育一株“青春”大白菜

刘一颖

2023年春节刚过，山东农业大学国重楼8楼的蔬菜生殖机理及育种应用实验室，就迎来了博士研究生杨琳、惠基运和硕士研究生杨柳、吴晓宇、崔晓爽。虽然当时距离开学还有20多天，但他们提前回到学校，进行授粉试验。

1月26日凌晨，国际学术期刊《自然》（Nature）在线发表了他们所在的段巧红教授团队的最新研究成果——揭示了大白菜等十字花科蔬菜通过调控柱头活性氧水平以维持种间生殖隔离的分子机理，并研发了打破远缘杂交生殖隔离的育种技术，成功获得了大白菜的种间、属间远缘杂交胚，开辟了远缘杂交育种的新思路和新途径。

五年来，这支成员平均年龄27岁的科研队伍，潜心研究大白菜关键育种技术，用理论创新和技术创新为中国蔬菜种质创制和新品种培育奠定基础。“党的二十大报告提出，增强自主创新能力。我们科研工作者要大胆尝试，勇于攀登科技高峰。”山东农业大学园艺科学与工程学院教授、博士生导师段巧红说。

“太阳刚出来，就要赶到试验田”

做十字花科蔬菜育种与有性生殖机理研究，季节性困难是个大问题。新学期伊始，段巧红来到实验室，开始为育种工作做准备。一年之计在于春，蔬菜更是如此。春季涉及性状调查、授粉和收种等多个环节，稍有不慎就会错过大白菜育种的黄金时节。

“白菜长得慢，开花需要三个月。虽然我们通过设施农业，一年能种出多季白菜，但春天白菜花开得最好，也是做实验的最佳时节。”为保证充足的实验材料，段巧红团队每三个星期要种一批白菜，每批200多株。他们在总结秋冬实验成果的基础上，把重要的或需要扩大规模的实验放在春天。“每年春天，太阳刚出来，我们就要赶到试验田，抢抓有利时机采花、授粉，时间紧、任务重、劳动强度大。但大家从不抱怨，只想着抓紧时间工作，把握大好春光。”段巧红说。

实验室里，大家各自忙碌，偶尔低声交流。杨琳说，专业上的收获和成长让自己的学术信念更加坚定。“团队凝聚力特别强，大家一起努力拼搏、攻坚克难。”她告诉记者，只要段老师没有外出参会，即使是周末也和大家泡在实验室或试验田；团队教师黄家保常常凌晨一两点才走出实验室。

功夫不负有心人。五年内，段巧红团队三篇科研论文登上国际重量级学术期刊。2020年3月，《自然》主刊发表团队科研成果，揭示了被子植物阻止多个花粉管进入胚珠的分子机制，在分子与生化水平上解析了被子植物有性生殖机理；时隔仅一年，2021年5月，《当代生物学》在线发表了团队的最新成果，证实了活性氧是维持大白菜自交不亲和的必需因素，解析了植物抑制自花花粉以防止“近亲婚配”的分子机制。“最新的学术论文也是基于此前研究，进一步探索的成果。”段巧红说。

“试错成本太高”，也要敢尝试

1996年出生的杨柳正在安排实验计划。加入团队三年，她感触最深的就是，团队对青年给予充分的信任与支持。“段老师常鼓励我们大胆动手，只要对实验进展有帮助，即使药品、材料或者仪器贵重，也都支持我们尝试和利用。”

蛋白的亚硝基化实验，让杨柳印象深刻。一个亚硝基化检测试剂盒近5000元，只能做10次。“比起实验经费，更珍贵的是时间。实验所需的拟南芥柱头，准备起来费时费力，需提前一天去雄，一次收集近500个，实验结果近一周才出，试错成本太高。”杨柳说，“在老师的指导下，我们做足准备，历经两个月，终于成功了。”

党的二十大报告提出，努力培养造就更多大师、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才。作为团队带头人，段巧红给予大家充分的自由和空间，但前提是必须有所创新，“科研必须要创新才有价值，不是简单地把别人的东西拿过来重复。”

对实验成败，段巧红团队有着清晰冷静的认识。“做实验是学习成长的过程，失败也有可能是创新的开始。”吴晓宇告诉记者，“团队进行某项实验，倘若一位同学失败了，老师会请另外几位同学也来试试，看看是否还是失败。即使实验成功了，也要再试试，找到成功的因素。”

