欢迎您访问中国科学院吐鲁番沙漠植物园官方网站!
设为首页 加入收藏
详细内容

张道远的苔藓之恋:小苔藓里有大乾坤

 

只要一滴水,就可以让一种几乎枯死的黑乎乎的植物在3秒内变绿,恢复生机……这是10月28日,记者在中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室里看到的。

“它叫耐干苔藓,也被称为‘复活植物 ’。”新疆生地所研究员张道远说,“我们研究的就是为什么它可以‘干而不死’,遇水后能够‘死而复生’,换句话说就是研究它的耐干性。”

202111051234174395.Jpeg

张道远在实验室查看藓类植物长势。石榴云/新疆日报记者 谢慧变摄

耐干苔藓是一种很神奇的藓类植物,广泛分布在古尔班通古特沙漠,覆盖在沙子表面,被誉为“沙漠地毯”,对维持沙漠稳定性有很好的作用。沙漠极端的环境也造就了这种苔藓超强的耐干燥、耐高温等综合抗逆性,也成为了挖掘抗逆基因的好材料。

除了耐干苔藓外,记者还注意到,这个实验室有些与众不同,不仅可以闻到泥土的清香,还可以看到近百个透明球形玻璃瓶内大片的绿,在满眼金黄的季节着实养眼。

“这些都是实验室培养的各种藓类,有些耐干燥,有些只能生长在潮湿的环境中。”张道远一边认真查看培养藓类的长势,一边给记者解释。

统计显示,全世界苔藓植物共约2万种,是陆地植物中仅次于被子植物(约35万种)的第二大类群。但现今从事苔藓植物研究的人非常少,相关研究仍然有限。

张道远却带领研究团队研究了近十年。

1999年,张道远到新疆生地所工作,起初主要从事荒漠植物多样性保育研究。2013年,她开始着手抗逆分子生物学研究,也是从那时候开始,和耐干苔藓结了缘。

第一次看到耐干苔藓遇水复苏,感觉生命太神奇了,有一种想去探究它的冲动。”张道远说,荒漠植物也蕴含丰富的抗逆基因,但却没有一种植物像耐干苔藓一样特殊。

正是这种好奇与执着,让张道远在这条路上越走越远。

张道远刚参加工作时,抗逆分子生物学实验室仅有一个简陋的试验台、一台简单的离心机。目前,在她的带领下,已建成集抗逆生理生化实验室、抗逆分子实验室、组织培养室、基因组研究中心为一体的抗逆生物学研究平台。借助该平台,张道远带领研究团队首次构建了荒漠耐干植物外源基因遗传转化技术及平台,首次高通量测序了极端耐干藓类植物的基因组、转录组及蛋白质组,独立克隆获得具有自主知识产权抗逆基因30余个。

从事基础研究是枯燥的,张道远却乐在其中。她说,小苔藓里有大乾坤,别看它体量小,可研究的东西太多了,总能给大家带来惊喜。

一次长假期间,实验室意外停电,使得培养箱里培养的苔藓悄然“转变”成了另外一个种。“培养基土壤里面可能有很多藓类繁殖体,断电后随着生长环境、温度等的改变,原本的藓类适应不了,被新生长的另一种藓类植物替代了。”张道远解释说,这也充分说明了苔藓类植物对环境的敏感性。但团队没有就此放弃,经过一系列分子鉴定和追踪,确定这是一种全球分布范围更广、同样具有耐干性的银叶真藓。

“以这种材料作为对照,和我们的耐干苔藓对比,可以找到更多有趣的基因耐干调控线索......”张道远说。

类似的例子有很多。张道远说,做基础研究,推倒重来是常有的事,有时候换个角度来看,可能又有新的收获。

正是在这样一次又一次的尝试中,张道远迅速成长为新疆生地所最年轻的研究员,并获得多项省部级科技进步奖。近年来,张道远带领研究团队除了聚焦耐干苔藓的耐干分子机制研究外,还把苔藓特有的抗旱基因转移到棉花中,以增强棉花的抗旱节水性能。研究团队利用所获得基因创制抗旱转基因节水棉花40余份,实现了棉花节水30%的目标。

“目前我国尚未放开其他转基因棉花的种植,相关研究成果仅作为技术储备。不过未来我们可以利用这些基因资源做抗旱的牧草、花卉等。”张道远说,苔藓的抗逆基因资源依然大有用武之地。

不仅如此,张道远还培养了一批年轻的抗逆分子研究团队,团队自称“复苏团队”,自勉在任何逆境下,都要像复苏植物一样“逆境中坚持、顺境中绽放”。未来,张道远希望这项研究可以一直延续下去,产生国际一流研究成果,并将成果应用至抗逆分子育种中,更好地服务社会。

石榴云/新疆日报记者 谢慧变