2015年第7期农科讲坛即将开谈 王海洋讲述光生物学与作物理想株型分子...

王海洋，中国农科院生物技术研究所研究员，玉米功能基因组创新团队首席科学家。曾在美国密西根大学分子细胞发育生物学系获得博士学位。王海洋曾任美国耶鲁大学分子细胞发育生物学系研究员、美国康乃尔大学 Boyce Thompson 植物研究所实验室主任，博导；兼任首都师范大学生命科学学院教授、国家作物分子设计工程技术研究中心副主任。2009年, 入选“北京市海外高层次人才和北京市特聘专家”和“中关村高端领军人才”。
王海洋博士实验室的主要研究方向是解析植物应答光信号和植物激素反应的分子、细胞和生化调控机制。王海洋博士迄今已发表SCI论文和专著70余篇，并以第一作者和通讯作者在Science发表论文各1篇，以通讯作者在Nature Cell Biology发表论文1篇，并以共同通讯作者在Nature发表“Research Article”1篇。在其他世界高端学术期刊，如Molecular Cell、Developmental Cell、Genes & Development、Nature Communications、PNAS、Plant Cell、Current Biology、EMBO J.上发表了数十篇研究论文。4项研究成果被Science 和Nature 遴选为研究亮点。8项研究成果受到 F1000 的关注并被评为本领域必读的研究论文。论文已被引用超过2800余次，单篇引用高达300余次。其中作为主要完成人之一，“阐明独脚金内脂调控水稻分蘖和株型的信号途径”荣获科技部基础研究中心组织评选的2014年度中国科学十大进展。
王海洋多次被邀请为国内外学术会议主要报告人，曾被邀请为美国国家自然基金委和美国国家卫生院研究项目评审组成员。2008年受邀担任BMC Research Notes副主编，2009 年受邀担任《农业生物技术学报》第三届编委会副主编和广东省植物发育生物工程重点实验室第四届学术委员会委员，2013受邀担任World Journal of Biological Chemistry编委。

心怀生物科学梦想的科研大侠

——访生物技术研究所研究员王海洋

王海洋，人如其名，初见时，只觉得眼神深邃得如同湛蓝的大海，伴着科学家独有的睿智气质。深聊后，言谈举止间的随和热情，让这位自称性格像郭靖大侠的科学家骤然变得可爱起来。
郭靖，是金庸武侠小说《射雕英雄传》中的男主角和《神雕侠侣》中的重要角色，是贯通“射雕三部曲”的关键人物之一。金庸大师对其评价极高，“侠之大者，为国为民”。访谈中得知王海洋业余时爱读金庸的武侠小说，更是觉得自己的性格与郭靖如出一辙，“在生活中随意、愚钝，在科研上敏锐、坚持、无畏”。
王海洋，博士生导师，研究员，玉米功能基因组创新团队首席科学家。1986－1998年在杭州大学（现浙江大学）、西北大学和密歇根大学分别获得学士、硕士和博士学位。1998－2002年在耶鲁大学分子细胞发育生物学系从事博士后研究工作。2002－2013年分别在美国康奈尔大学和耶鲁大学担任独立课题负责人。2009－2013年兼任国家作物分子设计工程技术研究中心副主任。2013年作为海外高层次人才引进到中国农业科学院生物技术研究所担任研究员，玉米功能基因组创新团队首席科学家。长期从事植物光信号和激素信号转导分子机理的研究，已发表SCI论文和专著70余篇，并以第一作者和通讯作者在Nature、Science和Nature Cell Biology发表论文4篇。研究成果多次受到 F1000 的关注并被评为本领域必读的研究论文。论文已被引用超过2800余次，单篇引用高达300余次。担任“BMC Research Notes”、《农业生物技术学报》副主编和《World Journal of Biological Chemistry》编委。
很多科学家崇拜牛顿、倾慕爱因斯坦、赏识一切科学工作的集大成者，很少有武侠情结。但是，王海洋是一个例外，他对自己的认知坦诚、直白，“我是一个生活上的书呆子，却始终保持着对科研的兴趣与热爱”，他闯荡在生物科学的江湖30年，一心一意磨练武功绝学，终成农业科研领域大家

自学、兴趣与坚持

小说中，郭靖的武功学习之路波折离奇但同时丰富了他的功夫底蕴，从而能够内外兼修，冠绝武林。郭靖不是聪明的学生，但却是师傅教了一招一式就会不断坚持研习的人，能够将“降龙十八掌”反复练习并将其威力发挥到极致。“20世纪是生物学世纪，DNA在1969年被发现，激起了许多年轻学子的生物学习热潮。但在当时的中国，人们更多关注如何吃饱穿暖，而科学研究的意识不高”。王海洋与生物学结缘，起因于高中时对生物学老师的喜爱，作为生物课代表，“在生物课上下了很多功夫”，成绩名列前茅。于是，进入大学，已经对生物学产生浓厚兴趣的他走上这条道路。从杭州到西北，从中国到美国，从密歇根到耶鲁，从生物形态学到基因功能研究，他从未停止探索。

