鈕世輝團(tuán)隊(duì)(本文圖片均由受訪者供圖）

作者｜劉言

課題進(jìn)展過半，鈕世輝幾乎到了山窮水盡的地步——購買實(shí)驗(yàn)試劑的錢都快擠不出來了。租用的超級計算機(jī)公司來催尾款，他只能打哈哈：“我們這么大的項(xiàng)目，怎么可能欠你錢呢？”

那是在2021年11月，鈕世輝時任北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事針葉樹遺傳育種方面的研究。這名85后學(xué)者和團(tuán)隊(duì)當(dāng)時正在進(jìn)行一個很多人眼中有些“瘋狂”的計劃——給我國重要的鄉(xiāng)土針葉樹種“中國松”繪制完整的基因圖譜。

為了攻克這一難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)囊括了美國、瑞典在內(nèi)6個國家11家單位的36名研究人員。

從科學(xué)層面而言，這并不是項(xiàng)容易的工作，已知的100種松樹基因組大小的平均數(shù)與中位數(shù)均超過了25Gb（十億堿基）。中國松基因組是人類基因組大小的9倍，是楊樹和桉樹的60倍。如果將中國松的基因組比作一本“天書”，鈕世輝團(tuán)隊(duì)要做的是讀取其中的每一個段落，再根據(jù)上下文重疊，要從2.6萬億個字母中挑出254億個，推斷正確的連接方式，拼成完整的一本書。然而這本書其中許多段落看起來幾乎完全一樣，文中還沒有任何空格與標(biāo)點(diǎn)符號。

這個項(xiàng)目的啟動也是迫不得已。針葉樹占據(jù)全球森林面積的39%，世界木材產(chǎn)量的45%來自針葉樹。在我國，木材近年來對外依存度超過50%，而進(jìn)口木材中超過70%屬于針葉材。

“往北極走，你見到最后的高大喬木是針葉樹。爬雪山，在雪線以下最后的高大喬木也是針葉樹。”這些環(huán)境惡劣的地方，往往只有針葉樹能去填補(bǔ)生態(tài)位，從而改善那里的土壤、水分、小氣候，其他的被子植物才能隨之扎根，因此它被譽(yù)為“先鋒樹種”。

然而，如此重要的樹種，重要科研成果產(chǎn)出卻出人意料得少，比如，僅以楊樹為材料的國際期刊高水平論文產(chǎn)出就達(dá)到了針葉樹的近20倍。對于大部分物種來說，基因組測序已經(jīng)不再存在技術(shù)障礙，有數(shù)百種植物公布了全基因組圖譜，“但一旦涉及針葉樹，游戲規(guī)則就不一樣了”。

相關(guān)研究受制于遺傳信息資源匱乏，被難以完成的全基因組測序“卡了脖子”。在此之前，已有來自瑞典、美國、加拿大、俄羅斯等國家的13個團(tuán)隊(duì)，自2013年起不斷嘗試進(jìn)行挪威云杉、白云杉、火炬松等國際重要針葉樹種基因組的組裝和注釋，有的項(xiàng)目花費(fèi)了數(shù)百萬美元，但經(jīng)過驗(yàn)證，其基因測序結(jié)果的連續(xù)性均不太理想。

這次，鈕世輝試圖成為領(lǐng)域內(nèi)的“先鋒”。

一個領(lǐng)域的寒冬

和鈕世輝預(yù)想的一樣，2019年，當(dāng)他四處遞交中國松基因組的項(xiàng)目申請時，毫無懸念地被各種科研管理部門“斃掉”了。

“我理解，一個比楊樹難60倍的項(xiàng)目，全球十幾個團(tuán)隊(duì)花了上億元仍未解決，我說現(xiàn)在時機(jī)已經(jīng)成熟，憑什么相信我一個小年輕啊？”鈕世輝回想。

2010年進(jìn)入北京林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種專業(yè)讀博時，他的研究方向還是“熱乎的”楊樹轉(zhuǎn)基因育種，臨近畢業(yè)，有教授鼓勵他轉(zhuǎn)去研究針葉樹。

