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澳门威尼斯王佳伟在植物年龄途径研究上已成为该领域的杰出代表

八月 3rd, 2019  |  科学

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在人工气候室工作的王佳伟。张艳春摄

“每天思考植物生长的奥秘,就是不断体悟自然大道的过程,我很享受。”王佳伟一开口,让记者误以为碰到了一个文科教授。就是这个年近四十,眼睛中依然闪烁着天真、好奇和热情光彩的研究员,分离出了控制植物根冠发育的关键因子,进而阐释了植物的年龄途径———不少植物虽然可以活很久,但也会变老,究竟是怎样的分子机制在起作用?

在德国马普研究所做完博士后,被中科院上海植物生理生态研究所以“青年千人计划”引进回国,王佳伟在植物年龄途径研究上已成为该领域的杰出代表,近年来以第一作者和通讯作者在
《科学》 《细胞》《植物细胞》
等权威杂志发表论文10余篇。今年,他入选第十四届中国青年科技奖。

解开“植物年龄不可逆”之谜

“年年岁岁花相似”,这一唐代诗人刘希夷 《代白头吟》
中的名句,成了王佳伟发表在 《科学》
上的一篇论文的最佳科普宣传词:那篇论文解释了高等植物的开花多样性,可能是由于不同植物间不同成花诱导途径的贡献差异决定的。

这句古诗形象地指出了多年生植物在每年特定的时间开花,并且可以生长多年的生活习性。那么,这些植物是如何感知四季变化、调控开花的呢?
王佳伟带着他年轻的课题组,对一种多年生的草本植物弯曲碎米荠进行了研究。他们发现,“引诱”这种植物开花,必须要经历一段时间的持续低温,即春化作用———仿佛经历了冬天的严寒,再温度回升,春回大地。

“幼年期的弯曲碎米荠是不能感受春化反应的。”王佳伟说,这个研究更有趣的是发现了植物年龄不可逆的原理。

原来,弯曲碎米荠的成花诱导需要同时解除两个抑制因子,其中一个FLC通过持续的低温解除,而另一个TOE1则受微小核糖miR156的控制。在植物幼年期,miR156高水平表达,TOE1含量较高,就抑制住了下游开花关键基因的表达。随着植物年龄的增长,光合作用产生的糖分不断积累,导致miR156含量逐渐下降。此时,TOE1的表达减弱,年龄途径对开花的抑制作用就被“解锁”,一到春天就开花啦。

“这种双重调控的分子机制与多年生植物的生长习性密切相关。”王佳伟解释,它确保多年生草本植物可在获得足够生物量后,再开花结果、繁衍后代。这个发现最让他感觉乐趣无穷的,是对自然之道的体悟———看!不仅是动物难以逆龄生长,植物也是。当植物生长,就会开始光合作用,产生糖分,于是保持幼年状态的分子就慢慢被抑制,生命体也就慢慢长大、成熟。“没有光合作用,植物就会死去,如果光合作用开启,植物就得从幼年走向成熟,这个过程没法可逆啊!”他说,对时光流逝的无奈,在这一刻变得如此真实,“人生在世,一定不能辜负光阴。”

鼓励合作还需改变“指挥棒”

对于这项成果,王佳伟的博士生导师、中科院院士陈晓亚用一句诗来形容:“年年岁岁花相似”。王佳伟说,艰深的成果如能形象有趣地解释,会有利于与同行、大众的沟通,使跨领域合作变得更顺畅,而改变“指挥棒”,则会让科学家更有合作意愿。

目前国内对于科学家的考核往往喜欢看第一作者、通讯作者,似乎第二、第三作者的作用没有第一作者重要,在考核中的权重就会下降。如此一来,为年终考核成绩漂亮,大家都争着在论文中署名为第一作者、通讯作者,不太愿意为排名靠后的论文花费精力。

德国马普研究所是一个拥有100多家各类研究所的大型科研机构,王佳伟在那里做博士后时,深切体会到考核方式在跨领域合作中所起的作用。马普的做法是,只看论文参与署名,并不在意排名在第几位。“有的科学家在某一项实验技术上做得非常好,同行都希望请他帮忙,如果没有署名排名的讲究,这个忙自然很多人愿意帮。”

其实,现在国内的科研条件已经相当好。王佳伟应聘回植生所时,人尚未回来,上海的实验室已经开始搭建,学生也开始招收。等自己回国,科研工作已可开展———真可以说一分钟都没耽误,这让国外很多同行羡慕。他觉得,如果在鼓励合作上的“指挥棒”可以改进一下,中国的科研资源还能发挥出更大效用。

“工具创新才是真正的创新”

什么是真正的创新?
王佳伟经常会想这个问题。“工具创新才是真正的创新。”他说,做科研最牛的,绝大多数是突破了大家都解决不了的技术瓶颈。

比如,今年4月,美国科学院院士庄小威在 《科学》
上一项突破性的单分子成像技术,就突破了目前的技术瓶颈。而研究植物,从整株到细胞,进而深入到细胞器、分子层面,王佳伟觉得每当自己追问下一个为什么,就无比希望能有趁手的工具,把自己想要观察的分子、细胞通道看个清楚明白,还最好能观察到实时、动态的过程。但现实是,越是前沿的、没人做得了的研究,越是会碰到这样的问题。但国内做实验技术开发的人才少之又少,而且现在的科研体制也不利于他们发展。

他碰到的一个现实问题,就是模式生物的缺乏。很多植物的年龄都在百年、千年,要研究它们的年龄途径,就算搭上一辈子,也未必能观察到它们的一个生命周期。要做这样的研究,自然就需要特别的模式生物。

真正好的科技创新,其生态环境中一定有很多从事技术研发的优秀科学家———只要科学家提出需求,就有人帮他实现想法。王佳伟希望,中国的科技创新,能够更符合现代科学的发展规律。

(原载于《文汇报》2016-09-29 07版)

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