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第82期 我在植物受体激酶研究领域的经历与感悟

时间:2016/12/11 来源: 作者:学生会学科部 编辑:


主持人:判天地之美,析万物之理,亲爱的各位来宾、各位同学,大家晚上好。欢迎来到第82期科学论坛,我是今天的主持人周言杰。首先,请允许我非常荣幸的介绍莅临本期科学论坛的主讲嘉宾黎家教授。

黎家,博士,博士生导师,现任兰州大学生命科学院院长。中组部第八批“千人计划”国家特等专家,“长江学者奖励计划”特聘教授,2007年入选甘肃省领军人才,长期从事植物受体激酶及植物激素,油菜素内酯领域的研究,是相关研究领域的国际知名学者。黎家教授以第一作者发表于《Cell》的关于发现油菜素内酯共受体激酶BAK1的原创性研究已经成为该研究领域的经典之作,年平均被引用总数在所有有关油菜素内酯领域的SCI论文中均名列前茅。今天,黎教授将以“我在植物受体激酶研究领域的经历和感悟”为主题与我们分享他在研究中的经历与感悟,并带领我们感受植物学研究领域的风采。接下来让我们以热烈的掌声有请黎家教授上台授课!

黎家教授:非常感谢这位同学的介绍。我跟湖南有很深的渊源,因为我大学毕业后,1984年就被分到湖南师范大学做为助教。后来在湖南待了两年以后,1986年我就考到中科院植物研究所,做一名硕士生。硕士毕业以后,1991年我到美国进行再教育,在美国攻读博士学位。后来在美国待了将近20年,在2009年的时候我在美国取得了美国终生教授职位。2008年回兰州大学,因为我兰州大学本科毕业生,到兰州大学参加他们当时主办的一个叫“全国植物生物学大会”。大概有1500人左右的会议,当时我们校长来了,周绪红,湖南人,以前做过湖南大学的副校长,但是后来被调到长安大学做校长,最后被调到兰州大学做正校长。他们希望我能够回到兰州大学做院长,因为当时全球竞聘,面向全球招聘五位院长,当时就有人劝我递个申请,就是希望我回到兰州大学。我当时跟他们讲,我回到中国做院长的可能性很小,因为我觉得当时我在美国已经取得了终生教授,后半辈子会很容易(生活)。因为在奋斗过程往往是很痛苦的,但是到达这个位置之后呢,我想了想,在美国也不是天堂,假如说在美国待着的话那职位会比较轻松,但实际上呢,成就感也就几乎没有了。我说的一句比较充实的话,就是我在这里等死,自己会慢慢老去,走向灭亡的这种感觉。每天开着个汽车,迎着太阳上班,然后到了晚上又迎着太阳回家,因为美国这个空气比较好,太阳特别的烈,所以开车都看不见,啥都看不见。年复一年,日复一日,就这样过得很快,但是我就觉得,当时我45岁,我这一辈子没有好好的奋斗一下,想看看我能做什么,在科学上我已经做到了我能做到的事情,在管理上我也没有想我到底能不能做这个管理的工作。从来没试过,有了这个念头以后每天都想着回国,当时我立刻申请,也是在他截止期前的十分钟。当时我记得我是在中科院植物所,因为在那个地方我拿到了我的硕士,我同班同学在那里后来做了副所长,后来又做了书记。我呢在美国做教授,每年回来,跟他一块,做一些合作交流。后来因为这个合作交流,我决定还是回国,我跟我的家人商量,说我可能要回到中国做一番事业,因为那个时候还有一点劲头,看能不能蹦一蹦,看自己还能不能做一些自己认为不可能做的事情。我觉得这样人生会比较精彩一些。你去做,不断尝试自己,把自己不能及的一些事情把它做好,我觉得这样才能让你活的更精彩一些。

我跟我的家人商量以后呢,我太太说你本来就离家比较远,因为我在俄克拉荷马大学做教授,我的家人在圣路易斯,圣路易斯是在美国中部的一个城市,曾经也举办过奥运会。所以那个城市还是比较远的,还有几个大的公司也在那。大家都知道西格玛公司就在圣路易斯,还有制造飞机的波音公司,他的总部在西雅图,但是另外一半就在圣路易斯。我不是每个月都固定会回家,我大概两到三个礼拜回家一次,路上开汽车回家,因为开汽车比较方便,但是从俄克拉荷马开车回家大概要八个小时的车程,基本上快到一千公里。她说你开一天的车子回家,还不如回国去做点事情。然后我问她回国我要回到哪里去,我要做点什么事,因为我家乡是一个靠近上海的小城市,叫太仓。离上海很远,轻轨开通以后,只要15分钟到20分钟路程就可以到上海市中心。太仓就是靠上海北一点,我后来就想到了回国,坐飞机回到家的话也就是一天。这样想的话,确确实实还不如回到国内做点事情。后来我就在想是到北京上海,还是到兰州。当时对我来说还是比较容易选择的,因为在国外做了这么多年教授以后,到什么地方人家都会要。2008年的时候回国热潮还没有兴起,那时候我也年轻,才45岁,所以我想,北京中科院还有一些大学也希望我能够回到他们那里。后来我太太跟我讲,她是湖南人,所以我说我是半个湖南人,湖南女婿,对吧。她家里在攸县,这里有攸县的吗?我曾经到攸县一句话都听不懂,现在慢慢我自己也会讲一些了。每年这个时候我都会到这里来因为我的老丈人跟丈母娘都过世了,每年清明节,去上坟一下。刚好这个王振凯,学生会的这个王振凯,不知道他怎么知道我,半年以前给我发短信说能不能邀请你到我们这来做次报告,然后我说有机会我一定来。那么后来我订了日期,我说就是4月4号吧,这天刚好也是我的生日,然后呢也是清明节。我4月3号回攸县,4月4号的话,我说我可以做个报告。他说那是假期啊,没有人呐。所以我就在长沙多呆了两天,等两天以后我再来这里做个报告,做完报告我再回去。

那么2009年的时候,我就回到了兰州大学,担任生命科学学院院长,一干就是7年。实际上这个院长当时签的合同是4年,四年以后然后再聘任,按照一般的来说,只能做两个任期嘛,我实际上已经快到期了,不能再做了。那么学校为了把我留住,他一直不给我续第二次聘任,我不知道学校是什么样的一种心态,应该是让我再做一段时间院长再去续,我想他的目的就是让我多做一段时间的院长。因为在这几年,实际上在兰州大学,我做院长的时候,不是吹牛,做得还是挺不错的,兰州大学还是很有起色的。实际上,我自己也不会去回想这几年来自己做了一些什么事情,但是后来人家帮我回想,他说院长你来了以后,帮我们盖了栋大楼。盖了栋大楼可能跟我也没什么关系,但是是在我的任期内盖的大楼,所以就变成了我的政绩。然后我们也拿到了一个国家重点实验室。可能跟我也没什么关系,因为是我在任的时候,我们有的这个国家重点实验室,所以也是算我的政绩。然后我做的一个事情就是,建立了一个教育部重点实验室,这个教育部重点实验室是我通过引进人才,通过挖空心思去想怎么拿到这个教育部重点实验室,我确实在这个上面下了不少功夫,所以说这个应该是我的一个比较好的政绩。那么后来呢,我们又拿到了一个“111”引智基地。

