郭惠珊:让棉花像云一样洁白

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       郭惠珊,1987年本科毕业于中山大学生物系。中国科学院微生物研究所研究员,博导;国家杰出青年基金获得者,中国科学院百人计划引进人才,中国科学院特聘核心骨干,中国科学院大学岗位教授,国务院政府津贴获得者,中国植物病理学会会士。长期致力于病原微生物(病毒、真菌)—植物互作和植物RNA干扰(RNAi)的基础理论和应用研究,是研究首个病毒RNAi抑制子CMV-2b功能和植物内源miRNA(miR164、miR1885等)功能的科学家之一;揭秘素有“棉花癌症”之称的棉花黄萎病致病机理,在国际上首次发现“植物-真菌跨界抗病RNAi”新途径,并创制抗黄萎病RNAi棉花种质资源;发现“真菌种间RNAi”,并创建了微生物诱导的基因沉默技术,开发了“sRNA抗菌”微生物制剂。

 

01

跨界打靶,保卫棉花

       表观遗传学是研究基因在核苷酸序列不发生改变的情况下,基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科,研究内容包括基因沉默、DNA甲基化、母体效应等。其中由RNA干扰机制导致的基因沉默被认为是近20年来分子生物学最激动人心的表观遗传现象。2004年,作为中国科学院“百人计划”的入选者,郭惠珊成为中国科学院微生物研究所的一名研究员,回国前,她所从事的正是表观遗传学的研究,她的博士论文研究是最早利用RNA沉默研制抗病毒植物;随后她和她的博士后导师发现,植物抵抗病毒侵染的RNA沉默能够被病毒编码的基因抑制,这种抑制基因被他们称为基因沉默抑制子,此项工作是植物与病原互作研究领域的重大突破,这个突破对于植物抗病机制的研究和抗病植物的构建都具有重大意义。作为研究RNA沉默的一支重要力量,郭惠珊带领的团队近二十年来在这一领域勤奋耕耘,在基础理论和应用研究上颇有斩获。

       棉花是重要的经济作物和战略物资,在我国是仅次于粮食的第二大农作物,在国民经济中占有重要地位。然而,是什么让这位一贯理性严谨的科学家与棉花结下了不解之缘并作出了一个影响自己后半生的决定呢?

       一次,新疆石河子大学的一位学生邀请郭惠珊去作学术报告,报告结束后,她的学生带她去了棉花大田里,但是她看到的并不是白花花的棉花,而是一片狼藉的病田。她的学生告诉她,这是棉花黄萎病,在当地发生很严重。棉花黄萎病素有 “棉花癌症”之称,是危害棉花生产的主要病害之一,其病原为大丽轮枝菌,属于半知菌亚门。郭惠珊并不是植物真菌病害方面的专家,到了地里,她被震惊了,“我当时看见大片大片枯萎的棉花,基本上就是绝收,那些头上紧裹着头巾的棉民,就坐在那儿抹眼泪,很无助。因为我一直是做RNA沉默抗病毒的,从理论上来说RNA沉默或许也能抗病原菌,所以当时我就琢磨着要找到抗棉花黄萎病的方法,心里想着我下半辈子就干这个事了!”郭惠珊说。就这样郭惠珊从病毒研究“跨界”到真菌研究了。

 

02

驽马十驾,功在不舍

       郭惠珊的求学生涯也经历了几次转折,其中一次便是高考。第一年考大学时,郭惠珊因为中暑没能考完,次年以全校第一的成绩考进了中山大学生物系。郭惠珊说:“我觉得我后来的转变和成长可能都是因为我碰到的老师都特别好。”中山大学现在年近90岁的邹韵霞是郭惠珊的恩师。当郭惠珊做完毕业课题以后,邹韵霞跟当时的中心主任提议要留下郭惠珊,她说:“惠珊虽然是60年代的人,但她有50年代人的品质。比如说扫地,别人一扫了之,所有东西都倒掉,而她是地上有一个橡皮圈都会先捡起来。”学生时代郭惠珊是这样做的,现在成了老师和家长的角色,她依然这样要求:勿以善小而不为,勿以恶小而为之。

