——记中国农业科学院研究员孙加强
　　
本刊记者　迟艳艳

　　　　
　　民以食为天。小麦作为世界上也是我国最重要的粮食作物之一，其地位不言而喻，发展小麦生产对保障国家粮食安全至关重要。同为重要的粮食作物，我国在水稻领域取得的成绩世界瞩目，特别是在遗传基因研究领域处于世界领先水平，但对于小麦的相关研究并不尽然，未来还有相当长的一段路要走。尽管任重道远，但半路转战小麦研究的中国农业科学院研究员孙加强却满怀信心，用他的话说，“没有困难的挑战，研究就失去了意义。我们的工作就是解决难题。”
　　
不解之缘——转战小麦研究
　　
　　从一个数学爱好者到钟情于粮食作物小麦的研究者，孙加强的科研之路似乎始终是盘桓而上。高考时，一向以数理化为荣的孙加强，却遇到了人生中的一次小失利，他被调剂到了山东农业大学。这和他的理想目标相比好像相差甚远。
　　既来之，则安之。在老师的带领下，爱探索又爱琢磨的孙加强，在农业领域很快找到了自己的兴趣点——生命科学。1998年完成蔬菜专业本科学习后，孙加强考取了植物学专业硕士，师从从美国学成归国不久的张宪省教授，开始了植物分子生物学的相关研究。兴趣是最好的老师，孙加强说：“硕士阶段相当于一个转型阶段，让我找到了兴趣点。”
　　为了能在这一领域接触到更深入更前沿的研究，孙加强立志要考取中国科研水平最高的研究院所——中国科学院。2001年，孙加强如愿以偿，顺利考上了中国科学院遗传与发育生物学研究所遗传学专业，继续攻读博士学位，导师为刚从美国留学12年回国的中国科学院“百人计划”引进人才左建儒研究员。
　　从2005年博士毕业到2013年，孙加强在中科院遗传与发育生物学研究所李传友研究员课题组工作，先后担任助理研究员、副研究员。这期间，他还先后到德国Freiburg大学的国际植物激素生长素极性运输研究领域开创者Klaus Palme教授实验室做访问学者和德国洪堡学者，获得德国洪堡基金会资助。
　　之所以选择出国看一看，孙加强说：“因为德国是世界上最早开展遗传与发育生物学研究的国家之一，也拥有最权威的实验室。”出国的时间虽然短暂，但对孙加强的影响非常之大。国外良好的科研环境和独立的科研模式，让他也希望能有自己的科研团队，以期能在科研工作上更好地发挥自己的潜力。
　　而这个契机在2013年随之而来。当时，正值中国农业科学院启动优秀青年人才引进项目“青年英才计划”。孙加强看到了希望，也把握住了机会。2014年，他转入中国农业科学院作物科学研究所任研究员、博士生导师，成功入选中国农业科学院“青年英才计划”。
　　而这次转变，不只是工作单位的变化，孙加强还面临着研究领域的重大转变。孙加强坦言：“要转到小麦这个领域，小麦属于大田作物，研究材料和小麦基因组的复杂性方面都比模式植物拟南芥及粮食作物水稻复杂的多，也是很有压力。”虽然是科学家，但一旦和小麦打起交道，田间地头也成了家常便饭。“要每天到温室去观察小麦的生长状态，每年都到河南和北京基地去做考察。”孙加强说。顶天立地，这是中国农科院的科研口号，更是孙加强的精神支柱。除了田间观察，孙加强几乎全部工作时间都是在办公室翻阅厚厚的大部头文献和在实验室指导研究生的科研课题，这也成了他现在生活的常态。
　　2014年，孙加强在单位平台的支持下，初步建立了自己的科研团队，其中有科研助手和研究生。而孙加强的目标是：“要把我所熟悉的植物分子生物学的前沿技术和知识，和小麦的重要农艺性状结合起来研究，创造更多研究成果。”
　　
爱琢磨——屡创新成果
　　
　　“我这人爱琢磨。”孙加强笑言。而就是在这种“爱琢磨”的习惯下，他在专业研究领域创造了多项创新成果，也获得了应得荣誉：2010年，获中国科学院卢嘉锡青年人才奖；2015年，获中国农业科学院“青年英才计划”择优支持；同时，获2016年度金龙鱼农业科学青年英才奖。
　　孙加强介绍，株型对小麦生产潜力和产量水平有重要的作用，小麦株型因素包括株高、分蘖数及分蘖角度等，相当大程度上决定了小麦的光能吸收利用及转化效率，可以认为株型是小麦高产重要的决定因素。而目前，小麦株型的遗传基础研究进展缓慢，其中主要原因之一是其基因组复杂，存在大量的重复基因。加速小麦功能基因组研究，将其成果尽快应用到生产实践对解决我国小麦生产问题有着重要意义。而这也正是孙加强的科研目标。
