記者 謝慧變
只要一滴水,就可以讓一種幾乎枯死的黑乎乎的植物在3秒內變綠,恢復生機……這是10月28日,記者在中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室裡看到的。
“它叫耐乾薹蘚,也被稱為‘復活植物 ’。”新疆生地所研究員張道遠說,“我們研究的就是為什麼它可以‘幹而不死’,遇水後能夠‘死而復生’,換句話說就是研究它的耐乾性。”
耐乾薹蘚是一種很神奇的蘚類植物,廣泛分佈在古爾班通古特沙漠,覆蓋在沙子表面,被譽為“沙漠地毯”,對維持沙漠穩定性有很好的作用。沙漠極端的環境也造就了這種苔蘚超強的耐乾燥、耐高溫等綜合抗逆性,也成為了挖掘抗逆基因的好材料。
除了耐乾薹蘚外,記者還注意到,這個實驗室有些與眾不同,不僅可以聞到泥土的清香,還可以看到近百個透明球形玻璃瓶內大片的綠,在滿眼金黃的季節著實養眼。
“這些都是實驗室培養的各種蘚類,有些耐乾燥,有些只能生長在潮溼的環境中。”張道遠一邊認真檢視培養蘚類的長勢,一邊給記者解釋。
統計顯示,全世界苔蘚植物共約2萬種,是陸地植物中僅次於被子植物(約35萬種)的第二大類群。但現今從事苔蘚植物研究的人非常少,相關研究仍然有限。
張道遠卻帶領研究團隊研究了近十年。
1999年,張道遠到新疆生地所工作,起初主要從事荒漠植物多樣性保育研究。2013年,她開始著手抗逆分子生物學研究,也是從那時候開始,和耐乾薹蘚結了緣。
“第一次看到耐乾薹蘚遇水復甦,感覺生命太神奇了,有一種想去探究它的衝動。”張道遠說,荒漠植物也蘊含豐富的抗逆基因,但卻沒有一種植物像耐乾薹蘚一樣特殊。
正是這種好奇與執著,讓張道遠在這條路上越走越遠。
張道遠剛參加工作時,抗逆分子生物學實驗室僅有一個簡陋的試驗檯、一臺簡單的離心機。目前,在她的帶領下,已建成集抗逆生理生化實驗室、抗逆分子實驗室、組織培養室、基因組研究中心為一體的抗逆生物學研究平臺。藉助該平臺,張道遠帶領研究團隊首次構建了荒漠耐幹植物外源基因遺傳轉化技術及平臺,首次高通量測序了極端耐幹蘚類植物的基因組、轉錄組及蛋白質組,獨立克隆獲得具有自主智慧財產權抗逆基因30餘個。
從事基礎研究是枯燥的,張道遠卻樂在其中。她說,小苔蘚裡有大乾坤,別看它體量小,可研究的東西太多了,總能給大家帶來驚喜。
一次長假期間,實驗室意外停電,使得培養箱裡培養的苔蘚悄然“轉變”成了另外一個種。“培養基土壤裡面可能有很多蘚類繁殖體,斷電後隨著生長環境、溫度等的改變,原本的蘚類適應不了,被新生長的另一種蘚類植物替代了。”張道遠解釋說,這也充分說明了苔蘚類植物對環境的敏感性。但團隊沒有就此放棄,經過一系列分子鑑定和追蹤,確定這是一種全球分佈範圍更廣、同樣具有耐乾性的銀葉真蘚。
“以這種材料作為對照,和我們的耐乾薹蘚對比,可以找到更多有趣的基因耐幹調控線索......”張道遠說。
類似的例子有很多。張道遠說,做基礎研究,推倒重來是常有的事,有時候換個角度來看,可能又有新的收穫。
正是在這樣一次又一次的嘗試中,張道遠迅速成長為新疆生地所最年輕的研究員,並獲得多項省部級科技進步獎。近年來,張道遠帶領研究團隊除了聚焦耐乾薹蘚的耐幹分子機制研究外,還把苔蘚特有的抗旱基因轉移到棉花中,以增強棉花的抗旱節水效能。研究團隊利用所獲得基因創制抗旱轉基因節水棉花40餘份,實現了棉花節水30%的目標。
“目前我國尚未放開其他轉基因棉花的種植,相關研究成果僅作為技術儲備。不過未來我們可以利用這些基因資源做抗旱的牧草、花卉等。”張道遠說,苔蘚的抗逆基因資源依然大有用武之地。
不僅如此,張道遠還培養了一批年輕的抗逆分子研究團隊,團隊自稱“復甦團隊”,自勉在任何逆境下,都要像復甦植物一樣“逆境中堅持、順境中綻放”。未來,張道遠希望這項研究可以一直延續下去,產生國際一流研究成果,並將成果應用至抗逆分子育種中,更好地服務社會。