在我回去的时候,兰州大学很多人已经孔雀东南飞了,就是去到东部了。实际上他们说不是孔雀东南飞,连麻雀都东南飞了。所以说当时回去的时候是一个非常非常艰难的日子,因为兰州在当时毕竟处在中国经济欠发展的地区。那么这几年的话,通过我们的周校长,周绪红校长,湖南南县人,他是一个非常有能力的校长。在兰州大学做了校长以后调到重庆大学任校长,也是一个非常有能力的校长。实际上后来我算了一下,我们现在的“985”高校有39所,在其中有11所大学的真正担任第一把手的人,都是湖南人,所以我对湖南特别有好感。湖南人都非常有能力,包括我的太太,她是很有能力、很有魄力的,她能把我放回来而且把我放到西北,这么艰苦的地方,可见她还是很有能力的。她告诉我为什么我要到西北去呢,她说如果到北京、上海的话,像你这样的人还是不少的,但是你要是去了西北那么你就是独一无二的了,而且你又是南方人,而且西北地区需要我们这样的人。当时2009年,等到过了一两年以后,有一位企业家,也是“千人计划”的专家。到了兰州以后来拜访我,跟我说,他可能是第一位到兰州去的“千人计划”专家,后来他遇到我了,其实他是第二个,因为我比他还早了几年来到兰州。

那么今天我给大家分享的一点就是这几年来我做的一些科研工作,那么在这里边呢也有一些故事,所以我边讲故事边和大家说我的一些科学方面的感悟和经历。那么因为我当时做这个PPT是用英文做的,就是受体激酶它调控根的发育以及向水性的反应,我就来说这两个故事。

大家都知道,兰州属于西部地区,那么西部地区面对着很多环境不利的条件,比如说沙漠化,西部地区有很多沙漠化的土地。另外有严重的干旱,西部是非常非常干旱的地方。还有就是高原,海拔非常高,那种地方非常冷,紫外线很强,而且缺氧。另外,大家都可能以为只要在东部沿海地区才有盐碱地,实际上西部也有大量的盐碱地,大家都知道中国最大的咸水湖青海湖,就是在西部。西部有大量的盐碱地,而且地段不好,所以植物就不能生长。生命科学是兰州大学的强项,但是我去兰州大学做生命科学院院长的时候,这个强项已经从优势变成劣势了。所以后来我就在想,我们要怎么样把兰州大学生命科学这个劣势变成优势。那么后来我在想,我们肯定不能像东部地区的高校,因为东部地区的高校是非常有钱的,他可以把一些老的建筑完全拆掉,像你们湖南农业大学这样。我看以前旧的房子现在都很少了,拆掉以后就马上建一栋新的楼,像这个报告厅就非常的现代化。很快就可以建起来,因为有钱,但是在西部没有钱,国家投入非常少,兰州大学作为“985”高校得不到任何地方的资助。曾经“985”高校地方资助至少要1:0.5。就是说国家如果给1个亿,那么地方就需要给0.5个亿,但是政府就说,因为我们已经给你修了马路,已经把这个钱给抵消了,所以说高校是拿不到任何钱的,所以他的经济是比较困难的。所以后来我提出了一个口号,我们兰州大学要做一个国内外高校能够关注的一个生命科学学院它一定要有它的特色,我们一定要在这个特色里面下文章。那么我们就要做一些别人做不到的事情,比如说我们的地基,我们的房子虽然破破烂烂的,但是我要把它外包装内装修,外面虽然看起来不怎么样,但是里面要富丽堂皇。要让人打开门一看,说:“哇,原来西北地区还有一个装饰的这个漂亮的房子。”这是我的一个理念,怎么样去做兰州大学生命科学学院。

所以说我们去年举办了一个全国生命科学学院院长论坛,由我亲手举办的,我要介绍怎么样在经济欠缺的地区,能够办好一所生命科学学院。我要利用我们的基础,兰州大学的基础在哪里呢,因为一谈到兰州大学生命科学学院,大家都会说,你们兰州大学生命科学学院的细胞生物学非常好,因为我们出了一个熊猫级的人物,非常有名的人,郑国锠先生,我上大的时候是用郑国锠先生编写的《细胞生物学》教材,所以在我这一辈人里边,一提到兰州大学,都会说你们是兰州大学是中国细胞生物学的奠基之地,所以细胞生物学我们一定要去重新振兴它。另外还有一个比较有名的生态学,因为处在西部地区,所以曾经有人就说,兰州大学生命科学学院就相当于生态学的黄埔军校,因为我们培养的人现在在各个高校里面作为领军人才。比如说现在生态学排名第一的北京师范大学,它的领军人才也是我们兰州大学培养的。我们的这个生态学是非常有名的一个学科。另外我们还有一个骄傲的学科就是植物生物学。我们的植物生态学在整个国内都是比较靠前的。在国内排到前五是没有任何问题的,是比较靠前的而且是一个比较好的专业。那要我们利用我们的基础来建立一些学科群的话,我们兰州大学生命科学院就具有它的特色。因为现在一些综合大学或者那些师范院校现在的生命科学基本上都分成了三个专业。生物科技,生物技术,生物学专业。还有一个特色专业那就是生态学。我们甘肃的一个叫陇东学院还有一个是什么什么的学院名字都没听说过的,他们也具有这样的专业。他们相对于那些985高校这些专业还是比较弱势的,所以我当时就提出了要建立大三学科群。一个是环境,一个是生物而另一个是动物科学。为什么这么叫呢?因为大家都知道,生命科学所为傲的宗旨是围绕着是我们生活的方方面面,但是基本上我们给它分割成一个群基本上都围绕着三个方向去研究探讨。一个就是粮食安全现在很多大学的研究都是为了粮食安全而研究的,为了应对我们现在人口的不断增长粮食安全是很有必要的第二是我们的健康问题那么我们以后有些疾病有些病毒都是致命的,它的致病机理是什么?我们以后能如何发现?通过哪种途径来的治愈这种疾病?尤其是一些不愈之症,这是生命科学中第二个需要关注的问题第三个就是我们的环境问题一个就是现在不断的沙漠化第二个就是,现在PM2.5,有这么多污染,那么我们该怎样去对付它现在又提出了一种生态文明。现在生命科学主要是围着这三个方面来做。你看我这个三个学科群,那么这个就关注了我们的环境问题。这个就关注粮食安全问题,这个就是关注了我们的健康问题。而且我把这个分类之后发现我们兰州大学在这个三个方面都是很强的。一开始回去的时候它是很弱的。刚回去他们说植物学很强啊,我一数只有两个专业教授。他们说生态学很强啊,我掐指一数也就七个专业教授,也没有太多。然后他们说什么什么专业很强,我也发现只有几个教授。那你怎么能说我们很强呢?但是我们将分类以后,我们这三个学科群都有五十多个教授老师这里。把那个教授一分的话就很好了这分开之后每个学科都很强。当人们提到生物学的时候会说兰州大学的生物很强,然后当他们看到这些生态学的时候他们就会说兰州大学的生态学也是不可小视的,然后当他们看到环境学会说兰州大学的环境学也是还可以的。起码会达到那个水平。这几年来我们有国家的重点实验室,我们要就联系这些来配合我们学科的发展。收集的重点信息来配合我们模式发展。我现在这个学科理念现在教育部也在讲。我们要发展学科群,不只是发展单个的一个学科,因为这样的话就没有竞争力。

