用“基因剪刀”為植物治病，還能解決人類健康難題，走進農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域里的新質(zhì)生產(chǎn)力

自然界中，絕大多數(shù)生命以基因的形式儲存?zhèn)鬟f著自己的信息，基因不僅是生命的密碼，還隱藏著許多可以對抗環(huán)境挑戰(zhàn)的關(guān)鍵武器。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，植物病蟲害嚴重威脅糧食的生產(chǎn)安全。當植物“生病”了，除了用各種手段去直接“治病”，科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向了植物自身——通過研究植物基因組，尋找那些能夠賦予植物抵抗病原體能力的關(guān)鍵基因片段，從根源出發(fā)解決問題，而過程中帶來的突破或許還能幫助解決一些人類自身的健康難題。

11月3日下午，浙江省科技館“科學(xué)有觀”系列活動《基因密碼 創(chuàng)“新”博弈》特別邀請到湘湖實驗室的謝文軍老師，在這個收獲的季節(jié)里，為現(xiàn)場觀眾和通過直播觀看的網(wǎng)友們帶來一場關(guān)于農(nóng)業(yè)“芯片”的科普分享，一起挖掘綠色生命守護背后的新質(zhì)生產(chǎn)力。

科普劇《稻香》精彩亮相
再現(xiàn)袁隆平禾下乘涼夢

活動一開始，浙江省科技館的金牌科普輔導(dǎo)員團隊帶來了創(chuàng)意科普劇——《稻香》。在剛剛結(jié)束的全國科技館輔導(dǎo)員大賽中，這部劇獲得了科普短劇的二等獎。

輔導(dǎo)員們精彩的表演、舞臺裝置和道具、背景音樂視頻的配合，帶領(lǐng)大家一起走進了袁隆平的禾下乘涼夢，讓大家了解到改變世界的雜交水稻在誕生過程中經(jīng)歷了怎樣的艱辛困苦。

袁隆平和他的團隊在外界不看好的情況下堅持培育雜交水稻，風(fēng)雨無阻，熬過了一個又一個春夏秋冬，終于獲得成功。輔導(dǎo)員們時而慷慨激昂、時而幽默活潑的表演，將課本上的故事生動呈現(xiàn)，相信所有的觀眾朋友們也能從中更好地體會到什么是科學(xué)家精神。

用基因工具為植物治病
DNA里蘊含神奇生命奧秘

博士畢業(yè)于哥本哈根大學(xué)，在丹麥學(xué)習(xí)、工作了12年的謝文軍，今年夏天剛回國，目前擔任湘湖實驗室小麥抗病生物學(xué)研究組研究員，主要研究方向一是作物抗病育種及機理研究，二是細胞內(nèi)脂類代謝紊亂引發(fā)自免疫疾病機理研究。

謝文軍的一大主要研究課題是解決困擾小麥生產(chǎn)的白粉病問題。白粉病是世界范圍內(nèi)危害作物最嚴重的傳染病害之一，相當于植物界的“新冠疫情”，每年作物生產(chǎn)僅直接損失就高達58-63億美元。農(nóng)藥等傳統(tǒng)方式對環(huán)境和人體健康都產(chǎn)生不良影響，更好的辦法是通過育種使小麥自身能夠抵抗這種病。

正如開場科普劇中提到的，大家都知道有雜交水稻，那么為什么沒有雜交小麥呢？謝文軍介紹，小麥本身就是由三種野草融合產(chǎn)生的物種，基因信息相當龐雜。如果把水稻的遺傳信息比作一本“小學(xué)教科書”，那小麥的就是一本厚厚的大字典。因此要直接解讀它的遺傳信息，或是利用雜交的方法提升產(chǎn)量，都是相當困難的。謝文軍選用了植物學(xué)研究中常被作為“模式植物”（具有生長周期短、二倍體植物，基因組小，產(chǎn)生種子多，植株和種子的體型小，方便在實驗室種植等優(yōu)點）的擬南芥來進行研究實驗。

利用一種藥劑誘變使得擬南芥發(fā)生基因突變，篩選出對白粉病具有抵抗性的植株，然后運用基因編輯試劑盒，在大麥中編輯了與上述抗病植株突變同源的基因，使大麥也獲得了持久廣譜抗性。這個基因編輯的原理就像是用一把剪刀在指定的位置切開，精準插入或關(guān)閉掉一些基因，令人大呼神奇。

