

故事,仍在继续!

本文作者:记者李爱英 晓齐

责任编辑:兰涵旗
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