那么现在我来给大家讲几个故事,有一个受体激酶参与油菜素内酯的信号传导的故事,我前前后后会跟大家讲几个故事。不是看到这个science就开始打瞌睡了?这里面有很多故事要跟你讲啊,不光是science。我们在做科学的时候我们想到了一些有哲理性的思考。另外我还要讲的是有一组受体激酶,它会调控根的发育,会调控它的干细胞的发育。另外要讲到一个东西这个是很容易被大家所忽视的,这个其实已经发现了几百年了这个就是根的向地性。向水向地性大家都知道。向水性是什么,那就是根去找水。这到底是怎么回事我来给大家讲一讲。我先讲那个受体激酶BAKE1。我只是想那样听了我的讲座之后能有一点启发,我也不希望你们都能听懂。能听懂一点点东西就好。我也不考试对吧,我只是希望我说完之后大家脑子里有一点印象那就非常好了。一个人偶然听到一些东西也许会使他这一辈子都会去从事跟这一个方面有关的工作。我实验感兴趣的是什么?比如像植物和动物将一个多细胞生物,是如何从一个单细胞儿发育成一个如此复杂的个体呢?他什么器官都有什么组织都有,这个细胞怎样去分工合作才能完成发育成长为一个这么复杂的器官个体呢?而且这些植物细胞是怎么样去识别中复杂环境?尤其是在土壤中那么多的微生物,比如说干旱。而且植物它不能逃跑,比如说它会遇到一些不利的环境,它没法逃跑,动物的话有腿马上就跑掉了,躲起来了。植物没法躲起来我们又不能说着她不能动,就不能说就不能动,事实上植物是可以动的。它不是整体的迁移,某些器官它是可以动的。向光兴啊向地性啊等等,这样看来植物是可以动的,但他是不会整体移动的。这到底是怎么完成它的一个细胞和它邻近的细胞联系的?这是什么决定了他们分化成不同器官的?一个转换一个器官另一个分化成另一个不同的细胞?那它们之间有没有些信号的交融?就像我和你我们在交流,我说的话你可以听的见这样就说明我们的交流是OK的。我说的话通过声波传到你的耳朵里你的耳朵会发生振动然后这个振动会传到你的大脑里面,大脑就会对它进行解析,你就会知道了我在说什么话。植物之间以及植物细胞之间是可以交流的,我们都知道他们之间存在一种管道的东西可以把一个细胞和另一个细胞联系起来,我们就把它称作为胞间连丝。以前可能认为胞间连丝是两个细胞交流的唯一的桥梁,但是后来人们发现这不是唯一的交流方式。能还存在其他更先进的方法。我们可以用电话,用无线的方式交流,我们可以用微信,我们还可以视频等等,很多很多的交流方法。植物也是一样,它们有很多很多的交流方法。这样植物不仅可以和自己交流,另外植物的细胞壁和细胞核之间也有很多的交流,还有的植物可以和环境里面的微生物进行交流。一旦微生物在这个地方,植物就会说,我们赶快赶快行动起来,对付这样一些微生物。就像我们国家做的长城一样,在北方,在比较险要的地方,比如有很多外地的商城,一旦匈奴过来之后就会放火,报告我们有敌人入侵了。植物也是一样的,一旦有东西入侵了,它们就会发送一个信号给细胞。我们要做好准备,比如我们要把细胞壁加厚一点,它们就不会入侵了。实在不行的话,已经进来了的,我们就会阻止它们再繁殖,如果这样的话,它们就会自己把自己杀死。病毒就不会再繁殖,这就是我们所谓的过敏反应。所以它有两道防线,一道防线就是基础免疫,基础免疫就是把细胞壁加厚,突然释放一些小的分子,来抵抗这些让我们不太舒服的东西。那么这样的交流到底是通过什么来实现交流的呢?

1995年我获得博士学位之后,我就开始寻找我能做这个博士后的实验室。,当时有个机会,我可以到波士顿大学做和人类健康有关的课题。你知道,人往往会面临很多选择,大学毕业以后你还可以选择,现在千万不要认为大学毕业了大学学的专业成为了你这辈子永远的专业。你大学毕业了也可以选择,你可以学不同的东西,涉及不同的领域,这个就是选择。博士毕业之后,你还是有选择的,你选择可以做有关人类方面的东西,你可以做植物方面的东西。那个我是做分子生物学,像我的专业的话,我的专业叫植物生理学。我的硕士的导师,当时有三个导师,他们都是我们国家植物生理学的奠基人(起码的奠基者吧),都是非常非常有名的老先生。有一年,我请其中一个导师去兰州大学作报告,他问我:“黎家,你的专业叫什么名字?”我说:“我学的植物生理学专业”,他告诉我千万不能加植物生理学专业。我问为什么?他说:“你是我的弟子,我是吴瑞的弟子,你就是吴瑞的弟子的弟子。吴瑞曾经拿过诺贝尔奖的提名,他在做DNA的萃取方面做出了杰出的贡献,你是正统的弟子遗传下来的,所以你应该是分子遗传学。”后来,我就告诉别人我是分子遗传学专业,或者是植物花药研究学。我对植物花药研究也很感兴趣。但现在也说不清楚,到底叫植物分子遗传还是植物生命遗传还是叫什么,因为现在学科与学科之间的界限越来越模糊了。但是我毕业以后,发现一旦做了什么之后,你就不想再改变自己什么东西。因为改变了,人家一直都是研究这个学科,但是你是半路杀出来的程咬金,你不一定比得过一直干这个专业的人。所以后来我想,我还是不去那个波士顿大学,还是来做我的植物学吧。所以后来寻找,发现了一个叫Jhonlocker的导师。在密苏里大学,哥伦比亚分校。我给他写了封信,因为当时他发了两篇文章,一篇在《nature》上,一篇在《cell》上。说他找到了一类在植物细胞壁里面跨膜的一类蛋白质,那么这个蛋白质在动物里面的受体酶比较相近,那么也就是说,这个蛋白质可以接受来自于其它细胞里面的小分子的信号,或者来自细菌鞭毛上面的小分子。接收以后,可能两个分子互相之间会发生相互作用,它们就可以在胞内的间酶区可以互相交往,这样就可以把受体酶给激活了。激活后,就把信号传到核里面,来调控细胞对外界的反应,这个就是我们说的信号传导。就是信号来了之后,细胞表面的受体接受信号,然后把信号传到核里面,然后调控细胞的生长发育,这个就是我们通常所说的细胞的信号传导。就是这个信号来了以后,怎么样让细胞表面的受体接收这个信号。然后把这个信号传导到核里面。

我觉得这个实验做起来是非常有意思的。所以后来就和他联系,那他很快就答应我了,他对我说:“黎家,你可以到我的实验室来做实验了。”我当时就忧伤,我觉得轻易得到的东西都是不会很珍惜的。我觉得是不是这个实验室没有人给他申请,或者没有人给他做实验,不然怎么会这么轻易就答应我,接受我了?我怀着比较郁闷的心情来到他的实验室,然后他给我一台电脑,看见他的电脑屏幕上面有很多申请到他实验室做博士后的,但是都被他拒绝了,后来我心里得到了安慰。也并不是说他什么人都需要的,所以我觉得我还是比较有价值。等到好多年以后,我做出一些成绩以后,我做到了教授的位置,重新问他,他和我讲:“实际上你刚刚进我实验室之后,我觉得你一个很一般的学者,都很一般,能力很一般。做了一年以后,我发现你大概比中等的稍微好一点。再过了一年以后,我发现你是一个好的博士,再过一年,我做了五年博士了。我觉得你是博士里面比较好的那一类,等到我快离开的时候,他说我是博士里面的一个明星了。”他这样给我评价的。所以这段时间,我们兰州大学的博士毕业生毕业之后到美国做博士后,他会帮我推荐一下。哈佛大学一个台湾籍的教授Jbnshen。我给他发的一个短信,我说我推荐一下我们这里的博士生到你们那里去做博士后。他和我讲:“家,你的导师他是你的粉丝”“他是我的粉丝?这不太可能,有没有搞错啊?不可能吧!”我当时说。所以我后来的很多成功我都非常感谢我的导师,因为他对我非常非常的开明我刚刚进他实验室的时候,他刚刚从美国访问教授回来。坐在转动的老板椅子上面,问我:“家,你到我实验室来,希望以后做什么?”我到了美国以后我的真实的想法就是:到了美国,我就要留下来。1991年的时候,中国和美国之间生活水平的差异还是很大的,我记得我当时在北京做研究生的时候,我一个月的工资也就是79块钱,那是很低的收入。买整只鸡还买不起,就买的那个挑掉的鸡骨架,回去炖汤吃。有时候会买些黄鳝改善一下生活,就是那个泥鳅,然后我太太做泥鳅做的还是好吃的。那时候就这个水平。后来到了美国明天和牛奶就喝水似的,一个月以后就胖了好多斤。那时候的科研条件相差也很大。我记得我在植物研究所的时候,我的导师说我给你一间实验室,你去做。想起来那个实验室是个很空的实验室,里面有空调,就一个天平,一些试管,还有个声音超大的离心机。你一开了之后,恨不得整栋楼都被震下来。这怎么做科学?一到美国去发现,人家科研条件那么好,所以那时候就有着想法能在美国混一天就一天。哪还有什么理想和抱负,没有的。就想方设法的留在美国比我早去几年的人,1989年的人都可以拿到绿卡,我晚了一两年就没有那个绿卡。所以要想方设法拿到绿卡留在美国这是我的真实想法。但我觉得他问我这个问题的话,是不是考验我啊?假如我就这样说的话,他可能就不会用心培养我,就会随便拿一些东西给我做一做,然后就走吧,滚蛋吧!我就想这个家伙是在考验我。所以过来两三秒,我就对他说:“我是想5年以后像你这样坐在老板椅上问我的学生你以后想做什么,像你一样做教授。”有这份心以后,我会时不时的去敲他的办公室,告诉他:“一定要把最核心的项目给我做,你晚上睡不着觉的,夜夜想的课题给我做。我是满怀希望到你的实验室来的,你一定要好好的培养我。”就因为有这样的开始,后来我就顺着这个谎言不断不断的培养自己,后来我才得到很多机会,所以我现在很感谢他。

