生命科学研究(生命科学研究杂志)



生命科学研究,生命科学研究杂志

文/罗升平 视频/吴海涛

解剖视角看生物,他坚定地推开生命科学领域的大门,探寻生命深处的理论法则;

微观世界寻亮光,他与星夜为伴,反复试验,终于揭开一把“剪刀”的独特秘密;

三尺讲台育新苗,他注重教研相长,全新全意,为国家发展精心培育人才。

个人简介:

刘云峰,中共党员,研究生学历,中国科学院遗传与发育生物学研究所博士,教授,现任广西大学生命科学与技术学院生物技术专业负责人。刘云峰教授的科研工作聚焦于农业需求,围绕农业作物重要性状,尤其是影响作物产量和品质的性状开展研究,在植物形态建成的机理和大豆油脂积累的分子机制、花粉发育中植物细胞核小RNA的调控等研究中取得突出成果。

刘云峰:在生命科学领域书写属于自己的精彩

晴空之下,各种各样的蝴蝶挥动着翅膀,穿梭于花丛中,孩子们被绚丽多彩的蝴蝶翅膀吸引,追逐着它们欢快奔跑。

这时,有一位少年,正静静地观察着眼前停在枝叶上的蝴蝶,若有所思:蝴蝶翅膀的颜色从何而来,这些颜色的产生是否存在规律?他的心思仿佛进入了蝴蝶体内,在其中寻找着问题的答案。一个伙伴们从未关心的问题,为这位少年打开了生命科学领域的大门。他,就是如今广西大学生命科学与技术学院生物技术专业负责人,刘云峰。

“高中的时候最喜欢上生物课,但那时学到的生物知识太浅了,自己总觉得不满足,加上平时也常用‘庖丁解牛’的视角看生物,对生物体内的秘密充满好奇。”对生命科学原理强烈的探求欲,激励着刘云峰挖掘教材中未曾提及的更深层次理论和法则,去揭开生物微观世界那一层层神秘的面纱。

2001年高考,刘云峰毫不犹豫地选择了生物技术专业,在山东师范大学生命科学院开启了自己的本科学习生涯。当时,生物技术并不是个热门专业,刘云峰将这一点抛之脑后:“我始终坚持不以是否‘热门’去选择专业,只把自己的兴趣放在第一位,而生物学是我所坚信的、自己热爱并愿意在此不断发展的领域。”

热爱,永远是我们奔赴理想的强劲动力。在中国科学院学习和博士后研究期间,刘云峰逐渐走进植物的微观世界。而这,也为他接下来探秘植物细胞“剪刀”的故事,悄悄埋下伏笔。

夜以继日,只为解开一把“剪刀”的秘密

植物的细胞中,存在着种类丰富的RNA。其中,信使RNA传递DNA的遗传信息,核糖体DNA则作为信使RNA的搬运工,实现蛋白质的合成。基因最初转录出来的产物称为信使RNA前体,它是没有功能的初级产物,需要进行剪接修饰才能成为可进行翻译的信使RNA。而参与剪接过程的关键成员之一,就是刘云峰的研究对象——细胞核小RNA。

对于细胞核小RNA,人们的认识还不够深入。细胞核小RNA分子量较小但执行着生命最基本且重要的功能,是一类“特别”的RNA,但是它的合成过程“似乎”并不十分清楚。对于“特别”和“似乎”这两个词,刘云峰解释道:“‘特别’指的是细胞核小RNA的功能特别,它像细胞中的剪刀,剪掉信使RNA前体的冗余成分,让它真正具有完整的信使功能。这一细胞活动在生命活动中的地位和作用很重要,如果出现异常,会导致细胞无法正常运作。‘似乎’说明人们对它的了解还不充分。细胞核小RNA早在1968年就已被发现,而且每时每刻都在参与细胞日常运作,‘日常’到人们几乎忽略了它的存在,更不会思考它从何而来。”

细胞核小RNA就像一把剪刀,剪出了丰富多彩的生命现象。那么,这把剪刀是谁打造的呢?此前这一问题在植物中一直未知。而刘云峰近年来取得的研究成果,击破了这个谜团——他在植物中找到了“剪刀”的打造者:整合子。

▲刘云峰观察植物材料的遗传表型

整合子,是一大类在真核生物中广泛存在的蛋白。当时,对于植物细胞的整合子研究是一片“无人区”。因为整合子功能的必要性,他们的功能异常会导致生命活动的终止,所以通过遗传突变的方式研究它们的功能存在诸多困难。作为一个对植物基础科学充满好奇的科研工作者,刘云峰通过寻找和创制整合子功能减弱的植物材料,涉足了整合子功能的研究。

此后,刘云峰在博士后深造期间,以及成立独立实验室后,与团队成员,承受着各种失败、挫折和心理上的压力,夜以继日地开展研究。摸索、验证、假设、推翻、再摸索……刘云峰以及团队成员已数不清这个过程循环了多少次,也数不清实验失败了多少次。终于,刘云峰团队首次在植物细胞中鉴定出了5个整合子,初步摸清了它们制造“剪刀”的过程,也终于在这片“无人区”上,举起胜利的旗帜。

研究表明,5个整合子组成一个大的整体,负责制造源源不断的细胞核小RNA,供细胞利用。同时,团队还发现,植物整合子的功能并不只是制造“剪刀”,还对花粉发育有独特且重要的作用,破坏整合子将导致花粉形态和育性异常。这一研究成果,揭示了细胞核小RNA在不同组织中含量差异化的机制,对创制雄性不育的植物品种提供潜在可能,在农业生产上具有潜在应用价值。

