踏石留印，十年一剑——访《科学》论文第一作者陈文康和张璇

2022年3月25日，中国农大杨小红教授团队成功在《科学》杂志发表研究论文。论文发现了可以同时控制玉米和水稻产量的关键基因，为国家粮食安全提供了重要的科技支持。持续18年的科研“长跑”，几代农学人接力传承为实现这一重大突破，不断激扬梦想、追求卓越，在探寻科学、追求真理的道路上孜孜不倦……为挖掘论文背后的故事，汲取奋发的精神力量，采访小组对论文作者进行了专访。

问：2004年，杨小红老师团队就已经开始了玉米穗行数基因克隆的研究，请问你们为什么会选择参与该研究？从什么时候开始参与该研究？

陈文康：在研究生面试的时候就跟杨老师进行了一些交流，杨老师根据我们的兴趣和性格，设置了相应的科研计划。我从2012年硕士一年级时跟随杨老师开始了该课题研究，刚开始并不确定能不能做，仅按照杨老师的安排慢慢摸索，后来发现自己适合做这个课题，加之求知欲的驱使也想搞清楚问题的本质，索性就探究到底。

张璇：我从2014年加入杨老师课题组，那会研究生保送时，田丰老师把我推荐给杨老师，杨老师跟我简单地聊了一会，就欢迎我加入实验室，唯一的要求是大四的毕业设计换到杨老师实验室做，以便提早进入实验室熟悉相关研究。那会也没有太多的想法，但经过杨老师的讲解感觉还是非常有意思的研究方向，所以从大四上学期就开始参与该课题的研究。加入实验室之后发现该课题是实验室急需突破的研究方向，也是实验室多年来深入研究的难题。虽然杨老师有时候也跟我们说，如果能做出来，可以往顶级期刊冲冲，但实际上我也并不确定这项研究最终能取得如此大的成果，还是决心尝试。每次取得一些进展，每次做出一个实验来，感到非常欣慰，就这样一点点激励自己，一直往下走。

问：我们看到，论文在线发表后外界给与了高度评价，甚至央视还进行了重点专访。你们看到论文正式发表后是怎样的心情？

陈文康：2月24号文章接收后，杨老师就在第一时间告诉我们这个喜讯。第一反应是终于了却了多年来的一件心事，但是情绪还相对平静的，因为后面文章的矫正还需要不少工作。期间，杨老师也让我们帮忙准备一些新闻素材，例如在线发表的前一天Science news记者Erik Stokstad给我们发邮件问一些相关的问题，但那会还是没有想到后面大家的反响会这么热烈。看到这些报道之后，我们既惊喜又激动。多年来的努力和坚持终于得到回报和肯定，也坚定了我们在科研这条路上继续走下去的决心。

问：在该研究过程中遇到最大难点是什么？最后是如何解决的？

陈文康：主要集中在实验方面。由于研究涉及到的很多实验操作和设计思路对我们而言都很陌生，是一个巨大的挑战。为了解决这个问题，我们反复询问同行，一步步摸索，扎实掌握实验操作，听取别人的建议，灵活转变实验思路，比如将问题分为两步，先解决第一步，需要长期解决的作为第二步。在杨老师的指导下，我们还到其他课题组，甚至还到其他学校学习拜访，不断优化自身实验技能和拓展实验思路。

陈文康：我在实验方面主要困惑于功能位点的挖掘：直到现在仍不确定具体是基因上游哪种变异导致了穗行数的变异，以及上游调控因子是什么。在寻找了一年多的功能位点之后，最后用启动子瞬时表达实验验证了上游1.2kb区间的启动子和5’UTR的变异导致了穗行数变化，推测可能是整个1.2kb区间的变异共同导致的，不一定是其中的一两个，该研究目前也仍在继续。

张璇：我在实验方面的难点主要在解析基因参与的分子途径：基因编码的是WD40蛋白，在仔细查阅了该基因家族的相关文献，并和杨老师讨论后认为这个基因通常会作为一个蛋白互作的骨架，但该家族已知基因参与功能较多样化，虽然最终也验证了其中一个与之互作的蛋白，但具体参与的分子途径仍未被完全解释清楚。此外，该基因在各个组织中表达量都比较低，导致许多实验如原位杂交、GFP荧光成像实验等都没有成功。但我相信，随着分子生物学技术的发展，我们最后还是可以搞清楚的。

