花粉飄香處 共說“美麗中國夢”

宋振業+王碩

她用最樸素的方式，回答了植物生殖發育中最為深奧的理論問題；她以學無止境的心態探訪植物遺傳學的奧秘；她用和藹的微笑，傳遞力量，讓我們讀懂了植物生殖發育研究領域的神秘和一位巾幗科研工作者不讓須眉的執著精神。

她就是福建農林大學基因組與生物技術研究中心的秦源教授。

科研創新，始于足下

除了是福建農林大學植物學學科帶頭人外，秦源還是“國家優秀青年科學基金”獲得者，福建省“閩江學者”特聘教授，福建農林大學“金山學者”特聘教授，福建青年五四獎章獲得者。她曾先后獲得武漢大學藥學學士學位，武漢大學發育生物學博士學位，2006—2009年在美國亞利桑那大學植物系進行博士后研究，回國后任職于中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所副研究員，2014年至今任福建農林大學基因組與生物技術研究中心教授。先后主持國家、省部級科研項目9項，憑借著在遺傳學領域十多年的豐富經驗，以及在植物生殖發育領域的研究成果，發表相關論文20余篇，其中以第一作者或通訊作者身份發表SCI收錄論文11篇，其第一作者或通訊作者論文在國際期刊Plant Cell， PLoS Genetics等發表。

在美國工作期間，秦源主要在兩個領域做出了突出成績。

1.雌蕊分泌一種新的小分子化合物刺激花粉萌發和生長

高等植物種子的形成和世代的繁衍，一個非常關鍵的先決條件就是花粉管成功輸送精子到達卵細胞并完成雙受精。但是，雌雄蕊互作的分子機理一直是植物學界無法解釋清楚的問題。對此，秦源在美國亞利桑那大學做博士后研究期間，發現雌蕊組織可以分泌一種小分子信號物，來刺激花粉的萌發和花粉管的生長。通過各種生化實驗，證明這種小分子物質為一種非常穩定的小分子化合物。隨后，她利用色譜、質譜和核磁共振的方法發現，揭示這種信號分子是一種分子量為202的十氫喹啉衍生物（Sulfinylated azadecalins）。結合生物學實驗，她進一步證明該分子高度表達于擬南芥雌蕊柱頭花柱組織，具有很強的生物活性，能大大提高花粉的萌發和刺激花粉管的生長。該分子是一種全新的小分子，它的結構第一次被揭示，其生物活性也是第一次被揭曉，該研究獲得美國專利一項，研究成果發表在2011年Plant Journal上。該分子的發現，對植物授粉受精領域的研究來說是一個非常重要的貢獻，推動了細胞與細胞間交流（cell-cell communication）研究領域的發展，同時該分子也具有重要的農業生產應用前景，可為作物高產研究、雜交育種等農業科研提供參考。日本植物生殖生物學家Higashiyama在2015年Annu Rev Plant Biol綜述論文中用一整段篇幅介紹了該研究成果，點出其科學和農業應用價值。

2.雌蕊組織誘導活躍的花粉管轉錄組變化

基于之前的研究，秦源又不斷思索，雌蕊到底對花粉管有什么分子水平的調控？花粉管與雌蕊互作之后到底有哪些基因的轉錄出現了變化？為了回答這些問題，秦源比較了離體生長的花粉管和與穿過柱頭、花柱之后的花粉管轉錄組，揭示了900多個花粉管中受雌蕊組織誘導表達的基因。進一步通過反向遺傳學分析，發現了5個在花粉管中受雌蕊組織誘導表達的基因具有調控花粉管的萌發和生長的功能，以及發現了2個參與調控花粉管導向生長的基因。

由于該工作創新性地利用花粉管半離體生長實驗結合轉錄組分析，首次從分子水平揭示了花粉管對雌蕊信號刺激產生的巨大響應，而且揭示了大量雌蕊誘導的花粉管基因，為后續花粉管導向研究提供了豐富的數據資源，為其他系統的細胞與細胞間交流的研究提供了重要的信息，因此其論文被發表在2009年的PLoS Genetics上。該項工作論文的發表奠定了雌雄蕊互作的分子機理研究基礎，在領域內產生了重要影響，目前已經被引用160多次。

科研報國，勤于探索

2009年，學成歸國的秦源，開始用自己的智慧實現多年來科研報國的夢想。

首先，秦源進行了染色質重塑調控雌性減數分裂的研究。經過潛心研究，她帶領課題組發現染色質重塑復合物SWR1成員ARP6通過能夠利用ATP水解酶產生的能量，把組蛋白變體H2A.Z沉積到調控同源染色體互作的關鍵基因—編碼重組酶的DMC1基因內部，從而調控其轉錄，進而調節減數分裂過程中同源染色體的配對和重組。該研究證明雌性減數分裂和雄性減數分裂具有不同的調控機制，其調控機理的異同值得深入研究和探討。由于減數分裂過程中，相關基因表達的調控機制還非常不清楚，該研究對揭示染色質重塑對減數分裂調節基因的表達調控機制具有重要指導意義，該研究成果被發表在2014年Plant Cell上，并被植物生殖領域頂尖科學家Sundaresen教授在Faculty of 1000上推薦。

其次，秦源通過比較轉錄組分析揭示了調控大孢子發生的新基因。她說，大孢子發生是雌配子體發育的早期事件，主要包括大孢子母細胞的分化、雌性減數分裂、非功能大孢子的退化和功能大孢子的形成。目前已知調控大孢子發生的基因寥寥數無幾，為了尋找更多調控雌性減數分裂相關基因，她帶領研究生通過比較轉錄組學的方法，比較了正在進行大孢子發生的野生型胚珠原基和缺乏大孢子發生的spl胚珠原基的轉錄組，發現了4個具有調控大孢子發生的基因，并揭示其中一個編碼細胞色素P450的基因KLU，定位在內珠被原基，它可能通過產生一個可移動的小分子信號，間接地激活DMC1在大孢子母細胞中的表達，而調節雌性減數分裂過程中的同源染色體互作。該研究成果進一步豐富了大孢子發生的分子機理，也揭示了調控重組酶DMC1表達的另一個信號調節通路，為減數分裂過程中同源染色體互作機理的揭示提供了重要的參考，該研究成果發表在2014年Plant Journal上，應邀寫入《植物學報》，“2014年中國植物科學進展”主編評述，受到同行和相關職能部門的關注。

憧憬未來，再攀高峰

談到未來的科研方向，秦源表示將研究目標定位在植物生殖細胞系（germline cells）的形成和分化，以及菠蘿雌配子體發育及演化研究兩個方面。她希望通過深入研究，能夠為解答原始生殖細胞命運決定的機制提供線索和參考依據，為解決菠蘿雜交育種中高敗育率的科學問題奠定理論基礎，為實現禾本科主要糧食作物產量的提高，以及利用孤雌生殖加速良種繁育，推動閩臺農業經濟的快速發展貢獻自己的力量。讓我們共同憧憬，這位科研界的女英雄能夠創造出更多奇跡，為我們共同的“創新強國夢”貢獻一份力量！