这种受体激酶在植物体有很多很多,受体激酶有好多类,光富含亮氨酸这一类总共有两百多个。在动物体内,人物体内就发现有70多个,在水稻也是70多个。为什么在植物体内有那么多的受体激酶?我就想有可能是植物体不能整体移动,它要面对不同的环境,所以它就需要很多细胞分子在细胞表面。我们人能闻到气味,都是因为我们有一种蛋白,而在植物体内是没有的,所以植物体内的这一类受体,相当于动物里的这类蛋白。我的实验室现在就在做这些,它到底有什么功能。为什么这个很重要呢?我给大家讲:90年代,就你们能找到一个受体激酶的功能,你就能发表一篇SCI  文章。我的实验室在全世界这一方面的资源是最多的。我们把全部的基因调控克隆全部转到植物里面去操控表达,另外我们把一些基因给敲除。最近我们还检验清楚这个基因到底在植物的哪个位置表达,这样才知道它的功能是什么。我们开始在杂志里面发布的第一篇文章是关于资源方面的。因为我做了这个庞大的工程,要有个地方发表科学家也不能太自私了,我希望全世界的人共享,所以我后来就给杂志主编说能不能帮我发表一篇文章。这个杂志在植物界也是排第三第四的样子,我就发给他,有两百多页附件。我就问他:“能不能开一个专题,关于资源方面的,我这一定能提升你杂志的引用率。”他同意了,他马上就开出了一个叫“资源”的专题。后来我就马上把这个文章投出去,在2016年刚发表出来的。

那么我现在讲的这个故事就是其中有一个受体激酶调控植物发育是非常重要的。我每年招研究生的时候学生说植物体有五大类激素。但是对于我来说至少有六大类激素,实际上比六类还多,还有种叫植物多肽激素。像我们人体大脑里面会分泌一种多肽,在神经传导过程中起很多重要的多肽激素。像这个激素呢,它有28个碳,如果让植物不合成这个激素或是阻断传导,那么这植物在黑暗中就长得非常小,这叫做去活化作用。另一个就是活化作用,这是自然选择的结果。就这植物如果在土壤以下会很快钻出来,自己进行光合作用,产生能量。假如它一直在地下的话,因为种子里的营养是非常有限的,很快它就会饿死。就算是在光下,没有这个激素植物也是非常矮小的,所以在植物的生长发育这个激素是非常重要的。在当时在美国做什么呢,我就是将其中一个受体激酶做代表来搞清楚这一类受体激酶到底是怎么样来接收信号,最后将这信号一步一步的传到核里面,调控这基因的表达。所以让博士来做这份工作,那么当时是所有的人都是在做这样一个工作就是把野生型的材料把它突变,突变以后来找这样一个很小的材料,这个材料可能对油菜素内酯不敏感,不敏感意味着它的信号传导被阻断了,但你可以把这个关键的信号传导做成一个环,他的基因可能对它信号传导以后,通过这个方法可能能找到一系列信号传导中间的文件。但是大家都失败了。

我感觉这是一个机会,我就和我的导师讲我说我想用另外一个方法来做出这个东西,因为这个东西告诉我们,要么就是它的信号传导,他们找到的都是一个推理有密集突变体,没有找到第二个。这个我们后来把它叫做油菜素内酯的受体,受体突变以后产生的这样一种东西,别的基因突变以后没有产生这样一种效果。所以说要么这个里面只有这么一个基因,要么就是它就是有基因有余的部分,也就是说它很多基因但是这个基因它的功能是一样的,你随机突变的,它可能突变一个,但是它同时突变的几率很小,因为我做的是所谓的波纹tilacs,我是随机突变的所以它找不到。那我们能不能把它找出来呢?我们把小的植物把它通过这个获得性植物,就随机把增强子插到基因组里面,然后把这个基因超表达。那么就是能不能把这个小的植物恢复这个基因去?然后我的导师也说这种小的植物都是不可育的,你说转基因的植物基本上都要可育的才能转基因,通过龙胆紫转基因的方法都要可育才能做,那你没法做。我说我得到一颗植物它是比较弱的突变体这个植物来自亚历山大大学的一个教授。我说我能不能用它来做cell-environmental communications,那么这样就有了基因有余。我举个例子,比如说我研究一个基因跟我的耳朵发育有关的,通常我们会把这个基因敲掉,看我的耳朵是否变小或是没有。如果我没有耳朵了,那么说明这个基因可能跟我的耳朵发育有关。但是因为有两三个基因控制同样一个性状,敲掉一个基因还有两三个基因可以补充它的功能,你看得到我的耳朵变小了。但是反过头来,假如说把这个基因超表达你看不到我没有耳朵或者耳朵变小,你只看得到耳朵更大,那么是这个基因也跟耳朵发育有关。所以这样一个反过头来的思路,因为这样一种想法。但是我的导师说也不能随便要人家基因去做,人家没有允许的事情。所以后来他打电话,他开始说不感兴趣,最后以合作的方式做。后来我就开始做,因为这一点点想法成就了我的一番事业。

我当时的想法怎么弄呢,就是转基因的载体中间有个T-DNA,通过农转体的方法T-DNA就可以随机的插到植物任何的染色体里面。它的插入是随机的,基本上每个基因被插到有四个正差值的可能性是相等的。如果它旁边这个基因确实是与油菜素内酯关的话,那它植物可能就容易表达出来。就好比说一个人断掉了一条腿你没法走路,但是给你一根拐杖的话你就可以走路,这是一个道理。

我如果把一个跟它相关的基因表达量增加以后,它这个植物就可以恢复了,就能长得比较大了,那么是不是这样的呢?我确实筛到很多这样的植物,你比如说这个突变体,它本身比较矮,通过增强酶的基因的表达,我找到了一系列比它更大的植物。而且是稳定遗传的植物。

因为这个呢,我也发表了很多文章,对油菜素内酯领域的贡献还是很大的。比如说我们还找到了它的共受体,第一个找到的受体就是一个跨膜受体。后来我又找到了另外一个受体激酶和它不太一样,后来我们做了大量的研究表明它是共受体,这个2012发表在生命科学的顶尖杂志《细胞》。现在这个文章算是经典文章了,在所有油菜籽的研究型论文里面它的引用率排第三名。我们还找到了另外一些东西,比如说像这个蛋白能够把油菜素内酯有活性的。把它通过修死变成没有活性的这个酶。另外我们还找到了与这个受体同源的一些基因,以及与供受体同源的基因。这个过程中我们发表了很多论文。

