文 ｜ 《中国科学报》 记者 李晨

“要不这个实验就不做了吧？已有的结果也能发表。”

2021年12月的一天，当北京大学现代农学院教授何跃辉对着两位博士后面露难色地说出这句话时，空气仿佛一下子凝固了。

片刻后，负责实验的藕洋说：“何老师，我们再做最后一次吧！如果还是不成功，我就不做了。”

已经持续推进这个课题5年多，就期待这“临门一脚”的黄飞也表示全力支持继续实验。

一年半后，2023年7月，他们的成果在《科学》杂志以长文形式发表。何跃辉是通讯作者，共同一作包括黄飞和藕洋。

何跃辉在讲解论文成果。李晨摄

“不撞南墙不回头”的博士生

成为何跃辉实验室的一员，黄飞是费了一番周折的。

2014年从华中农业大学本科毕业之后，黄飞考上了何跃辉当时所在的中国科学院上海生命科学研究院的博士生。没去之前，黄飞就知道何跃辉在国外从事科研多年，长期关注植物的开花机制研究。这也是他从本科开始就感兴趣的方向——环境如何影响植物发育。

两人在一席深入的谈话后，都彼此“看对眼”。

黄飞在做实验。李晨摄

“我当时就觉得这个学生挺有个性的，而且看起来挺聪明的，又受过实验训练。”何跃辉说。

“何老师跟我都是湖南人，特别有亲切感。”黄飞说。

然而两人并没有互相“表白”。当时，中国科学院上海生命科学研究院植物逆境研究中心实行轮转制——学生第一年在不同的课题组里做研究，导师和学生都借此机会进一步彼此观察、选择。

当年想进何跃辉课题组的学生很多，竞争激烈。“我没有拿到何老师课题组仅有的两个轮转名额。所以去了一位外籍导师课题组。”黄飞说。

“我以为黄飞没有看上我，不想轮转，所以去了别的组。”何跃辉说。

两人就这样在第一次相遇后错过了。

一年多以后，黄飞的外籍导师因为无法全职到岗辞去了工作，于是他拥有了选课题组的优先权。这一次，毫无悬念地，他心满意足又压力重重地来到了何跃辉的课题组。

因为导师离开，黄飞之前的工作都白费了。博士学习总共就那么几年，按5年毕业算，他有一年时间都浪费了。如果不能通过第二年的考核，黄飞就会转成硕士生。“那段时间很辛苦，花了很多时间赶进度”，他回忆说。

好在何跃辉给黄飞的课题“比较可靠，执行起来不是那么困难”，加上黄飞受过这方面的实验训练，有一定的经验，所以课题进展起来还比较顺。

“我那个时候就发现他非常有韧劲，有点不撞南墙不回头的感觉。他做实验可以不断试错，直到最后出结果。”就这样，何跃辉给黄飞安排了多个课题跟进。

善于利用时间的黄飞也乐此不疲：“我总是愿意做一些新东西，我的性格就是这样的，何老师也了解。压力当然是有的，有时候会有一些竞争，被迫提前发一些成果。做科研就是一个很辛苦的事情，但如果做的东西有意思，还是会比较快乐的。”

2016年，黄飞接过了即将毕业的硕士师姐褚珍珍留下的晚花拟南芥突变体及相关实验材料。

拟南芥突变体。李晨摄

反常的现象和大胆的推测

“我从2001年就开始研究植物的开花机制。”何跃辉说，2014年刚到中国科学院工作时，他的团队利用模式植物拟南芥的突变体库，寻找拟南芥中调控开花时间的基因和解析相关机制。

褚珍珍当时的工作就是筛选晚花突变体并解析调控机制。“晚开花的拟南芥会长出很多叶片，而迟迟不开花，这是它晚花的标志性表型特征。”何跃辉说，当时他们找到的一个晚花突变体比野生型拟南芥晚开花约一周时间，并且找到了相应的基因。

“褚珍珍发现这个基因是编码线粒体内代谢酶的一个亚基，但是它又调控细胞核内控制开花时间的关键基因，这就非常奇怪！”何跃辉解释说。

一个应该进入线粒体的酶亚基怎么会影响细胞核内的基因表达呢？难道它进入了细胞核？这个大胆的推测冒出来。

“反常!往往反常的现象最值得研究。”何跃辉将这个课题交给了黄飞接着做。

不到一年时间，黄飞用基因编辑技术把编码这个酶亚基基因的同源基因敲除，构建了一个双突变体。

拟南芥实验材料。李晨摄

“我得到了一个有很多叶片的拟南芥突变体，约五十片叶！”黄飞兴奋地告诉何跃辉这个新的发现。这个表型已经足够强，表型的强弱彰显基因功能的强弱。

2017年夏天，黄飞采用荧光蛋白标记这个调控开花的线粒体代谢酶的亚基，发现它的一部分进入了细胞核。后来他们证实，进入细胞核的酶大约占1%，其余99%仍然进入了线粒体。但仅仅是“酶入核 ”还不足以发表文章。他们知道前进路上一定会有接二连三的困难。

就在黄飞专心致志地深入课题研究时，2017年12月，一篇报道哺乳动物细胞中存在类似的线粒体酶入核现象的论文在《自然》杂志发表了。

“当时我们并不知道这篇论文，因为我们聚焦植物的研究，没有关注到哺乳动物领域的研究进展。”何跃辉说，他们在后来查文献时才发现这个已经发表的成果。这篇论文或多或少会影响到他们工作的新颖性。

