□ 本报记者 朱子钰 刘一颖
周末人物·中国新闻名专栏
　　“菜食何味最胜？”“春初早韭，秋末晚菘。”
　　菘，是白菜的古称。凭借味道鲜美、营养丰富、易于烹饪，白菜成功躲避了岁月蒙尘。据有关数据统计，白菜的栽培面积和消费量长期位居各类蔬菜前列，被誉为“菜中之王”。
　　在山东农业大学园艺科学与工程学院院长段巧红看来，“菜中之王”有更多可能性——颜色更加斑斓、口感更加丰富，这离不开“神奇的种子”——2017年回国以来，段巧红潜心钻研十字花科蔬菜种质创制和新品种培育。
　　六月的山东农业大学校园，处处可见身着学位服的毕业生留影纪念。6月7日一早，趁着清晨的凉爽，园艺科学与工程学院组织拍摄毕业照，段巧红也和自己“带的”4位硕士、1位博士拍了合影。其实，5个小时前，凌晨1点半，段巧红才从学校离开，最近她正带着团队组织争创国家一流学科的申报材料。　　
21世纪果真是生物学的世纪
　　2024年高考刚刚落幕，有朋友问段巧红，建不建议孩子学农学。
　　“这得看孩子对什么感兴趣。有兴趣，自然乐意学，就能学有所获。”段巧红回忆，当年自己高考报志愿选择生物化学，一是因为当时盛行的一句话——21世纪是生物学的世纪；二是因为高中生物老师讲课生动精彩，“一个小小的细胞都那么有趣好玩”。
　　在兴趣的驱动下，段巧红从四川大学毕业后，放弃本校保研的机会，选择参加研究生统一招考，成功考进北京大学，成为植物生理学家许智宏院士团队的一员，开始研究植物有性生殖。“我当时的研究方向是黄瓜单性花发育，就是研究黄瓜为什么会有雌花和雄花的区别，这是黄瓜重要的农艺性状之一。”
　　段巧红拿下博士学位后，“想出去看看其他国家的生物研究情况”，于是，前往美国马萨诸塞大学做博士后，师从植物有性生殖领域国际知名学者Alice Cheung教授。“这时候我的研究对象发生了变化，是十字花科模式植物拟南芥，研究植物受精机理，这是作物杂交育种的一个重要环节。”段巧红说，这为日后开展同属于十字花科的大白菜育种打下了重要的基础。
　　如何明晰生物学专业本、硕、博、博后阶段的学习目标？段巧红这样建议——
　　本科阶段，多看专业文献、学英语和锻炼身体；
　　硕士阶段，探索专业化研究，深入学习专业知识，掌握科研所需的实验技术和数据分析方法，参与或独立完成一个或多个研究项目，学习如何撰写科学论文和报告；
　　博士阶段，开始独立研究，培养设计实验、分析数据、解释结果等独立开展科研工作的能力，积极大胆创新，多提出新的研究假设和解决方案，尽可能多参加学术会议、研讨会和合作项目，拓宽视野、建立专业网络，开始规划未来的职业道路；
　　博士后阶段，努力成为特定领域的专家，主持研究项目和指导学生，发表高质量的研究成果，建立个人学术声誉，开展跨学科和国际合作，提升团队协作能力，明确职业目标，为成为独立研究员、大学教授或业界科学家作准备。
　　2017年，段巧红回国，来到蔬菜大省山东，并在山东农业大学组建大白菜育种团队，开展蔬菜生殖机理与育种应用工作。“我在美国做博士后期间，参观了美国杜邦先锋公司，接触到十分先进的育种技术，也深刻感受到我们在育种领域开展攻关的必要性和紧迫性。”段巧红说，“学成归国是必然的，又选定了大白菜为育种研究对象，那山东自然最具吸引力”。
　　山东作为大白菜栽培面积最大的省份，白菜品质享誉海内外。“伟哉胶菜青，千里美良田”赞誉的正是产自山东的胶州大白菜。不仅如此，自20世纪50年代开始，山东农业大学教授李家文对大白菜的生长发育周期和生理进行科学研究，系统地阐述了大白菜生长发育和栽培技术的关系，被视为我国大白菜理论研究的奠基者，有“中国大白菜教授”的美誉。