我举个例子比如说:在这个突变体背景,通过超表达另外的基因的话能够把它部分恢复野生型,那么很多人会问:“你是不是很多基因超表达都能把它恢复?”那么我告诉你,其实我已开始也是这么想的,实际上并不是这样的。我们栽这个突变体的时候大概有两千个转基因的材料,只有一颗植物可以把它恢复让它变大。大概每两千个有一颗植物可以把它恢复,所以能够把它恢复的都是多少与它有些关联的。后来人家说你把bri1Ⅰ这个受体褪掉以后植物变得非常矮了,但是你把共受体褪掉以后这植物还是那么高啊!那是不是你这个共受体不重要?曾经一位用不同方法找这个东西的教授,他在这以后不做这个他觉得可能不一样。我的一些竞争对手当时拒绝引用我的论文。

我一直跟别人讲人做善事从来结果只有两种,你做的好别人会嫉妒你,你做的不好大家都瞧不起你。都是很难受的,当然你要选择被别人嫉妒而不是瞧不起。但是高处不胜寒,你做得越好,理你的人越来越少。但你做的差的话和你一起的人很多,但是大家瞧不起你。后来我实验室通过了好多年努力,我想你把这个基因单独的受体敲掉以后是变成这样的,那我敲掉一个共受体那么这个个体变成这个样子,是不是因为它有很多基因拢域的功能,我们把这里所有拢域的基因全部敲掉看看会怎么样。在敲掉三个跟它同源的基因后,你看它的表型是基本差不多的,都是这样矮矮的,但它们的根要更短。我跟大家讲,为什么我后来要研究根,就是因为这个地方它的根变得更短的现象,我们通过很多实验去证明如果把这个共受体敲掉三个以后,实际上它的表型跟我们敲掉它受体的表型是十分一致的。而且你一旦敲掉以后,它受体也就没有功能了。你比如说在这野生型里面,你加上了这样一种油菜素内酯,它的受体磷酸化会增强。如果我们敲掉了一个共受体,它的磷酸化会稍微增强一点,就比它弱很多,敲掉两个,又弱很多,全部敲掉,它的整个信号就没有反应。你加上这个油菜素内酯以后,也没有反应。所以我们后来提出了这样一个理论,就是你要把油菜素内酯整个信号途径感受它一定要有受体和共受体。什么叫受体呢?就是一种能接受信号的蛋白质。共受体就是能帮助它识别这种信号的。你一定要有受体和共受体同时存在,如果没有共受体的话,那么信号就到此为止了,不会再传下去了。所以这个工作我们在2002年就把它发表了。

那么后面我再讲一个故事,我的实验室后面就发现这个共受体参与了很多途径。比如说这个油菜素内酯的途径,还参与了细胞死亡的途径、花粉的发育还有我们自身的免疫有关的过程。我们是比较早发现这些过程的实验室,所以他们要我在一个期刊上写了一篇这些工作的综述。那么刚刚讲了如果把共受体的三个基因敲掉以后,根非常非常短,如果敲掉受体之后就更短,这就意味着共受体还有一个功能,那就是调控根的发育。但这个是非依赖油菜素内酯的,所以我们实验室就想搞清楚它到底是怎么回事。最后我们就用lis to one的方法找到跟共受体作用相似的受体激酶,我的实验室把两百多个受体激酶的表达图谱全部给测出来了。从种子的萌发一直到开花结果,它到底在哪个部位表达的,都给它测出来了。蓝色的就表示它的干细胞有表达,那么其中就发现这五个基因里面多个片段都能与共受体相作用,所以这个小分支我们把这五个基因全部敲掉了。敲掉以后,发现它地上部分跟野生型没有区别,但是它的地下部分它的根就变得非常非常短了,根的生长速度就严重地比野生型慢很多。那么如果是把五个基因敲掉,这一套敲掉以后,就这样了;另外一套完全独立同样的五个基因,我们把它敲掉以后同样也是根变短,把这两套互相杂交以后得到的子一代发现也是根变短,那么这表明什么呢?表明根变短确确实实是由这五个基因造成的。大家可能会说根变短也没有太重要是吧,但这是植物学研究方面非常非常重要的领。,我们这个工作本来是用我们遗传学的方法找到了多肽的受体,后来在去年11月份的时候,我去长春参加植物学大会交流的时候,就跟一个北京大学的教授说,我们可能找到了一个多肽的受体。他说:“啊,你们也做了,我们也找到了受体。”他们是用结构生物学的方法找到的,而我们是用遗传学的方法找到的。她说她需要半年的时间文章就可以发表,文章就可以投出去,我说我们也差不多需要半年的时间。到了今年三月月初的时候,我们两家实验室就打电话问怎么样了,她说我们结构生物学已经做好了,我说我们遗传学也做的差不多了。这个工作应该是投到《cell》上面,两篇文章准备一起投,用两种不同的方法找到了多肽的受体。但是科学研究往往是非常有竞争性的,在我们写文章的时候,日本的一个实验室抢先在美国科学院院报上发表了,找到的基因一模一样,用的完全不同的方法。在3月23号把这个结果发表了,我们很懊恼啊,因为这个研究是我回国以来唯一有可能冲击《cell》的一个研究。我们就在想怎么样弥补,我们就去跟Elife联系,赶快去发表。后来,过了一个礼拜,他们告诉我可以,非常感谢你们的工作,但是那个时候我们已经和另外一个杂志联系好了,所以这两天就把这个工作给办好了。日本人可能听说我们在做这个工作,所以抢先发表了,发表的时候只是个半拉子工作,没有完全做好。而我们的工作材料学方面都做得非常完整,我们花了一个礼拜就把文章写好了,准备过两天就投过去。因为被别人抢先发表了话,你唯一能做的就是赶快发表,这个时候就不是追求杂志的影响力了,而是工作的影响力。所以我呆在长沙的这两天就把文章给写好了,想赶快投出去。

我再把这个工作给你们讲完啊,那另外一个就是我们把这五个基因敲掉以后根部变短这个表型,通过把其中一个基因放回去以后,它又变长了,这也说明根部变短确实是由这五个基因造成的。在这里,我要给大家介绍另外一个方法,在植物根和茎段都有分生组织,所以根才能不断地往下长,茎才能不断的往上长。看这里面,有四个细胞它叫做QC细胞,这叫做静止中心。静止中心这两个细胞,它基本上是不分裂或者说分裂非常非常缓慢的。你看到前面两个细胞,后面还有两个细胞,这是它的四个细胞,围绕这个静止中心有一圈细胞,这一圈细胞就是我们说的干细胞。干细胞就是一些不分裂但可以分化的细胞,上面的这个干细胞。往后分裂以后就形成了维管组织,那么下面的就是两个干细胞形成所谓的根冠。那么对整个QC细胞和它的一圈干细胞的研究,它的维持,这也是植物生物学里面非常热点的领域。所有的干细胞在植物生物学里面都是很热点的东西,那么这个控制这个维持这样的一个工作有几条平行的途径能控制,一个是多肽,一个是Ecoli。能通过受体转录因子发现,它的调控比如说蚂蚁它有几个触角,如果这个基因发生突变后,或许会长出几个脚,手脚的脚,它就不是长的两个触角了这意味着(它是)非常非常重要的;还有一个途径就是通过SHR和HCR这两个转录因子调控干细胞的维持;还有另外一条途经通过叫做诱导一个磺化转移酶,然后可以修饰另外一个多肽,叫做RTM来调控PLT这两个转录因子来维持一个干细胞,叫做它的整个维持,那么我们到底是这三条途径的哪一条途径受了影响呢?在5处里面我要把它排除,对吧。

