孟姜果 | “小團(tuán)隊(duì)”書(shū)寫(xiě)農(nóng)業(yè)“大文章”

“我很喜歡在這里的工作狀態(tài)——‘五六個(gè)人、七八條槍’的團(tuán)隊(duì)規(guī)模，以及團(tuán)結(jié)一心、攜手并進(jìn)的學(xué)術(shù)氛圍?！北M管剛剛來(lái)到西南大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院含弘研究員孟姜果卻已經(jīng)初步完成了采買(mǎi)設(shè)備、引進(jìn)人才等步驟，建立起了自己的科研“新天地”?！拔沂莻€(gè)急性子，人生信條之一就是‘快’，下決心快、招人快。毛主席曾有言稱‘一萬(wàn)年太久，只爭(zhēng)朝夕’，我深以為然。但只有兩件事我想慢下來(lái)，一是團(tuán)隊(duì)人才培養(yǎng)，我不盲目追求團(tuán)隊(duì)多么壯大，只希望能像我的恩師楊維才院士及李紅菊教授一樣，在教育的入口做到‘有教無(wú)類’、過(guò)程中做到‘因材施教’、出口做到‘人盡其才’，不辜負(fù)學(xué)生對(duì)我的信任；而另一樣需要我平心靜氣的，就是我甘愿為之奮斗畢生的科研工作。”

▲孟姜果

相較于生命科學(xué)領(lǐng)域其他學(xué)科，植物學(xué)研究的科研周期較長(zhǎng)，因而出成果的周期也隨之延長(zhǎng)；植物繁殖研究更是以其“創(chuàng)新難、觀測(cè)難”的實(shí)驗(yàn)痛點(diǎn)“勸退”了許多坐不住“冷板凳”的年輕人，“舉例來(lái)講，我們需要去觀測(cè)活體的超分辨結(jié)構(gòu)，而非制成的標(biāo)本。標(biāo)本不會(huì)動(dòng)，但活體會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)，曾經(jīng)我也為此大傷腦筋”，孟姜果說(shuō)。但最終，滿室的綠意與加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)的擔(dān)當(dāng)還是留住了他。在他眼中，這些纖細(xì)柔弱的草木植物好似一條條看不見(jiàn)的通道，在時(shí)間的兩端完成著啟發(fā)與接引。

勤耕則獲，善思乃聰

最初，孟姜果一門(mén)心思想做一名救死扶傷、懸壺濟(jì)世的醫(yī)生。得益于高中時(shí)很不錯(cuò)的理學(xué)成績(jī)，當(dāng)他看到與“生命科學(xué)”等相關(guān)的專業(yè)時(shí)，便胸有成竹地填寫(xiě)了志愿表。而當(dāng)他真正走進(jìn)蘭州大學(xué)的校門(mén)時(shí)才發(fā)現(xiàn)，雖然生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)同宗同源、休戚相關(guān)，但終究還是有所區(qū)別。醫(yī)學(xué)研究健康與疾病，而生命科學(xué)則研究幾乎一切生命現(xiàn)象。令孟姜果慶幸的是，他在坦然接受轉(zhuǎn)變“賽道”后，在對(duì)生命這種開(kāi)放系統(tǒng)的好奇探索中，迸發(fā)出了極強(qiáng)的熱愛(ài)之情。

藍(lán)圖既已繪就，更應(yīng)奮起揚(yáng)帆。2015年，孟姜果前往中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱“遺傳發(fā)育所”）進(jìn)一步挑戰(zhàn)自我，在攻讀更高一層學(xué)位的同時(shí)，切實(shí)展開(kāi)了自己的研究生涯。而他與楊維才院士和李紅菊教授的邂逅，也源于此處。

