用“基因剪刀”為植物治病，還能解決人類健康難題，走進(jìn)農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域里的新質(zhì)生產(chǎn)力

自然界中，絕大多數(shù)生命以基因的形式儲(chǔ)存?zhèn)鬟f著自己的信息，基因不僅是生命的密碼，還隱藏著許多可以對(duì)抗環(huán)境挑戰(zhàn)的關(guān)鍵武器。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，植物病蟲害嚴(yán)重威脅糧食的生產(chǎn)安全。當(dāng)植物“生病”了，除了用各種手段去直接“治病”，科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向了植物自身——通過研究植物基因組，尋找那些能夠賦予植物抵抗病原體能力的關(guān)鍵基因片段，從根源出發(fā)解決問題，而過程中帶來(lái)的突破或許還能幫助解決一些人類自身的健康難題。

11月3日下午，浙江省科技館“科學(xué)有觀”系列活動(dòng)《基因密碼 創(chuàng)“新”博弈》特別邀請(qǐng)到湘湖實(shí)驗(yàn)室的謝文軍老師，在這個(gè)收獲的季節(jié)里，為現(xiàn)場(chǎng)觀眾和通過直播觀看的網(wǎng)友們帶來(lái)一場(chǎng)關(guān)于農(nóng)業(yè)“芯片”的科普分享，一起挖掘綠色生命守護(hù)背后的新質(zhì)生產(chǎn)力。

科普劇《稻香》精彩亮相
再現(xiàn)袁隆平禾下乘涼夢(mèng)

活動(dòng)一開始，浙江省科技館的金牌科普輔導(dǎo)員團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了創(chuàng)意科普劇——《稻香》。在剛剛結(jié)束的全國(guó)科技館輔導(dǎo)員大賽中，這部劇獲得了科普短劇的二等獎(jiǎng)。

輔導(dǎo)員們精彩的表演、舞臺(tái)裝置和道具、背景音樂視頻的配合，帶領(lǐng)大家一起走進(jìn)了袁隆平的禾下乘涼夢(mèng)，讓大家了解到改變世界的雜交水稻在誕生過程中經(jīng)歷了怎樣的艱辛困苦。

袁隆平和他的團(tuán)隊(duì)在外界不看好的情況下堅(jiān)持培育雜交水稻，風(fēng)雨無(wú)阻，熬過了一個(gè)又一個(gè)春夏秋冬，終于獲得成功。輔導(dǎo)員們時(shí)而慷慨激昂、時(shí)而幽默活潑的表演，將課本上的故事生動(dòng)呈現(xiàn)，相信所有的觀眾朋友們也能從中更好地體會(huì)到什么是科學(xué)家精神。

用基因工具為植物治病
DNA里蘊(yùn)含神奇生命奧秘

博士畢業(yè)于哥本哈根大學(xué)，在丹麥學(xué)習(xí)、工作了12年的謝文軍，今年夏天剛回國(guó)，目前擔(dān)任湘湖實(shí)驗(yàn)室小麥抗病生物學(xué)研究組研究員，主要研究方向一是作物抗病育種及機(jī)理研究，二是細(xì)胞內(nèi)脂類代謝紊亂引發(fā)自免疫疾病機(jī)理研究。

謝文軍的一大主要研究課題是解決困擾小麥生產(chǎn)的白粉病問題。白粉病是世界范圍內(nèi)危害作物最嚴(yán)重的傳染病害之一，相當(dāng)于植物界的“新冠疫情”，每年作物生產(chǎn)僅直接損失就高達(dá)58-63億美元。農(nóng)藥等傳統(tǒng)方式對(duì)環(huán)境和人體健康都產(chǎn)生不良影響，更好的辦法是通過育種使小麥自身能夠抵抗這種病。

正如開場(chǎng)科普劇中提到的，大家都知道有雜交水稻，那么為什么沒有雜交小麥呢？謝文軍介紹，小麥本身就是由三種野草融合產(chǎn)生的物種，基因信息相當(dāng)龐雜。如果把水稻的遺傳信息比作一本“小學(xué)教科書”，那小麥的就是一本厚厚的大字典。因此要直接解讀它的遺傳信息，或是利用雜交的方法提升產(chǎn)量，都是相當(dāng)困難的。謝文軍選用了植物學(xué)研究中常被作為“模式植物”（具有生長(zhǎng)周期短、二倍體植物，基因組小，產(chǎn)生種子多，植株和種子的體型小，方便在實(shí)驗(yàn)室種植等優(yōu)點(diǎn)）的擬南芥來(lái)進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)。

利用一種藥劑誘變使得擬南芥發(fā)生基因突變，篩選出對(duì)白粉病具有抵抗性的植株，然后運(yùn)用基因編輯試劑盒，在大麥中編輯了與上述抗病植株突變同源的基因，使大麥也獲得了持久廣譜抗性。這個(gè)基因編輯的原理就像是用一把剪刀在指定的位置切開，精準(zhǔn)插入或關(guān)閉掉一些基因，令人大呼神奇。