“當(dāng)時聽了覺得針葉樹真的太重要了，需要有人做?！扁o世輝喜歡搞研究。

可這一選擇險些斷送了鈕世輝的科研生涯。2018年6月，鈕世輝留校任教的第一個聘期到期，面臨考核，但他已有將近5年沒有新的重要成果產(chǎn)出，發(fā)表的寥寥3篇SCI論文都是依靠他在博士期間的研究積累。

對于他的考核評價，考核組專門開會討論。有領(lǐng)導(dǎo)說：“小鈕不能不合格，他不合格就成笑話了，大家有目共睹，他對科研充滿熱情，而且這么努力，（是）整天不放假的人。”

他的努力是公認(rèn)的。在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)讀碩士時，他的研究對象是我國南方的一種油料作物麻風(fēng)樹。他幾乎跑遍了南方的幾個省份，曬得黢黑，在海南的繁育基地進(jìn)行種源試驗(yàn)，從中篩選出最好的種源，大幅度提升了麻風(fēng)樹的產(chǎn)量。

到了博士階段，轉(zhuǎn)換到林木遺傳育種方向需要從頭學(xué)習(xí)分子生物學(xué)，他抱起相關(guān)書籍，每天早上8點(diǎn)半到實(shí)驗(yàn)室，晚上11點(diǎn)才離開，周六周日也是如此。用他的話說，讀博的4年里，“去旁邊五道口不超過10次”。

這種工作狀態(tài)幾乎保持到現(xiàn)在。同事眼中，他是“天生的科研工作者”。在他帶的第一個研究生馬晶晶印象里，鈕世輝幾乎全年都在辦公室和實(shí)驗(yàn)室做科研，過年也很少回家。假期里，學(xué)生們養(yǎng)的樹苗等實(shí)驗(yàn)材料，都靠他澆水照顧。

“大自然有個秘密，只等有人去發(fā)現(xiàn)它。而我最先發(fā)現(xiàn)了它，如果我不告訴你，全世界再也沒有人知道這個秘密，這是很強(qiáng)的滿足感?！扁o世輝這樣描述科研工作吸引他的地方。

參加工作的頭幾年，他眼睜睜看著大學(xué)里從事針葉樹研究的同行越來越少，而其他樹種研究工作做得如火如荼。

鈕世輝堅信，“大雪壓青松，青松挺且直”，堅持是有價值的，“得有人在這。如果沒有針葉樹，這里一直，大風(fēng)一刮把土都刮走了，環(huán)境是不會被改造好的?！鄙鷳B(tài)系統(tǒng)中需要先鋒樹種，冷門領(lǐng)域也需要先鋒研究者。

內(nèi)蒙古喀喇沁旗，在巖石上生長的中國松

一個不被看好的項(xiàng)目

很長一段時間內(nèi)，幾乎沒人看好這個項(xiàng)目，包括最重要的合作者之一，瑞典農(nóng)業(yè)大學(xué)森林遺傳學(xué)首席教授吳夏明。

作為針葉樹種研究領(lǐng)域的國際知名專家，吳夏明曾長期對挪威云杉、歐洲赤松等樹種開展遺傳育種研究，發(fā)表了近百篇論文，被引用次數(shù)高達(dá)1000多次。

2017年年底，吳夏明受聘北京林業(yè)大學(xué)高精尖創(chuàng)新中心研究組PI（主要研究者），希望能為國內(nèi)針葉樹遺傳改良盡些力。最初中國松基因組測序的想法并不被他看好。

相比中國松，他更希望完成杉木的測序與群體重測序，那是中國最重要的本土針葉樹樹種之一，也是中國最大的人工林樹種。更重要的是，它的基因組大小不到中國松的一半，意味著成功的幾率更大。

針葉林的研究天生就帶“刺”。針葉樹是“反模式物種”，不僅個體大小是模式植物擬南芥的十倍至近百倍，生命周期也是它的幾百倍。

擬南芥、楊樹、水稻、玉米等被子植物，已經(jīng)具備成熟的研究體系，而且相互之間可以相互借鑒。但針葉樹與被子植物在兩億年前就已經(jīng)分化，差異太大了，針葉樹既沒有自己的研究體系，也很難借鑒被子植物的研究進(jìn)展。

