吴亚轩:用生物方法“征服”小麦赤霉病的本科生

2018-03-16来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:蔡漪铃

8月27日,刚参加完iGEM在福建农林大学召开的中国地区交流会(Conference of China iGEMer Community,CCiC)的吴亚轩马不停蹄赶往中科院下属的上海国家蛋白质科学中心。此行,他希望能摆脱两个月构建不出载体的厄运,将雪腐镰刀菌烯醇(DON)转乙酰化酶基因构建到原核表达载体中,转入大肠杆菌中进行原核表达,并进行相关蛋白的纯化,使大肠杆菌具乙酰化DON毒素的能力。

历经酶切酶转化等一系列步骤,吴亚轩将挑选出的大肠杆菌转化子送到生物公司进行测序。也许真的是因为实验环境的原因,在抵达上海的第四天,他看着电脑中显示的测序结果,知道载体已经基本构建成功了。

其实,这已经是他第二次为了iGEM实验奔赴上海了。

  

“你见过凌晨四点的南农吗?我见过。”

就读于生科基地班的吴亚轩很早便知道了iGEM这项国际大赛。参加了校级比赛后,他从学长学姐口中得知学校正在选拔人员参加即将在美国波士顿举办的“国际基因工程机械设计大赛”。参加国际比赛很厉害、iGEM和SRT相比更考验学生的自主科研能力……考虑了种种因素,吴亚轩抱着试一试的心理,从多名参选同学中脱颖而出,成为预备队员。

南农在近三年均派出队伍赴美参赛并取得两银一金的佳绩,周围人都对这支队伍抱有极高期待。入选的二十几个人围在生科楼E2004天马行空地想一个个课题,然后被队长和教授们一个个PASS掉。“实际上,很多想法并不成熟。”最后,大家决定将“小麦守护者”作为比赛课题,用生物方法防治小麦赤霉病。

敲定课题前,团队对其进行了可行性分析。“评估课题的可行性不是查查资料问问老师就万事大吉了,”内穿红色格子衫,外套红色冲锋衣的吴亚轩健谈而严谨,“大量查阅文献帮助了解哪些基因能降解毒素,与此同时,一些研究过小麦赤霉病的专家向我们提供了一些图片,让我们获知感病小麦的表现性状,更全面地了解实验意义。”

按照规划,实验组分为四步走:感受——降解转乙酰化——抑菌——酵母自杀。

他所在的生科院为团队提供了最好的资源,能优先使用大学生创新实验室,院里的专家教授也常询问课题进展。然而,一间实验室不可能具备实验所需要的全部仪器。

他用“到处借”形容几个月前的科研生活。“质粒是借的,像流式细胞仪、高效液相色谱仪这种高端仪器全靠蹭,等人家用完我再用。”有时做完实验,黎明的第一束光已透过玻璃打在实验台上。

在前期,为了简化实验,提高效率,载体不会直接构建到小麦细胞中而是先导入大肠杆菌以观察能否成功表达。吴亚轩的任务是构建AYT1基因的表达载体。引发小麦赤霉病的雪腐镰刀菌会产生DON毒素,误食毒小麦将对人畜健康造成影响。这种基因编码的酶可将DON毒素的毒性通过转乙酰化降低100倍。

构建载体的过程并不如想象的一帆风顺,每个熬夜做实验的夜里,吴亚轩揉着几乎要合上的双眼盯着培养基的变化,却只能再次证明导入载体的大肠杆菌不能在含有DON毒素的选择培养基上存活。由于没有亲身实验,周围人也说不出个所以然来,只能说你再试试吧。这一试就是两个月,迟迟找不到失败的原因让他有些崩溃,感觉借来的质粒和他开了个大玩笑。

  

征服“任性”了两个月的质粒先生

7月18日,作为生科基地班的一员,他得到了去上海国家蛋白质科学中心实习的机会。团队并未要求成员在暑假留下实验,但大多数人都放弃了50天的超长假期,家在辽宁的吴亚轩也不例外。他把这解释为一种“荣誉感”——“没做完实验好意思回家吗?”在中科院实习的十多天时间里,吴亚轩始终惦记着手上还未完成的任务,毕竟自己的任务在实验的第二步,没有及时完成多少会对后面的实验造成影响。导师黄旲为吴亚轩开了绿灯,允许他使用实验室内的所有仪器,导师带的师姐也常给予他力所能及的帮助,实习过程中的所见所闻拓宽了他的视野,他思考着:以往实验均使用真核生物构建表达载体,既然构建载体的目的是检测酶的效果,改用原核生物的质粒是否能提高实验的成功率呢?

