孟姜果 | “小團隊”書寫農業(yè)“大文章”

“我很喜歡在這里的工作狀態(tài)——‘五六個人、七八條槍’的團隊規(guī)模，以及團結一心、攜手并進的學術氛圍?！北M管剛剛來到西南大學，生命科學學院含弘研究員孟姜果卻已經(jīng)初步完成了采買設備、引進人才等步驟，建立起了自己的科研“新天地”。“我是個急性子，人生信條之一就是‘快’，下決心快、招人快。毛主席曾有言稱‘一萬年太久，只爭朝夕’，我深以為然。但只有兩件事我想慢下來，一是團隊人才培養(yǎng)，我不盲目追求團隊多么壯大，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‘有教無類’、過程中做到‘因材施教’、出口做到‘人盡其才’，不辜負學生對我的信任；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?！?/p>

▲孟姜果

相較于生命科學領域其他學科，植物學研究的科研周期較長，因而出成果的周期也隨之延長；植物繁殖研究更是以其“創(chuàng)新難、觀測難”的實驗痛點“勸退”了許多坐不住“冷板凳”的年輕人，“舉例來講，我們需要去觀測活體的超分辨結構，而非制成的標本。標本不會動，但活體會持續(xù)生長，曾經(jīng)我也為此大傷腦筋”，孟姜果說。但最終，滿室的綠意與加快建設農業(yè)強國的擔當還是留住了他。在他眼中，這些纖細柔弱的草木植物好似一條條看不見的通道，在時間的兩端完成著啟發(fā)與接引。

勤耕則獲，善思乃聰

最初，孟姜果一門心思想做一名救死扶傷、懸壺濟世的醫(yī)生。得益于高中時很不錯的理學成績，當他看到與“生命科學”等相關的專業(yè)時，便胸有成竹地填寫了志愿表。而當他真正走進蘭州大學的校門時才發(fā)現(xiàn)，雖然生命科學和醫(yī)學同宗同源、休戚相關，但終究還是有所區(qū)別。醫(yī)學研究健康與疾病，而生命科學則研究幾乎一切生命現(xiàn)象。令孟姜果慶幸的是，他在坦然接受轉變“賽道”后，在對生命這種開放系統(tǒng)的好奇探索中，迸發(fā)出了極強的熱愛之情。

藍圖既已繪就，更應奮起揚帆。2015年，孟姜果前往中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所（以下簡稱“遺傳發(fā)育所”）進一步挑戰(zhàn)自我，在攻讀更高一層學位的同時，切實展開了自己的研究生涯。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“最幸運的事”，楊院士的博聞強識、李教授的和藹可親，與二位學者共同的治學嚴謹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題報告時的不安和局促。雖然他什么也沒說，但落在紙上的每一筆，每一份對標點、格式等細小地方的關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意加強對自身發(fā)展的完善，在這樣的“策馬揚鞭”之下，關于花粉管導向研究的成功水到渠成。

在相關依托項目中，孟姜果發(fā)現(xiàn)定位于花粉管質膜上的MLO5/9可通過調控鈣離子通道蛋白CNGC18的質膜定位，間接地影響花粉管尖端胞質內的鈣離子的動態(tài)濃度變化，從而導致花粉管導向的異常。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，他得出的關于“定位在花粉管內質網(wǎng)膜上的SUN3/4/5，能識別LRR-RLKs蛋白的LRR結構域并調控其分選過程，從而影響花粉管的生長和導向”這一觀點，目前也已順利發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

“這僅僅是開始?！泵辖f。誠然，勤耕則獲，善思乃聰，自我革命貴在高度自覺、久久為功。“欲事立，須是心立。”作為新時代的科研者，他深諳須堅定理想信念、筑牢信仰之基的行路方針，“我只須一直心無旁騖，朝我熱愛的方向不斷走下去”。

秉毅守志，學思踐悟

2023年7月，孟姜果離所前身處的科研團隊在《細胞》（Cell）期刊發(fā)文，回答了一個百余年來遺留的生物學問題，即植物受精失敗后，如何“自救”以確保繁衍？答案概括起來有些不可思議——“暗度陳倉”，但實則與植物的天性密切相關。