“聰明人不干這事兒?！扁o世輝曾經(jīng)測算過，如果對8個中國松的樣品進(jìn)行測序，用同樣的研究經(jīng)費(fèi)，楊樹樣品能測440個，擬南芥樣品能測1638個。很多研究因?yàn)榻?jīng)費(fèi)限制根本沒有辦法開展，造成研究基礎(chǔ)極其薄弱。

馬晶晶在校時，實(shí)驗(yàn)試劑、測序費(fèi)用，還有一次性的培養(yǎng)皿、移液槍頭等耗材，實(shí)驗(yàn)室1個月就是好幾萬元的開銷。

不少成熟的分子生物學(xué)研究工具，因?yàn)闆]有人在針葉樹種上成功使用過，需要研究者重新摸索實(shí)驗(yàn)的每一個細(xì)節(jié)。

從2016年入學(xué)起，馬晶晶僅從第一步提取針葉上的RNA遺傳信息，就體會到比其他樹種復(fù)雜。中國松針葉上布滿了油脂，會產(chǎn)生很多次生代謝物，影響RNA的提取。為此，她嘗試了很久，還去別的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，“一些細(xì)節(jié)沒有注意到就可能一無所獲”。

鈕世輝舉例，降解植物細(xì)胞壁一般會用到4種酶，而每一種酶又有四五種型號，這在被子植物中已經(jīng)有非常完善的體系，但在針葉樹中，選用哪一種有效，用多少量……都需要反復(fù)嘗試。

結(jié)果他發(fā)現(xiàn)，最有效的酶使用在中國松上，需要達(dá)到被子植物用量的20倍才能產(chǎn)生效果。使用植物激素處理時，在失敗了很多次以后，他才發(fā)現(xiàn)中國松用量至少要達(dá)到被子植物的100倍才有效果。

“在捅破窗戶紙之前，你很難預(yù)料差異到底有多大。”鈕世輝說。

鈕世輝在實(shí)驗(yàn)室，對油松幼苗進(jìn)行根的遺傳轉(zhuǎn)化

這個過程在鈕世輝看來“費(fèi)力不討好”——技術(shù)似乎很成熟，卻又沒法直接運(yùn)用，耗費(fèi)很大精力把它改造成功了，在他人看來又沒有什么創(chuàng)新性。

剛開始研究針葉樹時，鈕世輝曾到過人跡罕至的原始松林，高聳的松樹密密麻麻，濃密的綠色包裹著整座山，僅有幾縷陽光透下來，顯得格外壯美。每到一個育種基地調(diào)研，他都會采回幾個不同針葉樹的球果，辦公室和家里書柜上擺滿了各種大小的松果。

但慢慢地，隨著“干啥啥不成”，他和針葉樹“相看兩厭”，把球果都收了起來，吐槽“這玩意兒，難怪沒人研究”。

一次孤注一擲地“畫餅”

時間幾乎是所有針葉樹研究者的敵人。針葉樹從小苗到開花結(jié)實(shí)通常要數(shù)年甚至二十幾年，“生兒育女”的育種周期極其漫長。

如何縮短育種周期是每一個針葉樹研究者的終極夢想。從轉(zhuǎn)行研究針葉樹以來，鈕世輝時不時就會想到，自己退休以后，一個年輕人突然跑過來告訴他：“老師，感謝您花了一輩子將育種周期推進(jìn)了一代，我們現(xiàn)在每兩年就能干一輪了?！眽衾锏乃把獕猴j升250，一口老血噴10丈”。

吳夏明的加入讓項(xiàng)目有了眉目，打動他的是鈕世輝大量尚未公開發(fā)表的研究進(jìn)展。那時，團(tuán)隊(duì)鑒定到一個與中國松年齡信號顯著相關(guān)的基因模塊，其中一個基因被稱之為“針葉樹年齡分子時鐘”，年齡越大的松樹中它的表達(dá)量就越高，可以很精確地判斷松樹的年齡。

