異彩紛呈的植物世界，深藏著令人神往的奧秘，吸引著眾多科學(xué)家為之不懈奮斗。

作為我國植物DNA損傷應(yīng)答機(jī)理研究領(lǐng)域的開拓者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院嚴(yán)順平教授團(tuán)隊(duì)八年磨一劍，成功填補(bǔ)了該研究領(lǐng)域多項(xiàng)空白，極大地推動了人類對植物DNA 損傷應(yīng)答的認(rèn)識。

一系列成果的背后，有著怎樣的攻關(guān)故事？  

嚴(yán)順平老師在實(shí)驗(yàn)室（受訪者 供圖）

“寧肯難一些，也要填補(bǔ)有意義的空白！”

1978年，嚴(yán)順平出生在杭州市淳安縣的一個小村莊，受身邊老師的影響，從小他便立志成為一名科學(xué)家。

機(jī)緣巧合之下，嚴(yán)順平在大一時就進(jìn)入植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展研究，從此便與植物學(xué)研究結(jié)下不解之緣，也是這段科研經(jīng)歷，點(diǎn)燃了他探索植物奧秘的欲望。

2001年，嚴(yán)順平考入中國科學(xué)院上海植物生理生態(tài)所攻讀博士學(xué)位。博士畢業(yè)后，一心渴望科研報國的嚴(yán)順平選擇前往美國杜克大學(xué)生物系深造。出國的那天，身為共產(chǎn)黨員的嚴(yán)順平告訴自己:“一定要學(xué)成歸來，為祖國科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的一份力量?！?/p>

博士后期間，嚴(yán)順平不僅攻克了“水楊酸受體”這一學(xué)界公認(rèn)的難題，還成功揭開了一個未知功能基因SNI1的“分子身份”，相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature（共同第一作者）、Molecular Cell 等雜志。

嚴(yán)順平老師與學(xué)生一起查看擬南芥長勢（匡敏 攝）

2014 年，博士后出站的嚴(yán)順平在眾多高校和研究所中選擇了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)。彼時，已在“植物抗病機(jī)理”領(lǐng)域嶄露頭角的嚴(yán)順平，卻作出了一個“令人不解”的決定——開辟“植物DNA損傷應(yīng)答機(jī)理”這一新的研究方向。

所有生物的最終目標(biāo)是把正確的遺傳信息（DNA）傳遞給下一代，但 DNA會不斷地受到各種外源和內(nèi)源因素?fù)p傷，如果這些損傷不能被修復(fù)，就會導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，并影響復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩個重要的生物學(xué)過程。在生物學(xué)研究領(lǐng)域，“DNA 損傷應(yīng)答”是一個非常重要的基礎(chǔ)生物學(xué)問題，也是生命科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。而那時，全球范圍內(nèi)開展植物DNA損傷應(yīng)答相關(guān)研究的實(shí)驗(yàn)室還為數(shù)不多。

在嚴(yán)順平看來，在動物體中，DNA 損傷應(yīng)答機(jī)制的缺陷會導(dǎo)致很多疾病，包括絕大部分的癌癥。與動物不同，植物體內(nèi)的 DNA 損傷非常頻繁，但是植物不會“得癌癥”，這表明植物進(jìn)化了特殊的DNA 損傷應(yīng)答機(jī)制。與動物的研究相比，植物 DNA 損傷應(yīng)答機(jī)制的研究還比較有限，很多重要的科學(xué)問題亟待解決。

“雖然開辟這一新方向意味著探索之路更為艱辛，但科研就是要真正填補(bǔ)一些有意義的空白，拓寬人類認(rèn)知的邊界?！边@是嚴(yán)順平開辟新方向的初衷。

帶著這份初心，嚴(yán)順平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了艱難的探索。

“將研究成果寫進(jìn)教科書”

“基礎(chǔ)研究是科技創(chuàng)新的源頭，要敢于實(shí)現(xiàn)從0到1的突破，爭取將研究成果寫進(jìn)教科書?！边@是嚴(yán)順平與團(tuán)隊(duì)師生們共同的心愿。

這個心愿，也一直激勵著團(tuán)隊(duì)師生們在科研之路上砥礪前行。

回憶起科研探索的歷程，嚴(yán)順平課題組第一位博士后王利利對剛進(jìn)組時的情形依然記憶猶新?！耙?yàn)榭蓞⒖嫉奈墨I(xiàn)資料非常少，實(shí)驗(yàn)室也尚未建立成熟的研究體系，早期的研究如同在黑夜中摸索?！?/p>

