《植物發(fā)育及分子生物學(xué)》課程自1998年創(chuàng)辦至今，已走過(guò)了20個(gè)年頭。每年，課程都會(huì)邀請(qǐng)植物發(fā)育和分子生物學(xué)相關(guān)各領(lǐng)域最頂尖的科學(xué)家前來(lái)授課，為大家講授植物學(xué)最前沿的進(jìn)展，也因此吸引大量來(lái)自全國(guó)各個(gè)高校與科研院所的學(xué)生前來(lái)學(xué)習(xí)交流。今年7月14至19日，有近400名學(xué)生來(lái)到北大的課堂參加為期5天的課程。
Day 1: 林辰濤教授 (福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師，加州大學(xué)終生教授，基礎(chǔ)林學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)研究中心主任)
課程題目：The Plant Blue-light Receptor Cryptochrome
第一天的課程由林辰濤教授精彩開(kāi)篇，為大家深入淺出地講授了藍(lán)光受體的信號(hào)調(diào)控機(jī)制以及轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組的光反應(yīng)機(jī)制。林辰濤教授心系家鄉(xiāng)建設(shè)，于2014年春回到福建省福州市，組建了福建農(nóng)林大學(xué)高水平研究平臺(tái)“基礎(chǔ)林學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)研究中心” (BFPC)、美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校 - 福建農(nóng)林大學(xué)植物蛋白質(zhì)組學(xué)聯(lián)合研究中心 (UCLA - FAFU Joint Research Center on Plant Proteomics)，并領(lǐng)導(dǎo)組建了福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院。在課程的開(kāi)始，林辰濤教授就從在BFPC進(jìn)行的關(guān)于毛竹的一系列研究開(kāi)始介紹。首先，他從中國(guó)的竹文化引入，再?gòu)纳飳W(xué)的角度出發(fā)提出了竹子快速生長(zhǎng)以及花期控制機(jī)制等一些有趣的生物學(xué)問(wèn)題，闡釋了以毛竹作為研究對(duì)象的意義。
林辰濤教授作為植物藍(lán)光受體Cryptochrome的發(fā)現(xiàn)者之一，長(zhǎng)期以來(lái)致力于植物藍(lán)光受體的分子及光化學(xué)特性、生物學(xué)功能、及其信號(hào)傳遞分子機(jī)制的研究，是目前世界上藍(lán)光受體及植物光信號(hào)傳導(dǎo)研究領(lǐng)域的權(quán)威與著名科學(xué)家。因此，課程的第二部分便圍繞藍(lán)光信號(hào)展開(kāi)。在簡(jiǎn)單的回顧了藍(lán)光受體Cryptochrome的發(fā)現(xiàn)過(guò)程后，林辰濤教授講解了藍(lán)光受體的信號(hào)調(diào)控機(jī)制的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)：一是BIC作為CRYs的suppressor，是如何被發(fā)現(xiàn)以及如何發(fā)揮功能的，闡釋了BIC通過(guò)抑制CRYs的dimerization以及與下游功能蛋白的互作從而抑制藍(lán)光信號(hào)通路的新機(jī)制；二是CRYs磷酸化過(guò)程的一些最新的發(fā)現(xiàn)。接著，林老師還介紹了他關(guān)于轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組的藍(lán)光反應(yīng)機(jī)制探索的最新進(jìn)展。
林老師的幽默和廣博讓同學(xué)們對(duì)這門課程充滿了興趣，也對(duì)后面4天的課程充滿期待。
Day 2:鄧興旺教授 (北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院院長(zhǎng)，原美國(guó)耶魯大學(xué)分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系終身教授美國(guó)科學(xué)院院士) & 朱健康教授 (美國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心主任)
課程題目：The Application of Advanced Biotechnology in Agriculture（鄧興旺教授） && Decoding the Epigenetic Language of Life--Dynamic Regulation of DNA Methylation（朱健康教授）