       刚到西班牙马德里大学做访问学者时,语言不通和水土不服让郭惠珊吃了不少苦头。郭惠珊回忆说:“每天在实验室做实验,中午带的饭我就在暖气片上加热,因为跟别人无法交流,我就自己到一个没人的地方去吃。下午4点去接女儿放学,然后把她送到课后托管中心,再回来继续做实验。”这样的情况持续了近半年。后来跟大家慢慢熟悉了,情况才逐渐好转。值得一提的是,“甚至后来很多去西班牙学习的中国人都会找到我家,先在这儿过渡一下,因此也留下了很多愉快的经历。”郭惠珊说。

       在马德里大学,郭惠珊的勤奋好学得到了导师的赞誉,他曾经多次这样形容郭惠珊:“别人是3天做一个实验,惠珊是一天做3个实验。”当时她被同事们亲切地称为“原生质体皇后”,在当时的技术条件下,别人做不了的实验通常都由她来攻坚克难,也因此,本来是去做访问学者的她被导师劝说留下转而读博,并且通过自学,在博士毕业时,顺利地用西班牙语通过了论文答辩。

       回想这段难忘的经历,郭惠珊感慨万千:“虽然刚开始那么难,但我也只是背后自己流泪,从来没有在别人面前表现出来。”她说,“期间经历了很多困难,我就像一个不倒翁一样,时常跌倒撞得鼻青脸肿,但最后还是都站起来了,不管是被动地反弹,还是主动地挺立。

 

03

亦师亦友

       “郭惠珊是个能干好每件事的人,如果她有了让别人很意外的成绩,你们千万别觉得意外。她能给自己剪头发,给孩子做衣服,做各种美味佳肴,跟学生打真人CS,晚会上表演太极扇……她就是一个神奇的人!” 身边的人都这样评价她。

       对于研究来说,越是身处科技前沿,能供参考的东西就越少。在郭惠珊课题组,老师与学生一起探讨、共同进步就成了常事。“很多时候学生是靠自己,我能教给他们的就是提出问题和提高分析问题的能力。因为做实验预期和结果不符是常有的事情,会分析了你才知道下面要做什么。我并不是全能的,什么都会。”郭惠珊笑着说,“以前研究RNA沉默和病毒的时候多半是我在指导学生,现在做真菌和跨界RNA沉默是我跟学生一起做,一起学。我的学生头脑很灵活,不会的东西他们能够主动去查相关文献,去问老师,去和别人讨论,跟他们学,特别愉快,能共同进步。”

 

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耕耘十载,编织棉田新华章

       病原微生物引起的植物病害对人类的生存和发展有着极其深远的影响,其中土传病原微生物引起的作物病害,如棉花黄萎病等,危害更为巨大,其防治难上加难。

       郭惠珊研究组在20年从事植物抗病毒RNAi研究积累经验的基础上,经过十余年的努力,在棉花黄萎病菌的侵染生物学、植物-真菌跨界RNAi的理论和抗病应用以及广谱、快速的棉花遗传转化系统的建立等方面所取得了一系列原创性重要进展的基础上,通过技术集成,建立了跨界RNAi介导的陆地棉种质创新技术体系,成功在早熟陆地棉中实现了抗黄萎病的种质创新。近期真菌种间RNAi的发现和“sRNA抗菌”微生物制剂的开发,有效抑制棉花和水稻的土传真菌病害,有望减少农业生产中化学农药的使用,被誉为是对“发现微生物,改造微生物,应用微生物”理念的最好践行。

       研究组取得的系列成果得到了国际学界、当地政府和棉种企业的高度认可,大家普遍认为研究组在黄萎病研究方面取得的成果达到国际领先水平,创制的抗原改变了早熟陆地棉没有抗原的现状,为棉花黄萎病乃至土传真菌病害的可持续控制做出了杰出贡献。成果入选《2020中国农业科学重大进展》、第十二届大北农科技创新奖;受央视新闻直播间报道和透视新科技访谈。郭惠珊研究员2015年和2023年被评为中国科学院优秀共产党员,她几乎走遍了新疆所有的主要植棉县市,广泛宣传棉花靶向性病虫害防控的理念和策略,受到了当地农技人员和棉农的广泛认可。如今不惑之年的她仍然对于自己所从事的事业充满热爱和激情。