讓王利利印象最為深刻的，要屬研究“植物ATR-WEE1激酶模塊激活細(xì)胞周期停滯機(jī)制”的那段經(jīng)歷。

長期以來，植物ATR 和 WEE1 如何激活細(xì)胞周期停滯是一個懸而未決的科學(xué)問題，也是嚴(yán)順平一直想攻克的一個難點(diǎn)。

在順利完成系列表型解析實(shí)驗(yàn)后，本來信心滿滿的王利利卻在ATR 和 WEE1的互作機(jī)制研究方面“卡殼”了。

嚴(yán)順平老師與學(xué)生探討激光共聚焦實(shí)驗(yàn)結(jié)果（匡敏 攝）

“那陣子，嚴(yán)老師帶著我們不斷提出假設(shè)、驗(yàn)證，但沒有一條路可以走通?！蓖趵寡裕瑲v經(jīng)數(shù)十次驗(yàn)證失敗后，自己甚至懷疑過嚴(yán)老師選擇這一研究方向的合理性，好在有嚴(yán)老師一次次的鼓勵，自己才堅(jiān)定了做下去的決心。

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在一次磷酸化實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來之后，細(xì)心的王利利將一個微小的變化“揪”了出來，后續(xù)的難點(diǎn)也被一舉攻破。

這項(xiàng)研究不僅“打通”了植物 ATR-WEE1 信號通路，首次闡明了植物 ATR-WEE1 激酶模塊激活細(xì)胞周期停滯的機(jī)制，對利用 WEE1 抑制劑治療癌癥也具有指導(dǎo)意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Nature Plants 和 Nucleic Acids Research 雜志。

看到論文接收函的那一刻，王利利激動不已。她動情地說，“感謝嚴(yán)老師的堅(jiān)持，帶我沖破思想桎梏，筑牢科研信念?！?/p>

讓研究團(tuán)隊(duì)興奮的不止于此。這兩項(xiàng)研究成果中，發(fā)表在 Nature Plants 的論文入選了 ESI 高被引論文，歐洲科學(xué)院院士 Pascal Genschik 的綜述論文系統(tǒng)地介紹了這兩項(xiàng)工作，并將其總結(jié)在工作模型中，植物細(xì)胞周期調(diào)控的權(quán)威專家 Lieven De Veylder 也在綜述論文中把這兩項(xiàng)工作總結(jié)在工作模型中。

至此，團(tuán)隊(duì)邁出了重要一步。

嚴(yán)順平與學(xué)生一起討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果（匡敏 攝）

團(tuán)隊(duì)的“雄心壯志”遠(yuǎn)不止于此。

DNA雙鏈斷裂是最嚴(yán)重的DNA損傷形式。同源重組修復(fù)（HR）是精準(zhǔn)修復(fù)DNA雙鏈斷裂的主要機(jī)制，也是利用基因組編輯工具進(jìn)行基因打靶的基礎(chǔ)，但植物的基因打靶的效率很低。

“同源重組修復(fù)效率低是限制基因打靶的關(guān)鍵因素之一，要提高基因打靶效率就必需搞清楚植物調(diào)控同源重組修復(fù)的機(jī)制！”2016年，這一想法在嚴(yán)順平腦海中浮現(xiàn)。

經(jīng)過反復(fù)推敲后，嚴(yán)順平漸漸意識到，已有的植物DNA損傷應(yīng)答研究大多借鑒動物模式，但植物在進(jìn)化過程中形成了特殊的DNA損傷應(yīng)答機(jī)制，光借鑒動物模式可能會忽略植物所特有的基因。

“利用模式植物擬南芥的優(yōu)勢，從遺傳篩選入手，會不會發(fā)現(xiàn)植物特有的DNA損傷修復(fù)基因？”帶著這份期許，嚴(yán)順平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了一次全新的嘗試。

經(jīng)過大量的遺傳篩選，團(tuán)隊(duì)成功發(fā)現(xiàn)了對DNA損傷試劑超敏感的DDRM1突變體。這個突變體的發(fā)現(xiàn)，讓嚴(yán)順平興奮起來。

然而，DDRM1是植物特有的蛋白，沒有動物中相關(guān)研究的參考，因此，要解析它的作用機(jī)制也并非易事。

研究團(tuán)隊(duì)決定從尋找DDRM1的互作蛋白著手，這也是博士后王軒鵬接手課題后要攻克的第一個難點(diǎn)。

由于植物中DDRM1蛋白的水平很低，在已公布的蛋白組數(shù)據(jù)中，都沒有它的“身影”，這無疑讓本就“撲朔迷離”的探索更加艱難。團(tuán)隊(duì)在嘗試了常用的串聯(lián)親和純化+質(zhì)譜、酵母雙雜篩選等方法后，竟沒有一個方法奏效，課題也一度陷入了停滯。

