编者按:以国之所向为使命,他们锚定“四个面向”,勇攀高峰、敢为人先;以民之所需为担当,他们扎根一线、默默耕耘。他们是荆楚科技创新浪潮中的中流砥柱,是新时代科学家精神的生动践行者,为湖北高水平建设武汉区域科技创新中心、加快建成中部地区崛起重要战略支点注入澎湃科创动能。他们的足迹,印刻在实验室的彻夜灯火中;他们的身影,奔忙于田野车间与创新一线;他们的精神,如星辰般点亮荆楚创新苍穹、熠熠生辉。
为深入贯彻落实全国“科技三会”,省委十二届十二次全会精神,充分展现科技工作者时代风采,激励全省广大科技工作者勇担高水平科技自立自强使命、再建新功,省科协委托武汉科技报深度挖掘“荆楚科技工作者风采”系列奋斗故事,以榜样力量弘扬新时代科学家精神、凝聚创新共识,奋力谱写湖北科技创新引领新质生产力发展、实现科技自立自强的壮美时代篇章。

“鱼”跃丹心 破解水产育种密码——记中国科学院水生生物研究所研究员肖武汉
武汉科技报讯(记者 陈映琦)万里长江,奔涌不息。生于安陆、长于荆楚的肖武汉,注定与这片丰沛水域结下不解之缘。作为中国科学院水生生物研究所研究员、水产抗逆与病害防控研究室主任,他在鱼类分子遗传育种领域耕耘数十载。从基础理论的重大突破到“双优”新种质的成功创制,从海外学成归国到甘为人梯培育英才,他将个人学术追求融入国家水产种业振兴的时代洪流。

锚定需求:从产业困境中寻找科学命题
我国是水产养殖大国,但产业发展并非高枕无忧。鱼病频发与养殖水体缺氧导致的“泛塘”,每年给行业造成数以百亿元的经济损失。长期以来,受制于有效药物和疫苗的缺乏,培育具有自主知识产权的抗逆、抗病新品种,成为保障水产养殖健康可持续发展的关键出路。
2005年底,肖武汉放弃海外高薪科研职位,毅然回国,在中国科学院水生生物研究所组建鱼类低氧生物学学科组。此时,国内关于鱼类耐低氧,以及鱼类抗病与耐低氧性状耦合机制的研究近乎空白。肖武汉深知,破解这一难题,既需要坐得住“冷板凳”的定力,更需要敢于触碰核心科学问题的勇气。
鱼类作为较原始的有颌类脊椎动物,其获得性免疫系统尚不发达,免疫记忆相对较弱。这意味着,面对病毒侵袭,疫苗的效果往往不尽如人意,而抗病毒药物又面临着药源匮乏、水体污染和药物残留等现实困境。更关键的是,鱼类病毒感染引发的暴发性死亡,通常发生在感染后一到两周内——这正是先天免疫系统发挥主导作用的窗口期。
因此,肖武汉将目光锁定在先天免疫反应的调控因子上,如果能找到那些“踩刹车”的负调控基因,通过基因编辑将其精准“关闭”,就有可能在不影响鱼类正常生长发育的前提下,大幅提升其抗病能力。这条路若能走通,将彻底改变水产养殖业“有病无药、有疫难防”困境。然而,找到合适的分子靶标,无异于大海捞针。