那么我们首先看一下用这个静止中心的一个细胞组织,它在5处的突变体里面它这个表达性状在很多细胞里面就表示它的静止中心的数目增加了,原来只有4个细胞现在变成了5个细胞。所以静止中心细胞影响了它周围干细胞的活性;另外一个,我们看SHR和HCR,它们表达没有太大的区别,(它)都有表达。你把它5chromosomes后,它还是有表达,就表示可能跟这个途径也有关系。那么第三条途径就是我们所谓的PLT途径,那么在这个野生型里面围绕静止中心和周围的细胞它有个梯度的表达,这个PLT也是这个梯度表达在这个5chromosomes里面,是测不到它的表达的,它是测不到这样一个细胞的,就表示这个途径,这5chromosomes的话影响了这条途径。这是第三种途径,那么从转录水平我们测不到mRNA的启动子的活性,在5chromosomes里面也是没有了。

那么这个让我想起了,实际上这个我们已经做了大量的工作,就是氧气能诱导磺化转移酶的表达,然后这个磺化转移酶能同时与磺化基加硫在这个多肽里。多肽实际上需要一个受体,最终的调控PLT转录因子的表达,这个工作发表到了《Science》、《cell》。所以,这个工作是非常热门的,那么唯一能找到的主要东西就是它的受体,那我们工作到底有没有找到它的受体呢?我们能否找到它的受体呢?这个我们要做很多工作,其中一个就是说:如果这5个基因确实是这个基因的受体,那么它应该与这条途径里面别的基因敲出后的效果是不一样的。那么它应该敲掉,就像北京到广州这条铁路不管哪里出了问题,它的最终结果都是一样的,火车就没法从北京开到广州了,对吧!你看,郑州到武汉这段出了问题也是一样的。那么最终就是接收不到信号了,应该来说,如果在这个工作里面,你把这个基因突变后,也是一样的。这个受体把它敲掉以后,那么应该在北京发的火车,在广州应该就没有了,这火车去不了了,那这条路不通了,也就是说我给的信息没有任何的反应,所以就不敏感。另一个,下一个PLT我们的5chromosomes就没有了,把它补回去以后根的还原也是我们要做的,还有一个就是受体接收后,它能不能相互作用;还有另一个就是我们接收这个信号后,它本身有没有磷酸化。那首先,我们把这个通路里的不同的多肽敲掉以后,发现要把这个工作全部做完,我们把它的通路里面不同东西敲掉以后,发现根都变短,我才认为它是受体。所以我们组合了第一个有关的实验:这个通路里面表现的所有东西,它的表现都差不多(敲掉以后都差不多)。而且,把这条通路两种基因敲掉后,它的根也没变得太短,(我们)更加认为它确实是这条通路里面的,这是属于多肽,多肽就是一个大的工程。完了以后它通过加工,就有一个小的肽,这个肽往往是需要加工的,这个肽我们叫RGF,跟根的发育有关的(肽),它在这个位置需要络氨酸,需要磺基化,磺基化后它才有活性。如果没有磺基化,它就没有活性。

另一个就是它这个位置我们叫谷氨酸,这个地方是需要羟基化的,没有羟基化也不行。所以我们把合成的多肽去做它(这个实验),看有没有反应,结果你把植物培养在培养基上面,如果没有加多肽的对照的话,你可以看到,这些植物都是直的向下生长,这是野生型。但是我们5chromosomes它也是这个样子,如果加了RTF的话,野生型,它的根就变得歪歪扭扭的,就是根会产生这样一种表型。实际上把5个受体激酶敲掉后,它没有任何反应,就好像是我把长沙火车站这个地方破坏后,这个火车就发不过去了,就没信号了。那么这是第二个实验。我们证明:它有可能是它的受体。比如说在这个地方你可以看到,(如果)野生型我加了多肽后,它的干细胞,它的受体细胞实际上是增加了的。从这个地方,它可以增加到这么多。在这四个突变里,稍微有所增加,但是已经没有像野生型增加的那么多了。另外,我们把其中一个多肽因子补回去,那么它能够完全和野生型一样。那么5chromosome的话,它的干细胞本来就只有这么一点点,加上这个多肽完全没有反应,野生的才有反应,这个5chromosome是完全没有反应。而且我们加上RGF这个多肽以后,在野生型里面,它的PLT表达会增加,但在5chromosomes里面,完全没有增加,如果把黄华叶转移酶加上以后,它也会增加PLT的表达,就是说它里面尽管能产生很多多肽,外加以后它也能增加。我们把PLT2放回4chromosome的最后的话,它的干细胞也会有很大程度的恢复,这个结果,遗传方面没有什么问题。最终,SERK和信号有没有相互作用,我们有MVP,另外的话,这个MVP跟受体在胞外区融合。然后,把它再拖下来,最后发现,确实能拖下来,表明它们是有相互作用的。最后一个实验是看刺激它以后,它的受体有没有发生改变。经过30分钟处理以后,就发现它上面有个带,而且它增加了缺脂磷酸化。这个带加上MTU3以后,发现这个带被锯了,今天我来不及把图片放到这里面,实际上就是说,用这个多肽处理以后,这个受体能够不断磷酸化化,而且能够使得它活性化。就好像这个植物开了花以后,这个植物的寿命就到了,植物中的蛋白质也是这样的,你一旦活性化了以后,它可能就很快就会启动把它降解掉的途径,原因之一就是它如果能够持续保持活性,蛋白可能对植物的生长有影响。那么这样的话,我们就找到了这五个。这个文章也准备发表到《cell》,主编就说赶快发。尽管是被抢发了,但是我们的影响力还在。因为时间问题,虽然后面的故事也蛮有意思,但是我也就不能讲了。直接跳到最后,我快速地给大家SHOW一下。向性的话,根有向光性,不向光性,植物的根是可以向有水的方向伸展的。这边干了,这边有水,它就往这边生长。但这个研究非常少,国际上基本没有太多的研究。根还有向地性。我做了表明根的向水性这个工作。做的方法就是模拟干旱,如果植物的根拐弯说明是向水性造成的。因为这边比较潮湿,这边比较干旱。如果它一直往下长,就表示没有向水性。我给你们大概看一下,这个植物有向水性,这个根遇到干旱的地方会拐弯,它留在水比较多的地方。如果没有向水性就会往下扎了。向水性它的表达主要在根尖部分。向水性做了很多突变体,比如说,把茎敲掉更加向水,抗干旱,如果是把它超表达,没有向水性,它就更加不抗旱了。所以这个工作,这个课题是重点项目,感觉这个课题很有意思。在植物学领域中,这个课题是评价最好的一个课题,拿到了重点项目。因为这个课题不但国内没人做,国际上做的人也是寥寥无几。但这个项目三四百年前就有人报道过,但一直对它的机理搞不清楚。所以我也在给大家做这方面的工作,而且作物中发现有的基因也是跟拟南芥中的基因是有关的。比如玉米有两个,棉花里面也有两个,大豆里面有四个这样的基因。在作物方面,这也是个切入点。这几年来我的实验室课资金比较充裕,我得到了科技部、国家基金委、教育部、还有兰州大学的资助。我今天讲的故事,我的博士生做了前面这个多肽受体的论文,而且还有博士生做了向水性的论文。我这两个博士生分别作了这两个工作。我今天的报告就做到这里,大家有什么问题可以来互动一下。

还有大家如果对这个课题感兴趣的话,大家可以报考兰州大学的研究生。大家也不要就觉得兰州很差,我在北方生活习惯,在南方也就不习惯了。北方是很舒服的,因为冬天不冷,有暖气。夏天不热,在室内的温度都是比较凉爽的,而且一年四季瓜果飘香。

主持人:感谢黎教授的精彩讲座。我相信听过黎教授的讲座之后,我们一定会深有感触。所以,接下来我们进入提问环节。请想提问的同学举手提问。

问:黎教授您好,刚才听了让您的讲座,我深有感触。我是农大的一个植物学的学生,现在在复习考研,听您说您是兰州大学生命科学学院长,我现在是生命科学学院的,我想考到您的大学里的硕士。兰州大学有哪些学科可以报?

