“小团队”书写农业“大文章”——记西南大学生命科学学院含弘研究员孟姜果

郑 心 卫婷婷

孟姜果

“我很喜欢在这里的工作状态——‘五六个人、七八条枪’的团队规模，以及团结一心、携手并进的学术氛围。”尽管刚刚来到西南大学，生命科学学院含弘研究员孟姜果却已经初步完成了采买设备、引进人才等步骤，建立起了自己的科研“新天地”。“我是个急性子，人生信条之一就是‘快’，下决心快、招人快。毛主席曾有言称‘一万年太久，只争朝夕’，我深以为然。但只有两件事我想慢下来，一是团队人才培养，我不盲目追求团队多么壮大，只希望能像我的恩师杨维才院士及李红菊教授一样，在教育的入口做到‘有教无类’、过程中做到‘因材施教’、出口做到‘人尽其才’，不辜负学生对我的信任；而另一样需要我平心静气的，就是我甘愿为之奋斗毕生的科研工作。”

相较于生命科学领域其他学科，植物学研究的科研周期较长，因而出成果的周期也随之延长；植物繁殖研究更是以其“创新难、观测难”的实验痛点“劝退”了许多坐不住“冷板凳”的年轻人，“举例来讲，我们需要去观测活体的超分辨结构，而非制成的标本。标本不会动，但活体会持续生长，曾经我也为此大伤脑筋”，孟姜果说。但最终，满室的绿意与加快建设农业强国的担当还是留住了他。在他眼中，这些纤细柔弱的草木植物好似一条条看不见的通道，在时间的两端完成着启发与接引。

勤耕则获，善思乃聪

最初，孟姜果一门心思想做一名救死扶伤、悬壶济世的医生。得益于高中时很不错的理学成绩，当他看到与“生命科学”等相关的专业时，便胸有成竹地填写了志愿表。而当他真正走进兰州大学的校门时才发现，虽然生命科学和医学同宗同源、休戚相关，但终究还是有所区别。医学研究健康与疾病，而生命科学则研究几乎一切生命现象。令孟姜果庆幸的是，他在坦然接受转变“赛道”后，在对生命这种开放系统的好奇探索中，迸发出了极强的热爱之情。

蓝图既已绘就，更应奋起扬帆。2015年，孟姜果前往中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称“遗传发育所”）进一步挑战自我，在攻读更高一层学位的同时，切实展开了自己的研究生涯。而他与杨维才院士和李红菊教授的邂逅，也源于此处。

与二位前辈相遇直到如今也被孟姜果盛赞为“最幸运的事”，杨院士的博闻强识、李教授的和蔼可亲，与二位学者共同的治学严谨深深影响着他今后的工作。“现在我还记得第一次被杨院士批改开题报告时的不安和局促。虽然他什么也没说，但落在纸上的每一笔，每一份对标点、格式等细小地方的关注都在身体力行地教给我‘精益求精’的道理。”前辈的垂范使孟姜果决意加强对自身发展的完善，在这样的“策马扬鞭”之下，关于花粉管导向研究的成功水到渠成。

在相关依托项目中，孟姜果发现定位于花粉管质膜上的MLO5/9可通过调控钙离子通道蛋白CNGC18的质膜定位，间接地影响花粉管尖端胞质内的钙离子的动态浓度变化，从而导致花粉管导向的异常。此成果一经发现便受到了《自然·植物》（Nature Plants）的青睐。此外，他得出的关于“定位在花粉管内质网膜上的SUN3/4/5，能识别LRR-RLKs蛋白的L R R结构域并调控其分选过程，从而影响花粉管的生长和导向”这一观点，目前也已顺利发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

“这仅仅是开始。”孟姜果说。诚然，勤耕则获，善思乃聪，自我革命贵在高度自觉、久久为功。“欲事立，须是心立。”作为新时代的科研者，他深谙须坚定理想信念、筑牢信仰之基的行路方针，“我只须一直心无旁骛，朝我热爱的方向不断走下去”。

秉毅守志，学思践悟

2023年7月，孟姜果离所前身处的科研团队在《细胞》（Cell）期刊发文，回答了一个百余年来遗留的生物学问题，即植物受精失败后，如何“自救”以确保繁衍？答案概括起来有些不可思议——“暗度陈仓”，但实则与植物的天性密切相关。

