俯身田间地头!这位国科大直博生,在稻田里解语植物“心事”

编者按

一段“阴差阳错”,让他与植物抗病课题结下缘分;从基础研究到应用实践,他在“接力之路”上的稻田里沉心科研。2021年4月,他所在的团队研究发现了水稻共生受体和免疫受体之间的竞争区分共生和免疫信号,为全面理解植物与菌根真菌共生过程中的免疫抑制提供了新视角。他,就是中国科学院大学(简称“国科大”)2015级遗传学专业直博生张弛。本期,跟国晓薇一起,看他如何一步步走进植物“内心”,成为植物的“解语者”。

张弛在稻田里做实验

头戴大沿草帽,一身宽松休闲装、脚踩运动鞋,初夏的稻田里,国科大2015级遗传学专业直博生张弛就这样弯着腰开始日常的稻瘟病接种实验。

“植物需要识别外界的微生物对自己是有益还是有害,从而做出相应反应,使自己更好地生长。”就这样,张弛跟随国科大博士生导师、中科院分子植物科学卓越创新中心研究员王二涛团队,俯身田间地头,努力走进植物“内心”,成为它们生长的“解语者”。

2021年4月,团队研究发现了水稻共生受体和免疫受体之间的竞争区分共生和免疫信号,揭示了植物识别并区分病原真菌与共生真菌信号分子的机制,为全面理解植物与菌根真菌共生过程中的免疫抑制提供新视角。

相关成果在线发表于PNAS(《美国科学院院报》)。发表当天,张弛回顾此间艰辛与收获,在朋友圈发出PNAS论文页截图,配着“吃瓜”表情:“做了一点微小的贡献,谢谢大家。”

接力向前不停步

此次课题最终开花结果,是一场接力之旅。
2017年10月,张弛从何江曼师姐那里接过课题。在师姐拿到部分蛋白互作、修饰等分子实验数据的基础上,张弛通过植物遗传表型、分子生化等方面的实验,继续补足课题需要的遗传学方面数据。
“接种菌根真菌时,需要重复之前师姐做的结果。由于菌根真菌接种实验周期很长,又需要多次重复,我们花了大半年的时间才完成这部分工作。”实验期间,张弛需要和师姐讨论实验结果。师姐克服国内外时差的影响,耐心地帮忙分析数据,对于不明白的部分都能给出十分详细的解释。
此前,张弛与师姐也有过接力合作基础:2019年参与师姐关于水稻识别菌根真菌受体的研究,成果以第二作者发表在Molecular Plant。这次,张弛成为了共同第一作者,接力之路留下深深浅浅的成长脚印。
张弛日常操作的实验台
接力,不仅概括了张弛的成长印迹、课题的推进过程,也很好地总结了课题方向的定位。张弛所在团队从基础研究层次揭示植物在与有益微生物共生过程中的免疫抑制机理,为今后进一步了解植物识别微生物的机制,以期改造植物使其更好地生长或是提高抗病性提供参考。基础研究指导应用实践,应用实践中提出全新基础问题,两者接力互动中帮助人类进一步深入植物王国
“通过接手这次课题,我真正体味到一个科研项目直到最后完成的每一环付出。期间,有些实验是我第一个尝试,没有以往经验可以参考。”接力是一份传递的责任,更意味着前行路上必然会相逢的“升级版”困难。
对于未来课题的接续发展,张弛有自己的看法:“我们在研究中发现植物识别共生菌的信号与识别病原菌的信号会相互影响,将来的科研工作可以同时研究三者之间的相互关系,探索如何利用共生微生物来抵抗植物病原菌。”

合作“耕耘”一番收获

回忆与国科大和植物生理生态研究所的缘起,张弛用“阴差阳错”来形容:“保研面试时,老师问到了关于'独脚金内酯’这一当时新发现的植物激素,刚好我曾碰巧看到了有关'独脚金内酯’参与共生方面的文献……”此番厚积薄发的应答帮助张弛获得了不错的面试成绩,张弛也因此成为了一名国科大的直博生。
读博伊始,张弛开始在植物激素参与抗病和拟南芥抗白粉病方面展开拳脚,“选择研究植物识别病原菌的机制,希望自己在植物抗病方向上'耕耘’出一番收获。”
2017年,张弛开始接手此项水稻受体课题,可“顺利”没有眷顾。由于需要测试不同植物对病原菌的抗病性,张弛跟随团队开始在稻田里进行无数次的稻瘟病接种实验。
“不光在上海的大田,冬天还会去海南的实验田做实验。连续工作十几个小时后就只想躺着,但汗水浇灌下的工作却一直不顺利,迟迟没有看到预期效果。”后来,王二涛向大家介绍了关于“稻瘟病侵染植物根部”的相关文献。受此启发,张弛开始尝试在水稻根部接种稻瘟病的体系,终于在一个月后看到了预期结果。
需要反复试错的大田“接病实验”工作量很大,无法独立完成,合作是必不可少的。于是,张弛与有“接病实验”经验的王钢师兄、陈曦师弟一起合作。“大家互相帮忙,能又好又快地完成实验。每次取得好的实验结果后,我兴奋之余首先想到,下次组会汇报工作又多了一页可以讲的PPT,也能一改之前实验失败的'红色记录’。”
每个埋头于实验仪器前的夜晚,或是烈日当头的田间正午,发掘的脚步总在悄然迈进,静默中自有铿锵之力,那是国科大学子沉心科研的声音。

寻找自我方向

如今,张弛已经确定入职某生物制药公司,从事工艺开发的研究工作。从植物学研究到药物生产开发,从专业方向来看,跨度比较大,但却十分贴合张弛想要将所学所研运用到生产实践中的初心:“能为提高人民的生活水平贡献力量,是我一直寻找的前进方向。无论基础研究还是应用研究,它们对于国家的发展都很重要。”
回顾这一路成长,张弛少不了导师王二涛的指引。“这些年,王老师为我提供了科研大方向和实验细节的指导。导师看的文献很多,很多新的想法和思路都是王老师告诉我们的。第一次做接病实验时,王老师穿上白大褂手把手指导示范怎么给水稻'接病’的场景,仍记忆犹新。”
王二涛指导张弛做实验
在课题组中,王二涛一直以“陪伴者”的角色与大家共进退,在给予大家独立思考钻研空间的同时,及时沟通任何想法,帮助课题组成员避免某些环节上的卡壳,在实验推进过程中时刻挂心进展,在实验失败沮丧时给予鼓励。
“陪伴”中共同成长、共克难关,在张弛看来,这是导师带领课题组营造的最宝贵的团队氛围。繁忙的实验工作中,大家一同在大棚里种苜蓿收种子,手里忙着各自的工作,嘴上相互开玩笑,任务完成再一起去附近的餐馆小聚。
“每个人的具体情况不一样,学习的时候要找到适合自己的方法和进度。有的人适合一直埋头努力,有的人需要更多的休息时间。不管哪种工作方式,只要能让自己的效率达到最高,就是适合自己的。”不论科研还是生活,张弛最想寄语师弟师妹的关键词,便是“独立”。读研生活里最需要掌握的技巧,也许不在于实验手法、计算模型或是推演程序,而是“根据具体情况灵活调整”的思维方式和心绪状态
正如每棵植物自有它的生长特性与拔节周期,在适合自己的时区里埋头耕种梦想。而那片绿色的生长奥秘里,也安放着无数科研青年汗水挥洒的青春。

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