《植物發(fā)育及分子生物學》課程自1998年創(chuàng)辦至今，已走過了20個年頭。每年，課程都會邀請植物發(fā)育和分子生物學相關各領域最頂尖的科學家前來授課，為大家講授植物學最前沿的進展，也因此吸引大量來自全國各個高校與科研院所的學生前來學習交流。今年7月14至19日，有近400名學生來到北大的課堂參加為期5天的課程。

Day 1: 林辰濤教授 (福建農林大學林學院教授，博士，博士生導師，加州大學終生教授，基礎林學與蛋白質組學研究中心主任)

課程題目：The Plant Blue-light Receptor Cryptochrome

第一天的課程由林辰濤教授精彩開篇，為大家深入淺出地講授了藍光受體的信號調控機制以及轉錄組與蛋白質組的光反應機制。林辰濤教授心系家鄉(xiāng)建設，于2014年春回到福建省福州市，組建了福建農林大學高水平研究平臺“基礎林學與蛋白質組學研究中心” (BFPC)、美國加州大學洛杉磯分校 - 福建農林大學植物蛋白質組學聯(lián)合研究中心 (UCLA - FAFU Joint Research Center on Plant Proteomics)，并領導組建了福建農林大學海峽聯(lián)合研究院。在課程的開始，林辰濤教授就從在BFPC進行的關于毛竹的一系列研究開始介紹。首先，他從中國的竹文化引入，再從生物學的角度出發(fā)提出了竹子快速生長以及花期控制機制等一些有趣的生物學問題，闡釋了以毛竹作為研究對象的意義。

林辰濤教授作為植物藍光受體Cryptochrome的發(fā)現者之一，長期以來致力于植物藍光受體的分子及光化學特性、生物學功能、及其信號傳遞分子機制的研究，是目前世界上藍光受體及植物光信號傳導研究領域的權威與著名科學家。因此，課程的第二部分便圍繞藍光信號展開。在簡單的回顧了藍光受體Cryptochrome的發(fā)現過程后，林辰濤教授講解了藍光受體的信號調控機制的兩個重要環(huán)節(jié)：一是BIC作為CRYs的suppressor，是如何被發(fā)現以及如何發(fā)揮功能的，闡釋了BIC通過抑制CRYs的dimerization以及與下游功能蛋白的互作從而抑制藍光信號通路的新機制；二是CRYs磷酸化過程的一些最新的發(fā)現。接著，林老師還介紹了他關于轉錄組與蛋白質組的藍光反應機制探索的最新進展。

林老師的幽默和廣博讓同學們對這門課程充滿了興趣，也對后面4天的課程充滿期待。

Day 2:鄧興旺教授 (北京大學現代農學院院長，原美國耶魯大學分子、細胞和發(fā)育生物學系終身教授美國科學院院士) & 朱健康教授 (美國科學院院士，中國科學院上海植物逆境生物學研究中心主任)

課程題目：The Application of Advanced Biotechnology in Agriculture（鄧興旺教授） && Decoding the Epigenetic Language of Life--Dynamic Regulation of DNA Methylation（朱健康教授）

在上午的課程中，鄧老師首先向同學們介紹了雜種優(yōu)勢這一生物學現象，及其在農業(yè)生產上的應用。隨后介紹了“三系法”“二系法”雜交水稻方法背后的生物學原理和實際生產上遇到的一些問題，提出解決植物隱性核雄性不育的繁殖，是形成新一代雜交水稻技術的關鍵。之后鄧老師向同學們介紹了他所帶領的研究團隊，開發(fā)出的第三代雜交育種技術（G3育種技術）所取得的成果、不足和未來研究方向。接下來鄧老師又向大家介紹了目前世界人口的高速增長與傳統(tǒng)農業(yè)技術產量受限之間的矛盾，提出保障糧食安全的根本出路在于發(fā)展現代農業(yè)生物技術，同時向大家耐心介紹了社會上普遍持懷疑態(tài)度的轉基因技術的歷史及原理。

