文｜《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者 李思輝 實(shí)習(xí)生 張鴻悅
2025年3月的一個(gè)清晨，李亞軍正在廣州一家單位的宿舍里，準(zhǔn)備開(kāi)始新一天的工作。突然，她接到導(dǎo)師寧國(guó)貴從武漢打來(lái)的電話。“投稿有消息了，建議你回來(lái)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)、進(jìn)一步改論文。”
聽(tīng)到這個(gè)消息，她頓時(shí)心頭一熱。“四五年的努力，終于有回響了！拿博士學(xué)位證應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題了！”她立即向單位領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)明情況，第二天就坐上了開(kāi)往武漢的高鐵。回到母校華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，回到那間熟悉的實(shí)驗(yàn)室里，她夜以繼日地補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)、修改論文，一切都那么熟悉和親切……
9月2日晚間，他們歷時(shí)5年多完成的一項(xiàng)關(guān)于“全新基因從零誕生到調(diào)控月季花香的完整過(guò)程”的文章，在線發(fā)表于Cell。這篇文章，不僅是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授寧國(guó)貴課題組的第一次頂刊突破，也是國(guó)內(nèi)第一篇發(fā)表在Cell上的月季研究領(lǐng)域的論文。
李亞軍
尋找丟失的花香味
故事源于一次花叢中的“聞香”。
2020年9月，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)花卉試驗(yàn)基地，一對(duì)從植物分類上看似相同的木香花引起了寧國(guó)貴的注意：金黃色的變種幾乎聞不到香味，而白木香卻散發(fā)著濃郁香氣。
“為什么外觀相似的花朵，在香味上卻有天壤之別？”面對(duì)導(dǎo)師拋出來(lái)的問(wèn)題，課題組展開(kāi)了討論和研究。最終，引出了一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題——花香的調(diào)控機(jī)制及其背后的原理。
“花香是薔薇科植物最重要的觀賞性狀之一，卻在人工馴化過(guò)程中逐漸丟失。我們希望通過(guò)研究揭示其背后的原理，尋找丟失的香味。”寧國(guó)貴告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
于是，該研究團(tuán)隊(duì)決定從基因?qū)用鎸ふ掖鸢浮Ｋ麄円阅鞠銥椴牧希劢瓜阄跺漠惖膬蓚€(gè)變種——白木香與黃木香，從中發(fā)現(xiàn)差異。
“寧老師交給我這個(gè)課題時(shí)，我非常興奮。我自大學(xué)起就專注于花卉色澤與香氣的研究，而這一次我們擁有天然的對(duì)照材料，可以直接從基因組層面解析香味差異的成因。”李亞軍說(shuō)。
作為她讀博期間的唯一研究，她全身心投入其中。研究過(guò)程中，她主要負(fù)責(zé)樣品采集、部分組學(xué)分析、代謝通路解析以及新基因的功能驗(yàn)證。
為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，研究團(tuán)隊(duì)在樣品采集后立即開(kāi)展代謝物檢測(cè)。李亞軍回憶，2021年4月，木香花期采樣時(shí)，為準(zhǔn)確測(cè)定新鮮樣品中的丁香酚含量，需要迅速完成相關(guān)數(shù)據(jù)分析。由于儀器預(yù)約緊張、萃取頭數(shù)量有限，大家每隔一小時(shí)就需上樣一次。那幾天，大家?guī)缀踝≡趯?shí)驗(yàn)室，鋪開(kāi)瑜伽墊輪流休息，以保障完成實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。
通過(guò)對(duì)兩種花的基因組進(jìn)行精細(xì)比對(duì)，他們發(fā)現(xiàn)在黃木香中存在一個(gè)特殊基因的高量表達(dá)，而在白木香中該基因完全缺失。更令人驚訝的是，這個(gè)基因在現(xiàn)有的全球基因數(shù)據(jù)庫(kù)中找不到與之相似的序列，仿佛是一個(gè)“沒(méi)有祖先的新基因”。
