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【特别关注】一个人•一团队•一支棉

更新时间:2017-03-07 09:06:56点击次数:2163次字号:T|T

       核心提示: 2017年3月7日,Nature Genetics在线发表了棉花团队重要成果。岁月流金,厚积薄发。这些研究成果表明,我校棉花团队已经在同领域研究中成了国际“群雁”领头。然而,但凡成功,背后总有一本发黄的艰辛“台账”,棉花团队也不例外。


在中华5000年文明中,棉花出现并不早。相传,魏晋南北朝棉花始入中国。而棉花的“棉”,最早见于《宋书》。大多时候,古人以“绵”代“棉”。

而就是这个“棉”,却在华农大放异彩。进入本世纪以来,棉花研究成为华农科研新的增长点。

1999年,我校的棉花分子生物学研究几乎是零基础;短短4年之后,第一篇SCI收录的研究论文诞生;2006年,在Plant Molecular Biology上发表论文;2014年,Nature Communications刊载了他们的重要研究进展;2017年3月7日,Nature Genetics在线发表了棉花团队重要成果。

岁月流金,厚积薄发。这些研究成果表明,我校棉花团队已经在同领域研究中成了国际“群雁”领头。

然而,但凡成功,背后总有一本发黄的艰辛“台账”,棉花团队也不例外。

华农的棉花研究可追溯到上世纪40年代武汉大学农学院时期,而真正进入人们的视野,始于上世纪80年代,以孙济中教授为代表的学者致力于棉花抗虫育种研究,并斩获国家科技进步奖等重要奖项。

然而棉花研究在华农并非一帆风顺。1998年,随着孙济中先生的突然离世,棉花团队一时几近 解体,缺少了“领头羊”,棉花团队遭遇到了学科创立以来的严重打击。

棉花团队的事业,犹如一株棉苗,刚刚发芽出土欣欣向荣之时,却遭遇狂风骤雨。

正值困难时期,一个年轻人站了出来,他将“白手起家”,用他全部的青春与激情去支撑这个学科的发展。他,就是张献龙,时年35岁。撸起袖子干,他成了棉花团队的“掌门人”。

当时最难莫过于实验平台的搭建,1992年,他在刚刚成立的作物遗传与改良国家重点实验室仅分得了1.5平方米的实验台,以此为基础,他带领着研究生开启了艰难的科学之旅。一个账本,全年科研经费不过20万,团队常常捉襟见肘,买一个国产的试剂盒都是奢侈品。

苦难不断,怎么办?缺少经费,他就四处争取,像挤牙膏一样对待经费用度。那时,他经常乘火车到位于河南安阳的中棉所出差。为节约时间,他常常坐晚上的“夜车”到北京和位于河南安阳的中棉所等地出差;为节约经费,他通常买站票或坐票,困了,就在车上打盹对付一下即可。第二天早上一到随即马上开展工作,并争取再坐“夜车”返回武汉。

1998年,聂以春教授加入棉花团队,科研“战斗力”得以“补给”。

彼时,棉花分子育种刚刚起步,张献龙和聂以春瞄准了这一国际前沿,开始布局棉花分子标记、抗病机制研究和以棉花远缘杂交高世代材料为基础的棉花杂交种培育工作。进入新世纪,团队又开始着手研究棉花纤维发育机制。

进入“分子生物学”时代,许多在水稻、油菜等作物上简单易用的方法,如DNA与RNA抽取,在棉花上就是不适用。没有经验可遵循,亦无范式可套用,很多在棉花分子生物学上的研究技术都是棉花团队一步步摸着石头过河,从水中“淌”出来的。

团队虽小,但大家废寝忘我,坚守初心,辛勤浇灌的棉株终于结出殷实之果。

2003年,团队开始发表SCI论文,虽然影响因子不足1,但这标志着棉花研究向前迈进了一大步。瞄准前沿,2006年,棉花团队启动非生物逆境抗性研究,2008年,团队启动生物信息和棉花抗虫生物学研究。

随着科研领域的深入,棉花团队也逐渐“扩容”:2003年,郭小平教授加入团队;2004年,朱龙付博士加入;2005年林忠旭博士加入;2006以后年金双侠、涂礼莉、杨细燕、闵玲、袁道军博士相继加入;团队人员增加到10人。