解码免疫:揭示抗病毒调控的“开关”与“阀门”
从2010年起,肖武汉团队系统开展了鱼类抗病毒分子靶标的筛选工作。经过数年攻关,他们发现了一批调控抗病毒先天免疫反应的关键基因,其中精氨酸甲基转移酶7(简称PRMT7)——引起了团队的高度关注。实验表明,剔除PRMT7基因的斑马鱼,其抗病毒感染能力显著增强,而其发育、生长和繁殖均未受到明显影响。这意味着,PRMT7极有可能是一把打开抗病育种大门的“金钥匙”。
为进一步阐明PRMT7的作用机制,团队耗时一年多时间进行了深入探索。他们发现,在机体未受病毒感染的静息状态下,PRMT7会像一道“安全锁”一样,对抗病毒免疫通路中的关键接头蛋白MAVS施加化学修饰——具体来说,是在MAVS蛋白的第52位精氨酸上贴上“单甲基”标签。这个标签削弱了MAVS与上游病毒感知蛋白的结合能力,从而阻止了免疫警报的拉响。而当病毒真正入侵时,PRMT7自身也发生了化学修饰,其“安全锁”功能随之解除,MAVS被释放出来,迅速聚合形成免疫激活平台,启动抗病毒反应。
2021年,这项研究成果发表于国际权威期刊《分子细胞》。在这项研究中,有一个细节,即要证明PRMT7的确参与了MAVS的调控,最直接的证据就是拍下MAVS蛋白发生聚合变化的“现场照片”(MAVS激活的“金标准”实验)。但团队此前从未开展过这方面的工作,翻阅大量文献、反复尝试多次,始终无法检测到MAVS的聚合信号,研究一度陷入僵局。最终,他们通过向国内外其他实验室求助,加上自身摸索与尝试,经过半年时间,终于总结出一套完整的制胶、电泳和检测方法。

从“书架”到“货架”:创制“双优”新种质服务产业
机制的层层突破,让肖武汉对“低氧”与“抗病”之间的内在联系有了更为系统的认知。他敏锐地意识到,若能找到同时调控两条通路的关键基因,便有望实现“一箭双雕”,培育出既耐低氧又抗病的鱼类新品种。科学研究的价值,最终要体现在服务产业、造福社会的能力上。肖武汉常说:“科研工作不能只停留在论文上,要‘从生产中来,到生产中去’。”通过基因编辑等分子设计育种技术,创制出草鱼、鲫、鳜鱼、黄颡鱼等耐低氧与抗病的“双优”新种质,为水产养殖业提供了“既好养又少病”的新选择。
这些成果不仅奠定了中国在鱼类低氧生物学和免疫学领域的国际优势地位,更为我国水产种业的升级换代提供坚实的科技支撑。肖武汉团队先后承担了国家自然科学基金重点项目、国家“蓝色粮仓”重点研发计划、中国科学院战略先导专项等重大科技任务,在Science Immunology、Molecular Cell、Nature Communications、PNAS、EMBO Journal等国际专业期刊发表论文60余篇,获得国家发明专利多项。
甘为人梯:锻造薪火相传的科研团队
“一花独放不是春,百花齐放春满园。”在肖武汉看来,重大科研成果的产出,离不开一支结构合理、富有活力的科研团队。作为学科带头人和研究室主任,他将团队建设与人才培养置于与科研攻坚同等重要的位置。
在团队建设中,肖武汉鼓励成员之间既明确分工又相互支持,形成了良好的科研合力。在他的悉心培养下,团队中已有多名青年科研骨干成长为研究员、副研究员,实现了良性的学术传承。而在人才培养方面,肖武汉更是甘为人梯、言传身教。对每一位研究生,他都根据其特点制定个性化培养方案,注重培养独立思考和实验动手能力。他常对学生说:“做科研先要做人,严谨和诚信是科研工作者的底线。”在他的指导下,多名研究生获得“国家奖学金”“中国科学院院长奖学金”“涢水奖”等荣誉;多名毕业的博士,获得博士后创新人才支持计划的支持。2022年,肖武汉荣获朱李月华优秀教师奖。
从安陆乡间到珞珈山下,从北美实验室到东湖之滨的水生所,肖武汉的人生轨迹始终围绕着“水”与“鱼”展开。他带领团队瞄准国家重大需求,在鱼类抗逆与抗病的遗传基础研究中取得一系列具有国际影响力的突破性成果,更将这些成果从“书架”搬上“货架”,直接服务于我国水产养殖业的健康发展。他以二十年如一日的坚守,诠释了一名科技工作者服务产业、服务社会的责任担当。
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