近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室教授李林课题组，联合该校杨芳课题组、严建兵课题组，研究构建了玉米第一代多组学整合网络图谱，涉及基因组、转录组、翻译组和蛋白互作组多个遗传层级的200万个网络关系，并利用机器学习方法成功预测了一批重要功能基因, 鉴定出调控玉米开花期等重要性状的分子调控通路。

相关研究成果以“A multi-omics integrative network map of maize”为题在线发表于《自然-遗传学》（Nature Genetics）。

然而，李林教授团队的科研故事则要从一场“沮丧”的经历说起，从沮丧到挫折，再历经曲折和跋涉，他们坚持做“前人没做过的事情”，推陈出新、勇于攀登，走出了一条科研新路子……


“有一种科学叫孤独”

李林教授团队的科研故事要从一场“沮丧”的经历说起。

2010年，李林花了5年时间精细定位并克隆了一个玉米籽粒油份的主效QTL的功能基因，正当他踌躇满志发表成果时，编审告诉他，这个基因已经被人研究过了！

“5年青春，就这样‘交了学费’，现在回想起来都觉得很可惜！”沮丧之余，他开始反思：要是有一种高效而全域性解析相关基因功能的“工具”就好了！

彼时，张启发院士提出一个国际倡议“Rice 2020”，就是要在2020年解析水稻所有基因的功能。但翻阅文献后李林发现，即便到了技术不断迭代焕新的今天，也只有不到10％的水稻基因功能被破解。

“全局水平预测功能基因”“生物网络大数据解析”“人工智能算法”……一些“新潮”概念在李林的脑海闪现……当李林兴奋地向美国导师说出自己的计划时，他却立马得到了否定的答复，原因是“这工作量太大，几乎是不可能完成的任务！”

▲李林教授在实验田（李林教授课题组 供图）

2016年的某一天，作物遗传改良全国重点实验室C204会议室，玉米团队的老师们正在研讨科研方向。刚回国的李林便抛出了一个宏大的、大胆的、系统而富有创新的研究计划，待到他讲出相关实验设计时，在场的师生们一方面比较惊叹，但更多的是“一头雾水”。

“我当时在场，我只能用‘宏伟，气势磅礴，包罗万象’来形容。”朱万超博士回想起来至今印象深刻，别具一格的思维让他产生了浓厚的兴趣，也未免产生一丝“忧虑”。

朱万超的“忧虑”在接下来的岁月中得以印证。这项“前无古人”的实验非“板凳甘坐十年冷”的人不可以堪当。说它难，主要是工作量大、方法需创新、研究周期长、研究成果不可控且遥遥无期。

“这是一场孤独的科研‘马拉松’，”李林坦言。虽然前进道路上一定会充满“荆棘”，但他坚信自己的选择是正确无误的，“一旦确定了这个目标之后就勇往直前！”

“记得那是2017年11月的一天，李老师突然叫住我，问我有没有兴趣加入到这个基因整合网络项目中，当时我正博士一年级，激情澎湃，不假思索便欣然应允！”朱万超回忆道。

对此，李林颇为感怀。2016项目开始，朱万超是在项目最困难的时候加入进来的“一员大将”。


“堆满半个房间的培养皿”

有一种科研叫孤独，也有一种科研叫“天时地利人和”。

2016年刚回国工作的李林在筹建实验室的时候欣喜地发现，自己对门的杨芳老师正从事高通量酵母双杂系统研究，条件成熟，正好可与自己的实验工作“无缝对接”。于是，他们一拍即合，在团队学科带头人严建兵老师的支持下共同推动这项“宏大的项目”。

从此，两个实验室的同学们开启了“串门”模式，“前赴后继”地开展着这项工作。两个实验室的一对男孩和女孩还曾谈恋爱并在论文接收后领证——这是后话，亦是团结互助的一段佳话。

▲课题组的同学们（李林教授课题组 供图）

面对这项工程量巨大的工作，李林和团队几乎是夜以继日、驰而不息的。为此，朱万超还专门“丢掉”了自己以前辛辛苦苦构建起来的酵母菌株与质粒载体，从对门杨芳老师实验室重新挑取最原始的菌株，从头做起、重新实验。

