2017年5月25日,中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞获得全国创新争先奖,她还曾入选英国《自然》杂志“中国科学之星”。

高彩霞用基因编辑这把“剪刀”圆了植物科学家一个梦——终于可以实现植物基因定点突变。分子育种领域的学者们有了这把“剪刀”更是如虎添翼,大大缩短了育种的时间周期。

研发技术,实现应用

2013年,作为植物基因组编辑领域的领军团队,高彩霞课题组率先利用CRISPR/Cas系统对水稻和小麦的多个基因进行编辑,获得了世界上第一株CRISPR编辑的植物。之后,她在植物基因编辑上的探索就没停止过。尽管被外界称为植物CRISPR基因编辑技术的创始人,高彩霞却不满足于此。

2014年,高彩霞课题组和中国科学院微生物研究所邱金龙课题组合作,利用最新的基因组编辑技术,首次在六倍体小麦中对MLO基因的3个拷贝同时进行了突变,使小麦对白粉病具有了广谱抗性。7月20日,该研究成果发表在《Nature Biotechnology》上,并被选为该刊20周年最具影响力的20篇文章之一,也是唯一入选的植物科学相关论文。

高彩霞课题组还通过定向编辑OsBADH2基因使普通稻米有了香味,通过CRISPR/Cas系统在植物中建立了新型的DNA病毒防御技术体系。这一系列成果显示,她的工作并没有停留在技术平台的建立上,而是通过基因精准编辑这把“剪刀”对具体的植物基因进行定向“修剪”,并获得有应用价值的成果。在植物育种的历史上,靠传统杂交育种获得一个具有优良性状的品种或许需要十几年,甚至更长的时间,靠分子标记追踪育种也需要至少7到8年。如今,在基因精准编辑这把“剪刀”的武装下,分子育种的周期有可能缩短到3到5年,极大加速了该领域的发展。

抗白粉病小麦的创建是高彩霞团队和邱金龙团队合作的重大科研成果。小麦白粉病是一种严重影响小麦产量和品质的小麦真菌病,邱金龙正是研究白粉菌的专家。最终,高彩霞课题组选择了两种基因组编辑技术——TALEN技术和CRISPR技术,成功将小麦3组基因组上的MLO基因全部敲除,获得了持久、广谱的抗白粉病小麦。

淡泊名利,专注科学

因采用基因编辑技术改进重要农作物的科研成果,高彩霞在植物基因编辑领域有很大的话语权,几乎所有重要的国际会议她都在被邀请者之列。

面对光环和荣誉,高彩霞很平静。“可能我们走得比别人快一点,成绩好像比别人好一点,这个荣誉就给我们了。”她拒绝“成功的女科学家”这个标签,“在领域里被国际同行认可,才有用。” 她拿打乒乓球来举例,“你得清楚你处在什幺位置,种子选手是不会因为一次失败而动摇的。科研也是如此,如果国际同行们,提起这个领域就要提起你,说明你工作做得好,这才是真正意义上的认可。”

在高彩霞的整个成长过程中,她一直在适应变化。10岁时,她跟着父母从辽宁调到甘肃“支边”,就在甘肃扎根了。上大学时,高彩霞本想学医,但被分配到了农学专业。她说:“我对农学不了解,但我坚信:只要干这一行,就要尽力而为。”她在甘肃农业大学完成了本科和硕士,直到1994年,才离开甘肃去中国农业大学读博士,进行草地科学方面的研究。1997-1998年高彩霞去丹麦罗斯基勒市的丹农种子公司(DLF)科研部读博士后。当时刚好有一个牧草分子生物学方向的课题,她便再次转换了研究方向。在丹麦的12年里,她实现了一次又一次的突破——完成了对几种性状的基因改造,包括控制重要草种的开花时间等,也成长为科研部的Research Scientist。DLF的研究总监克劳斯·尼尔森(Klaus Nielsen)说,“她能在显微镜下看到其他人都看不到的东西。” 但欧洲对基因改造作物的怀疑让她对自己的工作能否走出实验室感到悲观。高彩霞考虑到父母年迈需要照顾,也希望孩子在祖国文化环境下成长,在2009年年底选择了回国。她是中国科学院百人计划入选者,先在中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室工作,后因研究需要,转向了植物基因组编辑和遗传转化技术研究。

容忍别人,宽容自己

高彩霞将研究方向的转变视为很正常的现象。“都是紧密相连的领域,人总是不断调整的嘛。”回想过去,她觉得学生时代的自己“只是顺其自然地走下去,做好自己该做的事情,不像现在的学生这幺有远大志向,植物基因编辑是新兴领域,所以取得了成果会备受瞩目”。

对于自己现在做的事儿,高彩霞觉得 “有意思”“有意义”。泰国香米有香味,而中国东北大米虽然品质很好,却没有香味,能不能用基因编辑技术创建出有香味的东北大米?她试了,一年就成功了,很多单位都在和她合作,希望能将这一技术推广。白粉病是小麦的重要病害之一,能不能用基因组编辑技术攻克难关?她和合作伙伴试了,获得具有广谱抗白粉病的品种。这些科研成果都让她开心兴奋。

高彩霞性格中有很大的宽和成分,这种宽和决定了她“比较能容忍别人,也比较能宽容自己,能化解对自己不利的事情”。已过不惑之年的她,觉得未来对自己而言还是个未知数。她设想自己“如果有一天对科研没了兴趣,我不会赖在这个位置上,否则就把学生耽误了,哪怕去幼儿园当阿姨,到农村去干点什幺都是有可能的”。