　　自2014年组建自己的科研团队以来，孙加强就致力于小麦株型的遗传调控机理研究。迄今为止，研究成果初步揭示了小麦株型（分蘖、株高、穗型）决定的分子遗传基础，鉴定了一些重要调控基因或等位基因，取得了一批原创性成果，在Plant Cell，PLoSGenetics，Plant Physiology等杂志发表通讯作者或第一作者论文10余篇。多次被Plant Cell，Plant Physiology等国内外学术期刊邀请为审稿人，2016年被农业部聘请为第五届国家农业转基因生物安全委员会委员 。
　　在植物根系发育的遗传调控机理和小麦株型建成的遗传调控机理上，孙加强都做出了多项创新成果。
　　孙加强介绍，茉莉酸的一个重要生理作用就是抑制主根的生长，但这一生理作用的细胞学和分子机制并不清楚。他们通过研究发现茉莉酸对主根生长的抑制作用体现在对细胞分裂和细胞伸长的影响上。孙加强和同事的研究发现茉莉酸通过下调PLT的表达而负向调控根尖干细胞维持和主根生长。该工作揭示了茉莉酸和生长素相互拮抗调控根尖干细胞维持和主根生长的新机制。相关研究成果已发表在国际知名杂志Plant Cell，并得到Faculty of 1000 Biology和Cell系列综述杂志《植物科学进展》（Trends Plant Sci）的高度评价。
　　此外，孙加强还研究发现茉莉酸在正常植物中促进侧根形成，而在生长素合成缺陷的突变体asa1中则通过阻止侧根分生组织发生而抑制侧根形成。 该工作揭示了一个植物通过激素信号间的相互作用调控生长发育状况以更好适应环境的分子机制，相关研究成果已发表在国际知名杂志Plant Cell上，该项研究得到Faculty of 1000 Biology的高度评价。同时，研究还发现茉莉酸通过影响生长素在根尖的侧向分布进而调控植物根的向重性反应。相关研究成果已发表在New Phytologist上，并得到高度评价。
　　随着全球气候的日益变暖，研究植物应对高温胁迫进行适应性生长的分子机理具有重要意义。孙加强的研究结果揭示了一个生长素调控高温条件下植物株型建成的分子机制。该项工作揭示了高温下植物株型建成的分子机制，作为Featured Article发表在国际知名杂志PLoS Genetics后，得到国际权威杂志高度评价。同时，该工作对于理解激素调控植物对高温适应性生长的分子机理具有重要科学意义。
　　植物向光性是经典的植物生物学问题。以前的研究表明蓝光信号和生长素都是植物向光性反应所必需的，但是关于蓝光信号如何整合到生长素途径的分子机制还不清楚。孙加强的研究揭示了一个内源植物激素生长素整合环境因子蓝光信号调控植物适应性生长的新机制，已发表在国际知名刊物Plant Cell上，并得到国际同行的好评。
　　对于小麦株型及体内免疫的遗传调控机理研究方面，孙加强团队取得了突出创新成果。
　　白粉病是我国小麦生产中的三大病害之一，导致小麦的大量减产。研究小麦抗白粉病的分子调控机理将有助于我们培育对白粉病具有持久、广谱抗性的小麦新品种，为我国粮食高产、稳产做出贡献。
　　孙加强团队在小麦栽培品种中克隆鉴定了编码中介体亚基TaMED25的基因。进一步分析表明，TaMED25负调控小麦的白粉病抗性。酵母双杂交等试验证明，TaMED25能够与乙烯信号调控的关键因子TaEIL1直接物理互作。他们进一步鉴定了TaEIL1的下游靶标基因TaERF1，而TaMED25与TaEIL1的物理互作协同激活了TaERF1的表达。他们的工作鉴定了小麦中“TaMED25-TaEIL1-TaERF1”的信号调控模式，证明TaMED25能够整合乙烯信号途径负调控小麦的白粉病抗性。相关研究成果已发表在国际主流杂志Plant Physiology上。
　　理想株型的概念最早由小麦科学家提出，但近些年小麦的株型研究大大落后于水稻和玉米等作物。分蘖是小麦重要的生物学特性之一，小麦从主茎上长出的侧枝及侧枝上的分枝均称为分蘖。小麦分蘖的时期从三叶期时开始，至拔节期结束。小麦分蘖的多少，标志着小麦群体结构的好坏，影响到小麦产量的高低。在生产上，由于种种原因，不少麦苗迟迟不分蘖，或分蘖极少，不利于培育壮苗。因此，研究小麦分蘖的遗传调控机理，将为增加小麦有效分蘖奠定理论基础。孙加强团队研究发现，小麦miR156在调控小麦分蘖和穗发育过程中起重要作用，他们进一步鉴定了小麦miR156的靶基因SPLs及下游基因TaTB1和TaBA1；此外，还筛选鉴定了一类转录抑制因子TaD53可以与SPLs转录因子直接物理互作，重要的是TaD53与SPLs拮抗地调控下游基因TaTB1和TaBA1的表达（Plant Physiology,2017）。进而，团队建立了小麦miR156、靶基因、上下游作用因子共同作用于小麦株型的分子调控网络。