這有望破解針葉樹年齡的奧秘；然而，深入研究繞不開它的基因圖譜。

我國現(xiàn)存的16個國家級油松良種基地，很多是鈕世輝導(dǎo)師的導(dǎo)師、北京林業(yè)大學(xué)教授、林木遺傳育種學(xué)家沈熙環(huán)在20世紀(jì)80年代主持建設(shè)的。這些良種基地匯集了當(dāng)時全國范圍內(nèi)篩選收集的良種優(yōu)樹，“隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，很多地方的天然林都沒有了，搶救下來了一批，以后再想干這個事就再也干不了。”

2019年以前，80多歲的沈熙環(huán)先生還跑遍了每一個基地，關(guān)注育種的最新進(jìn)展。然而，近年來隨著身體的變化，年逾九十的他不得不減少了外出的活動。

相比之下，在海南的南繁中心，研究人員的水稻1年可以繁殖3代。這讓鈕世輝感慨，這一年的工作換成針葉樹便幾乎超過了自己的整個職業(yè)生涯。必須改變現(xiàn)狀，“如果世上需要這么一個攪局的年輕人出現(xiàn)，我希望那是我?！?/p>

隨著第三代基因測序技術(shù)取得突破，鈕世輝也意識到，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)積累到了轉(zhuǎn)折點(diǎn)，自己有機(jī)會成為那個“攪局者”?！跋喈?dāng)于原來的技術(shù)每次只能讀幾百個字母，現(xiàn)在可以一次讀1萬個字母?！彼虮确?。

但這位副教授彼時能調(diào)動的資源極其有限，經(jīng)四處籌措，最初項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)只有80余萬元。而美國同期競爭項(xiàng)目，投入經(jīng)費(fèi)達(dá)500萬美元，約合3000多萬元人民幣，瑞典的相關(guān)項(xiàng)目更是獲得了高達(dá)1億元的經(jīng)費(fèi)資助。

鈕世輝決定先把項(xiàng)目啟動再說，也沒考慮能發(fā)表什么水平的論文。

他花了半年時間，考察和游說了七八家測序公司，給他們“畫餅”：2005年，《科學(xué)》（Science）在創(chuàng)刊125年時，提出了125個最重要的前沿科學(xué)問題，其中第66個問題是：“為什么一些基因組很大，另一些則相當(dāng)緊湊？”

無論從科學(xué)的重要性還是影響力來說，這都是一個重要的問題，而中國松的基因組項(xiàng)目就有望解決它。

“這個項(xiàng)目是有風(fēng)險、有挑戰(zhàn)的，但風(fēng)險主要在我，只要你支持我把這個項(xiàng)目做成功，它就是個標(biāo)桿，那是最好的廣告?！扁o世輝的話很有煽動性，“之后你們出去接任何項(xiàng)目，都可以告訴別人，中國松是我們做的，別的小項(xiàng)目算什么啊？”最終，一家測序公司答應(yīng)以格為其測序。

另一個需要解決的問題則是算力。“用辦公室的臺式機(jī)去計算，需要至少連續(xù)計算50年不關(guān)機(jī)。”他又瞄上了阿里云，又一通“畫餅”，也打動了阿里云的工程師。

“他是非常容易能夠讓別人看到光的人?！瘪R晶晶全程圍觀了鈕世輝的“畫餅”，在她看來，鈕世輝就像一株松，扎根這一領(lǐng)域，用事實(shí)和對未來的展望來感染別人。

“松柏男神”，是身高183厘米的鈕世輝在學(xué)生中的“雅號”，不過他更希望別人關(guān)注他的研究。

在中國松古樹踏查中，鈕世輝與一株300多年的古樹合影

“實(shí)際上每個人都是理想主義者，只不過有時候被各種挫折慢慢磨平了，這種理想主義在某一刻可以被重新喚醒?！痹阝o世輝看來，這更是一次孤注一擲的冒險。項(xiàng)目并未獲得專項(xiàng)資金支持，一旦失敗，或者遲遲無法突破，這些成本很有可能壓垮他。

一個巨大的基因組

和鈕世輝一樣站上懸崖的還有李江。

這位博士后2018年進(jìn)入北京林業(yè)大學(xué)分子設(shè)計育種高精尖創(chuàng)新中心的博士后流動站。2020年年初，正在從事白樺轉(zhuǎn)基因研究的他遭遇“飛來橫禍”。由于突如其來的新冠疫情，李江無法返校，而他傾注了所有心血培育的白樺樣本因此全部死掉。