或許有人想問，植物的抗病研究結(jié)果只能用于植物嗎？答案是未必。謝文軍在對擬南芥進行大麥白粉菌侵染的實驗中發(fā)現(xiàn)，一些植株產(chǎn)生了意料之外的免疫增強反應(yīng)，究其原因這種表現(xiàn)與細胞內(nèi)的固醇含量有關(guān)，這也是謝文軍的另一大研究方向。

固醇在動植物細胞當中都有，膽固醇就是一種常見的動物固醇。人類的很多疾病，如動脈粥樣硬化、阿爾茲海默癥等，與植物細胞因固醇超量積累自殺死亡的機制有類似性，而謝文軍的研究與當今世界對這些還未攻克的疾病研究也有某些一致。利用植物作為載體和工具來研究相應(yīng)藥物的工作正在進行中，或許會在將來對人類醫(yī)學(xué)作出貢獻。

演講的末尾，謝老師還分享了他之前在丹麥的工作、生活經(jīng)歷。在安徒生、小美人魚的故鄉(xiāng)研究植物基因是種怎樣的體驗？一張張照片讓大家對腦海里抽象的“科學(xué)家日?！庇辛司唧w鮮活的感知。

現(xiàn)場互動氣氛熱烈
送出科普雜志和驚喜種子

接下來進行的互動問答環(huán)節(jié)，把現(xiàn)場氣氛帶到了高潮。面對有些“超綱”的專業(yè)分享，現(xiàn)場的小朋友都在認真聽講之后提出了各種切題而又腦洞大開的疑問。

基因剪刀是如何做到的？基因突變失敗的植物會死掉嗎？感染了白粉病的小麥口感會有什么變化？植物體內(nèi)會產(chǎn)生“癌細胞”嗎？謝文軍老師一一解答了這些問題，也感慨于大家科學(xué)知識的儲備與旺盛的好奇心。

浙江省科技館的老師們還為積極參與互動的新質(zhì)少年們準備了《科學(xué)24小時》合訂本。這本由浙江省科協(xié)主管的科普雜志深受青少年喜愛，它不僅涵蓋了生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)等多個科學(xué)領(lǐng)域，還介紹了最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)進展和各種有趣的科學(xué)實驗。希望這本合訂本能成為這些同學(xué)們未來探索科學(xué)世界的小小鑰匙，激發(fā)他們對科學(xué)的好奇心。

另外，謝文軍老師還送出了一些擬南芥種子，就是之前演講里提到的實驗植物。拿到種子回家的同學(xué)可以在種植過程中體會一把科學(xué)實驗的樂趣。

如果你對基因、對植物感興趣，可以來浙江省科技館多逛逛，這里都能找到相關(guān)的展區(qū)。謝文軍老師也在活動后來到了館內(nèi)參觀，親身體驗了旋轉(zhuǎn)發(fā)電、管道樂器、混沌擺等裝置。

其中的DNA螺旋裝置，是個旋轉(zhuǎn)發(fā)電的展項，參與者轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，底部的發(fā)電機開始工作，上面的燈帶就會亮起來，原理是閉合線圈切割磁力線，線圈中產(chǎn)生電流，從而發(fā)電。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動得越快，DNA燈帶就會亮得越高，產(chǎn)生的電能就越多。

另外，在這里還要給大家做一個活動預(yù)告。還記得那個“向好奇心致敬”的菠蘿科學(xué)獎嗎？每年菠蘿都會選出10個好笑又嚴肅的科研成果。今年，第13屆菠蘿科學(xué)獎又要來啦！這一次的主題是“打破砂鍋問到底”，一聽就知道，今年的頒獎典禮和食物有關(guān)！

11月23日晚，菠蘿將在杭州西湖體育館公布獎項得主并頒獎，今年又有哪些奇葩研究獲獎呢？請大家關(guān)注浙江省科技館公眾號，除了頒獎典禮之外，在22日到24日，在西湖體育館，還會有科學(xué)集市&論壇同步開放，歡迎大小朋友前來，一起體驗好吃好玩又漲知識的菠蘿吧~

ABOUT.科學(xué)有觀

為傳承科學(xué)家精神，賦能新時代發(fā)展，激勵引導(dǎo)青少年學(xué)習(xí)老一輩科學(xué)家精神，浙江省科技館以科學(xué)傳播責(zé)任為驅(qū)動，基于核心需求，打造全新科普品牌——“科學(xué)有觀”。通過科學(xué)家講述科研背后的故事，讓科學(xué)家精神見人、見事、見物、見精神，可親、可敬、可感、可學(xué)習(xí)。