自然界中，繁衍是植物生存的终极目标。开花植物或被子植物是植物界的最大家族。它们适应性地演化出一整套环环相扣、精妙绝伦的信号机制，以确保受精和结实，同时也为人类提供了赖以生存的重要口粮。其中，被子植物有着独特的双受精生殖模式。大部分被子植物的胚珠里都含有4类细胞：2个助细胞、1个卵细胞、1个中央细胞和3个反足细胞。花粉管携带的一个精细胞会与卵细胞融合形成受精卵，另一个精细胞与中央细胞融合形成胚乳，胚乳会滋养受精卵，它们被包裹在种皮内，随着果实一起发育成熟。早在1904年，科学家就发现植物在受精失败后，胚珠会吸引额外的花粉管送来新的精细胞实现“自救”。但这个过程是如何发生的，百余年来一直悬而未决。

得益于过去20年植物分子生物学的迅速发展，有初步研究结果称，助细胞在其中发挥着关键作用——当花粉落在柱头上形成花粉管后，助细胞会分泌信号吸引在母本组织中生长的花粉管到珠孔后凋亡，然后花粉管定点爆裂，将两个精子释放到珠孔内。这就意味着，当两个助细胞都发生突变缺失功能时，这个精密运行的信号机制在理论上就会“罢工”，不再繁衍果实。然而，自然界中有些植物，如白花丹、鸡娃草等，没有助细胞却依然能够受精结籽。孟姜果所在团队正是通过生物技术在实验室清除拟南芥胚珠的助细胞后，发现它们依然可以实现受精，从而想到其关窍就藏在中央细胞里。

作为形成胚乳的前体细胞，中央细胞的功能机制一直是植物有性生殖领域研究的热点和难点。2007年，杨维才团队发现中央细胞也会参与吸引花粉管过程，但能否直接吸引花粉管却并不知晓。

于是，为了解释这些基因的潜在作用，孟姜果所在团队对中央细胞进行了“抽丝剥茧”式的研究。他们从中提取了97种候选小肽分子，将其在植物体外做成“凝胶珠”，一个个做花粉管吸引测试。结果发现，有两个小肽SAL1和SAL2具有较强的花粉管吸引能力。

植物体内的实验表明，当助细胞发生缺陷或突变的花粉管被破坏时，SAL1/2可以被定向分泌到胚珠珠孔，到达株孔外的株柄，直接结合到花粉管的质膜上，引导花粉管到达胚囊。研究团队对拟南芥的近缘物种琴叶拟南芥开展了类似研究，得到了同样的结论。“这些结论说明中央细胞通过分泌SAL1/2，可以直接参与植物的受精补偿机制，而且这种机制在自然界可能很普遍。”孟姜果解释道，这一研究为了解一些助细胞缺失植物的存活和繁衍提供了演化线索。成果一经发表便引起了学界的广泛关注，还有国际期刊的审稿人称“这项研究意外地发现了中央细胞的一个功能，这一候补机制对于依赖动物授粉的植物物种尤为重要”。

最终，孟姜果以高分答卷为自己在遗传发育所的9年研究生涯画上了句点，也以入选“青年托举人才项目”为到西南大学开启研究新篇开了个好头。虽然孟姜果对于培养自己的沃土仍存万般眷恋，但他同时坚信“人生价值在于逆水行舟，好男儿当志存高远”。因此，扎根国家西部地区，致力面向应用开发更前沿技术成为他的人生新目标。下一步，他规划要将自己的眼光放得更加长远，研究对象不仅要聚焦“抬头即可见”的高大乔木，还要将玉米等农作物纳入考量，力争扭转世人眼中“西部贫瘠”的刻板印象，让脚下的热土变为一片沃土。

“纤纤不觉林薄成，涓涓不止江河生。”一颗种子的生命力是有限的，但千千万万颗种子就有可能成就良田。一个小团队的力量也是有限的，但业内万千学者联合起来就可探索出更多的科研创想，解决更多的农业实际问题，描绘更多科学报国的生动图景。而孟姜果和其年轻团队的创新故事还在续写。