崖州书院2022级南繁学院种子科学与工程专业本科生何培鑫全神贯注地紧盯电脑屏幕,指尖在键盘上快速翻飞,进行着“基本局部比对搜索工具”蛋白比对工作,试图通过分析基因序列的相似性,探索物种与基因的进化轨迹。
在海南大学三亚南繁研究院408实验室内,科研仪器的运行声与键盘敲击声交织,一场关于甘薯基因奥秘的探索之旅正在上演。崖州书院2022级南繁学院种子科学与工程专业本科生何培鑫全神贯注地紧盯电脑屏幕,指尖在键盘上快速翻飞,进行着“基本局部比对搜索工具”蛋白比对工作,试图通过分析基因序列的相似性,探索物种与基因的进化轨迹。而同班的胡铮宇则穿梭于田间地头,详细记录着甘薯在不同种植条件下的生长情况。
从大二开始,何培鑫和胡铮宇就加入了南繁与热带高效农业协同创新中心热带作物比较基因组与系统生物学研究团队,接受系统的基因组学与生物信息学交叉学科训练。这得益于海南大学“完全学分制、协同创新中心、书院制”三大改革政策的推行,学校积极吸纳本科生进课题组,鼓励学生参与科研项目,为他们搭建了广阔的科研平台。在这里,他们学习掌握了三代测序、比较基因组学等关键技术,逐步具备了独立开展科研项目的能力。
何培鑫告诉记者,“人类拥有基因,植物同样如此。我们的研究,就是要精准定位那些能够提升植物产量的关键基因,氮素就是能使甘薯长得更大更快的基因。” 他们深知,甘薯作为海南重要的粮食作物,具有极高的经济价值,且海南省高度重视甘薯产业发展,积极成立甘薯产业链,将甘薯产业列为重点培育的特色优势产业。于是,在课题组导师司成成副教授的指引下,他们投身甘薯科研领域,开启了探索甘薯高产、优质种植技术的科研之旅。
在科研过程中,他们面临着诸多挑战。面对海量的转录数据和复杂的生物信息分析,他们难以向他人陈述实验中遇到的问题,但凭借着对科研的热爱和执着,主动开启“自学攻坚模式”,通过大量研读前沿文献、虚心请教师兄师姐,逐步突破知识壁垒,熟练运用生物信息学进行基因组分析。他们回想起第一次接触科研时面对离心机、PCR 仪、分光光度计等精密仪器的紧张与兴奋,正是这种对未知的好奇和探索精神,促使他们不断前进。
他们通过大田栽培试验,设置不同的种植密度与氮素水平处理组,在甘薯生长的关键时间节点进行取样;结合生物信息学分析与分子生物学实验,对样本进行转录组测序,获取大量数据。最终,多维度的研究结果证实了转化酶基因对甘薯块根形成的调控作用以及受氮素水平、种植密度的影响,为甘薯高产栽培技术研发提供了理论依据,并在国际期刊《BMC植物生物学》上发表研究论文。基于该理论,目前已与昌江广凌农业科技有限公司展开合作,示范推广了该团队研发的甘薯氮肥减量增效技术,在昌江黎族自治县生产示范了100余亩,甘薯亩均产量提升了约300斤,亩均增收约1000元。
从选题、提出假设,到实验、撰写成文,他们不厌其烦地反复打磨每一个环节,至少修改了二十多遍,最终等到 “开花结果”。他们深知,科研之路注定艰辛,但“坚持”二字是农学研究的灵魂注脚。在烈日下的甘薯地里,他们无数次弯腰观察作物生长;在实验室里,面对反复失败的实验数据,他们仍保持着探索的热忱。
司成成这样评价他们:“他们在科研过程中具备很强的吃苦耐劳精神,能够沉下心来反复打磨细节,不怕枯燥、耐得住寂寞。”
如今,何培鑫、胡铮宇二人正继续向物种进化方向深耕,希望探索甘薯进化的新结构,促进甘薯更加高产。在三亚南繁研究院的实验室和田间地头,一颗颗种子正在破土生长,而一个个青年农学人也步履不停,在科研实践中汲取养分,将理想扎根泥土。
何培鑫说:“种子是农业的‘芯片’,我愿意投身这项事业。感谢学校的‘三大改革’政策,让我们有机会在本科阶段就深入参与科研项目,为未来的发展打下了坚实基础。”
(通讯员:王一钦 郑丹婷 杨梦娜)