此時的他即將面臨博士后的中期考核，“沒什么東西可以出一些好的成果了，差一點(diǎn)卷鋪蓋走人?！扁o世輝便邀請他加入。

“超算的租用是按小時算錢的，每跑一天就要多花幾千元錢，而且如此巨大的計算量，以前誰也沒干過，誰也不知道它什么時候能算出來。一旦結(jié)果不好或中途崩潰，就前功盡棄了?！本薮蟮膲毫涸阝o世輝身上，“整個人瘦了一圈”，李江回憶。

終于，在超級計算機(jī)運(yùn)算了6個月時，阿里云的工程師在群里通報，“計算結(jié)果出來了！”

出乎意料的是，當(dāng)時的群里顯得有些安靜。鈕世輝顧不上在群里慶祝，他打開傳來數(shù)據(jù)的鏈接，“感覺一下子穩(wěn)了！”推算中，組裝的連續(xù)性指標(biāo)N50最理想情況應(yīng)該可以達(dá)到500Kb，而計算出的結(jié)果達(dá)到了2.6Mb，是理想結(jié)果的5倍，“大家很興奮，覺得這個項(xiàng)目沒白干?！?/p>

這個總長度達(dá)25.4Gb的中國松基因組，完整呈現(xiàn)了它的12條染色體，這是世界上第一個染色體級別的松樹基因組。

“基因組組裝是最重要的一步，但事實(shí)上，如果想讓它成為真正的實(shí)用級別的數(shù)據(jù)資源，組裝只是最簡單的第一步。”真正的挑戰(zhàn)是詳細(xì)地對其中每一個基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確注釋，相當(dāng)于把這本寫滿254億字母的天書打上空格與標(biāo)點(diǎn)符號，分成有意義的單詞和段落，同樣是個艱巨的大工程。然而現(xiàn)實(shí)又給了鈕世輝當(dāng)頭一棒。

“天書”中包含了大量“無用的廢話”稱為“內(nèi)含子”，也有存在關(guān)鍵遺傳信息的語句“外顯子”，識別出外顯子并不容易。

“針葉樹當(dāng)中的基因離譜到什么程度？如果沒有其他生物學(xué)證據(jù)你很難相信它是一個基因。”鈕世輝舉例，“針葉樹中的一個重要基因長736Kb，它的外顯子總長度只有不足1Kb，相當(dāng)于從中挑出千分之一有意義的部分。這實(shí)在很難讓人相信，因?yàn)槠渌参镏羞@一比例是二分之一?！?/p>

這也讓已有的基因結(jié)構(gòu)注釋程序失去了用武之地。他手動檢查的一個長540Kb的基因，就被程序識別成41個完整的基因，“雖然根據(jù)經(jīng)驗(yàn)它們看上去很像，但實(shí)際都是假的?！?/p>

“團(tuán)隊(duì)在過去10年積累的大量中國松基因表達(dá)數(shù)據(jù)成了關(guān)鍵突破口，世界上其他項(xiàng)目組不太可能在短時間內(nèi)收集到如此廣泛的樣品。”最終，基于來自760個樣本的RNA證據(jù)，鈕世輝提出了一種完全基于RNA數(shù)據(jù)的基因注釋策略，經(jīng)過不同技術(shù)路線20輪的反復(fù)測試，最終將完整基因注釋率從38%提升至92%?！斑@是一件具有里程碑意義的突破，我可以驕傲地說，它是真正可以用的”。

基因注釋結(jié)果顯示，針葉樹基因組里存在著大量可自我的重復(fù)序列，稱為轉(zhuǎn)座元件，這是一種來自于古病毒的寄生性的序列片段，占據(jù)了針葉樹基因組含量的70%-80%。

用鈕世輝的話說，“中國松是在垃圾堆里還能優(yōu)雅地活著。它12對染色體里，相當(dāng)于有9對完全是‘垃圾’，沒有這些重復(fù)序列，松樹的生長不會有任何影響?！?/p>