每每回忆起那段寻找“剪刀”制造者的时光,刘云峰说“科研工作本身就是场复杂、持续时间长、挑战性强并且对心理素质较高的脑力博弈,这个过程注定艰难而漫长,但只要坚持探索、保持好奇、持之以恒,就能发现或证明潜在的科学现象,这也是绝大多数科研工作向前迈进的规律。如果我们取得的科研成果能在生产实践中有用武之地,对社会产生实际价值,那就是我的‘小确幸’了。”

整合子调控花粉发育机制的研究,同时也是刘云峰主持的第一个国家自然科学基金项目,谈起主持这个项目的感受,刘云峰感慨道:“国家自然科学基金项目,对于科研人员来说,重要性不言而喻,它能检验我们的学术思想、科研方向是否有价值,也是在考验项目设计、研究方法是否经得起同行评议。我能成为国家自然科学基金项目的主持者,是国家对我和我的团队的信任,责任重大。即使身心上倍感压力,也要坚定地做好研究、做新研究,不辜负国家的期待。”

教研相长,精心为国培育人才“幼苗”

2017年,刘云峰以“学术带头人”的身份,引进广西大学工作,成为了生命科学与技术学院的一名教师。任教五年来,他主讲了本科生及研究生的多门理论、实验课程。其中,《普通生物学》是生命科学专业本科生入校第一年的基础课程,包罗了生物学的方方面面,知识涉及广泛,学科交叉密集,内容晦涩难懂,可以说难学难教。不单是这门课,多数生命科学专业课均是如此。那么,刘云峰是怎样让学生们理解这些抽象复杂的生物学知识的呢?他认为,教师自己要系统地学习和梳理知识体系,按照由浅入深、由点到面的逻辑重新组织教学内容,将知识之间先后相继的内在联系呈现出来,引导学生融会贯通。此外,更应做到教学与科研并重,用科研工作中所形成的严谨思维,不断引导学生思考,主动地创新创造。

“学院安排我来讲《普通生物学》这门课,也是希望起到‘师傅领进门’的作用。任何科学专业的发展都是以人为本,生命科学以及生命科学相关产业的发展需要优秀的人才,我作为该专业领域的高校教师,要全心全力为国家培养人才‘幼苗’。”科研工作者与大学教师的“双重身份”,赋予了刘云峰更大的责任感和使命感。跟教学相比,他更喜欢带学生走进实验室,一边展示着每一道实验步骤,一边为身旁的学生详细地讲解实验原理、注意事项、与课堂所讲内容的相通之处……课本上密密麻麻的知识点,此刻被刘云峰整理的清晰明了,学生们的笔记本,也不知不觉地写满了一页又一页。

▲刘云峰(前)为学生讲解实验

如何培养学生的科研思维呢?刘云峰引用了习总书记的一句话——“在学中干,在干中学”。因为,扎实的理论知识是帮助学生构建系统性、整体性思维的基石,具体的实验操作则是检验科研思维是否正确,或是否需要改进的关键试剂,“学”与“干”相辅相成,不容分割。刘云峰深信,严谨缜密的科研思维,对于每一位即将踏上科研之路的学生来说,都是不可或缺的关键力量。

坚守初心,在生命科学领域创造更多精彩

提起“生命科学”这个词,许多人一定耳熟能详,但未必能解释清楚这是一个怎样的专业。

经过了20多年的学习与研究,刘云峰对生命科学专业有了更深刻的理解:从专业内容来讲,生命科学是对生命规律进行探索、研究各种生命活动的现象和本质的学科;在生物学理论基础上建立的生物技术赋予了人类应用和开发生命能力和能动地、创造性地改造生命的能力。从发展前景来讲,人类所面临的诸如医疗健康、能源危机、环境污染、粮食安全等问题,在很大程度上依赖生命科学及其技术去解决。国家“十四五”规划纲要和2035年远景目标指出,推动生物技术和信息技术融合创新,加快发展生物医药、生物育种、生物能源等产业,做大做强生物经济。生命科学发展的重要意义,由此可见。

▲刘云峰在操作实验样品的检测流程

未来,刘云峰将持续服务于广西地区农业发展,以探索农作物重要性状的控制规律为科研方向,围绕广西的主要粮食作物——水稻,开展水稻抽穗调控以及抽穗过程中小RNA调控机制的研究。抽穗期是水稻重要的农艺性状,关系水稻的生产周期,水稻的种植地域和季节适应性,这项研究将对开发广西丰富的水稻资源有重要意义。

“当时选择生物技术专业的我,想不到生物学发展到现在能有如此大的影响力,亦如现在的我看不到生物学以后的长远景象,但是,我坚信它未来的无限潜力。生物技术专业训练了我去探索、发现的动力和习惯,我愿在生命科学领域做一辈子的研究。”刘云峰坚定地说。

【主要科研成果及荣誉】

刘云峰教授长期从事植物遗传学的研究,取得了该领域国际前沿的科学成果,得到国内外同行的一致认可和高度评价。近三年承担了国家自然科学基金2项,广西杰出青年基金1项、重点项目1项;在相关研究领域发表多篇高影响因子论文,共以第一作者或通讯作者发表10篇,其中高水平一区论文6篇(PNAS、PLoS Biology、PLoS Genetics、Plant Cell、Cell Research),二区3篇(Plant Physiology,Plant Journal,BMC Plant Biology),此外做为共同作者发表文章14篇。

刘云峰教授于2017年以“学术带头人”的身份引进广西大学工作,同年入选广西壮族自治区“百人计划”,获得广西自治区“广西青年科技奖”以及教育部人才奖励项目。目前,已经发表研究论文19篇,通讯作者或第一作者的主要成果发表在《PNAS》、《PLoS Biology》、《Plant Cell》、《PLoS Genetics》、《Plant Physiology》、《Plant Journal》、《Cell Research》等国际知名期刊。

生命科学研究(生命科学研究杂志)

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