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突破条条框框,换个思路,你可能就成功了(Science一作现身) 精选

已有 8951 次阅读 2017-12-4 10:57 |个人分类:一作访谈|系统分类:观点评述|关键词:Science,姜伊娜,植物,共生,王二涛

iNature:很荣幸,iNature编辑部邀请到了刚在  Science  Plants  transfer  lipids  to  sustain  colonization by mutualistic mycorrhizal and parasitic fung)发表文章的第一作者姜伊娜博士,为我们详细的介绍投稿过程,Science背后的故事以及给学生诚恳的建议。



-----背景介绍-----



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中国科学院上海植物生理生态研究所的王二涛团队通过稳定同位素标定实验,首次否定了糖是植物传递给菌根真菌主要碳源形式。同时,研究者采用遗传学,分子生物学及代谢生物学的手段研究发现,植物宿主的脂肪酸合成对于丛枝菌根真菌共生是必须的,并且植物合成的脂肪酸能够直接传递给菌根真菌。进一步的研究发现植物基因合成的一类特殊脂肪酸分子,被植物的转运蛋白转运给菌根真菌。该研究系统揭示了脂肪酸是光合作用碳源的主要传递形式,推翻了传统认识,对于理解生态系统的碳氮循环具有重要的意义。




同时研究还发现,在植物病原真菌相互作用中,病原真菌和寄主植物争夺脂肪酸作为其生长的碳源,进而侵染植物,造成作物的减产。通过降低植物病原真菌相互作用中脂肪酸的转运,能够有效的抑制病原真菌的致病性。该机理的揭示有助于将来选育抗真菌病害作物。该工作是与福建农林大学唐定中研究员和中科院植生所杨琛和陈晓亚研究员合作完成。该工作主要由姜伊娜博士和博士研究生王万晓、谢秋瑾等在王二涛研究员指导下完成。科技部青年973、国家转基因新品种培育重大专项、国家自然科学基金委等资助。




-----投稿接受篇-----



iNature:我代表iNature编辑组,祝贺你们能在Science上发表文章

姜伊娜谢谢,能在Science发表文章,离不开王二涛老师悉心的指导,同时这也是实验室其他成员共同努力的结果。另外,这研究也离不开国家自然科学基金等支持。


iNature:这项工作做了多久?

姜伊娜从我进入王老师实验室就开始了这个课题的研究,至文章就收刚好是4年。


iNatureScience为什么会接收你们的文章?

姜伊娜1.我们解决的问题是在植物与微生物共生领域营养转换的最基本问题。从真菌与植共生体被发现近百年以来,“糖”一直被认为是植物为菌根真菌提供碳源营养的主要形式。而通过我们的研究发现,在丛枝菌根真菌与植物的共生过程中,“脂肪酸”才是植物传递给菌根真菌的主要碳源形式,这对于理解生态系统的碳氮循环及更好的利用这种共生体系具有重要的意义。2.随后我们也发现,这一理论同样适应与植物的抗病过程,因为病源微生物也需要从植物里面获取碳源,对于今后如何防治病源微生物的侵害,可以从这方面考虑,从而为作物抗真菌病害提供新的思路,这非常的有意义。


iNature你们投稿花了多久?

   姜伊娜这篇文章是二月底开始投稿的,中间经历的不到3个月的时间,五月中旬就接受了,可以说过程非常的顺利。在投稿之前,我们对整个研究进行的全面而详实的考虑,所以对于review提出的问题,前期也是做好了准备,所以能够及时准确的应对。-比如在第一次审稿意见中,本来有一个小实验需要补充,由于我们提前做好的准备,把6个周的返稿时间缩短到了两个周。


iNature你们一共修了多少稿?

   姜伊娜好像就修了一稿,因为第一次review给的问题比较多,所以我们稍微大修了一下文章;第二次,review给的问题比较少,我们仔细的回答了他们的问题,没想到,投回去之后,第二天就被接受了,当时我们非常的高兴。


iNature你们怎么构思文章?

   姜伊娜构思这篇文章,我们最初是从一个假,或者可以说是一个疑问出发的,即:植物与与菌根共生过程中,植物的碳源究竟是以什么样的形式传递给共生菌的。当然这种假设来源于我们的前期研究基础,比如:相关的突变体表形无法用己糖为碳源来解释;另外,一些生态学的学者用传统的糖模型来解释一些实验现象,也是非常的困难。所以,我们基于以上原因,我们就假设碳源可能不是己糖,而是其他方面的物质。后面,我们通过稳定同位素标定实验,以及遗传学,分子生物学及代谢生物学的手段研究发现,植物宿主的脂肪酸合成对于丛枝菌根真菌共生是必须的,并且植物合成的脂肪酸能够直接传递给菌根真菌。





-----Science文章背后故事-----




iNature对于这文章,你们都遇到什么问题呢?

姜伊娜在进行菌根真菌研究的时候,最大的难题就是菌根真菌无法单独培养。自然界中,菌根真菌侵染植物根部后,菌丝是进入到内皮层细胞形成丛植结构,再进行营养物质交换的。在实验室内,只能通过植物毛状根与菌根共培养的方式才能生长。在丛枝结构中,植物细胞与菌根真菌的内生菌丝紧密团结在一起,你无法确定你检测到的代谢物是来源于植物还是真菌。


iNature:你们是怎么解决这些问题的呢?