“基因決定性狀”是當(dāng)前生命科學(xué)領(lǐng)域廣泛認(rèn)可的核心命題。新基因是如何產(chǎn)生的？學(xué)界普遍認(rèn)為新基因由基因通過(guò)“復(fù)制-變異”產(chǎn)生。
該研究團(tuán)隊(duì)在追溯黃木香中這個(gè)“沒(méi)有祖先的新基因”起源的過(guò)程中，驚奇地發(fā)現(xiàn)它并不遵從“復(fù)制-變異”理論，而是以其他的方式誕生。
研究人員采用倒推法，在薔薇科植物中尋找線索。通過(guò)大規(guī)模基因比對(duì)，他們發(fā)現(xiàn)，這種基因的誕生過(guò)程更像是一場(chǎng)自然界的“搭積木游戲”：先有零散的基因片段，再逐步組裝成完整基因。
經(jīng)過(guò)逐一驗(yàn)證，研究團(tuán)隊(duì)最終證實(shí)這種基因確實(shí)是一個(gè)“從零開(kāi)始”組裝的新基因。功能研究表明，這個(gè)基因如同一個(gè)精準(zhǔn)的“調(diào)度員”，通過(guò)調(diào)控花香合成通路中的多個(gè)關(guān)鍵酶，有效抑制丁香酚的產(chǎn)生，繼而導(dǎo)致花兒不香了。
研究團(tuán)隊(duì)將這個(gè)新基因命名為SCREP——SC代表花香味（scent），REP代表抑制（repressor）。這一名稱直觀體現(xiàn)了其抑制花香的作用。
“這項(xiàng)關(guān)于花香濃淡的研究，讓我們意外發(fā)現(xiàn)了與傳統(tǒng)理解完全不同的基因產(chǎn)生過(guò)程。我們立即開(kāi)始查閱資料，竟有了意外發(fā)現(xiàn)！”寧國(guó)貴介紹，其實(shí)早在2019年，就有科學(xué)家在Nature刊文，提出“基因從頭起源”的假說(shuō)，但一直缺乏多步產(chǎn)生新基因的實(shí)證支持。而此次的意外發(fā)現(xiàn)，讓全世界第一次“真正看到了”。
這種不謀而合，讓寧國(guó)貴、李亞軍以及其他合作者都意識(shí)到，這可能是一份顛覆傳統(tǒng)的、具有開(kāi)創(chuàng)性的工作。
寧國(guó)貴（中）與課題組成員張鴻悅/攝
帶著遺憾離開(kāi)
科研之路往往很難一帆風(fēng)順，這項(xiàng)持續(xù)5年半的研究也是如此。
5年多的時(shí)間里，李亞軍一直在做這項(xiàng)“尋找丟失的香味”的研究。除了這篇遲遲未能發(fā)表的論文之外，她沒(méi)有發(fā)表任何論文。因此，她雖然取得了博士畢業(yè)證，但沒(méi)能拿到學(xué)位證。這使李亞軍一度產(chǎn)生自我懷疑，覺(jué)得自己也許未必適合做研究。
李亞軍坦言：“讀博期間，看到同期同學(xué)陸續(xù)發(fā)表論文、申請(qǐng)專利、順利畢業(yè)，而我卻一直沒(méi)有突破，心理壓力非常大。”這種焦慮在讀博后期達(dá)到頂點(diǎn)，以至于去年10月份，她在沒(méi)能取得博士學(xué)位的情況下，拒絕了導(dǎo)師“再讀半年，完善這項(xiàng)研究”的建議，選擇放棄科研，拿著畢業(yè)證前往廣州找工作、上班。
上了小半年班，她對(duì)研究的執(zhí)著更淡了，覺(jué)得自己可能不會(huì)再回去了。直到今年3月的那天清晨，接到導(dǎo)師的消息——論文被Cell要求返修。
盡管此前課題組沒(méi)有發(fā)過(guò)頂刊，并且此次修改后，論文最終能否被接收，結(jié)果仍不確定，但李亞軍還是決心立即返回武漢。
“這是我們四五年心血的結(jié)晶，無(wú)論結(jié)果如何，都應(yīng)該盡力完善到底。”她立即與單位領(lǐng)導(dǎo)溝通，協(xié)調(diào)交接工作事宜，第二天便踏上歸程。
Cell返回來(lái)的審稿意見(jiàn)中，一位審稿人質(zhì)疑論文分析廣度不足，要求補(bǔ)充大量實(shí)驗(yàn)證據(jù)和數(shù)據(jù)，來(lái)驗(yàn)證SCREP是否真是一個(gè)“沒(méi)有祖先的新基因”。
面對(duì)專業(yè)且犀利的審稿意見(jiàn)，研究團(tuán)隊(duì)決定用扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去回應(yīng)。他們系統(tǒng)檢索了全球的DNA數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行了上千次迭代比對(duì)與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。“這個(gè)過(guò)程異常繁瑣，每一步都需反復(fù)調(diào)整參數(shù)、多角度驗(yàn)證，必須做到無(wú)懈可擊。”寧國(guó)貴說(shuō)。