與二位前輩相遇直到如今也被孟姜果盛贊為“最幸運(yùn)的事”，楊院士的博聞強(qiáng)識(shí)、李教授的和藹可親，與二位學(xué)者共同的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)深深影響著他今后的工作?！艾F(xiàn)在我還記得第一次被楊院士批改開(kāi)題報(bào)告時(shí)的不安和局促。雖然他什么也沒(méi)說(shuō)，但落在紙上的每一筆，每一份對(duì)標(biāo)點(diǎn)、格式等細(xì)小地方的關(guān)注都在身體力行地教給我‘精益求精’的道理?！鼻拜叺拇狗妒姑辖麤Q意加強(qiáng)對(duì)自身發(fā)展的完善，在這樣的“策馬揚(yáng)鞭”之下，關(guān)于花粉管導(dǎo)向研究的成功水到渠成。

在相關(guān)依托項(xiàng)目中，孟姜果發(fā)現(xiàn)定位于花粉管質(zhì)膜上的MLO5/9可通過(guò)調(diào)控鈣離子通道蛋白CNGC18的質(zhì)膜定位，間接地影響花粉管尖端胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子的動(dòng)態(tài)濃度變化，從而導(dǎo)致花粉管導(dǎo)向的異常。此成果一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便受到了《自然·植物》（Nature Plants）的青睞。此外，他得出的關(guān)于“定位在花粉管內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SUN3/4/5，能識(shí)別LRR-RLKs蛋白的LRR結(jié)構(gòu)域并調(diào)控其分選過(guò)程，從而影響花粉管的生長(zhǎng)和導(dǎo)向”這一觀點(diǎn)，目前也已順利發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

“這僅僅是開(kāi)始?！泵辖f(shuō)。誠(chéng)然，勤耕則獲，善思乃聰，自我革命貴在高度自覺(jué)、久久為功?！坝铝ⅲ毷切牧?。”作為新時(shí)代的科研者，他深諳須堅(jiān)定理想信念、筑牢信仰之基的行路方針，“我只須一直心無(wú)旁騖，朝我熱愛(ài)的方向不斷走下去”。

秉毅守志，學(xué)思踐悟

2023年7月，孟姜果離所前身處的科研團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》（Cell）期刊發(fā)文，回答了一個(gè)百余年來(lái)遺留的生物學(xué)問(wèn)題，即植物受精失敗后，如何“自救”以確保繁衍？答案概括起來(lái)有些不可思議——“暗度陳倉(cāng)”，但實(shí)則與植物的天性密切相關(guān)。

自然界中，繁衍是植物生存的終極目標(biāo)。開(kāi)花植物或被子植物是植物界的最大家族。它們適應(yīng)性地演化出一整套環(huán)環(huán)相扣、精妙絕倫的信號(hào)機(jī)制，以確保受精和結(jié)實(shí)，同時(shí)也為人類提供了賴以生存的重要口糧。其中，被子植物有著獨(dú)特的雙受精生殖模式。大部分被子植物的胚珠里都含有4類細(xì)胞：2個(gè)助細(xì)胞、1個(gè)卵細(xì)胞、1個(gè)中央細(xì)胞和3個(gè)反足細(xì)胞?；ǚ酃軘y帶的一個(gè)精細(xì)胞會(huì)與卵細(xì)胞融合形成受精卵，另一個(gè)精細(xì)胞與中央細(xì)胞融合形成胚乳，胚乳會(huì)滋養(yǎng)受精卵，它們被包裹在種皮內(nèi)，隨著果實(shí)一起發(fā)育成熟。早在1904年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)植物在受精失敗后，胚珠會(huì)吸引額外的花粉管送來(lái)新的精細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“自救”。但這個(gè)過(guò)程是如何發(fā)生的，百余年來(lái)一直懸而未決。

得益于過(guò)去20年植物分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，有初步研究結(jié)果稱，助細(xì)胞在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用——當(dāng)花粉落在柱頭上形成花粉管后，助細(xì)胞會(huì)分泌信號(hào)吸引在母本組織中生長(zhǎng)的花粉管到珠孔后凋亡，然后花粉管定點(diǎn)爆裂，將兩個(gè)精子釋放到珠孔內(nèi)。這就意味著，當(dāng)兩個(gè)助細(xì)胞都發(fā)生突變?nèi)笔Чδ軙r(shí)，這個(gè)精密運(yùn)行的信號(hào)機(jī)制在理論上就會(huì)“罷工”，不再繁衍果實(shí)。然而，自然界中有些植物，如白花丹、雞娃草等，沒(méi)有助細(xì)胞卻依然能夠受精結(jié)籽。孟姜果所在團(tuán)隊(duì)正是通過(guò)生物技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室清除擬南芥胚珠的助細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)它們依然可以實(shí)現(xiàn)受精，從而想到其關(guān)竅就藏在中央細(xì)胞里。

