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李磊博士:探究植物基因网络调控机制的先行者

2018-01-22 10:18:37  信息来源:北京海外学人中心

  李磊,1974年生,现任北京大学生命科学学院、北大-清华联合生命科学中心研究员,博士生导师。北京大学学士、硕士,美国密歇根州立大学博士,美国耶鲁大学博士后,美国弗吉尼亚大学博士后导师。主要围绕microRNA基因网络的构建和分析,阐明植物如何对内源信号和外源刺激协同应答以实现最优化生长。通过在模式植物拟南芥中整合转录因子染色质免疫沉淀测序数据、基因启动子分析、靶基因谱,构建转录因子、靶基因网络。针对不同的microRNA模块,结合分子遗传学、细胞生物学、基因组学、数学建模等研究手段,解析以microRNA为中心的调控网络,加深和拓展对植物microRNA调控范畴的认知,通过诠释转录、转录后水平基因调控的有机耦合,深入阐明microRNA在植物生长发育与环境适应中广泛而重要的作用。同时结合比较基因组学和分子遗传学,旨在证明将具有多样性的microRNA基因以物种特异的方式整合到基因调控网络之中的机制是植物遗传多态性和表型多样化的一个重要成因,并为生物多样性资源、生物技术在农业上的应用提供新的材料与思路。已在《科学》《自然遗传学》《植物细胞》等刊物发表科学论文与专著40余篇。入选北京市“海聚工程”。

  2014年的国庆节,对李磊来说,意义非凡。他举家从美国回到阔别17年的祖国,回到了他的母校——北京大学,成为生命科学学院的一名研究员。

  回国后,实验室小了,办公环境差了,工作更忙了,还没车没房……但他却没有半句怨言。他笑呵呵地说:“回来不是冲着福利待遇,能回到母校任教一直是我的心愿。现在感觉非常好,院领导非常关心年轻老师,实验楼是以前的太平洋电脑城新改造的,整个4层都归我们做植物研究使用。非常好了!”

  报效祖国

  1997年,23岁的李磊毕业于北京大学生命科学学院,获细胞与遗传学专业学士;手捧毕业证,他似乎感觉自己刚走到这片浩瀚的汪洋大海岸边,前面未知的东西还有很多,很多,他希望继续探究。

  北大学子,在当时都是香饽饽,还没毕业就有一些大机构、大公司前来招募人才,待遇也相当可观。很多同学很快就找到了落脚地。风华正茂的年纪,头顶着金光闪闪的北大光环,无论选择国家科研单位还是央企,都是人人羡慕的白领阶层,甚至能成为某些重大课题的小组成员或带头人,有自己的实验室和科研经费……这一切都充满了诱惑。李磊却无动于衷,他觉得自己还没“吃饱”,探索植物学的漫漫征程才刚刚起步,前面还有更精彩的世界等待他去发现、挖掘。

  李磊选择了继续深造。他想去看看号称世界一流、处处都走在世界前沿的美国这一领域达到了什么水准。当年9月,李磊远渡重洋,走进了美国密歇根州立大学。经过6年的学习,于2003年获遗传学博士学位。好学上进的李磊没有止步,他乘胜追击,又凭优异的成绩进入了美国耶鲁大学进行博士后研究。2007年起执教于美国弗吉尼亚大学生物系,并担任博士生导师。那年,李磊只有33岁。

  旅美17年,李磊始终关注着国内同行业的发展和成果。经常通过电话、邮件等各种途径联系国内同行,永远不变的话题就是生物遗传学。

  祖国在召唤

  在取得骄人成绩的同时,李磊从未忘记祖国对自己的养育之恩,并以实际行动来回报。2010年秋,著名杂交小麦专家、北京农林科学院的赵昌平研究员访问美国,从一个偶然的机会得知李磊团队正在运用基因组学方法研究杂交优势的遗传基础,遂不辞辛苦地赶到弗吉尼亚大学,当面介绍了国内二系杂交小麦的研究与推广现状,描绘了将先进分子遗传学方法应用到杂交小麦中的巨大潜力与广阔前景,并力邀李磊回国发展。2011年起,远在美国的李磊开始担任北京农林科学院客座教授,和北京杂交小麦工程技术研究中心的同事建立了一个合作研究团队。在开展合作研究的同时,他多次回国,运用自身掌握的植物学领域前沿知识与国内发展现状结合,与团队成员进行了深入交流,深受大家欢迎。