不但如此,团队研究方向不断完善,纤维发育、非生物逆境、抗病、抗虫、生物信息、、基因组与进化、生殖发育、生物技术、分子育种、常规育种等,交叉研究得以全方位实现。

一位博士一个方向,一个教师一个亮点。一支将研究的上中下游联合、方向分工明确、梯度适宜的研究团队正在形成,一个发展中的学科生长点正在茁壮生长。


2000年前后,棉花团队的主要精力集中在团队组建与方向凝练。这时的研究与同类高校和科研院所相比,差距较大,同行的科研成就几乎是以10倍于华农的数量,将我校远远甩在后面。

得益于对科研发展方向的敏锐把握和洞察,棉花团队提出一位教师“蹲点”一个重点领域,深度持续研究,一步一个脚印。就这样,差距慢慢缩小。而外界也从“不知道华农还有个研究棉花的团队”到多封国外高校邮件邀请我校博士出国做博后研究。

事实上,棉花研究的快速发展时期是在2006年以后。科研方向既定,棉花团队快马扬鞭。

2008年前后,团队瞄准国际科研制高点,掌握了成熟的棉花细胞工程技术体系,创造了多项“国际第一”:首个从雷蒙地棉、克劳茨基棉等野生棉细胞获得再生植株,首次从克劳茨基棉等野生棉原生质体再生植株,实现陆地棉与克劳茨基棉、比克棉、戴维逊棉等多个野生棉种的对称、部分不对称、完全不对称融合并再生植株等。

在此基础上,团队通过集合远缘杂交、细胞工程和常规育种评价等技术,创制了784份分别以海岛棉、达尔文棉和毛棉等为供体的陆地棉远缘杂交高世代材料,借助分子标记和主要农艺性状系统鉴定,筛选出一批早熟、高产、优质及多抗的棉花新品系。

通过轮回选择和聚合育种,丰富了棉花杂交育种亲本的遗传结构和选择的针对性;通过分子标记系统评价,建立了棉花骨干亲本群。值得一提的是,创建的成熟棉花组织培养技术体系及转基因优良受体材料,已被美国德州理工大学、中国农科院、中国种子集团公司和大北农集团等国内外科研和种子公司应用于棉花基础研究和生物技术育种的应用。

2012年,团队在Plant Physiology上发表文章,标志着其在棉花基础研究水平向前迈进了一大步。两年后,团队在Nature Communications上发表文章,标志着其在棉花基础研究已达到国际水平。

据不完全统计,检索数据显示,近五年国际棉花领域发表的IF大于5的文章数量我校棉花团队国际第一。

然而,理论研究和发表文章只是一个开始。棉花团队坚持“将论文写在大地上”,培育出“华杂棉1号”、“华杂棉2号”、“华惠103”、“华杂棉4号”、“华棉3109”和“华杂棉H318”等6个优质、高产、多抗棉花新品种并大面积应用于生产,获得授权发明专利17项。

特别值得称道的是“华杂棉H318”在国家组织的区试中具有高产、优质、多抗、适应性广等突出特点,在当年审定的多个品种中综合指数居第一位。

这个成果获得国家科技进步二等奖。

纵观棉花团队的发展历程,团队文化是向心力,而团队成员之间的情谊则是他们打开成功之门的金钥匙。

对于这一点,聂以春教授深有感触。1998年他加入团队时,团队只有两个人。他们“AB角”并肩奋斗,更多的是两人相互激励。多年过去,让人们记忆犹新的是,两人通常熬夜到12点,只为把科学问题探讨得更明白。

正是这种干劲拼劲,感召了更多有学之士加盟团队,并为这支棉留下奋斗的记忆。

来自公安一个普通棉农家庭的涂礼莉便是其中之一,自幼在棉花地里玩耍长大的她不会想到,自己今天会成为一位研究棉花纤维的教授。

2001年,作为当年的“学霸”,涂礼莉考取了张献龙的研究生。谈到当年的选择,涂礼莉说,没有想得很深入,当时就觉得张老师留学回来,穿着牛仔裤为同学们讲解《植物组织培养》,实在太前卫,感觉很奇妙。

从感性到理性,涂礼莉的科研历程也颇为艰辛。硕士3年级时,芯片技术刚刚兴起,大量公司可以代做棉花纤维发育相关基因表达谱。涂礼莉想“偷懒”想直接找公司测表达谱,当她把这个想法告诉导师的时候,却得到了否定的回答。