　　“研究大白菜，是李先生传递到我们手中的一面大旗。我们要牢牢扛起大旗，展现山农科研人员的风采。”五年内，段巧红团队三篇科研论文登上国际重量级学术期刊。2020年3月，国际学术期刊《自然》主刊发表团队科研成果，揭示了被子植物阻止多个花粉管进入胚珠的分子机制，在分子与生化水平上解析了被子植物有性生殖机理；时隔仅一年，2021年5月，《当代生物学》在线发表了团队又一科研成果，证实了活性氧是维持大白菜自交不亲和的必需因素，解析了植物抑制自花花粉以防止“近亲婚配”的分子机制；不到两年，2023年1月26日，《自然》发表了团队的最新研究成果——揭示了大白菜等十字花科蔬菜通过调控柱头活性氧水平以维持种间生殖隔离的分子机理，并研发了打破远缘杂交生殖隔离的育种技术，成功获得了大白菜的种间、属间远缘杂交胚，开辟了远缘杂交育种的新思路和新途径。
　　段巧红用身体力行证明，21世纪果真是生物学的世纪。4月28日，第十九届“中国青年女科学家奖”获奖名单揭晓，段巧红成为二十位个人奖得主中唯一一位从事农业育种方面研究的科学家。
大白菜“择偶”自由，来之不易
　　“大白菜实现‘择偶’自由”——去年段巧红团队学术成果发表在《自然》上时，有媒体以此为题进行报道。
　　段巧红笑着说，这个标题很生动。大白菜等十字花科植物大多具有自交不亲和性，是典型的异花授粉作物。“人类近亲生育，后代容易不健康。同样的，为了让后代保持遗传的多样性，更好地繁殖生存，植物也有一套机制防止‘近亲婚配’，这就是自交不亲和性。”
　　段巧红说，自交不亲和育种是非常重要的育种技术之一，科研人员利用这种特性，选育遗传上稳定的自交不亲和系，从而不用去雄就能生产杂交种子。“杂交育种首先要有纯和的自交系，但由于大白菜本身的自交不亲和性，自交繁种效率低下。”得益于段巧红在博士和博后期间对植物有性生殖过程的系统性研究，她带领团队通过实验发现——大白菜柱头在自花花粉的刺激下产生大量具有杀伤力的活性氧，抑制自花花粉生长；而在异花授粉的过程中，柱头活性氧降低，以支持异花花粉的生长。
　　另一方面，远缘杂交育种是种质创新的重要途径，能有效拓宽种质资源遗传范围。由于长期在野外生存进化，野生种具备抗病、抗虫、抗逆等优异基因资源。通过远缘杂交将其导入蔬菜栽培种的基因组，能有效提高蔬菜对病虫害的抗性。
　　“我们进一步发现，雌蕊柱头上高水平活性氧也是生殖隔离的关键因素。通过清除柱头上的活性氧，能有效打破大白菜自交不亲和与远缘杂交生殖隔离，促进自花或远缘花粉的生长。”段巧红说，这样大白菜就可以自由选择“近亲”或是“远亲”进行“婚配”，以此为基础，团队研发出清除柱头活性氧以打破十字花科蔬菜远缘杂交障碍的育种技术，并成功获得大白菜的种间、属间远缘杂交胚。
　　重大科研成果的背后，是团结一致的坚持。段巧红团队成员、博士后杨琳说，初投文章两个月后，收到了审稿人20多页的意见。“当天，整个团队就展开讨论研究，以最快的速度拿出实验设计方案，每天工作时长12小时以上。大家特别团结，哪里需要帮助，哪里就有人顶上，实验结果当天出、当天整理分析，这种携手拼搏的状态一直持续到再次交出论文。”
　　这篇颇具分量的学术论文，署名是段巧红当时团队所有成员。“这是大家共同的心血。大家毫无保留地付出，就应该获得真诚公平的反馈。”段巧红说，自己努力做到“能给团队成员的都给成员”“什么都攥在自己手里，只能自己干。十指成拳，只有激发大家的创新热情，才能每一个环节都是正向的，成果也一定是好的。”
　　作为团队负责人，段巧红还特别提到，要为整个团队制定长期研究规划和目标，这有助于保持研究方向的连贯性和专注性。团队成员要有明确分工，确保每个环节高效运行，同时要密切沟通交流，确保信息时时共享，便于团队及时决策。
科研问题从产业中来
　　国无农不稳，农以种为先。从东汉时期原始的菘到如今的国民蔬菜，口感更佳、品种多样、产量扩大……大白菜走上C位造就国民蔬菜的美誉，离不开育种的力量，育种即为产业发展的源头所在。