嚴(yán)順平與博士后王軒鵬討論論文撰寫（匡敏 攝）

轉(zhuǎn)錄因子SOG1是植物DNA損傷應(yīng)答的核心蛋白之一，被認(rèn)為是動物抑癌蛋白p53的同功能蛋白。自從2009年首次被發(fā)現(xiàn)后，SOG1就成為了植物DNA損傷應(yīng)答研究中的一個“明星基因”。

“DDRM1和SOG1都是植物特有蛋白，都參與DNA損傷應(yīng)答，那它們之間會不會有互作呢？我們可以試一下?！眹?yán)老師在組會上的這一猜想，讓陷入停滯的課題迎來了轉(zhuǎn)機(jī)。

類似的“神猜想”不止這一次。為了打開DDRM1和SOG1互作的這一“黑箱”，王軒鵬已記不清與嚴(yán)老師提出過多少個模型，也記不得做了多少次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。就這樣，一個個“硬骨頭”被一一砸開。

團(tuán)隊(duì)最終發(fā)現(xiàn)，DDRM1能夠單泛素化SOG1并提高SOG1的蛋白穩(wěn)定性。這一研究不僅開辟了研究植物DNA損傷應(yīng)答的新模式，也發(fā)現(xiàn)了植物調(diào)控同源重組修復(fù)的特有模塊DDRM1-SOG1，揭示了植物調(diào)控同源重組修復(fù)的新機(jī)制，為利用同源重組修復(fù)機(jī)制提高基因打靶效率提供了新方向，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊PANS上。

“搞科研如同破案，其樂無窮”

在團(tuán)隊(duì)師生眼里，嚴(yán)順平老師總是面帶笑容，聲音溫和而堅(jiān)定，身上似乎有股打不垮的韌勁。在大家看來，這份堅(jiān)定與韌勁，也許是嚴(yán)老師在長期的基礎(chǔ)研究中“修煉”而來。

基礎(chǔ)研究往往需要經(jīng)歷一個“大浪淘沙”的過程，不僅周期長、見效慢、投入大，失敗也是家常便飯，成功反而難得一見。而這般的“苦”日子，嚴(yán)順平卻品出了別樣的甘甜。

“科研真正的樂趣，不是發(fā)論文，而是'破案’ 。從細(xì)致的觀察中發(fā)現(xiàn)蛛絲馬跡，再根據(jù)現(xiàn)象自我發(fā)問，不斷推理，提出假設(shè)，再進(jìn)行驗(yàn)證，環(huán)環(huán)相扣，揭秘隱藏在現(xiàn)象背后的科學(xué)本質(zhì)，過程雖辛苦，但'破案’的成就感也其樂無窮。”崇尚快樂科研的嚴(yán)順平分享著他的工作感受。

走進(jìn)嚴(yán)順平老師的辦公室，一張寫滿實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷陌装逵橙胙酆?，這里，便是嚴(yán)老師時常與同學(xué)們一起“探案”的地方。

嚴(yán)順平老師與學(xué)生一起在白板上“探案”（匡敏 攝）

每次成功“破案”背后，都是一段夜以繼日奮戰(zhàn)的征途。

多年的科研生涯，嚴(yán)順平主持和參與完成的7項(xiàng)科研課題，都是鮮為人知的“寂寞長跑”。而每當(dāng)遇到問題，嚴(yán)順平都會平心靜氣地和團(tuán)隊(duì)成員一點(diǎn)一點(diǎn)分析，一項(xiàng)一項(xiàng)攻關(guān)。

嚴(yán)老師的默默堅(jiān)守，也在潛移默化間感染著身邊的每一個人。

王軒鵬說：“每當(dāng)我們在科研中感覺'走投無路’時，嚴(yán)老師總能帶領(lǐng)我們披荊斬棘、穿越黑暗，向著未知不斷前行?，F(xiàn)在，我們團(tuán)隊(duì)師生都是'崇嚴(yán)粉’?！?/p>

近五年來，在嚴(yán)順平的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)陸續(xù)在Nature Plants、PNAS、Nucleic Acids Research、Plant Cel l等雜志發(fā)表10篇論文，引起了同行的高度關(guān)注。

嚴(yán)順平老師與團(tuán)隊(duì)師生在一起（受訪者 供圖）

憑借在植物 DNA 損傷應(yīng)答方面的成績，嚴(yán)順平也多次受邀在 DNA 損傷應(yīng)答領(lǐng)域的國際會議上做口頭報告。他用一項(xiàng)項(xiàng)出色的工作，讓世界聽到了中國科學(xué)家的聲音。

從最初在黑暗中摸索，到研究成果蜚聲國際，已經(jīng)進(jìn)入豐產(chǎn)期的嚴(yán)順平更加篤定，他說：“未來，我們期待向科學(xué)界展示植物特有DNA損傷應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)全貌，填補(bǔ)更多基礎(chǔ)研究空白，為國家科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)更大的力量。”