在上午的課程中，鄧?yán)蠋熓紫认蛲瑢W(xué)們介紹了雜種優(yōu)勢(shì)這一生物學(xué)現(xiàn)象，及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。隨后介紹了“三系法”“二系法”雜交水稻方法背后的生物學(xué)原理和實(shí)際生產(chǎn)上遇到的一些問(wèn)題，提出解決植物隱性核雄性不育的繁殖，是形成新一代雜交水稻技術(shù)的關(guān)鍵。之后鄧?yán)蠋熛蛲瑢W(xué)們介紹了他所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出的第三代雜交育種技術(shù)（G3育種技術(shù)）所取得的成果、不足和未來(lái)研究方向。接下來(lái)鄧?yán)蠋熡窒虼蠹医榻B了目前世界人口的高速增長(zhǎng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)量受限之間的矛盾，提出保障糧食安全的根本出路在于發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，同時(shí)向大家耐心介紹了社會(huì)上普遍持懷疑態(tài)度的轉(zhuǎn)基因技術(shù)的歷史及原理。
在下午的課程中，朱老師首先向同學(xué)們介紹了DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程以及遺傳信息的傳遞和表觀遺傳的相關(guān)背景。接下來(lái)朱老師系統(tǒng)地介紹了RdDM途徑介導(dǎo)的DNA甲基化過(guò)程，以及利用他們建立的熒光素酶篩選系統(tǒng)篩選到了第一個(gè)去甲基化酶ROS1，以及利用蔗糖抑制根長(zhǎng)篩選體系篩選到了去甲基化復(fù)合體中的其它的組分，從而確立了在擬南芥中至少有兩條獨(dú)立的信號(hào)通路調(diào)控去甲基化過(guò)程，同時(shí)ROS1自身啟動(dòng)子的甲基化水平可以作為植物體內(nèi)甲基化和去甲基化的開(kāi)關(guān)。最后朱老師詳細(xì)地介紹了他們?cè)谖骷t柿中的最新研究成果，研究表明冷處理等可以抑制去甲基化酶ROS1的表達(dá)，從而使得控制風(fēng)味相關(guān)的基因高甲基化，進(jìn)而低表達(dá)，使得西紅柿的口感不佳。這一研究具有相當(dāng)使用的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。報(bào)告結(jié)束后同學(xué)們十分興奮與朱老師進(jìn)行了更多的討論。
Day 3：董娟教授（美國(guó)羅格斯大學(xué)瓦克斯曼研究所教授）
課程題目：Stem Cell Biology in Plant Development
課程第三天，來(lái)自美國(guó)羅格斯大學(xué)瓦克斯曼研究所的董娟教授，同時(shí)也是在這次暑期課程創(chuàng)辦伊始就加入到授課隊(duì)伍的老師之一，帶大家走進(jìn)植物發(fā)育的干細(xì)胞生物學(xué)。細(xì)胞不對(duì)稱分裂可以讓發(fā)育因子不對(duì)稱分配在兩個(gè)子細(xì)胞，是干細(xì)胞分化成不同細(xì)胞類群的重要機(jī)制。長(zhǎng)久以來(lái)的研究表明，動(dòng)物細(xì)胞的不對(duì)稱分裂是由一些保守的蛋白通過(guò)極化定位而實(shí)現(xiàn)的。然而，在植物中并不存在相應(yīng)的同源極化蛋白，植物的細(xì)胞不對(duì)稱分裂是如何發(fā)生的，一直是植物發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域尚未解決的謎題。董娟教授在美國(guó)斯坦福大學(xué)從事博士后研究期間，通過(guò)擬南芥葉表皮氣孔細(xì)胞突變體的遺傳篩選，分離到一個(gè)新的基因BASL，首次闡釋了BASL蛋白極化定位介導(dǎo)表皮細(xì)胞不對(duì)稱分裂的分子機(jī)制。此后，董娟教授到羅格斯大學(xué)獨(dú)立開(kāi)展研究，繼續(xù)圍繞植物細(xì)胞不對(duì)稱分裂的科學(xué)問(wèn)題，做出了一系列出色的工作。
上午，董娟教授為大家梳理了植物干細(xì)胞研究的歷史，深入淺出地講解了植物干細(xì)胞的分裂和維持的分子機(jī)制。特別地，通過(guò)類比模式動(dòng)物果蠅中相關(guān)的干細(xì)胞命運(yùn)決定研究，強(qiáng)調(diào)了不同學(xué)科間的相互啟發(fā)和促進(jìn)作用。
下午，課程主題回到了董娟教授的研究核心領(lǐng)域——植物氣孔細(xì)胞的不對(duì)稱分裂。董娟教授重點(diǎn)介紹了氣孔細(xì)胞發(fā)育進(jìn)程中3個(gè)核心轉(zhuǎn)錄因子SPCH、MUTE和FAMA的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和作用機(jī)制，并向大家解釋了這些基因名稱的由來(lái)。如著名的SPCH（SPECHLESS）基因，意即“無(wú)言的”，原因在于擬南芥spch突變體葉表皮不能產(chǎn)生形狀類似嘴巴的氣孔細(xì)胞；而FAMA的名稱則來(lái)源于希臘神話中的謠言女神，相應(yīng)的，最初發(fā)現(xiàn)FAMA的突變導(dǎo)致多個(gè)畸形非氣孔細(xì)胞的出現(xiàn)，寓意“多嘴的”。同時(shí)，董娟教授也介紹了她發(fā)現(xiàn)的基因BASL（Breaking of Asymmetry in the Stomatal Lineage）的定名故事，BASL和“Basal”相似，即可以用于描述其蛋白在細(xì)胞基部的定位，又暗示其在氣孔細(xì)胞發(fā)育中的基礎(chǔ)作用。這些故事激發(fā)了在場(chǎng)同學(xué)的興致，為課堂帶來(lái)了別樣的趣味。最后，董娟教授介紹了她在植物細(xì)胞不對(duì)稱分裂機(jī)制方面取得的一些新進(jìn)展。更為重要的是，作為科學(xué)研究群體中相對(duì)較少的女性科學(xué)家，董娟教授分享了她在人生不同階段的心路歷程，鼓勵(lì)在場(chǎng)的女同學(xué)堅(jiān)持自己的科學(xué)夢(mèng)想。在董娟教授身上，理性和知性的交融，賦予了這門課程獨(dú)特的魅力。