　　最开始进行大白菜育种研究时，“服务于产业”的目标浮现在段巧红脑海中，看起来很朴素的想法撬动了巨大能量。“科研问题从产业中来”，段巧红开门见山，向记者说起一直以来的研究思路。
　　农业发展前端依靠理论、技术。培育出新的品种，其实是一个产业链上最接近用户的后端。段巧红注意到，山东省内不乏实力雄厚的育种公司，不过因为育种技术尚不成熟，产业的提质增效还需要进一步改进，育种公司所处的困境在行业内具有典型代表性。这些年，她经常与育种公司交流，了解实际生产中遇到的困难、力图突破的领域，努力用科研成果解决“卡脖子”难题。
　　细心的段巧红从产业端察觉到育种方向的改变：过去大白菜育种重点都放在产量上，科研机构和企业都下了很大的功夫。如今大不一样了，为了培育能够适应不同人群、适合不同生长季节的蔬菜，大家把更多精力放在了品质上。以前大个头大白菜为主流，现在力捧小型化的白菜，价格偏贵的娃娃菜就是其中之一。有的追求维生素C含量高、抗氧化性高、远离农药，其中的佼佼者胶州白菜“蛋黄”“紫玫瑰”，最贵一颗能卖到39元。还有的要求大白菜适应夏天和春天种……攻克这些产业中发现的难题，就应结合不同的育种目标。但假设有些育种问题解决不了，便转化为了产业问题。
　　“从产业问题中提炼出科学问题，再解决它的原理、技术。把这些解决之后，产业生产问题便迎刃而解了。”段巧红解释。既然产量不再是掣肘，大白菜育种新的突破点还在品质上——自交不亲和育种、远缘杂交育种是十字花科蔬菜作物非常重要的育种技术，过去对其调控机制认识不足，许多难题悬而未决。理论上，“撮合”两个毫不相干的新物种，取长补短，可以选育出最优秀的后代。把其他物种的优质基因导入大白菜也是同理，不过其中存在种间隔离的问题，卡住了优异基因资源开发利用的脖子。
　　种间隔离就像一道屏障，段巧红举例，在一个容器中设置隔断，一边放上白水，一边放上盐水，可以一直维持二者的情况。如果抽开隔断，二者产生交流变成了淡盐水，这就是种间隔离起到的作用，不让基因进行交流以各自维持本来性状。
　　“理论研究中，我们发现活性氧在其中起到了关键作用，如果清除活性氧就能打破种间隔离。”段巧红说，到这一步时已经取得了非常大的科学进展——用活性氧清除剂就可让比较远的物种实现基因交互。这一成果是理论到生产的重大突破，对培育优良品种及创新种质资源等功不可没。打破自交不亲和的育种技术目前正在河南省农科院、山东华良种业有限公司进行大田试验
　　“这不过是万里长征的第一步。”段巧红很清醒，爬坡之后下一个难关就在眼前。传统远缘杂交育种是通过广泛测交来选择杂交亲本，但这种方式效率极低甚至为零，生殖隔离阻碍远缘受精，很多时候无法获得远缘杂交胚胎，后续再多补救也是无用功。比如，适应秋冬季节的白菜，不太容易“生病”。如果想在春天、夏天种植白菜，病虫害便成了非常严重的问题。小菜蛾幼虫经常将白菜吃得千疮百孔，面对这种情况，打农药又会担心农药残留。要做到抗虫的远缘杂交，团队想到选用欧洲山芥，高抗小菜蛾、跳甲、甘蓝夜蛾等十字花科寡食性害虫，通过研发打破远缘杂交生殖隔离的育种技术。
　　经过不懈的实验研究，段巧红已经成功获得大白菜与欧洲山芥的远缘杂交胚，有望在后代中选育出抗虫大白菜种质。有了这层突破，白菜的种质资源得到重大进展，还可广泛应用到甘蓝、萝卜、青花菜、花椰菜、油菜等十字花科蔬菜上，为种质资源的创新带来新支点，有效提高我国蔬菜育种的竞争实力。
　　“从理论、技术到应用全产业链，没有前期的理论和技术的突破，后期的产业可应用范围就比较窄。如果我们尽最大能力去拓展这些问题，搞清楚如何将成果运用到其他物种的优质资源，这一成果便更加丰富了。”段巧红说，科研成果得到应用，企业能够提高效率，才是双方共赢。功夫不负有心人，掷地有声的成果回应了段巧红以科研服务产业的初衷，她依旧坚持这一准则，协助育种公司进行育种升级。