姜伊娜为了解决这一难题,我们设计了一系列实验,目的是外源引入共生体系中没有的中间代谢产物。比如:C13 同位素标定的代谢流分析,植物脂肪酸合成基因突变体的挖掘,以及人为终止脂肪酸合成途径,生成新型12C脂肪酸。其中12C脂肪酸的发现可以说是非常具有戏剧性的。在大多数植物和真菌细胞中,脂肪酸从头合成代谢终止于16C脂肪酸。在但通过我们不断寻找,发现在月桂树中发现存在一个硫酯酶,可以在脂肪酸合成至12C的时候将碳链解离下来,生成12C脂肪酸,这在一般植物和真菌中都是没有的。而对这种新型脂肪酸的转运鉴定,与其他实验结果一起,共同验证了共生领域的新理论。


iNature:对于这课题,还有什么深入的研究吗?

姜伊娜当然。营养交换在共生过程中是处于比较下游的生理活动,肯定会受到一些相关因子的调控。所以,我们的研究一方面集中于脂肪酸代谢调控的研究,另一方面,我们也在寻找这一理论在植物抗病过程中的应用。期间还有很多的关键问题丞待解决。


iNature您是如何写文章的?

姜伊娜我们的这项工作和一些延续性的工作可能是有巨大的差异。由于我们的工作可以说是对百年传统的一项巨大挑战,几乎是开拓了一个领域,所以对于背景介绍,可能是最困难的部分。开玩笑的说,幸好是Science文章,要是投在Cell上,我们还真不知道该怎么写introduction这一部分。其他的部分,主要也是先把图表整理好,构成一个框架;理清思路,将结果及讨论逐一展示,最后把摘要给写完。


iNature为什么别人没做出来,而你们却搞定了?

姜伊娜我觉得,这主要是大家之前的研究还没有跳出传统概念及方法的条条框框。而我们突破常规,不同领域的专家探讨合作,寻找另外的研究思路,才解决这个问题。所以,在这里也要再次感谢我们植生所杨琛老师、陈晓亚老师课题组,以及遗传与发育研究所唐定中老师课题组各位同事的帮助。另外,我也非常的感谢前人对于这方面的研究,这给了我们很大的借鉴,也使我们少走了许多的弯路。




-----对学生诚恳的建议-----



iNature对于研究生/研究员有什么建议?

姜伊娜我个人认为,能支撑一个人在某一领域长期高强度工作的主要原因,首先是要热爱所学的专业,对自己的领域保持兴趣;其次,在科研过程中要多思考,多动手,多尝试,多挖掘。如果说比较具体的建议,首先,第一点:在实际做实验时,三思而后行,尽量减少无效的重复,即:大胆的尝试,小心的求证;另外,每次实验最好当做发文章的标准进行;最后,要养成独立的思考习惯,同时不要局限于自己的领域,多听听报告,开拓一下思路。


iNature:年轻的科研工作者/硕博研究生如何选择实验室(大牛还是新的PI)?

姜伊娜可以说各有千秋。新的实验室,老师可以直接指导你的研究和思路,而且可能有许多探索性工作已经初见端倪,可以顺利往下进行;但是,由于实验室初建,一些实验体系还不成熟,主要靠自己去摸索,前期进程可能会比较痛苦,;大牛实验室,实验体系成熟,上手很快,配备很齐全,但是导师不一定能直接指导你。



iNature在这4年的博后生涯中,你最自豪的是什么?


姜伊娜要说最自豪的,应该是能坚定不移的在科研的道路上前进。最应该感谢的是王老师一直的鼓励和鞭策,使我在学术上取得了巨大的收获。另外,还认识了许多真诚的朋友和伙伴,包括我们实验室的成员还有合作课题组的伙伴。所以,除了学术以外,你也可以收获其他东西。





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姜伊娜介绍

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姜伊娜博士于2006年在上海交通大学进行硕博学习,期间在美国伊利诺伊大学进行访学,2013年获得生物医学工程(生物技术)博士学位。2013起在中科院上海植物生理生态研究所进行博士后研究工作,期间获得中国博士后基金面上一等资助、赛诺菲—中国科学院上海生命科学研究院“优秀青年人才”等奖励。主要研究方向包括:1)植物--微生物互作过程中营养代谢及调控的分子机理研究;2)植物病原微生物的发育调控和致病机理分析;3)植物激素及次生代谢途径的防御调控机理研究。相关研究成果发表在Science,Mol. Plant,J. Plant Biol.,Can. J. Plant Pathol.等高水平杂志,已申请和授权发明专利4项。2017年11月受聘为华东师范大学“双百人才计划”紫江青年学者,担任研究员、博士生导师。课题组主要致力于植物-微生物互作过程中碳源的代谢与转运调控、植物激素及次生代谢途径的防御调控及效应因子的筛选与功能研究。


欢迎有志之士加入姜伊娜博士课题组!




延伸阅读:


Science|上海生科院王二涛组解决了植物-微生物相互作用的百年难题

世界顶级生物实验室介绍(中国上海生科院,英国剑桥分子生物学实验室,德国马普,日本理化研究所,美国冷泉港等,值得收藏)(一)

招聘|华东师范姜伊娜组诚聘多名博士后,助理研究员等(待遇从优)


致谢:感谢姜伊娜博士对于本文的校正。





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