或許有人想問，植物的抗病研究結(jié)果只能用于植物嗎？答案是未必。謝文軍在對(duì)擬南芥進(jìn)行大麥白粉菌侵染的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，一些植株產(chǎn)生了意料之外的免疫增強(qiáng)反應(yīng)，究其原因這種表現(xiàn)與細(xì)胞內(nèi)的固醇含量有關(guān)，這也是謝文軍的另一大研究方向。

固醇在動(dòng)植物細(xì)胞當(dāng)中都有，膽固醇就是一種常見的動(dòng)物固醇。人類的很多疾病，如動(dòng)脈粥樣硬化、阿爾茲海默癥等，與植物細(xì)胞因固醇超量積累自殺死亡的機(jī)制有類似性，而謝文軍的研究與當(dāng)今世界對(duì)這些還未攻克的疾病研究也有某些一致。利用植物作為載體和工具來(lái)研究相應(yīng)藥物的工作正在進(jìn)行中，或許會(huì)在將來(lái)對(duì)人類醫(yī)學(xué)作出貢獻(xiàn)。

演講的末尾，謝老師還分享了他之前在丹麥的工作、生活經(jīng)歷。在安徒生、小美人魚的故鄉(xiāng)研究植物基因是種怎樣的體驗(yàn)？一張張照片讓大家對(duì)腦海里抽象的“科學(xué)家日?！庇辛司唧w鮮活的感知。

現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)氣氛熱烈
送出科普雜志和驚喜種子

接下來(lái)進(jìn)行的互動(dòng)問答環(huán)節(jié)，把現(xiàn)場(chǎng)氣氛帶到了高潮。面對(duì)有些“超綱”的專業(yè)分享，現(xiàn)場(chǎng)的小朋友都在認(rèn)真聽講之后提出了各種切題而又腦洞大開的疑問。

基因剪刀是如何做到的？基因突變失敗的植物會(huì)死掉嗎？感染了白粉病的小麥口感會(huì)有什么變化？植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生“癌細(xì)胞”嗎？謝文軍老師一一解答了這些問題，也感慨于大家科學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備與旺盛的好奇心。

浙江省科技館的老師們還為積極參與互動(dòng)的新質(zhì)少年們準(zhǔn)備了《科學(xué)24小時(shí)》合訂本。這本由浙江省科協(xié)主管的科普雜志深受青少年喜愛，它不僅涵蓋了生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，還介紹了最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)進(jìn)展和各種有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。希望這本合訂本能成為這些同學(xué)們未來(lái)探索科學(xué)世界的小小鑰匙，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)的好奇心。

另外，謝文軍老師還送出了一些擬南芥種子，就是之前演講里提到的實(shí)驗(yàn)植物。拿到種子回家的同學(xué)可以在種植過程中體會(huì)一把科學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂趣。

如果你對(duì)基因、對(duì)植物感興趣，可以來(lái)浙江省科技館多逛逛，這里都能找到相關(guān)的展區(qū)。謝文軍老師也在活動(dòng)后來(lái)到了館內(nèi)參觀，親身體驗(yàn)了旋轉(zhuǎn)發(fā)電、管道樂器、混沌擺等裝置。

其中的DNA螺旋裝置，是個(gè)旋轉(zhuǎn)發(fā)電的展項(xiàng)，參與者轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，底部的發(fā)電機(jī)開始工作，上面的燈帶就會(huì)亮起來(lái)，原理是閉合線圈切割磁力線，線圈中產(chǎn)生電流，從而發(fā)電。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，DNA燈帶就會(huì)亮得越高，產(chǎn)生的電能就越多。

另外，在這里還要給大家做一個(gè)活動(dòng)預(yù)告。還記得那個(gè)“向好奇心致敬”的菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)嗎？每年菠蘿都會(huì)選出10個(gè)好笑又嚴(yán)肅的科研成果。今年，第13屆菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)又要來(lái)啦！這一次的主題是“打破砂鍋問到底”，一聽就知道，今年的頒獎(jiǎng)典禮和食物有關(guān)！

11月23日晚，菠蘿將在杭州西湖體育館公布獎(jiǎng)項(xiàng)得主并頒獎(jiǎng)，今年又有哪些奇葩研究獲獎(jiǎng)呢？請(qǐng)大家關(guān)注浙江省科技館公眾號(hào)，除了頒獎(jiǎng)典禮之外，在22日到24日，在西湖體育館，還會(huì)有科學(xué)集市&論壇同步開放，歡迎大小朋友前來(lái)，一起體驗(yàn)好吃好玩又漲知識(shí)的菠蘿吧~

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為傳承科學(xué)家精神，賦能新時(shí)代發(fā)展，激勵(lì)引導(dǎo)青少年學(xué)習(xí)老一輩科學(xué)家精神，浙江省科技館以科學(xué)傳播責(zé)任為驅(qū)動(dòng)，基于核心需求，打造全新科普品牌——“科學(xué)有觀”。通過科學(xué)家講述科研背后的故事，讓科學(xué)家精神見人、見事、見物、見精神，可親、可敬、可感、可學(xué)習(xí)。