　　小麦穗型是重要性状之一，可以直接决定小麦的产量。以六倍体小麦为材料，孙加强团队阐述了一个小麦miRNA172的生物学功能，即miRNA172通过切割小麦驯化基因Q mRNA，在小麦穗型驯化的过程中发挥着重要作用；同时，证明Q蛋白作为AP2类型的转录因子具有转录抑制活性，并且可以与转录共抑制因子TPL蛋白直接物理互作（Plant Biotechnology Journal, 2017）。对之后的研究，孙加强表示，将寻找Q转录因子的下游靶基因，进一步诠释小麦驯化的分子机制。这些研究可为将来开展小麦穗型的分子设计育种奠定重要理论基础。
　　
爱挑战——解决难题更有意义
　　
　　加快小麦功能基因组研究，解析小麦复杂农艺性状的分子调控网络，对于我国小麦生产具有重要意义。孙加强瞄准这一国家重大需求，利用比较功能基因组学的研究手段，在小麦株型的分子遗传基础解析上取得了重要的阶段性原创性研究成果。
　　然而，基因行使功能不是简单的从基因型到表型，它们之间受到基因表达、生理等一系列变化的影响。并且，复杂农艺性状通常受到多基因的调控，这些调控基因在生物体中不是独立行使功能的，它们之间相互作用形成调控网络共同发挥作用。因此，利用不同组学数据，探索新的研究方法，发掘和解析控制复杂性状形成的调控网络，对于解析复杂农艺性状的分子调控机制具有非常重要的意义。
　　对于今后工作，孙加强表示，将在已有研究工作的基础上，综合不同组学分析手段，利用分子生物学的分析方法，对产量重要性状之一“小麦株型”的调控机制进行系统研究，解析小麦株型的“基因—转录—蛋白—表型”调控网络，并明确不同调控元件之间的内在互作关系，以期为小麦高产分子育种提供强有力的理论和技术支持，同时对其它复杂农艺性状调控机制的研究提供依据。
　　从“入错行”到“感兴趣”，再到今天所取得的成绩，孙加强说：“这一路走来，特别想感谢的就是我的硕士导师、博士导师和博士毕业后工作期间的领导。硕士生导师对我起到了很关键的作用，把我带到这个领域来，从大农业背景转到植物分子生物学就相当于进入了学科的前沿，带领我进了这个门槛。博士阶段，博士生导师又让我在前沿基础上有了更进一步的学习和认识。博士毕业后工作期间，课题组长给我提供了很好的工作平台和支持”。而现在同样也身为导师的孙加强，在对学生的培养上，在传承的同时也有自己的风格，他这样说道：“我跟学生相处完全是一种朋友式的互相交流，更像自己家的兄弟姐妹一样。”
　　科研如登山，研途收获风景的同时不免有艰难险阻，而对孙加强来说，正是有困难才有挑战的意义，“有困难我不怕，如果很顺利，则说明你所研究的问题没有挑战性。”挑战让生命充满乐趣，克服挑战则让生命充满意义。雨果曾说：“所谓活着的人，就是不断挑战的人，不断攀登命运峻峰的人。”而主动迎接挑战，这是做科研所必备的精神和素质，作为一名科研人员，孙加强正身体力行着。
　　
　　
专家简介：
　　孙加强，研究员，博士生导师，中国农业科学院“青年英才计划”入选者，德国洪堡学者。主要研究方向为：小麦株型的遗传调控机理，植物激素作用的分子网络。1998年毕业于山东农业大学蔬菜专业，获学士学位；2001年获山东农业大学植物学专业硕士学位；2005年获中国科学院遗传与发育生物学研究所遗传学专业博士学位。2005年4月至2013年12月，在中国科学院遗传与发育生物学研究所工作，先后担任助理研究员、副研究员；2008年、2010～2012年期间，到德国Freiburg大学做访问学者和德国洪堡学者；2014年至今，在中国农业科学院作物科学研究所工作，任研究员、博士生导师，并入选中国农科院“青年英才计划”；第五届国家农业转基因生物安全委员会委员。在模式植物拟南芥和小麦株型的分子调控机理研究中取得了创新性研究成果。以第一作者或通讯作者身份，在Plant Cell, PLoS Genetics, Plant Physiology等国际杂志发表研究论文10多篇，其中多篇被F1000国际同行高度评价或权威综述杂志推荐。