:你现在是生命科学学院,你大概对什么感兴趣呢?我们现在这个大学里的学科是比较齐全的,我刚刚还跟你说的那三个大的学科群了是吧。我们招硕士的话什么专业都可以招,包括遗传学,植物学,生态学,生物物理,还有动物学,发育生物学,我们还设置这个林业专业的硕士,我们还有生物化学,分子生物学。基本上农大包括的学科我们都有,基本上比较齐全,我们学院是有4个“长江学者”的,有2个“千人计划”,“优秀青年”也很多,“优秀青年”有5个。

:请问您们的那个研究生点是只招生硕士,还是博士呢?

:硕士博士都会招生。但是我是比较希望考我的硕士,我希望他把博士可以念了。这是为什么呢?原因之一是我之前招过几个还不错的硕士,做的非常好,但工作做了几个有起色的工作之后,最后他出国以后,他之前的工作就不做了,浪费这个经费。无外乎对我这个课题也是有很大的伤害的,尽管国外的这个实验室对我的学生比较感兴趣。他们都出国了。但是,后来过了两年以后,我和学生联系,我说你们做了什么?好几个学生告诉我,他们到现在为止,还没有正式的课题。现在这个国外也并不是天堂,这几年因为这个经济的原因,我是不主张你们出国的。如果要出国就要找顶尖的实验室,如果只是一般的实验室,你还真不如在国内的实验室研究。因为在国外那些地方如果你真的研究不出什么东西,你那也是在浪费自己的生命。你没有资金,国外的资金比较少。课题比较少,国外的实验室是两级分化,真正顶尖的实验室是不缺钱的,尤其还是生物医学方面的。假如说只是一般的实验室,你连生存的可能性都很小。你去了以后,有些甚至是需要我们国家的外交局和教育部资助他到国外去读书。他希望这个学生是免费的,但是实验室啥都没有你去做。所以说这几年来是发生了很大的改变。以前我们到国外,实验室条件大多说都比中国好很多,但现在反过来了,因为我们发展比较慢,比较推迟,所以我们的设备基本上是国际上最先进的了。人家都用了十几年二十几年时间比较长了,那仪器都没有我们这么先进,所以我希望还是考虑在国内读完这个博士硕士,然后做的好的话,可以去国际知名的实验室继续做,我觉得这条路是最佳的。因为只有这样到国外才有机会进军顶尖的实验室,你做的好的话回来以后,我们国家有很多人才政策,比如说申请这个“青年千人”。现在你到高校里面做个教授,有一个这样的头衔的话,你的生活待遇是非常好的。像兰州大学我们这个“长江学者”以及青年基金改革以后,都有它的保底工资,“青年计划”还有“千人计划”基本上保底都是在三四万。他并不是考察你好的话就给你这么多钱,这就是保底,就是你干的好会有另外的钱,也就是说会有更高的收入。所以说我觉得在大学里做个老师的话收入还是可以的,因为生活可以达到中上产阶级的这个水平,应该没啥问题。

:稍后可以和您私下里聊一下关于您的学校的的硕士点吗?可以供我们学校的学生参考一下。

:好,可以可以。

主持人: 谢谢这位同学的提问,请有问题的同学举手提问。

:黎教授您好,我想向您提两个问题,第一个问题是您刚刚讲的这个ppt的时候,您用的实验材料是根尖,而我们现在做的一个微型的植物光学的实验也是根尖。您是考虑基因层面对它进行实验,而我们没有考虑基因层面,我们只是考虑了环境对它的影响,比如温度和湿度还有光线。像比如您说的那些根部的长度,或者根部的形状,通过控制光线过下一些环境的控制之后,它也会有一些变化。而且目前在整个社会舆论中炒的比较厉害的就是基因安全,比如说转基因的食物安全问题,所以我就想我们能不能通过控制整个环境来控制基因的选择性表达,而不是从基因的层面上说因为那样的话你要把一个基因调控的话那是非常不容易的。但是如果我们控制环境的话,来影响植物,我觉得会比较简单。所以我想请问一下,您觉得相比较控制环境,控制基因在哪些方面比较有优势呢?第二个问题关于您刚刚说的问题,您刚刚说的是根的向水性生长,但我们在烟草的漂浮育苗的过程中发现,有的时候它的根并不是一直需要吸收水分的,或是由于缺氧或者空气中没有充足的养分,他也会从水里冒出来。这个问题我觉得教授您也有一定的研究,我想请您可以提一些比较好的建议。

:这个学生说的非常好,但是在关键时期,我们是做分子水平的研究,这个东西如果你不深入到分子水平来了解这个植物的机制。也就是生产的机制,你说你要控制环境因子,你要怎么控制,环境是没法控制的。

:就比如番茄的盆栽,就可以把番茄放在大棚里批量生产时,在这样一个环境里面,我们是可以改变它的光线,和它的温度和湿度的,这个东西是可以控制的。但是如果在自然环境中,你可能是无法控制的。但是在大棚里的环境中,我觉得是可以控制的。

:你以后进行实验时可以发现,如果种水稻在温室里种,这个成本会非常高。

:但是现在,在整个城市环境中,蔬菜之类的都非常的多,如果有一天我们不能完全依靠自然环境提供食物时,我们就可以在城市里进行栽种,比如地下室。而且现在我们通过植物工程可以缩短一些经济作物或者一些蔬菜的栽培时间。而且在封闭的环境中生产出来的它的品质,比如说它的抗虫害,还有农药残留程度,都会比较好。所以说我觉得这对以后的发展很有发展潜力的一个前景。

答:实际上我们现在做了很多基础性的研究,有关转基因的话,我说句老实话,你现在学生命科学,你应该把这个....

问:我是化学专业的。

答:你是化学专业的。我就是说转基因,现在大众一提转基因就是谈虎色变,最关键是我们的老百姓对转基因不了解。因为事实上你现在做传统育种,事实上也是转基因,只不过我们把很多的基因从一个品种转到另一个品种上。通过杂交的方法,现在的转基因是定点的,我们是转一个或者转几个基因,从一个物种里转到另外一个物种里。我的意思是说转基因这个东西,我们也不能说所有转基因的东西都没有安全性的问题。但是,通过一些科学家的一些研究,能够了解有些基因是没有安全问题的。但是有些毒蛋白,比如说转基因之后毒死人的这样一些蛋白质,但我们通过一些控制,可以遏制这种问题。我们需要了解什么基因转过去有问题,什么基因转过去没问题,对吧?那你要相信科学,如果不相信科学的话,现在大家都把这个转基因妖魔化了。这是一个。另外一个呢,在美国的话转基因产品和非转基因产品,他们在通过众议院和参议院投票之后,以及老百姓另外一个调查,来决定要不要表明这个产品是不是转基因。这个是需要长年的实践来证明的,这个转基因,我们口粮里的转基因实际上等同于这个一般的非转基因,所以在美国,是不标示的。所以上次那个谁跑到美国去拍了一个视频,就是说美国人都不吃转基因,都吃有机食品,这个错误我都知道。我每天吃的玉米什么的都是转基因的,百分之九十多的玉米都是转基因的。我上次碰到一个人是在石家庄搞房地产的,那赚了钱之后,他在那开了个酱油场,他说除了李锦记的酱油公司,他要把在做的酱油卖给李锦记。李锦记大家都知道,做调料的,他说他需要所有大豆做酱油的都不要转基因的。就他公开,别的任何地方都没说不能用转基因材料,都无所谓,他也告诉我,他说他们这个要去买非转基因的大豆。在美国是很困难买到的,如果买到,也是要比非转基因的贵一倍,就比如说是30块钱的转基因的大豆,那你要非转基因的要60块。就举个例子来说,就大概一公斤的。现在这个关键是,大众不了解转基因,他们把转基因都魔化了。所以我觉得我们这些受了高等教育的,尤其学科学的,应该普及这样转基因的知识。这几年的话,越来越多的科学家开始意识到这个问题,因为甚至我们的老师,我在兰州大学,我的老师,有一次出来吃饭,他就给我讲,转基因吃不得啊,吃了以后,几百年以后,我们可能就绝种了。他还说的非常非常肯定。实际上这些老师退休好多年了,他对转基因也就基本上不了解,所以他这种往往就是一个舆论的话,把它妖魔化了以后,就很难再把它纠正过来。我自己的态度是要相信科学,如果科学证明它没问题,那它就确实没问题,你相信谁?我们人类从完全的游牧变成定居,这个植物、动物从完全没有驯化的变成驯化的。在这个过程中,我们以前吃西红柿吃螃蟹的人,那不都是吃了之后第二天发现还活着,是可以吃的。因为他会去尝试这个,一百年以后到底有没有影响,没有人是清楚的,所以这种东西不要去相信它,它都被妖魔化了。你说谁吃了这个东西,第二天一点反应都没有,我吃了这个东西可能一百年以后会有反应,就说下一代会有反应,你怎么去证实。另外你刚刚说的这个向水性的事情你可能理解错了,向水性的反应并不是说这个水很臭,它指的是土壤里的水不均匀。有些土壤水分稍微充足一点,像你那种泡在水里,完全是水的环境里,我们说的是一个在干旱,有点潮湿的土壤在干旱的土壤里面,这个根是往下,有水的方向生长。这个工作为什么有意义呢,因为即使再干旱,实际上水不能说没有,只是在地底下,往下挖的很深的地方还是有水的,有向水性的根长得比较深,容易找到这些水,使植物能够度过这种干旱的环境,能够活下来,所以这种根为什么有意义。而你刚才说的泡在水里面,长在空气里,跟我们现在说的研究就没有太大关系。