去年寒假，因无法按时返校播种，学生担心不能及时获得充足的植物科研材料。为了让学生全身心投入学术研究，黄家保每天穿梭在实验室与大棚之间，按照每位学生的需要播种、育苗，并及时向他们“汇报”植物生长情况。2018级博士研究生张丽丽说：“如果不是老师‘出手相救，我的科研进度至少要推迟一年。”

“扛起这面大旗，是我们的使命”

提到大白菜研究，绕不过山东农业大学教授李家文。自20世纪50年代开始，他对大白菜的生长发育周期和生理进行科学研究，系统地阐述了大白菜生长发育和栽培技术的关系，被视为中国大白菜理论研究的奠基者，有“中国大白菜教授”的美誉。

“如果没有李教授这面大旗，我可能不会如此堅定地选择大白菜作为研究方向。扛起这面大旗，是我们的使命。”段巧红说，自己出国做博士后研究，是为了更好地了解学术前沿，掌握科学方法，回国开展学术攻关。面对国内多所高校和科研机构抛出的“橄榄枝”，2017年底，她毅然选择了山东农业大学。

“当年，我7月底到校，8月初上班，使用经费和仪器设备在合规的前提下，一路绿灯。实验室很快就建起来并投入使用。”她特别提到，科研方向的选定，得到了学校的大力支持。“经过充分讨论，选择在十字花科蔬菜作物的有性生殖领域开展研究，继续围绕我博士后期间的课题‘花粉与雌蕊相互作用调控植物受精过程的分子机制进行探索。”

随着副教授黄家保、曹芸运加入研究，三人在十字花科作物自交不亲和、远缘杂交不亲和方面分工协作，团队研究快速有序，不断向前推进。如今，团队把目光聚焦于新的目标：开展作物种业基础研究，联合上中下游不同育种单位开展良种联合攻关。

“党的二十大报告提出，突出原创，鼓励自由探索。希望通过我们的努力，研发出真正促进蔬菜产业发展的有效手段和工具，尽快实现从‘0到1的概念突破和从‘1到100的应用转换。”这是段巧红和团队青年科学家的梦想。

编辑/刁艳杰

Cultivate a Cabbage of “Youth”

Before the beginning of a new semester， at 8：00 AM， PhD students Yang Lin and Hui Jiyun， along with postgraduates Yang Liu， Wu Xiaoyu and Cui Xiaoshuang arrived at the Vegetable Laboratory for Reproductive Mechanism and Breeding Application on the eighth floor of the Guozhong Building， Shandong Agricultural University. Though there were over 20 days left before a new term began， they had returned to school ahead of schedule for pollination testing.

In the small hours of January 26， the international academic journal Nature published online the latest research finding of their team led by Prof. Duan Qiaohong， which revealed the molecular mechanism of the Brassicaceae including Chinese cabbage that maintains inter-specific reproductive isolation by controlling the ROS（reactive oxygen species） level of stigmata. Besides， they researched and developed a breeding technique breaking the reproductive isolation of distant hybridization， successfully obtained the inter-specific and inter-generic distant hybrid embryos of cabbage， and put forward a new idea and approach for distant hybridization breeding.

Over the past five years， the research team， with an average age of 27， has been concentrated on studying the key breeding technique of cabbage， and utilizing theoretical and technological innovation to lay a foundation for germplasm creation and new variety cultivation of Chinese vegetables. In March 2020， the teams research finding was published in a regular issue of Nature， which revealed the molecular mechanism of angiosperm preventing multiple pollen tubes from entering an ovule， and analyzed the sexual reproduction mechanism of angiosperm on the molecular and biochemical level； in May 2021， Current Biology published online their latest finding， which confirmed that ROS is a necessary factor for maintaining the self-incompatibility of cabbage， and parsed the molecular mechanism of plants inhibiting self-flowering pollen so as to avoid “inbreeding”.

“The report to the 20th CPC National Congress proposes improving the capacity for independent innovation. As researchers， we should make bold attempts， and strive to climb the peaks of science and technology，”said Duan Qiaohong.