贾桂芳：让一部分作物先“胖”起来

编者按

“中国青年女科学家奖”是欧莱雅和联合国教科文组织“为投身于科学的女性”计划在中国的发展和延伸，由中华全国妇女联合会、中国科学技术协会、中国联合国教科文组织全国委员会以及欧莱雅中国于2004年联合设立，已成为专门面向广大女科技工作者的全国性奖项。截止第19届，共有204位女科学家脱颖而出，她们弘扬科学家精神，矢志科技报国。女科学家，一代耀一代。

果壳采访了第十九届“中国青年女科学家奖”的部分获奖女科学家，让我们一起听听她们与科学的故事。

被采访者：

贾桂芳 北京大学化学与分子工程学院/RNA表观遗传

和同行聊起手头的研究，贾桂芳经常被误认为来自生命科学院。她澄清说自己在化学院，对方会惊讶道：“化学院竟然还做植物？”

贾桂芳回答：“我在化学院做植物RNA修饰化学生物学。”

同行的误会不奇怪。贾桂芳带着团队种水稻、种土豆，做大田实验，和传统印象里在实验室里一手试管一手仪器的化学家大相径庭。

“引入一个人类基因，可以使水稻增产50%”，这是媒体对贾桂芳的一项重要研究成果的总结。不是农学家，不是生物学家，不是遗传学家，而是化学家在研究农作物育种，这既展现了新时代科学研究的特性，也离不开贾桂芳一再跨界、不断挑战知识边界的勇气。

在中国农业大学从本科读到博士，贾桂芳研究的是农药残留。从各地运来的蔬菜中提取化合物，再通过色谱、质谱等检测手段，测试农药含量是否超标。研究的应用价值较高，但是欠缺科研创新性。

贾桂芳“一直怀有一个梦想，想做科研”，为此，她愿意承担跨入一个完全陌生的领域带来的所有风险。

2007年，博士四年级，正好赶上教育部和留学基金委推出“国家建设高水平大学公派研究生项目”，申请者每个月有1000美元的补助，贾桂芳抓住了这次机会。出于兴趣，她申请到芝加哥大学化学系何川教授的研究组攻读联合培养研究生及博士后，一脚跨入化学生物学的大门。

同样是在2007年，FTO基因首次在欧洲人群中被鉴定为肥胖风险基因。加入何川的研究组后，贾桂芳接到的第一个课题就是研究FTO的去甲基底物，即FTO到底和哪种核酸修饰发生去甲基的反应。

纯化蛋白、合成DNA、合成RNA，对贾桂芳来说是全新的领域，但实验使用的检测设备她以前都用过，上手起来并不难。无论是残留农药还是蛋白、DNA，归根结底都是化学分子。

2008年她发表了第一个FTO的RNA底物的文章之后，她接手其他课题，FTO的研究被转交给另一位博士生。到了2010年，真正的FTO底物还没找到。一天，贾桂芳在实验里突然想起来，当年只剩一个RNA修饰她没试过——m6A（N6-甲基腺嘌呤：RNA碱基腺嘌呤6号位被甲基化）。试完发现就是它。

我们可以把RNA修饰简单地理解成RNA穿了多种多样、功能不同的马甲。FTO能把m6A的甲基修饰去掉，相当于能让RNA把这件马甲脱下来。传统观点认为，RNA是传递遗传信息从DNA到蛋白质的中间媒介，RNA修饰只用来维持RNA的结构和功能。贾桂芳的发现首次证明，RNA修饰是可逆的。这意味着RNA修饰有可能如同DNA和组蛋白的表观遗传修饰一样，存在一种全新的调控基因表达的方式。

贾桂芳觉得每一位科研工作者都有的目标是，成果能不能写进教科书。第二天，导师何川就告诉她，她的发现很重要，“一定会被写进教科书”。

2011年，这项被何川称为“有可能把天捅漏了”的工作发表在《自然·化学生物学》杂志上，该论文被认为是RNA表观遗传学领域的拓荒之作。

表观遗传指的是，在不改变基因序列的情况下，遗传信息通过某些机制或途径传递给子代。借用《基因传》作者悉达多·穆克吉的比方：假设我们人体每个细胞的遗传信息都来自这篇文章，不同细胞对文字的处理方式有所千秋，有的会划掉某些词，有的加粗标黄重点突出某个句子，那么不同细胞就会根据相同的脚本呈现出不同的故事。拥有相同基因序列的受精卵正是因此得以分裂成不同器官的细胞。

在过去的几十年里，学界普遍认为DNA和组蛋白上可逆的化学修饰参与调控基因的转录与沉默。贾桂芳的发现证明，RNA上的化学修饰也同样可逆，可以调控基因表达。一片从未被涉足的新天地由此出现。

2012年，贾桂芳回国进入北大，又一次，她选择了跨界，将植物选做研究对象。当时在植物中，RNA表观遗传研究基本算空白一片，“越是少有人走的路我越想去尝试”。于是，她跟生科院的老师学植物培养，四处寻找做大田实验的场地，种了一茬又一茬水稻，发了一批又一批土豆。

博士期间，贾桂芳天天和色谱质谱打交道；博士后跨界到化学生物学领域，天天培养哺乳动物细胞；到了北大又开始研究植物。原来做细胞实验一两天就能拿到结果；现在种水稻，北京的气候一年只能种一季，要累积足够的数据至少得三年时间，再加上想法成形、前期准备的一两年时间，一次完整的实验要花去差不多五年时间。在科研的道路上，贾桂芳的每一步都走得大胆而坚定。

实验室里的贾桂芳

贾桂芳课题组先后鉴定和解析了植物RNA修饰的多个甲基转移酶、去甲基酶和结合蛋白的功能机制。2021年7月，贾桂芳课题组与芝加哥大学何川课题组、贵州大学宋宝安院士合作，共同在《自然·生物科技》发表研究成果，指出将FTO引入水稻和土豆两种经济作物内，通过调控m6A水平可以促进植物生长。实验室里的水稻单株产量增加达3倍之多；在田间，水稻和马铃薯的产量和生物量也显著增加了约50%。

“任何足够先进的技术，都与魔法无异。”这是英国著名科幻小说作家亚瑟·克拉克提出的三定律之三。贾桂芳的研究乍听上去颇有几分魔法的味道。

当年袁隆平在田地里翻检了14万多个稻穗，才找出一株特殊的雄性不育株。水稻是雌雄同蕊的植物，要取得杂交优势，需要找到雄蕊退化同时雌蕊正常的一株，然后授以另一品种水稻的花粉，进行杂交。如今，我们能通过调控RNA修饰让植物“发胖”。当年我们利用遗传规律，如今我们使用基因语言进行书写。

贾桂芳鼓励学生用长远的眼光来看待未来的研究方向，不要局限于眼前。同时，她也会和学生直言不讳地讲，做科研是“一件特别无聊的事情”。每天站在实验台旁边，重复做同样的动作。一个实验做砸了，要重新再来；成功了，也得反复做多次来确认实验结果。就算有了新发现，也不会一蹴而就，还要沿着新发现继续往前摸索。要坚持下来，秘诀又简单又难——“要足够热爱科学，坚持加创新”。

在芝加哥大学，何川的研究组是有名的高效，一周工作六天，实验里的人都“走路带跑”，贾桂芳也不例外。回国后，她依旧“走路带跑”。贾桂芳认为，科研人员无论在什么环境下都要清楚自己的定位，“完成好自己的角色，只要一步步坚实地走下来，无论踏上去往何方的道路，心都不会慌。”

采访：吴欧

撰文：雪竹

编辑：游识猷

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