名师引领，锦囊妙计助攀科研高峰

王海洋自1998年在耶鲁大学邓兴旺实验室做博士后研究。“那段经历，对我的整个科研生涯影响深远”，王海洋如是说。几乎每一位硕果累累的科学家都曾有过拜访名师的学习背景，或许源于名气的感召，但更真切学到的是科研的精神与品格。
当时的邓兴旺初到美国6年，却凭借高水平、高质量的研究成果成为耶鲁大学的年轻教授，是美国生物学界的新兴翘楚。“作为他的学生，我们都觉得在邓老师那里拿到了锦囊妙计，而且每个人的妙计不同。”王海洋觉得自己学来的妙计有四点：
有了梦想才会有实现的可能。
王海洋介绍，第一次见面，邓老师没有任何高高在上的气场，而是聊家乡、聊起了梦想。邓教授来自落后的农村，通过不断地努力成为世界名校的教授，后来是终生教授，这让同样来自农村的王海洋强烈地意识到，“人，如果连梦想都没有，就分不清前进的方向，也不可能会成功。”
接受失败，认可拒绝。
人在年轻时总想挑战高难度，不服输。读博士后期间，王海洋多次将科研成果投向世界顶级期刊science、nature等杂志。对每一位年轻的科研工作者来说，被拒稿是必然的，但是付出了长时间和心血的作品被人否决，每个人的心理接受程度是不同的。“年轻人往往对结果寄予巨大的希望，但是生活常常不会如所愿。每当遇到挫折时，我从未在邓老师的表情上看出任何的不如意，很平静。对我来说，那就是一种修炼。”王海洋在一次次接受失败的打磨中，认识到不必耗费时间为已经发生的事情后悔或沮丧，没有意义，“能做的事情就是继续往下做。做学问和做人都是一样的，说起来容易，做起来需要不断纠正。”
没有人能聪明到预知一切，侃侃而谈不如立即行动。
王海洋说，有一些人会觉得自己很聪明，做科研很有想法，但一直停留在嘴上，迟迟未能付诸于行动，等到别人把成果发表了才后悔莫及。
有了梦想就一心一意去做。
王海洋介绍，在国外学习期间并未赶上中国的经济大潮兴起，没有金钱的诱惑，只有一条路，好好去干，心思非常简单地做研究，对自己的学术成长提供了一个好的环境。

光---能量之源

植物光调控机制是王海洋的研究方向之一，研究植物应答光信号意义非凡。王海洋颇有哲学意味地谈到，“上帝创世时首先创造了白天和黑夜，光是所有能量的来源，而且光是一个关键的信号，研究角度丰富，光强度有强弱之别；光质有波长之分；光有角度的差异，向日葵会跟随太阳变换角度以吸收更多的光热；光照有长短之差，所以水稻根据南北的适应性有粳稻和籼稻之分。”
作为主要环境因子之一，光信号（光质量、光周期、光强度、光照方向）调控植物生长发育整个发育史的各个方面，如种子萌发、幼苗形态建成、避荫反应、株型、开花时间、结实等。对作物而言，光信号是作物生育期和不同地域品种适应性、株型、种植密度 （果穗数）、抗逆反应、产量与品质的关键决定因素之一。因此， 研究光信号在植物体内的转导机制对培育适宜不同生态区的高产、稳产、理想株型新品种具有重要指导意义。王海洋团队在前期研究中，以双子叶模式植物拟南芥为研究对象，发现FHY3 和 FAR1编码两个远红光受体光敏色素A(phyA)信号转导途径的关键因子，并证明了 FHY3 和 FAR1 是从一类古老的 Mutator-like 转座酶衍变而来的一类新型转录因子，通过调控光敏色素A从细胞质中到细胞核的转运，进而调节下游光调控基因的表达及随后的光应答反应。进一步研究发现 FHY3和FAR1通过调控植物生物钟中央振荡器关键成员ELF4基因的表达来控制植物的开花时间。在此基础上，利用染色体免疫沉淀与高通量测序相结合的方法（ChIP-seq）发现 FHY3 在拟南芥基因组中存在数量众多的预测下游基因，并证实了FHY3通过调控叶绿体分裂相关基因ARC5 的表达进而影响植物叶绿体分裂；通过调控HEMB1和ABI5的基因表达进而影响植物叶绿素的合成和ABA反应；通过调控COP1的基因表达对植物UV-B的反应等。这些研究结果表明FHY3和FAR在调控植物光信号转导和植物发育方面起到多重作用。相关研究成果发表在Science、Nature Cell Biology、Plant Cell、Plant Journal等国际尖端学术期刊上。
王海洋介绍，过去主要靠碰运气和经验培育新品种，现在通过对光信号调控植物生长发育机制的研究能够帮助培育广适、耐密、高产的作物新品种，并用分子设计的手段集合多个有利基因， 加速育种进程。访谈中，王海洋多次强调终生的学习和合作的重要性。近五年来，王海洋与万建民课题组合作开展水稻株型、生育期和米质调控、杂交育种技术等方面的研究，发表相关学术论文近20篇（“Nature”以共同通讯作者发表“Research Article”一篇，另有多篇论文发表在“Nature Biotechnology”,“Developmental Cell”，“Nature Communications”，“PNAS”，“Plant Cell”,“PLos Genetics”, “Plant Journal” “Plant Physiology”等世界级学术期刊上）。在此基础上，开发分子标记用于指导抗病、抗虫、优质水稻新品种的培育。其中作为主要完成人之一，“阐明独脚金内脂调控水稻分蘖和株型的信号途径”荣获科技部基础研究中心组织评选的2014年度中国科学十大进展。

