張忠華
每個見到張忠華的人,都覺得他很謙卑,總是禮貌地打招呼,年輕的臉上總能看到憨憨的笑容。然而,在蔬菜基因組學的戰場上,他已征戰十年,收獲各大頂級期刊雜志的無數青睞。
張忠華是中國農業科學院蔬菜花卉研究所(以下簡稱蔬菜花卉所)的一名研究員,研究對象主要以黃瓜等瓜類為主,還有番茄和馬鈴薯等作物。十年辛苦耕耘,在他心中凝成了一句話:“復雜的事情簡單做,你就是專家;簡單的事情重復做,你就是行家;重復的事情用心做,你就是贏家。我們做科研也需要這樣。”
“我感覺找到了適合我的平臺”
張忠華來自一個普通的農民家庭,他對農業科研有著獨特的情懷。
“大學本科是園藝學專業,對園藝學有了初步認識和理解,受當時生命科學熱潮的影響,研究生階段又選擇了生命科學領域的生物信息學專業,隨著博士論文的進展,我的內心逐漸有了把生物信息學的知識應用于促進農業科學的想法。”張忠華說。
在跟隨中科院理論物理研究所郝柏林院士學習期間,張忠華受到了啟蒙教導,即生物學可能還存在一些重要的規律等待利用理論計算的方式去發現,那時的他相信數據驅動的生物學肯定是將來的重要研究方向。
因此,這也成為了張忠華從事生物信息學的動力之一。作為國內第一批生物信息學博士生,張忠華手握緊缺型人才的資本卻沒有走上出國讀博士后、拿更優待遇的道路,而是選擇了國內一片空白的蔬菜基因組學研究。
實際上,我國蔬菜基因組學首席科學家黃三文研究員的伯樂之邀也是打動張忠華的重要原因。黃三文“對科研的激情和想法”與這個剛畢業的毛頭小伙擦出了火花。“我感覺找到了適合我的平臺。”張忠華回憶道。
在掌握了生物信息學這門新潮又緊缺的“功夫”后,又有了中國農科院的國家隊平臺,從2006年開始,張忠華在蔬菜基因組學的世界里上下求索,精進武藝。
從無到有,從起步到升華
在張忠華看來,黃瓜研究特別重要。黃瓜基因組特別小,而且生命周期短,適合做生物學的模擬系統。不過,黃瓜屬于甜瓜,導致黃瓜結構性遺傳非常狹窄,做遺傳育種研究特別困難。
2007年,蔬菜花卉所聯合國內外多家單位啟動了國際黃瓜基因組計劃,該計劃的進行需要大量生物信息學分析工作,張忠華作為所內唯一具有生物信息學背景的人員參與了該項計劃,負責遺傳圖譜、遺傳—物理整合圖譜構建以及基因組特征與生物學特性分析。
在構建遺傳圖譜過程中,最重要的是開發分子標記。張忠華充分利用自己的生物信息學背景,開發了篩選分子標記的新方法,三個碩士研究生根據其開發的候選分子標記在半年之內就完成了全部實驗工作,把篩選效率提高了7倍左右。
此后,張忠華與團隊成員又在兩個月內快速地構建完成了黃瓜的第一張高密度遺傳圖譜,以前完成這些工作至少需要3年以上時間,這為黃瓜基因組的順利解碼奠定了重要基礎。
2008年底,黃瓜基因組計劃進入最后攻關階段,團隊成員放棄節假日,幾乎天天圍著項目轉。張忠華在婚后第三天就回到了實驗室,參與到戰斗中。
次年上半年,黃瓜基因組序列圖譜的繪制和分析工作完成,揭示了黃瓜、甜瓜等瓜類作物起源和進化的歷史進程,為黃瓜特異的生物學性狀發現了重要基因線索。
張忠華非常善于利用新技術助力科研工作,其中利用最大的是基因組“大數據”技術。為了充分利用黃瓜基因組研究成果促進黃瓜遺傳育種研究,張忠華與其他團隊成員利用“大數據”的分析策略,進一步對黃瓜的種質資源進行了系統深入的研究,揭示了黃瓜的起源、進化、馴化等特征,發現黃瓜的苦味丟失等是黃瓜馴化的一個重要特征。
并且,基于“大數據”,他們還快速發現了黃瓜苦味物質合成和調控的候選基因,快速確定了黃瓜果肉顏色為橙色的關鍵控制基因,為培育“黃金”黃瓜和無苦味黃瓜提供了重要的理論知識。
之后,張忠華還參與了國際馬鈴薯、番茄、白菜等蔬菜基因組計劃。“通過參與這些計劃,其實是對自己全方位的一個鍛煉。”張忠華說。
蔬菜基因組學從無到有、從起步到升華,每一步都需要從頭開始的勇氣和毅力。張忠華結合自己的經歷坦言,科研就是不斷學習和創造新知識的過程,從事科研必須培育自己對新事物的快速學習能力,這是科研工作者最重要的能力之一。讀書、網上論壇、同事朋友交流是最重要的幾種學習方式之一。
“不過,這一切的前提是要有一個健康的身體,年輕人在努力工作的同時也應經常鍛煉身體。”張忠華說。
在基因組學大數據里積累了豐富經驗的張忠華認為,用基因組學、轉錄組學、蛋白組學、代謝組學、表型組學等多組學數據整合分析,來解決重要的生物學問題仍然是未來的主要研究方向。