Day 4：胡劍平教授（美國(guó)密歇根州立大學(xué)教授）
課程題目：Dynamics of Plant Energy Organelles – Chloroplasts, Mitochondria and Peroxisomes
課程第四天，我們迎來(lái)了來(lái)自Michigan State University的胡劍平老師。胡老師給我們細(xì)致地描述了植物能量傳遞過(guò)程中的關(guān)鍵細(xì)胞器：葉綠體、線粒體和過(guò)氧化物酶體三者的信息交流過(guò)程。在課程中，胡老師首先對(duì)于植物細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)、功能以及演化過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，之后進(jìn)入正題，為大家介紹了目前研究細(xì)胞器的技術(shù)手段。在這些基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊下，胡老師深入淺出地介紹了葉綠體、線粒體和過(guò)氧化物酶體三者在空間和功能上的密切聯(lián)系以及背后的分子機(jī)制。最后，圍繞細(xì)胞器的降解以及質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，胡老師與大家分享了最新的研究進(jìn)展。本次豐富的課程內(nèi)容為大家描繪了植物這一初級(jí)生產(chǎn)者在能量傳遞過(guò)程中的分子機(jī)制。另外，胡老師在備課過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真也感染和激勵(lì)了大家。胡老師還為大家展示了她本科時(shí)期和同學(xué)種在北大校園里的“班樹(shù)”。
Day 4：喬紅，助理教授（德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校）
課程題目：Interplay between Plant Hormone and Chromatin Regulation
到了第五天同學(xué)們依舊熱情不減，來(lái)自美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校的喬紅老師帶領(lǐng)大家走進(jìn)細(xì)胞和分子生物學(xué)的世界，主要為大家講述了染色質(zhì)重塑與激素和壓力源基因表達(dá)特異性的建立相關(guān)知識(shí)。
喬紅老師主要的研究方向是植物在激素信號(hào)和脅迫響應(yīng)過(guò)程中，染色質(zhì)的重塑以及基因表達(dá)特異性的建立。喬紅老師在對(duì)乙烯信號(hào)通路的解析以及乙烯對(duì)組蛋白修飾的調(diào)控機(jī)制的研究中作出了重要的貢獻(xiàn)。 植物激素對(duì)于調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用，通過(guò)控制植物激素能夠抑制作物對(duì)某些壓力源的敏感性，使作物在壓力條件下獲得更高的產(chǎn)量，來(lái)養(yǎng)活世界上日益增長(zhǎng)的人口。
喬紅老師特別注重與學(xué)生的互動(dòng)，提出來(lái)怎樣確定一個(gè)基因的功能等問(wèn)題，引發(fā)同學(xué)們的激烈思考，她活潑開(kāi)朗不拘小節(jié)，課下也被同學(xué)們團(tuán)團(tuán)圍住展開(kāi)討論。通過(guò)她的課堂大家拓展了思維，感受到了植物激素的一個(gè)微小改變都可能會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的進(jìn)步。
后記
在5天的課程中，同學(xué)們不僅聆聽(tīng)到了植物學(xué)研究多個(gè)方向最前沿的進(jìn)展，也領(lǐng)略到了6位老師或幽默或廣博的、各有不同的風(fēng)姿。盡管這門課已經(jīng)開(kāi)設(shè)了20年，幾位老師也是多次受邀前來(lái)，但每次都會(huì)仔細(xì)重新備課、加入新的內(nèi)容和元素，將更多更新、更有趣的工作帶給同學(xué)們，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度讓我們對(duì)其卓越的科研成果的崇拜之外，又多了一層敬佩之情。也正因如此，每年的課堂上，都會(huì)有一些多年來(lái)聽(tīng)課的“老朋友”，他們說(shuō)每次都能聽(tīng)到新內(nèi)容，學(xué)到新知識(shí)。有趣的是，在學(xué)生時(shí)代，喬紅老師曾經(jīng)多次為《植物發(fā)育及分子生物學(xué)》暑期課的學(xué)員，如今她已站在講臺(tái)上，成為我們學(xué)習(xí)的榜樣，這也激勵(lì)著我們?cè)谧约旱目蒲猩钪胁粩嗯^進(jìn)，做出更加優(yōu)秀的工作。
這門暑期課讓來(lái)自全國(guó)各個(gè)高校與科研院所的同學(xué)齊聚一堂學(xué)習(xí)交流，在北大的一方課堂上便得以了解植物學(xué)的國(guó)際前沿工作，同時(shí)又能聽(tīng)到老師們對(duì)于科研和生活的親身經(jīng)歷與體悟，可以說(shuō)正是體現(xiàn)了北大“兼容并包，思想自由”的精神。