一段沒有回程票的旅程

“有一些分析我們自己搞不定。”吳夏明等人協(xié)調(diào)了來自瑞典等國家的該領(lǐng)域頂尖科學(xué)家加入項(xiàng)目組，一共召開了54場線上技術(shù)討論會，往來了678封工作郵件。

不同文化背景的研究者一起工作是一種別樣的經(jīng)歷。“他們工作極其細(xì)致，就是節(jié)奏和國內(nèi)相比有些慢?！扁o世輝“吐槽”，“老外工作和生活分得很開，一到周末就找不著人了，還要度假，那是真的度假，完全聯(lián)系不上?！?/p>

這讓鈕世輝有些不適應(yīng)，“坦白講，我們的工作節(jié)奏很亂，有時候半夜有了一些突破，我們就馬上開個會，哪怕開十幾分鐘?！?/p>

心里的急迫事出有因?！案舅恢?，最恐怖的是，你不知道經(jīng)費(fèi)還能支持你走多遠(yuǎn)，只知道提前準(zhǔn)備的打光了?！苯?jīng)費(fèi)捉襟見肘，他只能繼續(xù)“畫餅”，拉同領(lǐng)域的其他研究者“攜資加入”。

“我們這個項(xiàng)目，已經(jīng)做得這么好了，成果肯定是國際頂尖的，你也可以加入進(jìn)來承擔(dān)一部分研究，前提是帶一點(diǎn)經(jīng)費(fèi)一起合作。實(shí)在不行給你打個折也行?！边@名科學(xué)家此時又像是一個推銷員。

某種意義上說，這是一段只有單程票的旅程，一如鈕世輝最終得到的一個重要研究結(jié)論。他們發(fā)現(xiàn)，在物種形成初期中國松的基因組并沒有那么龐大，但600萬年前，可能發(fā)生了一次古老的地質(zhì)事件，這些原本沉默的可自我的轉(zhuǎn)座元件被意外激活。

它們大量，在基因組中隨機(jī)跳躍，這對于整個基因組的穩(wěn)定性來說是一種災(zāi)難，不僅會引發(fā)難以預(yù)料的突變風(fēng)暴，還有可能造成整個基因組的崩潰。

為此，中國松演化出了強(qiáng)大的DNA監(jiān)管系統(tǒng)，密切監(jiān)視和抑制轉(zhuǎn)座元件的活動，再一次“鎖死”了它們，這種“鎖死”很有可能同時抑制了這些重復(fù)序列的清除?！熬拖裼靡粋€碗扣住了馬蜂窩，雖然暫時解除了危險，但再也不敢放手，也保護(hù)了它們?！彼稳?。

雖然大部分轉(zhuǎn)座元件都再次沉默下來，但總有漏網(wǎng)之魚，總體而言，它們?nèi)匀辉诔掷m(xù)緩慢地擴(kuò)張，“雖然速度很慢，但這就像一道經(jīng)典的小學(xué)數(shù)學(xué)題：一個水池，一邊往里放水，一邊向外排水，多久水池能排干？”

在針葉樹中，轉(zhuǎn)座元件的清除速度低于其擴(kuò)張速度，是造成針葉樹基因組巨大性的根本原因，導(dǎo)致中國松基因組的進(jìn)化方向是一直膨脹下去，沒有回程票。這在一定程度上回答了《科學(xué)》提出的66號問題。

2022年1月，他們的成果正式以《中國松基因組和甲基化組揭示了針葉樹關(guān)鍵特征演化》為題發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）上，這是該期刊創(chuàng)刊以來發(fā)表的第一篇裸子植物研究論文。至此，整個項(xiàng)目只花費(fèi)了220多萬元，遠(yuǎn)低于國際同類項(xiàng)目。

《細(xì)胞》雜志發(fā)表論文的插圖，中國松基因組擴(kuò)張的“單程票”和特異的演化風(fēng)景

令鈕世輝意外的是，論文的審稿意見中，審稿人用“詳盡、透徹”等詞語形容了他們的研究，并評價道：“他們開創(chuàng)性的工作表明，目前已知最大的基因組的從頭組裝現(xiàn)在已經(jīng)變得可行。”