这是一项“剥茧抽丝”的工作，需要足够的耐心：它就像以一个人为中心，找寻一个基因的“家庭关系”“亲属关系”“朋友关系”“工作关系”和“伴侣关系”，还得系统解构这个基因的“社会价值与贡献”……

cDNA制备、酵母建库筛库、质粒提取、高通量测序文库构建……那段时间，钟万顺、朱万超、田鹏、靳齐霄等在实验室加班加点整理实验，整个培养皿堆积如山，足足码放了半个房间！

但辛勤劳动换来的一度只是波折、沮丧和打击。当同学们看到周围实验室做单独一个基因也能出好成果时，他们开始怀疑自己的工作、质疑自己的方向，他们一度变得特别没有自信。从事相关研究工作的孙永浩同学曾在一次组会上莫不忧虑地说：“转录后怎么都扩不出条带，我开始自我怀疑，难道还没开始就要结束？”

“甚至我们在申请课题时也很难获批，因为大家觉得这项工作太难了！”李林说，面对疑惑和不解自己唯有做好解释劝慰工作，“硬着头皮往前钻”。“我心中有这个目标，就必须‘咬定青山不放松’，做科研，就是要做别人想不到、别人做不到的！”

▲融乐的大家庭（李林教授课题组 供图）

时间很快来到2018年，一个重要“主角”的出现加速了科研进展，她就是韩林倩。那年，实验数据搜集已经进入尾声，韩林倩也刚好即将硕士毕业，她准备“帮忙”整理一下就毕业找工作，但随着数据的深度整理，她完全被这庞大而新颖的研究所吸引——她索性留下来从事博士研究工作。

“从那时到2020年10月，我几乎就没休息过了，成天遨游在数据的‘汪洋大海’之中，” 韩林倩说，最惬意的是过年的时候能在导师家包饺子，课题组师生融乐、济济一堂，“等待钟声敲响那一刻！”

韩林倩不是一个人在战斗。因为需要实验数据，田鹏同学2020年初第一时间从家中前往海南调查表型和授粉，要知道那时他还面临毕业压力，但他最终还是很尽责地完成了表型数据，并在海南完成了线上毕业答辩！

在韩林倩回想起来，这就是一幅协同攻关的科研图景！


“做前人没做过的事情”

科学研究总是在曲折中螺旋式掘进。

2020年10月，文章写作完成，团队开启了文章投递之旅。他们投往《自然》杂志，一个月后文章送审后被拒；2021年7月，团队补充实验之后改投《自然-遗传》。

这期间，文章有过20次以上的反复修改，并在2022年11月3日正式接收、12月份最后的时间里得以在线发表。

▲韩林倩同学博士毕业答辩合影（李林教授课题组 供图）

即便改文章的过程，也是集体智慧和团队力量。对于帮助过团队的老师，团队成员如数家珍，严建兵老师、李青老师、李伟夫老师、陈玲玲老师、张伟红老师，因为每到关键期他们都竭尽全力提出真知灼见。

“这一切得益于玉米大团队的共同发展、得益于玉米团队的协同创新，”李林补充道，“这一年，我们团队既有CNS主刊文章，又有好几篇NBT和NG这样的成果，这在世界上都是少有的！”

从他的话语中，能听出自信、更能听得出科技自立自强。

还有很长的坡、很长的坎等待着团队师生去跋涉。“我们提出‘基因组智能设计育种’的革新理念，希望通过基因组、转录组、翻译组以及蛋白组学等水平构建玉米多维网络图谱创建生物育种新范式。”

李林希望这样的研究可以真正做到“顶天立地”，最后可以真正应用到我国生物种业上，为解决我国生物种业的“卡脖子”关键技术提供支撑。

▲李林教授（右一）、杨芳教授（左一）指导学生实验（蒋朝常 摄）

“创新想法、互助合作、坚持不懈是我从中体会到的精神。”韩林倩说，希望这样的精神能够深入到自己以后的科研工作中，“继续做有意义的、有价值的创新工作。”

团队的师生记得很清楚，自己的使命就是紧紧跟随时代的步伐，“做前人没做过的事情！”

成果研究期间，学校成立了交叉科学研究院，以此为平台李林发起了“科研梦工场”，感兴趣的师生可以围绕一个共同的话题进行头脑风暴、开“神仙会”，这样的氛围让李林感觉特别惬意和享受。

因为，真正属于他们的梦想正在或已经在这个“梦工场”中孵化成现实……