问：文章在Science的成功发表，这样的成绩十分不易，请为我们介绍一下你们的实验历程？

陈文康/张璇：在我们研究过程中，实验前后历经十年。在杨老师的安排下，研究成果一点一滴积累，研究进展一步一个脚印推进。2012年-2014年，重组自交系群体的表型和基因型鉴定，QTL定位，精细定位材料的准备以及初步的精细定位；2015年，进一步的精细定位，提名候选基因，在双亲中重测序；2016年，候选基因Mutator突变体的表型鉴定，CRISPR/Cas9载体和超表达载体的构建，候选基因的表达分析、选择分析，酵母双杂文库的筛选；2017年，玉米基因CRISPR/Cas9技术获得的突变体表型鉴定，超表达材料的表型鉴定，扫描电镜的观察；2018年，水稻同源基因的CRISPR/Cas9技术获得的突变体表型鉴定和超表达材料的表型鉴定，玉米两个环境的田间产量试验，启动子原生质体瞬时表达实验；2019年，玉米基因亚细胞定位、酵母双杂、烟草萤火虫荧光素酶实验，玉米第三个环境的田间产量试验，水稻基因的表达分析、选择分析；2020年，玉米遗传学互作，水稻田间产量试验，水稻基因的酵母双杂和烟草萤火虫荧光素酶实验；2021年，文章投稿，野生稻材料的搜集和二代测序，测序数据的初步处理，文章修改。

问：你们认为哪些因素是该研究成功的关键？

陈文康：研究取得成功是多个因素决定的，主要有以下方面：一是对老师的信任，遵照老师的指示，认真思考并执行。我们有不同想法随时和老师沟通，寻求统一思想。在我们研究过程中，起初也和许多研究生一样，有半年多的时间跟着师兄师姐学习基本实验操作和做课题。蔡立春师兄毕业之际，杨老师就让我接手这项研究，但一开始并未想到最后能取得如此成果，仅仅只是做好自己的事，按照和杨老师一起制定的计划认真完成。二是心态的稳定。在研究过程中，心态曾多次濒临“崩溃”，比如延期、疫情等对于研究工作的干扰，很多次杨老师都鼓励我，让我坚持下去，走到这一步已经不容易。跟杨老师聊天后，每一次通过自己的心态调整，重新振作，寻找解决方法，常言道，办法总比困难多。三是对科研的热爱之情。杨老师更多的要求或者希望我们自觉于实验课题的推进，有对科研的热爱。有了热爱，才能忘乎所以地坚持与投入，才能积极主动去探索。除正常的休息娱乐活动外，我们几乎都会在实验室，长此以往，坚持的动力就只能来源于对于科研不灭的热情。四是善于团结合作。这项研究在杨小红、李建生老师的指导下，工作上我们相互协调，分工合作。比如到了田间实验比较多的时候，多由我负责，而室内实验由张璇负责，而不耽误课题的正常进行。对于老师提出的要求任务，两人经常协商均分，实验过程中也会相互帮助，督促。印象最深的是，第三次修改文章时，需要写一页的小结（One page summary）以及补充方法的小结,工作量还是不少的，但杨老师就跟我说，你先把海南地里的活先做好，初稿和图她和张璇先整，然后你晚上抽时间再一块看一下。五是中国农大完备的实验平台（国家玉米改良中心、植物生理学与生物化学国家重点实验室、作物功能基因组与分子育种研究中心平台等）和雄厚的师资力量，这也是该项研究成功的关键。

问：现在很多硕博士毕业生面临着直接找职位还是继续从事研究工作的选择。请问你们当初在硕士、博士毕业怎么选择？如今毕业是继续从事研究工作的吗？你们对即将从事科研工作的毕业生有没有什么建议？

陈文康：2013年，我到硕士二年级可以转博的时候就想继续深造读博，但那会杨老师没有博士名额，只能一边等待博士名额，一边继续课题。这几年的研究经历，我从没想过外出求职或者从事科研之外的工作，从一开始就下定决心做好这一件事。我对自己的性格很清楚，知道适合什么工作，所以在研究过程中碰到困难，最后文章投出成功与否，我都很清楚会一直坚持科研之路，目标非常明确。

张璇：我和文康师兄想法一样，根据自己的性格，合理规划擅长的事，现在博士即将毕业也会继续沿着科研的道路不断前行。杨老师在我们指导的过程中，也会根据我们的长处和想法结合考虑，为我们制定研究方向，因材施教。根据我的经验，在初涉入研究领域时，尽早明确目标，根据自己所长，合理规划未来的选择，大胆去做，努力尝试。

采访人员：秦少林 张奚晨  殷鹏飞  田金翔

文字整理：秦少林

责任编辑：张莹