然而黄飞很庆幸当时没看到那篇论文。“如果我们当时看到了那篇论文，很可能就按照‘在植物里找一下类似的调控机制’的思路去走了！”按照那个思路，他们可能放弃自己的原有思路，这样不可能有后来的原创性发现，并且发现了《自然》论文中没有报道的新机制。

拟南芥突变体。李晨摄

“我们的独立思考没有受到影响。这也给了我们今后的科研一个重要的启发，当我们研究植物的调控机理时，不要拘泥于去重复动物里的研究，而是要想着去超越，要基于自己现有的数据去拓展思维。”黄飞说。

一边做实验一边当奶爸

“万物生长靠太阳”对于从事植物研究的何跃辉来说不仅仅是一句耳熟能详的话，而是蕴藏着科学道理的一个启示。

发现了线粒体代谢酶进入核的现象后，何跃辉课题组开始寻找其背后的机制和作用。由于植物开花往往与光照有关，所以光成为他们首先考虑的影响因子。

“随着研究的深入，我突然发现忙不过来了！”黄飞说，幸好另一位共同一作罗晓博士的加入，分担了一部分实验。但没有想到的是，新冠肺炎疫情让他们的研究步伐慢了下来。

为了能在实验室里继续实验，那年过年黄飞没有回湖南老家。“那个时候我老婆怀宝宝了。刚好所有事情都凑到一起了。”新手奶爸和奶妈，没有经验，也没有老人和保姆帮忙。

有一段时间，黄飞白天做实验，他为妻子的来电设置了专有铃声，只要一有妻子来电就能第一时间接到。妻子却明白他的实验正是紧要环节，没什么事轻易不打电话。

“可我还是放心不下，也想多看看她和孩子，我们的儿子真的是‘天使宝宝’，非常省心，也很健康。”于是黄飞中午、晚上都赶回家做饭。夜间做完实验11点多回到家，还为妻子熬一碗没有油的鲫鱼汤。“她不喜欢吃油腻的东西，所以只能做汤。”干完这些一般都在凌晨两三点才入睡。

“那段时间我过得特别充实！二十七八岁的年纪，感觉每天都有很多劲儿。”黄飞说。

实验进度的焦虑和为人父的喜悦交织在一起。最终他们的实验证明光照是酶进入核的调控因子。“光照时间越长，进入核的酶越多，对核内染色质修饰和基因表达的调控作用也越强。”黄飞说。

最难啃的实验

工作做到这里，本来已经可以发文章了。但是何跃辉课题组觉得这背后机制“不一般”，应该是一个能引起学术界关注的成果。

藕洋接过了接力棒。他要解决的问题是：这些酶是否直接影响“深藏”于细胞核内的基因上的染色质修饰，从而改变植物的生长发育呢？2019年，藕洋开始用生物化学和组学相结合的技术去看看能找到多少酶入核以后作用的基因位点。“当时我们实验室里的其他人没做过这方面的实验，可以说没啥经验。”

第一次的结果，只测到几百个作用位点；第二次、第三次，数量都没有明显变化。

“这些结果一看就是不靠谱的，也不符合我们的预测。”每一次，藕洋都总结经验，想尽办法完善实验。当他感觉这次准备好了，才交给公司测序。

藕洋说，“因为我做了多次实验，花了不少钱，说实话，我心里确实有点愧疚的，但何老师说经费的事不是我们要考虑的，只要这个实验对于解析分子机制是重要的就应该做。”

不过考虑到这个实验的难度，三次失败之后，有了开头的何跃辉“劝”他们放弃这个实验。

藕洋在观察拟南芥样品。李晨摄

“即便这个实验没做成，当时我们已有的数据已能把这个酶入核调控基因表达的机制大体上说明白，也可以发文章了。”何跃辉说。

但藕洋在总结完失败的原因后，充满信心地向何跃辉提出做最后一次实验。

2022年4月的一天傍晚，已经下班了，第四次实验结束，做生物信息分析的高照旭博士给他传来了实验结果：3000多个互作位点。

“我当时一看就非常高兴！”藕洋感到这次成了。但是在交给何跃辉之前，他还要好好检查一遍。“何老师对数据非常严谨。”

经过一个晚上的认真检查核对，第二天他把结果打印出来，交给何跃辉说：“何老师，我们的结果看起来非常有意思。”

文章在《科学》发表

文章写完后，他们决定投到《科学》试一试。没有想到的是，投稿几天后就显示进入了审稿流程。

何跃辉感觉到，这一次《科学》很感兴趣。《科学》的编辑对这个成果感兴趣，这是第一次在植物细胞中报道了环境信号调控线粒体代谢酶入核，进而直接调控几千个基因表达的分子机理。

但是他在实验室的组会上依旧板着脸。“何老师对我们透露的信息还是‘希望不太大’，让我们做好心理准备。”黄飞笑着说。

第一次审稿意见返回后，审稿人要求他们补充实验。“我又一次没有回湖南老家过年。”黄飞在实验室里度过了春节。文章后来投回《科学》后，他们又忐忑地等待了一个多月。

第二次审稿意见发来了，一作们都感到有希望了，心里终于放轻松了一点。

最终，《科学》杂志给了他们很长的篇幅来呈现这项成果。

“我的团队成员就是这样一步步地尝试、思考、完善，他们都是普通人，但是靠着这种不放弃的精神做出了很好的成果。做研究不是一蹴而就的。”何跃辉说。

黄飞和藕洋将继续他们在实验里的工作，直到明年底博士后出站，“开始独立的科研生涯”。