這一進(jìn)展引起了林學(xué)研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，入選了中國林學(xué)會評選的“2021年林草科技十件大事”，此后陸續(xù)入選“十三五期間林草科技進(jìn)展”，以及《植物學(xué)報》評選的30項(xiàng)“2021年中國植物科學(xué)重要研究進(jìn)展”等。

去年，鈕世輝也成功晉升為教授。他熬了過來，在困難和逆境中，松樹給了他精神上的支持。這是寫在松樹的基因中的，前述研究發(fā)現(xiàn)，松樹基因帶來的基因冗余性賦予了針葉樹更強(qiáng)的適應(yīng)性，其中包括了抗逆性相關(guān)基因的大量積累，為針葉樹卓越的抗逆性提供了遺傳基礎(chǔ)。

一張熱起來的“冷板凳”

像“先鋒”的針葉樹改善局地生態(tài)一樣，坐了8年，鈕世輝把“冷板凳”焐熱了。

他們組裝的中國松超大基因組數(shù)據(jù)，已經(jīng)完整地提交在中美兩國的國家基因庫里，目前還在不斷更新，即將發(fā)布更準(zhǔn)確的2.0版本。

中國松染色體

數(shù)據(jù)發(fā)布1年半以來，國內(nèi)外很多針葉樹研究者都開始利用這個平臺和數(shù)據(jù)開展研究，“并不限于中國松，是所有的針葉樹研究。大家對一個高質(zhì)量的遺傳信息參考早就望眼欲穿了”。

這一成果顯著降低了這一領(lǐng)域的研究門檻，讓更多的人敢于參與進(jìn)來?；诖耍铀儆N周期，讓樹木早點(diǎn)開花結(jié)實(shí)；抑制行道樹的開花結(jié)實(shí)，減少對其花粉過敏的問題……這些以往應(yīng)用在其他樹種上的技術(shù)，未來也有望在針葉樹上實(shí)現(xiàn)。

鈕世輝的突破直接推動了國內(nèi)針葉樹研究進(jìn)入“后基因組時代”。他希望更多的研究者能進(jìn)入針葉樹的研究領(lǐng)域，讓研究者能相互分擔(dān)試錯的成本，“試錯的努力是別人都看不見的，但會消耗大量的精力，別人只看到你的成功?！逼骄聛?，鈕世輝每嘗試4個方向的探索，才有1個能夠有所進(jìn)展。

“功成不必在我，功成必定有我。”在鈕世輝看來，科學(xué)研究厲害的地方在于，只要有人取得了突破，就能以文獻(xiàn)的方式記錄下來，每一點(diǎn)進(jìn)步都不白費(fèi)，后人的進(jìn)步都是站在前人的基礎(chǔ)上再發(fā)展。

但對于坐在“冷板凳”上的研究者，他還是希望政策能給予更多的支持?！袄浒宓省敝岳洌褪且?yàn)樗〉膸茁蕰蟆?/p>

因此，要避免“板凳還沒坐熱就被抽走了”。一研人員被各種“非升即走”和考核束縛住，為了應(yīng)付考核，“做事業(yè)”就只能淪為“做項(xiàng)目”。但是如果要把科學(xué)研究當(dāng)作事業(yè)，就要選擇真問題?！斑@就需要‘冷’板凳上有人在堅持，如果長期沒人坐，外面的人就慌了，更不敢來了。后面的人再想坐，就要從頭再來，板凳更冷了，陷入惡性循環(huán)?！?/p>

鈕世輝承認(rèn)，也許10年、20年才能把一個板凳慢慢坐熱，也許10個人里面只有1個能最終成功，“在冷門領(lǐng)域堅持下來的，都是英雄，這是屬于科學(xué)家的英雄主義。”

一個解決難題的人

鈕世輝正在尋找自己扎根的下一片土壤。最新的目標(biāo)是松樹松材線蟲病的發(fā)病機(jī)理。這是全球森林生態(tài)系統(tǒng)中最具危險性、毀滅性的森林病害，被稱為“松樹的癌癥”。至今我國已有幾億株松樹因松材線蟲病死亡。

