郭红卫：寻找植物生命密码

郭红卫的办公室在北京大学金光生命科学大楼的4层，地方不大，一张办公桌、一个书橱便占去大半空间。一对哑铃放在门口，门外有个篮球，3个排球比赛奖杯立在书橱顶上，两边墙上贴着10多张女儿充满童趣的绘画作品，让人感觉轻松温馨。



　　和办公室的环境相比，郭红卫在交流时，表情和话语却始终透着一种严谨。如果事先不了解，很难想到38岁的他，已获得教育部“长江学者”奖励计划特聘教授、“国家杰出青年基金获得者”等多项荣誉，并主持着多项国家重大科研课题。今年5月，他刚刚获得第13届“中国青年五四奖章”。



　　郭红卫的研究领域是同农林业密切相关的植物分子生物学，在研究植物激素乙烯调控机制方面取得重大突破后，他又将目光转向不同植物激素之间关系研究，如果能全面了解植物激素之间的相互作用，就好像破译了植物的生命密码，为将来培育出更加优良的农作物在技术上提供强有力的支撑。



　　钟情物理，结缘生物



　　上世纪80年代，分子生物学在国际上开始兴起，但在植物学领域的研究还比较少。而那时候，少年郭红卫正处于求学期，回忆起当年走上生物学这条路，让人颇有“无心插柳”之感。



　　当初，还在老家湖北荆州读高中的郭红卫，最喜欢的学科是物理。“因为物理的体系非常完整，很多物理现象，通过公式就能计算出来，感觉很美妙。”于是，大学的第一志愿，他填了南开大学的物理系。由于自己对生物也还感兴趣，加上听生物老师说，21世纪是生物学的世纪，于是第二志愿填了生物系。



　　不知是因为那年在湖北招生没有招满或其他缘故，总之，郭红卫被调剂到了招生分数比物理系还要高的生物系，进入南开大学学习。虽然没能学物理，但生物学却给了他意外的惊喜。



　　相比发展成熟的物理学，生物学的研究还处于比较前期的数据积累阶段，是一个实验性的科学。对于生物学，人们还有太多不知道的领域。“也就是说，可以研究的东西比物理要多的多了！”说到这，郭红卫语调提高，脸上闪着兴奋。



　　在南开，他主要学习的是植物光合作用、养分代谢等传统的植物生理学知识。那时候，分子生物学的研究在国际上已经兴起，而陈章良等一批植物分子生物学专家，刚刚从国外回来，任教北大。出于对学业的追求和对北大的向往，郭红卫考取了北大的研究生，师从陈章良教授和顾红雅教授。这时，他开始真正接触植物分子生物学。



　　严师把关，大师指点



　　国内读完硕士，再去国外读个博士，是当时生物学领域比较普遍的人才培养模式，郭红卫也一样。毕竟那时国内分子生物学刚刚起步，国外发展较早，研究水平更高也更系统。为了让自己接受一个完整的科研训练，郭红卫决定出国深造，并进入加州大学洛杉矶分校学习。



　　郭红卫在美国求学历程，前后长达10年。他说，选择出国深造，是对自己影响最大的一件事。如果没有这件事，不知道在科研上还能不能走到今天，甚至是否能继续搞科研，都是一个未知数。



　　北大的学习让他进入了分子生物学领域，但国内毕竟发展时间短，研究还不够系统。出国学习，不仅让他在科研上受到了更好的训练，走入了目前的研究领域，而且还碰到了两个对他影响巨大的人——林晨涛教授和Joseph Ecker教授。



　　林晨涛教授是植物学界的著名专家，也是郭红卫在美国读博的导师。作为林教授的开山弟子，郭红卫受益良多。“那时是真正的系统学习怎么做科研，当时林教授是新来的老师，刚到学校，非常严谨、系统，也有时间对我进行一对一的辅导。这对学生来说是非常重要。我对科学的理解、思维和习惯，很多都来源于他对我这种非常个人化、个性化的辅导。”



　　完成博士学业后，郭红卫来到Joseph Ecker教授实验室从事博士后研究。Ecker教授是美国科学院院士。他的研究分两方面，一是植物激素乙烯的转导过程，其实验室是这个领域里做的最好的实验室之一；二是植物的基因组学研究，他是国际上公认的这方面贡献最大的科学家。



　　“我从他身上学到很多。他是个大科学家，跟他交流，可能时间不会很多，但能开阔你的视野，给你指出目前科学界大的发展方向。”郭红卫说。



　　Ecker教授的实验室有许多来自世界各地的非常优秀的博士后人才，这也为郭红卫提供了难得的学习交流机会，更重要的是，正是在这里，他开始进入目前研究的领域——植物激素乙烯。



　　控制“通道”，实现突破



　　最初，记者开始查阅郭红卫的资料时，无从下手的感觉非常强烈。资料中介绍，其研究方向是“乙烯信号转导及植物激素间相互作用的分子机制……”。对于这些普通人难以理解的专业词汇，郭红卫一解释，便一目了然。



　　乙烯，气体，是目前发现的植物8大类激素之一，其最经典的作用，便是果实的催熟。比如，把一个熟透苹果放到一堆没熟的香蕉中，就会发现香蕉很容易变熟。这就是因为成熟的苹果释放出大量的乙烯，使原本没有成熟的香蕉加快了它的成熟过程。而很多果实在成熟过程中，都会有大量乙烯产生。



