吳亞軒:用生物方法“征服”小麥赤霉病的本科生

發(fā)稿時間:2018年03月16日來源:南農(nóng)新聞-NJAU NEWS作者:蔡漪鈴

8月27日,剛參加完iGEM在福建農(nóng)林大學(xué)召開的中國地區(qū)交流會(Conference of China iGEMer Community,CCiC)的吳亞軒馬不停蹄趕往中科院下屬的上海國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心。此行,他希望能擺脫兩個月構(gòu)建不出載體的厄運,將雪腐鐮刀菌烯醇(DON)轉(zhuǎn)乙酰化酶基因構(gòu)建到原核表達載體中,轉(zhuǎn)入大腸桿菌中進行原核表達,并進行相關(guān)蛋白的純化,使大腸桿菌具乙?;疍ON毒素的能力。

歷經(jīng)酶切酶轉(zhuǎn)化等一系列步驟,吳亞軒將挑選出的大腸桿菌轉(zhuǎn)化子送到生物公司進行測序。也許真的是因為實驗環(huán)境的原因,在抵達上海的第四天,他看著電腦中顯示的測序結(jié)果,知道載體已經(jīng)基本構(gòu)建成功了。

其實,這已經(jīng)是他第二次為了iGEM實驗奔赴上海了。

  

“你見過凌晨四點的南農(nóng)嗎?我見過。”

就讀于生科基地班的吳亞軒很早便知道了iGEM這項國際大賽。參加了校級比賽后,他從學(xué)長學(xué)姐口中得知學(xué)校正在選拔人員參加即將在美國波士頓舉辦的“國際基因工程機械設(shè)計大賽”。參加國際比賽很厲害、iGEM和SRT相比更考驗學(xué)生的自主科研能力……考慮了種種因素,吳亞軒抱著試一試的心理,從多名參選同學(xué)中脫穎而出,成為預(yù)備隊員。

南農(nóng)在近三年均派出隊伍赴美參賽并取得兩銀一金的佳績,周圍人都對這支隊伍抱有極高期待。入選的二十幾個人圍在生科樓E2004天馬行空地想一個個課題,然后被隊長和教授們一個個PASS掉。“實際上,很多想法并不成熟?!弊詈螅蠹覜Q定將“小麥守護者”作為比賽課題,用生物方法防治小麥赤霉病。

敲定課題前,團隊對其進行了可行性分析?!霸u估課題的可行性不是查查資料問問老師就萬事大吉了,”內(nèi)穿紅色格子衫,外套紅色沖鋒衣的吳亞軒健談而嚴謹,“大量查閱文獻幫助了解哪些基因能降解毒素,與此同時,一些研究過小麥赤霉病的專家向我們提供了一些圖片,讓我們獲知感病小麥的表現(xiàn)性狀,更全面地了解實驗意義?!?/p>

按照規(guī)劃,實驗組分為四步走:感受——降解轉(zhuǎn)乙?;志湍缸詺?。

他所在的生科院為團隊提供了最好的資源,能優(yōu)先使用大學(xué)生創(chuàng)新實驗室,院里的專家教授也常詢問課題進展。然而,一間實驗室不可能具備實驗所需要的全部儀器。

他用“到處借”形容幾個月前的科研生活?!百|(zhì)粒是借的,像流式細胞儀、高效液相色譜儀這種高端儀器全靠蹭,等人家用完我再用?!庇袝r做完實驗,黎明的第一束光已透過玻璃打在實驗臺上。

在前期,為了簡化實驗,提高效率,載體不會直接構(gòu)建到小麥細胞中而是先導(dǎo)入大腸桿菌以觀察能否成功表達。吳亞軒的任務(wù)是構(gòu)建AYT1基因的表達載體。引發(fā)小麥赤霉病的雪腐鐮刀菌會產(chǎn)生DON毒素,誤食毒小麥將對人畜健康造成影響。這種基因編碼的酶可將DON毒素的毒性通過轉(zhuǎn)乙?;档?00倍。

構(gòu)建載體的過程并不如想象的一帆風(fēng)順,每個熬夜做實驗的夜里,吳亞軒揉著幾乎要合上的雙眼盯著培養(yǎng)基的變化,卻只能再次證明導(dǎo)入載體的大腸桿菌不能在含有DON毒素的選擇培養(yǎng)基上存活。由于沒有親身實驗,周圍人也說不出個所以然來,只能說你再試試吧。這一試就是兩個月,遲遲找不到失敗的原因讓他有些崩潰,感覺借來的質(zhì)粒和他開了個大玩笑。

  

征服“任性”了兩個月的質(zhì)粒先生

7月18日,作為生科基地班的一員,他得到了去上海國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心實習(xí)的機會。團隊并未要求成員在暑假留下實驗,但大多數(shù)人都放棄了50天的超長假期,家在遼寧的吳亞軒也不例外。他把這解釋為一種“榮譽感”——“沒做完實驗好意思回家嗎?”在中科院實習(xí)的十多天時間里,吳亞軒始終惦記著手上還未完成的任務(wù),畢竟自己的任務(wù)在實驗的第二步,沒有及時完成多少會對后面的實驗造成影響。導(dǎo)師黃旲為吳亞軒開了綠燈,允許他使用實驗室內(nèi)的所有儀器,導(dǎo)師帶的師姐也常給予他力所能及的幫助,實習(xí)過程中的所見所聞拓寬了他的視野,他思考著:以往實驗均使用真核生物構(gòu)建表達載體,既然構(gòu)建載體的目的是檢測酶的效果,改用原核生物的質(zhì)粒是否能提高實驗的成功率呢?