不過，松材線蟲不能自己傳播擴(kuò)散，必須依賴媒介昆蟲天牛在取食嫩枝樹皮的時候，將體內(nèi)攜帶的松材線蟲傳入健康松樹體內(nèi)。鈕世輝介紹，“這種蟲子3天繁殖1代，剛傳入我國時氣溫低于10℃它就無法繁殖，短短40年，它已經(jīng)在東北-20℃的林區(qū)被發(fā)現(xiàn)了?！蹦壳?，這種病害還在持續(xù)北擴(kuò)西進(jìn)。國家林業(yè)和草原局最新公布的松材線蟲病疫區(qū)達(dá)到了701個縣，而2018年這一數(shù)字是316個。

“這是國之大事，我怕再不研究這個問題，幾十年后我的研究對象就沒了。”鈕世輝說。

鈕世輝一心撲在科研上，妻子難得和他見一面。她是一名社科領(lǐng)域的研究者，平日里也很忙。每當(dāng)鈕世輝遇到困難時，她就“畫大餅”——“我相信你肯定行”，而當(dāng)鈕世輝取得了一些成就，她就馬上“潑冷水”，告誡他不要膨脹，“你不是個聰明的人，你只不過比別人更努力，現(xiàn)在終于有了好的機(jī)會，你一定要抓住。”

更多時候，她給鈕世輝的是默默支持。以往鈕世輝給自己定的鬧鐘是晚上11點(diǎn)提醒自己下班，現(xiàn)在改到了晚上9:45，“不過很多時候還是順手就關(guān)掉了鬧鐘?！敝芪逋砩鲜莾扇思s好的“fish day”，鈕世輝會早早回家，為妻子做上一桌愛吃的魚。

做科學(xué)研究深深地吸引著鈕世輝。他覺得看電影打游戲還沒有讀文獻(xiàn)有意思，“每解決一個問題，大腦里的獎賞機(jī)制也在獎賞你?！?/p>

課題組的研究生也都成了實(shí)驗(yàn)室的“釘子戶”。每當(dāng)有人聯(lián)系想要報考他的研究生，鈕世輝都會回一封郵件“勸退”，大意是針葉樹研究非常困難，成果產(chǎn)出很慢，要慎重地去對待這件事，“只要努力，我們肯定能產(chǎn)出好的成果，但跟楊樹比我們就是要慢一些。”

等學(xué)生進(jìn)了課題組，鈕世輝從不要求學(xué)生打卡，同樣用他最擅長的“畫餅”：“做出它來，你就是佼佼者，站在國際最前沿?！?/p>

馬晶晶印象里，課題組師弟師妹們就和松樹一樣，充滿了韌勁，“哪怕實(shí)驗(yàn)失敗了很多次，但是大家都不會說不做了，要退學(xué)或者是要換方向。盡管幾乎每個人都找鈕老師哭過?！?/p>

“什么是科學(xué)家？就是讓難的問題變簡單的人?！扁o世輝說。

“為什么松樹的葉子一年四季都不落，是什么機(jī)理讓它是常綠的？為什么松樹一定是在春天開花，不在秋天開花？為什么松樹有一些枝條上會開花，但是有的枝條上面就會長針葉？松樹怎么知道它哪個枝條要長花，哪個枝條長針葉？”直到今天，馬晶晶還記得入學(xué)第一天，鈕世輝給她提出的一串問題。

在鈕世輝的電腦里，存放著一個問題列表，這個列表里現(xiàn)在有97個問題。這是他參加工作至今10年里攢下的，他笑稱，近幾年很可能是自己“智力的頂峰”，有時在路上走著走著，想到什么問題覺得重要就記下來，解決一個就把它標(biāo)紅。有的嘗試過，目前技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)，他就讓它靜靜躺在列表里，時不時看一看。目前，列表里已經(jīng)有了10行紅字。

在鈕世輝的辦公室，擺滿松球的書桌后面，掛著導(dǎo)師陳曉陽書寫的一幅字，“無山不綠，有水皆清，四時花香，萬壑鳥鳴，替河山妝成錦繡，把國土繪成丹青”，這是我國第一任林業(yè)部部長梁希的寄語。