　　在果实的运输和存储过程中，为了避免果实太早成熟烂掉，就要抑制乙烯的产生。一个办法是用低温冷藏，因为低温环境下乙烯产生的少；二是通过转基因手段，将合成乙烯的酶降解掉，避免乙烯的产生，使果实保持良好的硬度，方便存储和运输。而郭红卫研究的，就是如何通过转基因控制乙烯。



　　为何植物果实接触到乙烯就会加快成熟？科研人员认为果实里肯定有个“通道”，接收并传递乙烯到细胞核，从而引起一系列反应，加快果实成熟。而在郭红卫进入Ecker教授的实验室时，前面的研究者已经发现了这个“通道”，就是称为“Ein3”的转录因子。于是郭红卫决定继续下面的研究，查清楚，“Ein3”是如何启动这一系列“催熟”的反应。



　　经过反复试验，他发现，在没有乙烯的情况下，西瓜的“Ein3”蛋白含量特别低，因为它们被异性蛋白所降解，无法引起催熟反应。但如有乙烯进入，就抑制了这个降解过程，“Ein3”蛋白开始慢慢积累，“通道”逐渐被打开，果实就开始加速成熟。



　　通过研究，郭红卫从众多降解“Ein3”的异性蛋白里，找到了最为关键的两个，并了解其调控机制。这样，将这两种蛋白的基因转到植物中去，就能减小甚至关闭植物吸收乙烯的“通道”，从而控制果实的成熟。



　　这项研究成果，被认为是近年来植物激素研究领域的重大突破。完成了博士后的研究之后，郭红卫决定回国，并开拓新的研究方向。



　　筛查基因，寻找联系



　　回国之后，郭红卫像他的老师陈章良、顾红雅一样，进入北大任教。实际上，读博士后时已经有美国大学对他发出邀请，为他提供教职。但由于国内的植物分子生物学发展很快，与国外差距大大缩小，而且农业一直是我国基础产业，非常受重视，加上北大热情诚恳的邀请，使他最终决定回国任教。



　　在北大，郭红卫建立了自己的实验室，并拓展了研究的领域。以前他的研究集中到乙烯这一个激素，而现在他和学生们研究的，是不同激素之间的相互作用。



　　以刚才说的乙烯为例，削弱乙烯，的确可以让果实保存更久，但乙烯对抗病也非常关键，降低乙烯，抗病能力也随之下降，如遇病害，很可能颗粒无收。因此，一个激素能引起好几个方面的变化，只有全面了解各个激素的相互作用，才能让在获得我们需要结果的同时，不至于顾此失彼。



　　郭红卫和他的学生们，把所有参与植物8大类激素合成、代谢、转运、感应、信号转导等过程的大约1000多个基因全部收集起来，做成一个现在也许是全世界最大、最完整的数据库。“我们要做成一个非常系统的网络，知道其中哪些是最核心的基因，这些基因之间的相互关系是怎样的，这还从来没有人做过。现在我们还处在基础研究方面，但如果研究成熟了，对农业，包括以后的育种，尤其是转基因方面，会有很大的意义。”



　　享受科学，享受生活



　　除了搞科研，郭红卫特别喜欢体育，每周都要跟学生们出去打打排球、羽毛球；他热爱生活，办公桌上摆放着一架精美的战斗机模型，而书橱里最显眼的位置放着的是两个女儿的照片。也许是受他影响，实验室总也能感觉到那种活跃的气氛——玻璃上贴的圣诞老人像还在，门口的墙上贴着参加排球比赛的大幅照片……没有想象中实验室里那种沉闷和呆板。



　　他说，人生不可能总是做研究，你再感兴趣，老泡在实验室，总有烦的时候。如果没有那么高的兴趣，怎么支持你走下去？“我们搞的生命科学，英语叫‘life science’，所以我们有句话叫We enjoy both life and science（我们享受生活，享受科学）。你不仅仅是science（科学），还有life（生活）。所以我们搞科研累了，就停下来，享受生活，调剂一下。然后重新上路，继续享受科学。”







　　人物档案



　　郭红卫



　　博士，北京大学教授，博士生导师。2009年获得第13届“中国青年五四奖章”等称号。



　　在十余年潜心于与农林业密切相关的植物分子生物学的研究工作中，他做出了一系列的国际一流学术成果。他主持承担着国家“985”工程，国家杰出青年科学基金，国家自然科学基金委重点项目，教育部重大培育项目，科技部国家重点基础研究发展计划（973计划）项目，国家转基因重大专项，国家自然科学基金和香港资助局合作项目等多项国家重大科研课题。



　　郭红卫博士致力于植物激素作用机理的研究，在研究气体激素乙烯的调控机理方面取得了重大突破，首次揭示了乙烯是通过控制EIN3转录因子的蛋白水平来影响植物生长发育的，以及特定的蛋白降解途径在乙烯信号转导中起了关键作用，从而建立了乙烯反应途径中的蛋白降解模型。该项工作被认为是近年来植物激素研究领域的重大突破，已在国际权威杂志Cell上发表，并作为该期的重要文章加以专文推荐，随后被多家著名科学刊物撰文报道。