  2012年4月,李磊入选北京市“海聚工程”青年项目,被聘为北京市特聘专家。此时的李磊虽在美国有了自己的实验室,也有了宽裕的研究经费,但他回国发展的决心越来越坚定了。夫人同样是北大才子,10多年前,他们比翼双飞远渡重洋去求学,经过多年的打拼,都在各自领域取得了优异的成绩。可以说,终于苦尽甜来,在美国的土地上有了一定的社会地位和经济地位,此时回国,一切又要从头再来。

  “在美国呆了17年,可以说我人生的一半时光都在那里,我也已经适应了那里的一切,我们的实验室也成规模,工作、生活都向着越来越好的方向发展。不过,我从没想过留在美国,我是中国人,根在中国,而当时的生物遗传领域,国内的水平确实离美国还有差异,如果能回来,回到北大,和我们的老师、同学、本行业内的拔尖人才一起攻关,肯定能追上美国的步伐,并有可能超过美国,在世界上都遥遥领先。”李磊永远对未来充满了希望。

  2014年7月,李磊回到了他的母校——北京大学,签下了一纸合同。

  能够回母校执教,回到自己科学梦想的起点,李磊由衷欣慰。

  17年前,青春年少的李磊怀着远大的理想离开北大奔赴美国,17年后,年已40的李磊回来了,不过,岁月并没有在他脸上留下多少痕迹,他还是那么年轻、青春、热情,比起当初,更多了几份睿智、沉稳、大气。

  2014年10月,李磊站上了北京大学生命科学院的讲台,授课群体有硕士研究生、博士研究生,并担任了3名博士后的导师。

  能够成为北京大学生命科学学院研究员、教授,加入北大-清华生命科学联合中心,跻身国内同类研究院所的前列,培养生物学人才、科学研究攻关的前沿阵地的沃土,对李磊而言,英雄——终于找到了用武之地。

  “我一直想回来,前些年一是觉得掌握的知识还不够,二是因为我们夫妻都在求学,而且都非常喜欢自己的专业,博士毕业了就想再攀登一个高峰,看看上面的风景,所以又呆了10年。虽然读书期间一直跟着团队做课题做实验,但你只是其中一员,最大的愿望就是能做一个自己主导的课题,后来,我们都实现了这个愿望。所以,没有遗憾了,在美国,该学的学到了,该尝试的也尝试过了,是时候回国尽力了。”

  惰性也是人的本性,一旦熟悉、融入了周围的一切,这就是你的整个世界,也就懒得折腾了。就在李磊夫妇纠结回与不回时,生物遗传学界泰斗——邓兴旺毅然关闭实验室,回国做贡献的举动深深打动了他,也是促使他刻不容缓回国发展的重要原因。

  “邓兴旺教授在生物学界大名鼎鼎,不仅在中国、美国,世界上所有熟悉该领域的人谁不知道邓兴旺?在国外,他的实验室足够先进,从人员到设备都是一流的,但2014年他很果断地关闭已经运行了22年的实验室,回到祖国,贡献自己的力量。每个炎黄子孙都应该向邓教授学习。我们出国求学,不是为了留在那儿,而是为了汲取他们的精华,学习他们的长处,回来弥补我们自己的短处,这样才能更快地促进我们国家的发展、进步。”李磊如是说。

  自2008年美国爆发金融危机以来,课题经费申请较之前有了难度,一般实验室每年都要上报7、8个甚至10个项目,能批下一两个就不错了。2013年李磊的实验室做一个番茄研究项目,也申请了经费,巧的是就在2014年春天,他决定回国那会儿,竟然批了100万美金的科研经费。如果李磊回国,这笔钱就泡汤了,后来,也确实泡汤了。

  “好多人为我惋惜,我没后悔。虽然国内的科研经费没有那么宽裕,但已经够我们探索未知的科学领域,而且相关部门还积极引导比如哪个方向可以申请哪方面的经费等。”回国后的李磊是满意的,知足的。