　　面向国计民生，服务国家战略需求，尽力解决产业和行业难题。科研的魅力在于发现问题的进程中解决问题。对段巧红来说，创新不是空中楼阁，需要一步一步踏实干。只有把理论发现应用于技术，再到全产业链，从实验室到田间地头，甚至广阔市场，方可结出创新的果实。
就算失败了也是成长
　　早上七点多，走进山东农业大学科技创新大楼8层，段巧红团队的同学们已经坐在这里阅读专业文献，快速进入学习状态。隔壁一间屋子是实验室，几平方米的地方，摆满了各种仪器设备，团队的重大成果皆产生于此，段巧红的办公室就在实验室对面。做实验、写文章，绝大部分时间她都“泡”在这几个地方。
　　35人的科研团队，平均年龄只有27岁，包括博士研究生6人、硕士研究生19人。毋庸置疑，团队带头人担子很重。对课题组的各个课题进行深入了解，准备科研项目申请书，争取资金支持，推动实验室的研究工作……这些事情段巧红无不是亲力亲为。“真诚对待大家，将自己所学倾囊相授。”她说，个人要树立起榜样，为大家创造一个好环境，让成员敢于创新和尝试，
　　培养学生，被段巧红视为重中之重。每次给同学们讲课，段巧红会带大家“建立整体观意识”，从一个整体去了解所学习的细胞学、所做的实验到底有何意义，处于生物学的哪个关键节点？好比盖一栋房子，如果只是闷头搬砖就会觉得很苦，当对所盖房子的整体规划设计有了深入了解之后，便越干越有力量。
　　除了专业知识的传授，段巧红非常注重培养学生思考和解决问题的能力，与学生讨论课题上遇到的困难，更会考虑到具体的细节。“能得到全方面的锻炼很重要。”段巧红会参与不同小组的组会，鼓励学生们在组会上讲报告、聊想法。她观察到，有些同学刚开始怯生生，经过多次锻炼，就能在大家面前落落大方地分享自己的实验进展。　　　　“我经常会给同学们分享我读书时的经历。把眼光聚焦在精彩的世界，就不会总是为了某次的实验失败而耿耿于怀。”段巧红希望学生们能够得到思维的拓展，一有机会就带着他们出差。“这竟是有的同学第一次出省。”在与大家交流时，段巧红惊讶地发现。同时，许多同学也对如此来之不易的机会十分珍惜。
　　杨琳作为段巧红的“开山弟子”之一，几年来，一路见证了团队从“草创阶段”到结出累累硕果。“段老师对科研、实验要求严格，忙起来一周工作80个小时。即便出差在高铁上，也会远程指导学生的项目，与学生随时交流。”杨琳告诉记者。“就算失败了也是成长”，每次做实验遇到困难时，段老师对她的鼓励与指导帮助她走过了一个又一个关卡。
　　进行蔬菜研究，要和时间赛跑。6年前，段巧红团队有了大棚，可以实现大规模种植白菜。白菜长得慢，开花需要三个月，万一实验失败，就要重新花几个月时间等待白菜开花。但实验一年四季不能闲着，为了持续有大白菜花可研究，团队严格按照“大白菜生长时钟”，每三个星期种一批白菜，每次种200多颗。
　　春天是团队最忙的时节，因为白菜花在春天开得最好，是做实验的最佳时期。段巧红会把一些重要的实验放在春天，“大家早上五点多就到大棚了，赶在蜜蜂授粉之前，把标本采集，然后再进行植物实验，比蜜蜂还要勤劳！”同学们的辛苦段巧红看在眼里，每次不忘嘱咐他们在中午的时候多休息一会儿。
　　夏天则是最“难熬”的一段。因为白菜喜凉，不喜夏天，所以从5月底到9月底，大棚里都不能种。团队只能将“作战地”转移到温室，但温室里空间有限，限制多一些。这个时候，段巧红会着重安排学生加强分子生物学、基因克隆等工作的锻炼，帮助同学合理安排分子生化与植物实验的时间。
　　“求学时的经历为我开展蔬菜有性生殖研究奠定了坚实的基础，四位导师不仅培养了我的科学素质，更教会我如何做人做事，这对我培养年轻人有很大的帮助。”段巧红希望把这些宝贵的成长经验分享给年轻人，让他们站在自己的肩膀上取得更大的成功。