自然界中，繁衍是植物生存的終極目標。開花植物或被子植物是植物界的最大家族。它們適應性地演化出一整套環(huán)環(huán)相扣、精妙絕倫的信號機制，以確保受精和結實，同時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類細胞：2個助細胞、1個卵細胞、1個中央細胞和3個反足細胞?；ǚ酃軘y帶的一個精細胞會與卵細胞融合形成受精卵，另一個精細胞與中央細胞融合形成胚乳，胚乳會滋養(yǎng)受精卵，它們被包裹在種皮內，隨著果實一起發(fā)育成熟。早在1904年，科學家就發(fā)現(xiàn)植物在受精失敗后，胚珠會吸引額外的花粉管送來新的精細胞實現(xiàn)“自救”。但這個過程是如何發(fā)生的，百余年來一直懸而未決。

得益于過去20年植物分子生物學的迅速發(fā)展，有初步研究結果稱，助細胞在其中發(fā)揮著關鍵作用——當花粉落在柱頭上形成花粉管后，助細胞會分泌信號吸引在母本組織中生長的花粉管到珠孔后凋亡，然后花粉管定點爆裂，將兩個精子釋放到珠孔內。這就意味著，當兩個助細胞都發(fā)生突變缺失功能時，這個精密運行的信號機制在理論上就會“罷工”，不再繁衍果實。然而，自然界中有些植物，如白花丹、雞娃草等，沒有助細胞卻依然能夠受精結籽。孟姜果所在團隊正是通過生物技術在實驗室清除擬南芥胚珠的助細胞后，發(fā)現(xiàn)它們依然可以實現(xiàn)受精，從而想到其關竅就藏在中央細胞里。

作為形成胚乳的前體細胞，中央細胞的功能機制一直是植物有性生殖領域研究的熱點和難點。2007年，楊維才團隊發(fā)現(xiàn)中央細胞也會參與吸引花粉管過程，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，孟姜果所在團隊對中央細胞進行了“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”，一個個做花粉管吸引測試。結果發(fā)現(xiàn)，有兩個小肽SAL1和SAL2具有較強的花粉管吸引能力。

植物體內的實驗表明，當助細胞發(fā)生缺陷或突變的花粉管被破壞時，SAL1/2可以被定向分泌到胚珠珠孔，到達株孔外的株柄，直接結合到花粉管的質膜上，引導花粉管到達胚囊。研究團隊對擬南芥的近緣物種琴葉擬南芥開展了類似研究，得到了同樣的結論?！斑@些結論說明中央細胞通過分泌SAL1/2，可以直接參與植物的受精補償機制，而且這種機制在自然界可能很普遍?！泵辖忉尩?，這一研究為了解一些助細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)表便引起了學界的廣泛關注，還有國際期刊的審稿人稱“這項研究意外地發(fā)現(xiàn)了中央細胞的一個功能，這一候補機制對于依賴動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年研究生涯畫上了句點，也以入選“青年托舉人才項目”為到西南大學開啟研究新篇開了個好頭。雖然孟姜果對于培養(yǎng)自己的沃土仍存萬般眷戀，但他同時堅信“人生價值在于逆水行舟，好男兒當志存高遠”。因此，扎根國家西部地區(qū)，致力面向應用開發(fā)更前沿技術成為他的人生新目標。下一步，他規(guī)劃要將自己的眼光放得更加長遠，研究對象不僅要聚焦“抬頭即可見”的高大喬木，還要將玉米等農作物納入考量，力爭扭轉世人眼中“西部貧瘠”的刻板印象，讓腳下的熱土變?yōu)橐黄滞痢?/p>

“纖纖不覺林薄成，涓涓不止江河生?！币活w種子的生命力是有限的，但千千萬萬顆種子就有可能成就良田。一個小團隊的力量也是有限的，但業(yè)內萬千學者聯(lián)合起來就可探索出更多的科研創(chuàng)想，解決更多的農業(yè)實際問題，描繪更多科學報國的生動圖景。而孟姜果和其年輕團隊的創(chuàng)新故事還在續(xù)寫。