高彩霞：植物基因剪刀手

2016年6月21日，英国《自然》杂志发表文章“中国科学之星”，介绍了10位代表中国在国际科学界地位的中国科学家。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员入选。

2016年2月，《麻省理工科技评论》杂志评选出了“2016年全球十大突破技术”，该杂志主编兼出版人杰森·旁汀 (Jason Pontin) 表示：“这10项突破性技术代表了我们认为将在数年内极大影响我们生活的技术进步。”高彩霞研究员及其团队同样名列其中。究竟是怎样的研究成果得到了如此广泛的国际认可？

高彩霞团队研发的CRISPR-Cas9植物基因编辑技术，实现了在不遗留外源DNA的情况下，对植物基因进行精确编辑，且成本低廉，这是在转基因植物技术建立后，植物生物技术又一个里程碑式的突破。在此基础上，高彩霞最早在小麦和水稻等农作物上使用这种简洁的革命性基因编辑技术，创建了抗白粉菌的小麦和具有新性状的水稻，直接证明了该技术不但为植物生命科学研究提供了新方法，而且对于农作物分子育种实践，提高农业生产效率，养活不断增长的世界人口意义重大。 

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。尽管被外界称为是植物CRISPR基因编辑技术的创始人，高彩霞却不满足于此，“基因编辑技术应用在动物或植物上，都是酶来剪切DNA序列，原理没什么不一样。”高老师的朋友悄悄告诉记者，她更加希望利用这个方法在基因功能的探索和应用上，做出原创性且能造福人类的工作。

2014年，高彩霞课题组和中国科学院微生物研究所的邱金龙课题组合作，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。这一系列工作显示，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。 

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。她2016年的行程表满当当的：1月中旬去美国，1月底去比利时，2月初去维也纳，5月访问了美国的4所大学。6月3日刚去了葡萄牙，之后又紧接着要去韩国、日本……行程一直安排到了8月初前往挪威。这些学术交流会议都是高彩霞精挑细选的，她推掉了很多不必要的会，只参加能让她“交流新技术新思路或者会见国际合作伙伴”的会议。《Science》《Nature》《MIT》等科学期刊的记者都打电话采访高彩霞，她很乐意回答。但是，CNN（美国有线电视新闻网）记者邀约高彩霞上电视时，她拒绝了，“科学家不需要作秀，我只想回答科研问题。”

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。” 2014年度朱李月华优秀教师奖、2015年度杜邦青年教授奖……高彩霞认为，“这些都没有用，不会真正改变什么。”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，“你得清楚你处在什么位置，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。”显然她看重的是科学工作上的突破，科学界的认可。高彩霞按照自己的节奏和方式在科研路上前行，她本身就是基因编辑技术的标签，而任何一个奖项或荣誉，都无法成为她的标签。 

快速适应，突破创新

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里工作，后因研究需要，转向了植物基因组编辑和遗传转化技术的研究。

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，不像现在的学生这么有远大志向，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。 

筛选致病基因百里挑一

对高彩霞课题组成员来说，他们不仅是分子育种工作者，更是基因“编辑师”，他们的工作与编辑一样，离不开去芜存菁、精挑细选的范畴。

以一个最寻常的基因编辑实验来说，首先在筛选的500棵植株中，有35棵植株检测到目标基因修饰，而在这35棵植株中，有一棵是3个目标基因同时发生修饰。从五百棵植种中筛选出35棵，再在当中选取一棵，研究人员数百中挑一，过程中困难重重。高彩霞忆述小麦抗白粉病研究课题时称，小麦是六倍体，基因组庞大，有三套基因组，需要同时挑除三个MLO致病基因，从而获得对白粉病具有广谱抗性的小麦材料，她说：“这个机率特别低，这种情况下我们想人为来制造这些机会是很困难的。”

基因组修饰的小麦材料对白粉病已经表现出良好广谱抗性，为小麦抗病基因功能研究及育种新材料和品种培育提供全新思路和技术路线。《自然─生物技术》杂志匿名评审专家，在评审语中写道：“这是一项非常精美的研究成果。” 

来源：根据大公网、中科院大学新闻综合