在下午的課程中，朱老師首先向同學們介紹了DNA是遺傳物質的發(fā)現過程以及遺傳信息的傳遞和表觀遺傳的相關背景。接下來朱老師系統(tǒng)地介紹了RdDM途徑介導的DNA甲基化過程，以及利用他們建立的熒光素酶篩選系統(tǒng)篩選到了第一個去甲基化酶ROS1，以及利用蔗糖抑制根長篩選體系篩選到了去甲基化復合體中的其它的組分，從而確立了在擬南芥中至少有兩條獨立的信號通路調控去甲基化過程，同時ROS1自身啟動子的甲基化水平可以作為植物體內甲基化和去甲基化的開關。最后朱老師詳細地介紹了他們在西紅柿中的最新研究成果，研究表明冷處理等可以抑制去甲基化酶ROS1的表達，從而使得控制風味相關的基因高甲基化，進而低表達，使得西紅柿的口感不佳。這一研究具有相當使用的生產應用價值。報告結束后同學們十分興奮與朱老師進行了更多的討論。

Day 3：董娟教授（美國羅格斯大學瓦克斯曼研究所教授）

課程題目：Stem Cell Biology in Plant Development

課程第三天，來自美國羅格斯大學瓦克斯曼研究所的董娟教授，同時也是在這次暑期課程創(chuàng)辦伊始就加入到授課隊伍的老師之一，帶大家走進植物發(fā)育的干細胞生物學。細胞不對稱分裂可以讓發(fā)育因子不對稱分配在兩個子細胞，是干細胞分化成不同細胞類群的重要機制。長久以來的研究表明，動物細胞的不對稱分裂是由一些保守的蛋白通過極化定位而實現的。然而，在植物中并不存在相應的同源極化蛋白，植物的細胞不對稱分裂是如何發(fā)生的，一直是植物發(fā)育生物學領域尚未解決的謎題。董娟教授在美國斯坦福大學從事博士后研究期間，通過擬南芥葉表皮氣孔細胞突變體的遺傳篩選，分離到一個新的基因BASL，首次闡釋了BASL蛋白極化定位介導表皮細胞不對稱分裂的分子機制。此后，董娟教授到羅格斯大學獨立開展研究，繼續(xù)圍繞植物細胞不對稱分裂的科學問題，做出了一系列出色的工作。

上午，董娟教授為大家梳理了植物干細胞研究的歷史，深入淺出地講解了植物干細胞的分裂和維持的分子機制。特別地，通過類比模式動物果蠅中相關的干細胞命運決定研究，強調了不同學科間的相互啟發(fā)和促進作用。

下午，課程主題回到了董娟教授的研究核心領域——植物氣孔細胞的不對稱分裂。董娟教授重點介紹了氣孔細胞發(fā)育進程中3個核心轉錄因子SPCH、MUTE和FAMA的發(fā)現過程和作用機制，并向大家解釋了這些基因名稱的由來。如著名的SPCH（SPECHLESS）基因，意即“無言的”，原因在于擬南芥spch突變體葉表皮不能產生形狀類似嘴巴的氣孔細胞；而FAMA的名稱則來源于希臘神話中的謠言女神，相應的，最初發(fā)現FAMA的突變導致多個畸形非氣孔細胞的出現，寓意“多嘴的”。同時，董娟教授也介紹了她發(fā)現的基因BASL（Breaking  of  Asymmetry  in  the  Stomatal  Lineage）的定名故事，BASL和“Basal”相似，即可以用于描述其蛋白在細胞基部的定位，又暗示其在氣孔細胞發(fā)育中的基礎作用。這些故事激發(fā)了在場同學的興致，為課堂帶來了別樣的趣味。最后，董娟教授介紹了她在植物細胞不對稱分裂機制方面取得的一些新進展。更為重要的是，作為科學研究群體中相對較少的女性科學家，董娟教授分享了她在人生不同階段的心路歷程，鼓勵在場的女同學堅持自己的科學夢想。在董娟教授身上，理性和知性的交融，賦予了這門課程獨特的魅力。