玉米新品种的智能化设计

玉米在我国具有悠久的种植历史，而从未接触玉米研究的王海洋却在近几年转向玉米功能基因组学的研究，实现科研生涯的又一次转型。入职中国农科院以来，作为玉米功能基因组创新团队首席科学家，王海洋带领团队针对培育耐密高产玉米新品种的产业需求，探索高效协同创新机制，挖掘控制玉米耐密理想株型、抗逆稳产、高效环保、营养健康的关键基因，解析其遗传机制和调控网络，为耐密、高产、抗逆、优质玉米新品种的智能化设计提供理论依据和技术支撑。
玉米已成为我国第一大粮食作物，年种植面积达5亿多亩，但我国玉米的平均产量仅为美国的60%，其主要原因是我国玉米品种的耐密性普遍较差。王海洋解释，决定玉米品种耐密性的关键是在密植条件下对阴蔽条件的反应特性，密植条件可激发植物的避荫综合症，造成植株和穗位增高，茎秆机械强度下降，植株开花提前，早衰，空杆，碳水化合物向籽粒的运输减少，根系发育减弱，抗倒伏和抗病虫害能力下降，光效利用率降低，最终导致减产。王海洋团队发现光信号因子PIFs蛋白能与miR156家族中某些成员的启动子直接结合，抑制miR156的表达，从而改变其靶基因SPL的活性，最终影响了植物株型（株高、茎杆强度、叶夹角、雄穗大小、穗行数等）的变化。该研究不仅可加深对光照对植株生长发育调控机理的理解，还可为耐密植玉米新品种的培育以增加单位面积果穗数和产量提供重要理论依据和技术支撑。
怎样去摆脱传统的经典育种模式，如何贯彻从头到尾的人工设计理念，是他与团队一直在思考和寻求进步的动力。

人生是一次又一次探索与转型

专注生物学领域30年，作为名符其实的生物学专家也有棘手的困难。虽然已经取得了许多重大的科研成果，但是转型到玉米功能基因组学的研究领域，在申请项目经费时并不顺利，一切都需要从头做起。转型不是王海洋的一时兴起，“玉米是我国的主要粮食作物，无论是生产意义、产业角度，国内需要有人宏观性筹划玉米科学问题的设计、组织攻关队伍”，王海洋正是看到了这一现状的迫切性和重要性。
王海洋坦言，一生中面临多次转型，不断寻求创新是可贵的科研品质，自己不敢懈怠。的确，王海洋的履历极其精彩，扎实的求学之路、丰富的研究工作经历，从大学教授到企业经理再回归科研院所，实现了一次次身份的转变；从研究拟南芥起步，到水稻提升、再到玉米的跨越，一直走在自我转型和提升的道路上。

“做人和搞科研很像武侠中的郭靖”

许多人都会好奇科学家在生活中为人是怎样的？冷峻严厉或温和可亲？王海洋坦诚，“我是两面派，很像武侠中的郭靖”。小说中，郭靖用一生的努力实现了“为国为民”这一“侠之大者”的目标，对待弟子习武严厉苛刻，同时他巨大的人格力量也感染了他身边的人，包括他的家人及《神雕侠侣》的男主角杨过，无形中带领他们走向正面的人生路、改邪归正的康庄大道。
曾任企业经理人的王海洋提到，公司员工会想念他，因为加薪、福利以及各项保障，他都会替员工想周到；无在工作上他注重员工工作能力的培养， 提升员工的职场能力；论作为公司的总经理还是课题组老板，他会充分照顾到员工和学生的所需，像对待朋友一般。但是在科学研究中，如果学生对同一个问题出现屡教不改的现象便会严厉教育；在讨论学术问题时，不会给学生留情面，希望能给学生一针见血地指出问题所在。因此，“学生都了解我，既可怕又可爱”。

