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校友风采|生命开元最新官网下载2006级校友柯小龙最新研究成果在Science上发表!

时间:2023-02-13     浏览次数:

近日,华中科技大学2006级生物技术专业本科毕业生柯小龙以第一作者身份完成的论文发表在Science期刊上,其最新研究成果是在根瘤中发现了新的能量感受器,这项突破性成果将有助于人类对植物进行“改造”,为高效固氮作物的分子设计提供新的思路。

柯小龙于2006年考入华中科技大学,就读于生物技术专业。本科毕业后在武汉大学硕博连读,2018年博士毕业在华中农业大学、河南大学开展博士后工作。此次成果发表也是他所在的河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路团队时隔一年后的又一篇Science文章。

一、重大突破!发现了新的能量感受器

大自然的鬼斧神工总能创造很多奇迹,比如存在于微生物与植物间的奇妙设计。为了生存,微生物与植物结成“盟友”,比如根瘤菌与豆科植物“牵手”,创造出一个全新的植物器官——共生根瘤。在泥土之下埋藏着探之不尽的奥秘。这些生活在豆科植物根上的一颗颗根瘤,看起来毫不起眼,却大有来头。它们就像是一个个天然的微型氮肥加工厂,持续不断地为植物提供生长所需的大量氮素。这是豆科植物独有的共生固氮系统,是水稻、玉米等其他作物羡慕不来的“超能力”。

在根瘤中的共生固氮,是自然界生物可用氮的最大天然来源,贡献了60%以上的陆地生物固氮量。有了这个能力,便可把空气中的氮气转化为可被植物吸收利用的氨,从而避免因过度施用工业氮肥导致的土壤板结和水体污染等问题。

植物提供的光合产物是共生固氮最主要的碳源和能量来源。因此,根瘤的固氮能力需要与豆科植物的碳源和能量水平相协调,以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗和保证豆科植物在不同环境下的正常生长。然而,豆科植物是如何分配碳源和能量水平从而调控根瘤固氮能力的,其中机制一直是未解之谜。

“我们在根瘤中发现了新的能量感受器,它们可以直接感受植物细胞的能量状态。这个发现意义重大,因为在动物里AMPK等能量感受器的研究十分普遍,但在植物里还鲜少有相关报道。”柯小龙在接受《中国科学报》采访时说。

所有生物的生长都需要能量。柯小龙表示,有了能量感受器,可以有助于解析能量以及特定的调控机制,从而加深对生物体如何运作的理解。这种能量感受方式不同于动物细胞,该机制使豆科植物可以在生长环境改变时,依据其体内碳源的可用性及时调整根瘤固氮效能,从而维持植株体内的碳氮平衡,以适应周围环境的变化。

这项突破性成果将有助于人类对植物进行“改造”,为高效固氮作物的分子设计提供新的思路。


二、首投被拒稿,如何再顺利接收?

投稿之前,文章经历了漫长的“打磨”阶段。

“回望最初撰写文章时的思路,已与最后定稿发生了翻天覆地的变化。”柯小龙说。

第一稿完成得很快,但一开始的很多内容都已被删掉。“王老师是一个精益求精的人。在他的指导下,我们反反复复不断对内容进行扩充,前后修改了十几稿,中间也补做了很多实验。他对文章的整个研究思路做了梳理、重新提炼和升华。”


在柯小龙看来,撰写文章的过程也是对自己研究思路的重新审视和反思。经历了这个阶段,会对自己有很大的提升。
一切准备就绪。2022年5月份,文章第一次投给Science,6月下旬收到了编辑的回信,文章被拒。

总共有3位审稿人,其中2位审稿人给出了正面的评价,只有1位审稿人的看法是负面的,但他提出了很多意见。

“在从头到尾仔细阅读了审稿人的意见后,我们并不气馁,反而是有信心的。”柯小龙表示,“我们发现,有很多意见是能够回答的,需要补充一些实验来进一步证明我们的结论。这些也确实能够让文章的论据更充足,让我们的文章更具说服力。”

按照审稿人一条一条的意见,研究团队开始逐个补做实验,他们为此还做了相应的计划,列了详尽的时间表。这些实验非常关键,是决定能否二投成功的敲门砖。“我们花了两个半月时间补做实验。王老师又花了大概半个月时间对文稿进行更加严谨地修订。”柯小龙说。

在2022年10月初的时候,研究团队进行了第二投。这一次再也没有任何阻碍,编辑对研究成果很是满意,文章很快被接收,并于12月2日在线发表。


三、因为性格原因,选择了科研这条路

“我是一个性格比较内敛的人,相比于那些热络的工作氛围,我更喜欢沉浸在静谧的实验室空间里。”柯小龙如此评价自己,他选择科研这条路,完全是性格使然。

做科研带来的每一次惊喜也在冲击着他的神经。“每每发现一个新的未知的东西,我都会感到兴奋不已,那种‘获得感’令人陶醉。这些感觉恰恰才是科研的魅力所在。”

能走上一条自己喜欢的路,柯小龙认为自己是幸运的,但过程却也是蜿蜒曲折的。

2006年,柯小龙考入华中科技大学,就读于生物技术专业,大学四年接触掌握了一定的专业基础知识。后来,他前往武汉大学进行硕博连读,在导师的实验室里从事模式植物拟南芥的生殖发育方面的研究,才算是真正开始接触科研。

怀揣着美好梦想的他,开启了人生中的第一个课题,并为其倾尽全力。然而,他用3年时间都在做的这个课题,最后因为种种原因无疾而终。“那是我最痛苦、最艰难的一个阶段,每天都顶着巨大的压力在生活。”尽管出师不利,柯小龙并未放弃这项事业,他很快调整好状态,重新投入到了新的课题。

2018年博士毕业后,柯小龙对自己在读博期间并未获得满意的成绩而心有不甘,于是他想找一份博士后的工作,继续磨练。最终,在华中农业大学的官网上,一则王学路教授发布的招聘公告抓住了他的眼球。“王老师的团队主要从事大豆研究,我感觉做作物可能比做模式植物更有意思。”于是,柯小龙迅速投出简历,并顺利通过面试,成为了大豆研究团队中的一员。“实验室的氛围很好!”这是柯小龙初入团队的第一印象。“当时,王老师带着我在实验室转了一圈,里面的人要么在看文献,要么在做实验,一切都是井井有条的。而且有问题可以随时向大家请教。”

2019年12月,柯小龙又跟随王学路“跳槽”来到河南大学,继续在大豆生物学及其共生固氮领域不断探索。

参与这项课题,柯小龙感觉大有裨益。“在前期准备和写文章的过程里,我可以对这个课题进行重新审视,理解也更深刻。这期间,王老师对我帮助很大,毕竟他已经在这个领域深耕了30多年,在研究过程中每当路‘走不通’时,他提点一二,能让我一下子就想通了。”王学路对科研的满腔热情和拳拳初心也影响着团队里的每一位成员。

就在去年10月,王学路团队便在Science上发表研究论文,揭示了为什么共生结瘤固氮需要光的机制。该成果入选教育部2021年“全国高校十大科技进展”。

在如此浓烈的科研氛围里,柯小龙深感责任重大。对他而言,这篇Science文章的发表已成过去式,接下来,他将在生物固氮领域拓展新想法、开辟新天地。

参考链接:

https://doi.org/10.1126/science.abq8591




以上内容来源于公众号“科学网”推送《河南大学博后首篇Science!曾经历3年课题无疾而终》。



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