为此事,涂礼莉还曾经和张献龙有过争执,为了说服涂礼莉,课题组邀请水稻组的王石平、熊立仲教授等现身说法,“说服”涂礼莉自己动手做表达谱。纵然开头比较困难,但后来的事实表明这段“恐怖训练”让涂礼莉受益终生。

基于这个可靠的数据及实验过程中的切身感悟,后继的博生生先后在New Phytogist、Plant Physiology、Plant Journal等植物学一流杂志上发表了高质量文章。回想当年故事,涂礼莉说,若没有张献龙老师的坚持和这种真诚沟通就不会有后面的发展。

在实验室,棉花团队就像一个家一样彼此互相帮助,刚留校没有钱也会找导师借,导师总会欣然同意,并会带他们到银行取出自己的工资。

关注每个人的发展是实验室重要的一环,团队主张交叉发展。为强化对分子机制的理解,朱龙付、涂礼莉和闵玲等团队教师在留校之初就被张献龙老师建议到植物生理生化教研室从事《基础生物化学》课程讲授。为了啃下这个全校“名声最差”的“老虎课程”,老师们要用百倍努力学习,课前备课经常要熬到凌晨一点。

这种全新的尝试对每个人来说都是“炼狱”,但对他们来说又如同“涅槃”。从植物生理生化到遗传育种、到抗病机制与纤维发育等脉络清晰了、理论厘清了,科研的系统性和理论性便有了,研究也就具有了深度。

团队主要负责人的言传身教往往会激励和影响整支队伍,最终让大家紧密相连。

2014年,国际棉花基因组会议在校召开,张献龙不得已向大家透露了自己的“困难”。原来,当天张献龙主持大会,但他爱人当天还要做手术,无奈之下,张献龙只得求助学生去帮忙探望。方此时,大家才知道师母生病的消息。

这件事对团队每个人来说,都感触很大,这种潜移默化、润物细无声的真实情谊会一直传递下去。

翻开我校棉花研究史,其实成绩并不是简简单单,也并非一蹴而就。

棉花,木本植物,生命周期长于水稻、玉米、油菜,基因组也非常复杂,遗传多样性差,种质资源匮乏,难度可想而知。

近年来棉花团队并未退缩,相反,他们把大量时间花在基础性实验上,做足功课,夯实研究基础。例如,棉花团队早在2000年时还攻克了当时世界性难题——掌握了棉花组织中高质量RNA和蛋白质的提取技术。

对于学界认为“太难搞了”的木本棉花,总有一群人在“孤独地探索”。而或许也是这种“孤独”积蓄了他们的科研力量。

棉花研究的未来会怎样?还有哪些科学问题需要凝练?还有哪些国际前沿需要攻克?很多问题期待棉花团队去一一探索。

棉花团队的墙报显示了他们对未来发展的思考。团队将着眼解决棉花的重大科学问题:重点研究纤维发育调控网络与品质形成,抗黄萎病机制及抗性材料创新,非Bt靶标害虫与棉花互作信号转导,基于基因组的分子育种体系构建等等。

棉花团队的梦想其实并不大,就是让棉农有更好的收入,国家的棉花能质量更好;棉花的梦想其实也不小,他们要将自己的科研成果写在祖国大地上,为经济发展提供好棉花。

这,其实并不简单。

老一辈华农人还依稀记得,曾几何时,学校号召每位同学拿着瓶子到稻田、油菜田、棉花地里捉虫子。而如今,抗虫研究、抗病研究、抗旱研究已经陆续“上演”,为棉农解决生产过程中的实际问题,成为了棉花团队最切实、最自然的“问题导向”。

不仅如此,棉花育种未来将进一步瞄准早熟、多抗、适宜机械化生产、纤维品质优等重点方向,运用生物技术和基因组技术为棉农选育更多更优良品种。

关于棉花的战略发展,团队提出革新:要从传统的重产量到现在的重效益重品质,让中国的棉花具有世界竞争力。

这,其实绝非易事。

为此,国审棉花品种华杂棉H318,省审棉花品种华杂棉1号、2号、4号、华惠103、华棉3109等相继问世,带来的社会经济价值令人称道。对此,棉农有目共睹。

诚如棉花团队成员所说,这不是终点,棉花科研永远在路上,而路上的人还正年轻!

经过20年的奋斗,棉花团队走过了一个快速发展的历程,华农的棉花科研如同健壮的棉株一样快速成长,并结出一个个硕果。

华农的一支棉正在崛起,正如当年“六个一”一样,棉花将续写自己的一个又一个传奇故事。

审核人:棉花团队