主持人:谢谢这位同学的提问。请想要向黎家教授提问的同学举手提问。

问:黎家教授您好,我是研究生,我现在做的课题是细胞力学方向的。现在我的老师让我做的课题是跟激素有关的,植物是有六大激素,我现在要用激素去影响,去悬浮细胞,本来像植物的这种抗逆性,它在干旱、斜坡上,它可能就强倒伏,跟植物细胞的力学有关嘛。我想问一下您对植物激素,植株的力学性或者说从他对单细胞影响的这方面有什么看法。

答:我完全没做过这些东西,不过我的理解是,你想做的悬浮细胞是跟细胞壁的加固有关的。

问:对,我就是想通过单细胞的层面去模拟获表征整个植株,我不知道单个细胞能不能代表整个植株的变化,因为单个细胞状态跟一个完整的整体有的时候有很大的区别。

答:要是我是你的话,我肯定不会从单个细胞开始做。在哈佛大学实验室,很多人都是用problem past做的,就是去掉了细胞壁区做实验,做的很快,发表了很多SCI上的文章,但是后来很多不是完全能存活的结果。所以的话,你搞科学研究,可以选择一个单细胞做,但是它的可靠性,最终还是要回到整株植物去做。因为他除了外界环境因子以外,它还可能受到一些邻近细胞的影响,所有如果有条件的话最好不要用游离的细胞来做,还是要用整个植株的来做。因为做植物的话它很简单,转基因是一个很简单的事情,实际上一个植株简单的周期只有六周的时间。有人告诉我要三四个月,其实我们说的一代到另一代指的是一颗种子下去以后你收到的第一颗能够萌发的种子,这个就是一代。实际上只有六周时间就可以收到第一粒种子,可能整个植物看起来还是绿绿的。但是它下面已经结了一颗种子了,我们就把这个叫做一代。这个很简单为什么要用这个整个(植株)去做,这样做的话不会存在一种假象。

主持人:谢谢这位同学的提问,请还有问题想向黎家教授请教的同学举手提问。

问:教授您好,刚刚在开始的时候听到您关于生命科学院的学科介绍。因为我是学生态学的。所以我想了解一下生态学有哪一些分支,然后您说有一个国家重点实验室,我想了解这个主要是做什么的研究。

答:谢谢谢谢,这个学生注意的非常好,我们的生态学在以前有四个研究所,有四个大的研究方向。第一个是农业生态。就是干旱农业生态,在西部地区你要知道农业都是干旱农业,也就是没有灌溉,靠天,天下雨它就有水,不下雨就没水,这就是干旱农业。我到西部去考察的时候发现当地的老百姓还是很艰苦的,每家每户都挖了很多地窖,地窖一般都有一个斜坡让水流到那个地窖里面,来储存天下下来的水。平时怕灰尘掉到里面去,就用一些东西盖着,下雨的时候弄开来让水流进去。有点地方要灌溉也是用这样的水。黄土高坡也都是不灌溉的,都是干旱农业。兰州大学的干旱农业实际上从八十年代就开始了,我们当时就有一个国家重点实验室,就有一个很有名的教授赵松岭教授。他非常能说,那个时候说动了江泽民那些人到我们那里去访问,所以后来成立了一个国家重点实验室来专门研究生态尤其是干旱农业。那么这是一个干旱农业。另外还有一个分子生态(学),我们那里主要做的是和地理学植物学一起,看那些植物动物的进化、迁移以及物种与物种之间的关联。分子生态主要是通过一些码科技来看两个种群之间有什么关联,它的进化程度啊等等。这个团队主要是我们的刘建全教授为主的一个团队,曾经把西部地区的胡杨整个的序列进行测序。另外把这个牦牛,因为西部有些是高寒地区,这个牦牛跟我们的黄牛不太一样,它能够在海拔高低氧的地方存活,它可能有适合高寒低氧的基因,他就做这方面的工作。这是第二个,第三个就是我们的理论生态。兰州大学的理论生态应该是我们整个国家的一个特色,理论生态是兰州大学的一个强项,兰州大学有一个很强的领域,就是在做理论生态这方面,建造一些计算机模型等等。还有一个就是我们的草原生态。兰州的周边地区,尤其是兰州,并不是你们那样想象的那样,我们的甘肃,不是想象的那样完全的一毛不拔。比如甘南草原是非常美的,是中国最美的一个草原。那个在我们所谓的九寨沟,九寨沟靠北一点,九寨沟是四川和甘肃共享的。那个地方是真的非常美的,天高云淡,非常美丽。我们有一个这样的研究所,专门在研究我们的草原生态。比如说放牧过渡怎样破坏生态,破坏生态以后我们怎么恢复草地的生态。就是研究这么一些东西。所以总的有这么四大方向。

生态还是一个比较广泛的课题,这个基本上是植物生态。我们还有动物生态学,动物生态学主要是这些老师在研究这些鸟类。鸟头的研究就在兰州大学,鸟类学的这个鸟类学会的理事长刘乃芳老师也是在我们兰州大学,那个老师退休后就不知道了。还有我们的环境生态学,环境微生物学,当是我是想除了发展这三个学科群以后,再加上这个环境微生物,但是这个环境微生物学教授比较少。所以我们现在把这个叫做“3+1”的学科模式,环境微生物主要是一些教授在研究.以前在兰州这个地方,污染也比较严重,现在兰州的污染治理治理的比较好,实际上有很多特殊的群落,微生物群落。那这些微生物怎么样用于治理这个环境污染这个问题,比如把一些生物垃圾通过还原降解的方法把它还原等等,实际上跟很多这个环境治理有关的我也把它归于生态的范畴。大概有这么些学科。

主持人:谢谢这位同学的提问,再次感谢黎家教授的细心解答.由于时间关系,我们本次科学论坛的问答环节就此结束,下面有请我们的工作人员呈上题词本,为我们题词留念。

我们本期的科学论坛到此结束,感谢各位同学对我们科学论坛的大力支持,下期论坛我们不见不散,再见。

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