作為形成胚乳的前體細(xì)胞，中央細(xì)胞的功能機(jī)制一直是植物有性生殖領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。2007年，楊維才團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)中央細(xì)胞也會(huì)參與吸引花粉管過(guò)程，但能否直接吸引花粉管卻并不知曉。

于是，為了解釋這些基因的潛在作用，孟姜果所在團(tuán)隊(duì)對(duì)中央細(xì)胞進(jìn)行了“抽絲剝繭”式的研究。他們從中提取了97種候選小肽分子，將其在植物體外做成“凝膠珠”，一個(gè)個(gè)做花粉管吸引測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)小肽SAL1和SAL2具有較強(qiáng)的花粉管吸引能力。

植物體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)助細(xì)胞發(fā)生缺陷或突變的花粉管被破壞時(shí)，SAL1/2可以被定向分泌到胚珠珠孔，到達(dá)株孔外的株柄，直接結(jié)合到花粉管的質(zhì)膜上，引導(dǎo)花粉管到達(dá)胚囊。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)擬南芥的近緣物種琴葉擬南芥開(kāi)展了類似研究，得到了同樣的結(jié)論。“這些結(jié)論說(shuō)明中央細(xì)胞通過(guò)分泌SAL1/2，可以直接參與植物的受精補(bǔ)償機(jī)制，而且這種機(jī)制在自然界可能很普遍?！泵辖忉尩溃@一研究為了解一些助細(xì)胞缺失植物的存活和繁衍提供了演化線索。成果一經(jīng)發(fā)表便引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注，還有國(guó)際期刊的審稿人稱“這項(xiàng)研究意外地發(fā)現(xiàn)了中央細(xì)胞的一個(gè)功能，這一候補(bǔ)機(jī)制對(duì)于依賴動(dòng)物授粉的植物物種尤為重要”。

最終，孟姜果以高分答卷為自己在遺傳發(fā)育所的9年研究生涯畫(huà)上了句點(diǎn)，也以入選“青年托舉人才項(xiàng)目”為到西南大學(xué)開(kāi)啟研究新篇開(kāi)了個(gè)好頭。雖然孟姜果對(duì)于培養(yǎng)自己的沃土仍存萬(wàn)般眷戀，但他同時(shí)堅(jiān)信“人生價(jià)值在于逆水行舟，好男兒當(dāng)志存高遠(yuǎn)”。因此，扎根國(guó)家西部地區(qū)，致力面向應(yīng)用開(kāi)發(fā)更前沿技術(shù)成為他的人生新目標(biāo)。下一步，他規(guī)劃要將自己的眼光放得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)，研究對(duì)象不僅要聚焦“抬頭即可見(jiàn)”的高大喬木，還要將玉米等農(nóng)作物納入考量，力爭(zhēng)扭轉(zhuǎn)世人眼中“西部貧瘠”的刻板印象，讓腳下的熱土變?yōu)橐黄滞痢?/p>

“纖纖不覺(jué)林薄成，涓涓不止江河生。”一顆種子的生命力是有限的，但千千萬(wàn)萬(wàn)顆種子就有可能成就良田。一個(gè)小團(tuán)隊(duì)的力量也是有限的，但業(yè)內(nèi)萬(wàn)千學(xué)者聯(lián)合起來(lái)就可探索出更多的科研創(chuàng)想，解決更多的農(nóng)業(yè)實(shí)際問(wèn)題，描繪更多科學(xué)報(bào)國(guó)的生動(dòng)圖景。而孟姜果和其年輕團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新故事還在續(xù)寫(xiě)。