Day 4：胡劍平教授（美國密歇根州立大學教授）

課程題目：Dynamics of Plant Energy Organelles – Chloroplasts, Mitochondria and Peroxisomes

課程第四天，我們迎來了來自Michigan State University的胡劍平老師。胡老師給我們細致地描述了植物能量傳遞過程中的關鍵細胞器：葉綠體、線粒體和過氧化物酶體三者的信息交流過程。在課程中，胡老師首先對于植物細胞器的結構、功能以及演化過程進行了簡要的介紹，之后進入正題，為大家介紹了目前研究細胞器的技術手段。在這些基礎知識的鋪墊下，胡老師深入淺出地介紹了葉綠體、線粒體和過氧化物酶體三者在空間和功能上的密切聯(lián)系以及背后的分子機制。最后，圍繞細胞器的降解以及質量監(jiān)控機制，胡老師與大家分享了最新的研究進展。本次豐富的課程內容為大家描繪了植物這一初級生產者在能量傳遞過程中的分子機制。另外，胡老師在備課過程中的嚴謹認真也感染和激勵了大家。胡老師還為大家展示了她本科時期和同學種在北大校園里的“班樹”。

Day 4：喬紅，助理教授（德克薩斯大學奧斯汀分校）

課程題目：Interplay between Plant Hormone and Chromatin Regulation

到了第五天同學們依舊熱情不減，來自美國德州大學奧斯汀分校的喬紅老師帶領大家走進細胞和分子生物學的世界，主要為大家講述了染色質重塑與激素和壓力源基因表達特異性的建立相關知識。

喬紅老師主要的研究方向是植物在激素信號和脅迫響應過程中，染色質的重塑以及基因表達特異性的建立。喬紅老師在對乙烯信號通路的解析以及乙烯對組蛋白修飾的調控機制的研究中作出了重要的貢獻。 植物激素對于調控植物生長發(fā)育具有重要的作用，通過控制植物激素能夠抑制作物對某些壓力源的敏感性，使作物在壓力條件下獲得更高的產量，來養(yǎng)活世界上日益增長的人口。

喬紅老師特別注重與學生的互動，提出來怎樣確定一個基因的功能等問題，引發(fā)同學們的激烈思考，她活潑開朗不拘小節(jié)，課下也被同學們團團圍住展開討論。通過她的課堂大家拓展了思維，感受到了植物激素的一個微小改變都可能會給農業(yè)生產帶來巨大的進步。

后記

在5天的課程中，同學們不僅聆聽到了植物學研究多個方向最前沿的進展，也領略到了6位老師或幽默或廣博的、各有不同的風姿。盡管這門課已經開設了20年，幾位老師也是多次受邀前來，但每次都會仔細重新備課、加入新的內容和元素，將更多更新、更有趣的工作帶給同學們，他們嚴謹的態(tài)度讓我們對其卓越的科研成果的崇拜之外，又多了一層敬佩之情。也正因如此，每年的課堂上，都會有一些多年來聽課的“老朋友”，他們說每次都能聽到新內容，學到新知識。有趣的是，在學生時代，喬紅老師曾經多次為《植物發(fā)育及分子生物學》暑期課的學員，如今她已站在講臺上，成為我們學習的榜樣，這也激勵著我們在自己的科研生活中不斷努力奮進，做出更加優(yōu)秀的工作。

這門暑期課讓來自全國各個高校與科研院所的同學齊聚一堂學習交流，在北大的一方課堂上便得以了解植物學的國際前沿工作，同時又能聽到老師們對于科研和生活的親身經歷與體悟，可以說正是體現了北大“兼容并包，思想自由”的精神。