張忠華
每個(gè)見到張忠華的人,都覺得他很謙卑,總是禮貌地打招呼,年輕的臉上總能看到憨憨的笑容。然而,在蔬菜基因組學(xué)的戰(zhàn)場(chǎng)上,他已征戰(zhàn)十年,收獲各大頂級(jí)期刊雜志的無數(shù)青睞。
張忠華是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所(以下簡(jiǎn)稱蔬菜花卉所)的一名研究員,研究對(duì)象主要以黃瓜等瓜類為主,還有番茄和馬鈴薯等作物。十年辛苦耕耘,在他心中凝成了一句話:“復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單做,你就是專家;簡(jiǎn)單的事情重復(fù)做,你就是行家;重復(fù)的事情用心做,你就是贏家。我們做科研也需要這樣?!?/p>
“我感覺找到了適合我的平臺(tái)”
張忠華來自一個(gè)普通的農(nóng)民家庭,他對(duì)農(nóng)業(yè)科研有著獨(dú)特的情懷。
“大學(xué)本科是園藝學(xué)專業(yè),對(duì)園藝學(xué)有了初步認(rèn)識(shí)和理解,受當(dāng)時(shí)生命科學(xué)熱潮的影響,研究生階段又選擇了生命科學(xué)領(lǐng)域的生物信息學(xué)專業(yè),隨著博士論文的進(jìn)展,我的內(nèi)心逐漸有了把生物信息學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于促進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)的想法?!睆堉胰A說。
在跟隨中科院理論物理研究所郝柏林院士學(xué)習(xí)期間,張忠華受到了啟蒙教導(dǎo),即生物學(xué)可能還存在一些重要的規(guī)律等待利用理論計(jì)算的方式去發(fā)現(xiàn),那時(shí)的他相信數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生物學(xué)肯定是將來的重要研究方向。
因此,這也成為了張忠華從事生物信息學(xué)的動(dòng)力之一。作為國內(nèi)第一批生物信息學(xué)博士生,張忠華手握緊缺型人才的資本卻沒有走上出國讀博士后、拿更優(yōu)待遇的道路,而是選擇了國內(nèi)一片空白的蔬菜基因組學(xué)研究。
實(shí)際上,我國蔬菜基因組學(xué)首席科學(xué)家黃三文研究員的伯樂之邀也是打動(dòng)張忠華的重要原因。黃三文“對(duì)科研的激情和想法”與這個(gè)剛畢業(yè)的毛頭小伙擦出了火花。“我感覺找到了適合我的平臺(tái)?!睆堉胰A回憶道。
在掌握了生物信息學(xué)這門新潮又緊缺的“功夫”后,又有了中國農(nóng)科院的國家隊(duì)平臺(tái),從2006年開始,張忠華在蔬菜基因組學(xué)的世界里上下求索,精進(jìn)武藝。
從無到有,從起步到升華
在張忠華看來,黃瓜研究特別重要。黃瓜基因組特別小,而且生命周期短,適合做生物學(xué)的模擬系統(tǒng)。不過,黃瓜屬于甜瓜,導(dǎo)致黃瓜結(jié)構(gòu)性遺傳非常狹窄,做遺傳育種研究特別困難。
2007年,蔬菜花卉所聯(lián)合國內(nèi)外多家單位啟動(dòng)了國際黃瓜基因組計(jì)劃,該計(jì)劃的進(jìn)行需要大量生物信息學(xué)分析工作,張忠華作為所內(nèi)唯一具有生物信息學(xué)背景的人員參與了該項(xiàng)計(jì)劃,負(fù)責(zé)遺傳圖譜、遺傳—物理整合圖譜構(gòu)建以及基因組特征與生物學(xué)特性分析。
在構(gòu)建遺傳圖譜過程中,最重要的是開發(fā)分子標(biāo)記。張忠華充分利用自己的生物信息學(xué)背景,開發(fā)了篩選分子標(biāo)記的新方法,三個(gè)碩士研究生根據(jù)其開發(fā)的候選分子標(biāo)記在半年之內(nèi)就完成了全部實(shí)驗(yàn)工作,把篩選效率提高了7倍左右。
此后,張忠華與團(tuán)隊(duì)成員又在兩個(gè)月內(nèi)快速地構(gòu)建完成了黃瓜的第一張高密度遺傳圖譜,以前完成這些工作至少需要3年以上時(shí)間,這為黃瓜基因組的順利解碼奠定了重要基礎(chǔ)。
2008年底,黃瓜基因組計(jì)劃進(jìn)入最后攻關(guān)階段,團(tuán)隊(duì)成員放棄節(jié)假日,幾乎天天圍著項(xiàng)目轉(zhuǎn)。張忠華在婚后第三天就回到了實(shí)驗(yàn)室,參與到戰(zhàn)斗中。
次年上半年,黃瓜基因組序列圖譜的繪制和分析工作完成,揭示了黃瓜、甜瓜等瓜類作物起源和進(jìn)化的歷史進(jìn)程,為黃瓜特異的生物學(xué)性狀發(fā)現(xiàn)了重要基因線索。
張忠華非常擅于利用新技術(shù)助力科研工作,其中利用最大的是基因組“大數(shù)據(jù)”技術(shù)。為了充分利用黃瓜基因組研究成果促進(jìn)黃瓜遺傳育種研究,張忠華與其他團(tuán)隊(duì)成員利用“大數(shù)據(jù)”的分析策略,進(jìn)一步對(duì)黃瓜的種質(zhì)資源進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,揭示了黃瓜的起源、進(jìn)化、馴化等特征,發(fā)現(xiàn)黃瓜的苦味丟失等是黃瓜馴化的一個(gè)重要特征。
并且,基于“大數(shù)據(jù)”,他們還快速發(fā)現(xiàn)了黃瓜苦味物質(zhì)合成和調(diào)控的候選基因,快速確定了黃瓜果肉顏色為橙色的關(guān)鍵控制基因,為培育“黃金”黃瓜和無苦味黃瓜提供了重要的理論知識(shí)。
之后,張忠華還參與了國際馬鈴薯、番茄、白菜等蔬菜基因組計(jì)劃?!巴ㄟ^參與這些計(jì)劃,其實(shí)是對(duì)自己全方位的一個(gè)鍛煉。”張忠華說。
蔬菜基因組學(xué)從無到有、從起步到升華,每一步都需要從頭開始的勇氣和毅力。張忠華結(jié)合自己的經(jīng)歷坦言,科研就是不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)造新知識(shí)的過程,從事科研必須培育自己對(duì)新事物的快速學(xué)習(xí)能力,這是科研工作者最重要的能力之一。讀書、網(wǎng)上論壇、同事朋友交流是最重要的幾種學(xué)習(xí)方式之一。
“不過,這一切的前提是要有一個(gè)健康的身體,年輕人在努力工作的同時(shí)也應(yīng)經(jīng)常鍛煉身體?!睆堉胰A說。
在基因組學(xué)大數(shù)據(jù)里積累了豐富經(jīng)驗(yàn)的張忠華認(rèn)為,用基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、表型組學(xué)等多組學(xué)數(shù)據(jù)整合分析,來解決重要的生物學(xué)問題仍然是未來的主要研究方向。