事實證明他是正確的。上海之行,讓他意識到蛋白質(zhì)結(jié)晶研究方向的發(fā)展前景,而他兩次只身赴上海做實驗的舉動讓導(dǎo)師黃旲在驚訝之余對他產(chǎn)生深刻印象。

“我跟他們那邊關(guān)系還不錯,過幾天我還要去上海一趟,以后可能會經(jīng)常去,嘻嘻。”

某天,他在地鐵上有感而發(fā):每條早晨,都感受著上海上班一族的辛苦,從岳陽路乘地鐵趕到18公里外的國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心,然而理應(yīng)越靠近終點人越少,實際卻恰恰相反,很多人同我一樣要在郊區(qū)工作。

  

一位名叫“薛定貓餓了嗎”的UP主

在bilibili網(wǎng)站上,UP主薛定貓餓了嗎只上傳了一個作品:《2017年南京農(nóng)業(yè)大學(xué)iGEM團隊課題介紹視頻》。視頻中,一把小麥被打成勻漿,滴入置有微流控制芯片的涂板上,當小麥赤霉病菌引起的DON和ZEN毒素超標時,便會產(chǎn)生熒光現(xiàn)象……雖然是全英文配音,觀眾還是能從惟妙惟肖的動畫中大致了解課題的大致思路。。

制作宣傳片是吳亞軒在臨近赴美參賽的日期時接到的任務(wù),他以能者多勞的心態(tài)接下這份自己從未接觸過的工作。剛開始他也不知如何下手,在朋友建議下制作了200張PPT,在放映模式下使用錄播軟件進行錄制。為了顯示更好的效果,他自學(xué)了Flash、Ae、Pr等軟件,兩分多鐘的視頻,他和其他三個同學(xué)用了三個晚上完成。

其中的兩個人并非參賽隊員,而是院科協(xié)的成員,自告奮勇陪吳亞軒熬了三天的夜做小視頻。吳亞軒的另一個身份,是院科協(xié)主席,在他看來,科協(xié)的人際關(guān)系較為簡單,而科協(xié)存在的意義,就是進行科普宣傳,幫助大學(xué)生拓寬知識面。

“很多人為學(xué)時而來,來了卻做著自己的事情,讓活動發(fā)起者寒心,”對于PU上活動僅限生科院同學(xué)參加的規(guī)定,他這樣解釋,“一些學(xué)術(shù)大佬的講座只要你愿意參加,大門隨時敞開。但很多人卻把這種珍貴的機會折合成學(xué)時計算,外院同學(xué)只是沒有學(xué)時而已,但在講座上獲取的知識是不能和兩個PU學(xué)時相提并論的?!?/p>

在采訪進入尾聲時,我小心翼翼地問了他一個問題:“當時為什么沒有去美國?”

“被拒簽了?!?/p>

當時,簽證官問了他叫什么,英文如何,去美國做什么等問題。在他自我感覺良好地覺得即將能親眼見到自由女神像的時候,穿著西裝的簽證官遞給他一張白紙,說了聲“Sorry”。

被拒簽這件事其實對吳亞軒的影響并不大,在他看來其實過程更重要。一路走來,曾經(jīng)因?qū)嶒灲Y(jié)果深受打擊,也被“你再想想”這句話搞得郁悶不已??蒲杏袝r就像場賭博,會因挫敗心痛不已,但總要抱著由已知探索為未知的積極態(tài)度堅持下去。

經(jīng)過將近一年的努力,南農(nóng)NAU-CHINA團隊于今年11月14日再獲“國際基因工程機械設(shè)計大賽”金獎,不過吳亞軒對整個課題的完成結(jié)果還是不大滿意。

“如果課題完成度達到你想要的效果,你覺得這對產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化推廣有什么意義嗎?”我問他。

沒想到他一下子興奮起來,與我分享了構(gòu)思300多天的課題發(fā)展遠景。

  

在寧靜的午后,幾架無人機飛過山崗在綠油油的麥地上空盤旋,攝像頭咕嚕嚕地轉(zhuǎn)動,根據(jù)數(shù)據(jù)庫中小麥的圖像比對判斷所在區(qū)域感病小麥的數(shù)量。隨后,另一撥滿載生物抑制劑的無人機飛抵麥地上空,向指定區(qū)域噴灑生物抑制劑。本以為適應(yīng)了多菌靈(抑菌化學(xué)藥物)就可以放肆侵染小麥的雪腐鐮刀菌在叫囂著“我一定會回來的”后永遠閉上了雙眼。

秋天,聯(lián)合收割機開過金色的麥地。采收的小麥在加工前被送入實驗室抽檢,毒素超標的小麥將送入含有酶的降解設(shè)備里,等待“重獲新生”。

而這種可降解毒素的酶中,就含有吳亞軒花了兩個多月時間導(dǎo)入的基因AYT1。


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