  以专长为农业做贡献

  河南——农业大省,那是李磊的故乡,他更明白粮食对老百姓,对一个国家的重要。李磊的主攻方向是以十字花科拟南芥为模式,研究光信息在植物体内的转换和传导机制。专攻对叶绿体基因表达的调控。

  “植物的基因比人还多,比如一粒稻谷就含有4万多个基因,从基因到蛋白质、数量,都需要精心调控。通过对拟南芥的研究,我发现了microRNA基因,这是一种新植物技术,这种技术涉及植物中的基因表达,以增加光合速率以及作物产量。”李磊最大的希望是这种基因能早日应用到小麦、水稻、红薯等农作物中,将会大大增产,促进国家的农业生产。

  在植物遗传学这条路上跋涉了十几年,李磊深感我国农业现状令人担忧,土地种植面积越来越少,产量偏低……国民越来越不接地气,比如城市里的孩子不识别韭菜和小麦,不知道馒头是怎么来的。为了普及这方面知识,李磊面向北大所有专业的学子开了选修课《舌尖上的植物学》,用通俗易懂的语言把一种植物的来龙去脉,比如白菜萝卜是怎么来的,怎么想到吃它、为什么吃它等讲得生动又深刻,深受同学们欢迎。

  中国农业技术的未来该往何处去?这是李磊一直在思考的问题。

  MicroRNA基因如果能够应用到农作物,农业界的历史将会重新改写。在回国后的第一年,他就在权威刊物Plant Cell上发表了一篇microRNA影响植物生长的论文,令世界同行刮目相看。因为他在相关领域做出的成就,早在几年前,PLANT BIOSCIENCE LIMITED,英国John Innes Centre、Sainsbury实验室及生物技术和生物科学研究理事会主动找上门来,希望合作,并代为申请国际专利。经过多次协商,于2016年9月1日订立了合作协议。国内,以北京大学的名义申请国内专利,英国单位申请国际专利。

  付出总有回报

  今年8月17日,2016年国家自然科学基金项目评审结果揭晓,北大-清华生命科学联合中心邓兴旺、瞿礼嘉、李磊获国家自然科学基金创新群体资助。获得资助的项目是邓兴旺教授作为学术带头人主持的“植物细胞伸长的调控机理”,该项目是本年度全国生命科学支持的五个项目之一。作为群体骨干之一的李磊,近年来和他的良师益友们一起在联合中心的大力支持下开展了广泛深入的合作,在植物光形态建成、植物激素以及内外源因子整合调控植物发育领域进行了系统的研究,取得了一系列原创性的研究成果。

  李磊笑言:“现在我们的技术已达到国际领先水平,我们的团队可以说是‘八国联军’,有在国外学习多年的博士毕业后回来做博士后研究,有从澳大利亚回来的,有从美国回来的,也有从加拿大回来的,还有几个外国友人,读了多年遗传学专业,又到北大来做博士博士后。这样的精英,融合了各大先进国家的先进技术,能不领先于世界本行业嘛?”

  李磊相信,不久的将来,植物遗传学这一领域,中国将遥遥领先于世界。

记者手记:

  对于一个学文科又从事了文字工作的人来说,对理工学科是充满了敬畏的,一直觉得理工专业有棱角有定数、不易接近。

  一个秋高气爽的上午,记者如约来到北京大学王克桢楼,一进四楼走廊,过道两边摆放了一台台叫不上名的实验器材,形状有的像洗衣机,有的像铁皮柜、大冰箱。给人的感觉是生冷、坚硬。

  走进李磊教授办公室,却是另外一番天地。不足十平米的小世界里春意盎然,窗台上、办公桌上错落有致地放满了绿萝、兰花……都生机勃勃。与走廊里的单一形成鲜明的对比,但与平易近人、谦和、朴实的李磊教授却极其和谐。

  低调、朴素、谦和、热情是李磊教授给我的第一印象。他的研究方向是植物遗传基因调控,对我来说陌生又遥远。可一旦交谈,这些貌似远在天边的名词立即变成了铁棍山药、小麦、番茄等,既贴近生活又随处可见的农作物。距离一下就拉近了,心里释然,理科专业原来也如此“接地气”,竟然是舌尖上的学科。

撰稿:董海霞

本文选自北京海外学人中心(《俊采星驰》)

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