今年3月到6月，研究團(tuán)隊(duì)緊鑼密鼓地工作，經(jīng)常熬夜加班至凌晨。有時(shí)凌晨3點(diǎn)多，他們還在實(shí)驗(yàn)室核對(duì)數(shù)據(jù)。
好在憑借嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和充分的數(shù)據(jù)，他們最終成功說(shuō)服了審稿人。
2025年8月7日，論文被正式接收。5年多的堅(jiān)持與付出，140多頁(yè)的研究，相當(dāng)于一本書的厚度，最終濃縮成了一篇論文。
得知接收消息的那一刻，李亞軍感到“心中的大石終于落下，一切都值得”。
論文發(fā)表于Cell
被導(dǎo)師當(dāng)成“反面教材”
一位學(xué)者評(píng)價(jià)：寧國(guó)貴團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究不僅解析了一個(gè)新基因的誕生，也提供了一種研究范式——新基因可以從零開(kāi)始，像“搭積木”一樣逐步組裝而成。這為今后探索基因起源提供了可復(fù)制的方法體系。
寧國(guó)貴介紹，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為香味育種帶來(lái)了一些新思路，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證，將SCREP基因轉(zhuǎn)接入草莓、矮牽牛等植物中，同樣可抑制其香味釋放，證實(shí)該基因在跨物種范圍內(nèi)具有保守功能。
這一發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)育種中側(cè)重花形、花色、大小等視覺(jué)性狀的局限，首次從嗅覺(jué)維度系統(tǒng)揭示了花香形成的遺傳基礎(chǔ)，更全面地解讀了花兒在自然界中形狀變遷的規(guī)律。
對(duì)于未來(lái)，團(tuán)隊(duì)已有明確布局。寧國(guó)貴表示：“通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)，我們有望設(shè)計(jì)出不同香氣強(qiáng)度和類型的花卉品種。”
李亞軍也表示未來(lái)將繼續(xù)深耕這一領(lǐng)域，積極探索“花香定制”的可能性。
盡管讀博過(guò)程中的很多無(wú)奈只有自己知道，盡管結(jié)果沒(méi)有辜負(fù)她5年多的努力，但李亞軍依然為自己的中途出走感到有些不好意思。
論文發(fā)表前夕，寧國(guó)貴在組內(nèi)總結(jié)這項(xiàng)研究時(shí)，也批評(píng)她“不該不聽(tīng)勸告跑出去了”。
“如果她在關(guān)鍵階段能夠堅(jiān)持下來(lái)，實(shí)驗(yàn)周期還可以縮短，整體進(jìn)展可能更快。所以說(shuō)，科研要堅(jiān)持，不要急躁。多讀一年博士經(jīng)濟(jì)上有補(bǔ)貼，也不是過(guò)不下去嘛。在這個(gè)事上，李亞軍學(xué)姐是個(gè)反面教材。”
對(duì)于導(dǎo)師的批評(píng)，李亞軍表示完全接受，同時(shí)也特別能理解。她告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，寧國(guó)貴自己也忍受過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的“孤獨(dú)”——因?yàn)樗麖氖碌幕ɑ苎芯磕貌坏教嘟?jīng)費(fèi)、不容易出大成果，他的職稱很長(zhǎng)時(shí)間上不去。從2008年至2020年，他當(dāng)了13年副教授，但他能“耐得住”。
“科研之路是一場(chǎng)修心之旅，需要有‘上善若水’的堅(jiān)韌——水善利萬(wàn)物而不爭(zhēng)，從容向下、持久綿長(zhǎng)，卻最終匯成江河、成就浩瀚。做研究也是這樣，不浮躁、不急于求成，在寂寞中積累，在困難中迂回前進(jìn)，最終一定會(huì)有回響。”這是寧國(guó)貴在本學(xué)期第一次組會(huì)上講話的核心觀點(diǎn)。
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https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.08.011
本文鏈接：讀博5年零發(fā)表！畢業(yè)后，她意外接到論文返修通知http://www.sq15.cn/show-11-25555-0.html
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