事实证明他是正确的。上海之行,让他意识到蛋白质结晶研究方向的发展前景,而他两次只身赴上海做实验的举动让导师黄旲在惊讶之余对他产生深刻印象。

“我跟他们那边关系还不错,过几天我还要去上海一趟,以后可能会经常去,嘻嘻。”

某天,他在地铁上有感而发:每条早晨,都感受着上海上班一族的辛苦,从岳阳路乘地铁赶到18公里外的国家蛋白质科学中心,然而理应越靠近终点人越少,实际却恰恰相反,很多人同我一样要在郊区工作。

  

一位名叫“薛定猫饿了吗”的UP主

在bilibili网站上,UP主薛定猫饿了吗只上传了一个作品:《2017年南京农业大学iGEM团队课题介绍视频》。视频中,一把小麦被打成匀浆,滴入置有微流控制芯片的涂板上,当小麦赤霉病菌引起的DON和ZEN毒素超标时,便会产生荧光现象……虽然是全英文配音,观众还是能从惟妙惟肖的动画中大致了解课题的大致思路。。

制作宣传片是吴亚轩在临近赴美参赛的日期时接到的任务,他以能者多劳的心态接下这份自己从未接触过的工作。刚开始他也不知如何下手,在朋友建议下制作了200张PPT,在放映模式下使用录播软件进行录制。为了显示更好的效果,他自学了Flash、Ae、Pr等软件,两分多钟的视频,他和其他三个同学用了三个晚上完成。

其中的两个人并非参赛队员,而是院科协的成员,自告奋勇陪吴亚轩熬了三天的夜做小视频。吴亚轩的另一个身份,是院科协主席,在他看来,科协的人际关系较为简单,而科协存在的意义,就是进行科普宣传,帮助大学生拓宽知识面。

“很多人为学时而来,来了却做着自己的事情,让活动发起者寒心,”对于PU上活动仅限生科院同学参加的规定,他这样解释,“一些学术大佬的讲座只要你愿意参加,大门随时敞开。但很多人却把这种珍贵的机会折合成学时计算,外院同学只是没有学时而已,但在讲座上获取的知识是不能和两个PU学时相提并论的。”

在采访进入尾声时,我小心翼翼地问了他一个问题:“当时为什么没有去美国?”

“被拒签了。”

当时,签证官问了他叫什么,英文如何,去美国做什么等问题。在他自我感觉良好地觉得即将能亲眼见到自由女神像的时候,穿着西装的签证官递给他一张白纸,说了声“Sorry”。

被拒签这件事其实对吴亚轩的影响并不大,在他看来其实过程更重要。一路走来,曾经因实验结果深受打击,也被“你再想想”这句话搞得郁闷不已。科研有时就像场赌博,会因挫败心痛不已,但总要抱着由已知探索为未知的积极态度坚持下去。

经过将近一年的努力,南农NAU-CHINA团队于今年11月14日再获“国际基因工程机械设计大赛”金奖,不过吴亚轩对整个课题的完成结果还是不大满意。

“如果课题完成度达到你想要的效果,你觉得这对产品的转化推广有什么意义吗?”我问他。

没想到他一下子兴奋起来,与我分享了构思300多天的课题发展远景。

  

在宁静的午后,几架无人机飞过山岗在绿油油的麦地上空盘旋,摄像头咕噜噜地转动,根据数据库中小麦的图像比对判断所在区域感病小麦的数量。随后,另一拨满载生物抑制剂的无人机飞抵麦地上空,向指定区域喷洒生物抑制剂。本以为适应了多菌灵(抑菌化学药物)就可以放肆侵染小麦的雪腐镰刀菌在叫嚣着“我一定会回来的”后永远闭上了双眼。

秋天,联合收割机开过金色的麦地。采收的小麦在加工前被送入实验室抽检,毒素超标的小麦将送入含有酶的降解设备里,等待“重获新生”。

而这种可降解毒素的酶中,就含有吴亚轩花了两个多月时间导入的基因AYT1。


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