名师如何出高徒？

评价王海洋是生物学界的名师一点也不为过，名师首先自身具备了高超的科研水平，这一点毋庸置疑；而更为关键的是，名师会培养出一批优秀的学生。
在美国康奈尔大学 Boyce Thompson 研究所和耶鲁大学担任研究员期间，王海洋共指导了博士后6名，博士研究生8名 （含合作培养），高级访问学者5名等，为生物学领域带出了多位学科领域的拔尖人才，他们在工作岗位上亦是优秀的博士生导师。其中四名博士后目前在中国科学院、中国农科院、华中农业大学、山东农业大学等担任正高级研究员或教授职位， 一人入选“国家杰出青年“， 两人入选”国家青年千人“。
浏览王海洋的学生时代，2000年8月－2002年7月，美国NIH博士后(NRSA)奖学金获得者；1994，1996和1997年，美国Newcombe奖学金获得者；1995年美国Okkelberg奖学金获得者。这位学生时代的优秀生、奖学金的常胜将军，在成为导师后又有何培养优秀学生的锦囊妙计呢？
王海洋认为，首先，导师一定是宏观把握学生的研究思路的，技术路线、科研布局都可以拿来细致讨论，但是具体的实验操作细节是需要学生多琢磨、多操作的，或是在学生之间相互请教。在任何一个地方，学生都不能指望导师手把手地教，一位优秀的导师能提供的应该是师生间相互学习的氛围。他认为，“为什么要去好的实验室，原因不完全是名师，老师真的没有很多时间教你，但是他可以提供良好的环境，把最聪明的学生聚在一起了，然后相互学习”。他强调，“好的老师与学生是伙伴关系，何时找到了伙伴关系就算在科研道路上走上了正轨”。
其次，学生的主观能动性很重要。“我个人不喜欢刻板，随意性较强，不会刻意安排每天的时间表，也不会要求学生每天必须待在实验室不少于多长的时间界限”，王海洋继续说，“如果每个周末两天我都没有看到学生的身影，那么我也就了解了这位学生的科研追求和志向。有志于科研学术的人一定会有自己的把握，我从来不会硬逼着自己的学生成为大科学家”。
第三，保证足够的文献阅读量。这是王海洋对学生唯一的硬性规定。“平时我读到好的文章会立即分享给学生，文献阅读水平的提高需要大量的阅读，这是科研生涯必须打好的基础。”作为国际学术期刊特约审稿者、编辑，或者国际经费申请的评阅人，各个方面的文章都会出现在王海洋眼前，“若文献阅读不足，根本读不通，也就无法继续钻研、探索到更深的真理。把文章中最有价值的东西快速提炼、捕捉到，才算会读。”
老子在《德道经》中有曰，“凿户牖(yǒu)以为室，当其无，有室之用也。故有之以为利，无之以为用”。这句话说明“无”的作用，也说明“有”和“无”的关系。盖一个房子，四边砌成墙，然后开了门，开了窗，造成一个房子。请问它的作用在哪里？就在于中间是空的。试想如果这个房子中间用泥巴石头塞得严严实实的，那这个房子还有什么用？所以，“无用”才是大用。阅读文献不是告诉你有形的东西，而是告诉你无形的东西，比如科研的思维方式、方法论等，这些东西不是一招一式的有形东西，也不是学了以后就马上可以操作的，它是一种潜移默化，量变会引起质变。现实生活中，我们做的一切事情几乎都是由无形的东西在起着主导的、根本性、决定性的作用，就是个人的精神引领，所以“无用”又是最大的用。
纵观王海洋的科研之路，始终贯穿着一条真理---学习---要求自己或教导学生锲而不舍地终生学习。勤奋的自学使他打牢生物学基础；向名师的观察、学习使他领悟科研与人生的哲学；教导学生放开眼界向不同的人学习，才会拓宽自己的科研之路。
“现在越来越感觉自己是一个书呆子，30年的科研思维打磨，生活中比较弱智，只是对科学方面比较敏感，一天不关注科研圈的事情就感觉不舒服。”于是，我们看到一位科学家，沉醉在科研的世界里，追随着科研侠者的梦，单纯地幸福着、努力着。