最美科技工作者｜孙蒙祥：从珞珈山到龙文山，赴一场“春华秋实”的约定

2025年初春，年逾花甲的的武汉大学教授孙蒙祥跨越1200公里，从珞珈山奔赴贵州师范大学龙文山。

作为国家杰青、湖北省特级专家，他在植物发育生物学领域早已声名远扬。这次，他选择了一条更为艰难的路：带着武汉大学的帮扶使命，携夫人举家西迁，带团队受聘于贵州师范大学，将科研的根，扎进喀斯特高原。

为兑现承诺，孙蒙祥与其团队致力于将植物生殖发育核心规律的“纸面理论”，转化来解决地方产业种质退化难题。他们把实验室搬到了贵州省各县区的田间地头，年轻的研究生们常年驻扎在简陋的农业工作站，观察作物长势、应对突发虫灾。

贵州师范大学学术副校长、生命科学学院院长孙蒙祥

按下杂交作物退化的“暂停键”

基础理论研究，始终在孙蒙祥科研版图的最核心位置。

植物的根茎叶生长，受环境变化影响很大。但其本质的过程，比如受精、胚胎发生的过程，相对比较保守，不同物种之间生殖的差异，并没有根茎叶发育那么大。

这意味着，只要攻克了植物生殖发育的核心规律，就能打通跨越物种的理论壁垒，找到解决农业共性难题的“金钥匙”。

这把“金钥匙”，最终被用来开启农业生产中一个困扰已久的“世纪难题”：杂交农作物的品质退化。

实际生产中，育种家们往往面临这样的困境：好不容易花费数年培育出的新品种，仅过了三五年，其后代就开始“变味”，产量和品质一代不如一代。

孙蒙祥分析，这是因为杂交后代处于“杂合状态”，一旦种入土地，基因就会像洗牌一样发生性状分离。过去，为了防止这种退化，也为杂交育种的便利，育种学家不得不花费七八年甚至更久的时间反复自交，试图培育出纯合的“自交系”。即便如此，也无法保证每一个基因位点都百分之百纯合。

基于深厚的基础理论研究，孙蒙祥团队为这一难题找到了惊人的“解题模式”。这项突破性的成果，正是近期在国际顶级期刊《Cell》上发表的关于小孢子命运重编程的研究。

“如果我们理解花粉发育过程中细胞命运调控的机制，就可以改变它的细胞命运。”孙蒙祥深入浅出地解释了其中的奥妙。

花粉的前身是单细胞的“小孢子”，正常情况下它会发育成花粉，但如果通过技术手段进行精准干预，就能让它“改道”，转向发育成一个胚胎，进而长成“单倍体植株”。随后，将这个单倍体加倍变成“双单倍体（DH）”，它的每一个基因位点就都是纯合的。

这种方法能够完完整整地把优良遗传特性固定下来，从根本上彻底避免了杂交作物后代的快速退化。

“基础研究是可以解决实际问题的。”孙蒙祥感慨。虽然自然突变和极端高温等环境因素仍可能诱发无法预见的变化，但这种前沿的双单倍体技术能保证作物品种至少在未来10年内，不会出现大幅度的性状滑坡。

孙蒙祥（前排左二）和学生们在实验室里

剥离并研究比发丝还细的卵细胞

孙蒙祥的实验田里，植物是以“百万”为单位来计算的。

除了小麦、水稻这些承载丰收希望的农作物，还有看起来毫不起眼的“模式植物”拟南芥。

这种既不能吃、目前也无直接用途的植物，在实验中有着不可替代的地位。“如同动物研究里的果蝇，是极好的模式生物。”孙蒙祥解释，拟南芥拥有清晰的遗传背景和极其丰富的基础资料储备，用它来做基础研究往往能事半功倍。

孙蒙祥40年的科研长跑，始终聚焦于“植物的有性生殖”。在他眼中，基础理论与田间地头从未有过真正的界限。作物改良、远缘杂交育种，这些关乎粮食安全的操作，最终都要回归到“授粉受精”这一生物学原点。

孙蒙祥（右二）带学生们观察“模式植物”

研究种子，就是研究农业的根基。

当花粉落在柱头上，植物开始孕育胚胎。“精细胞里带了一些什么遗传信息？卵细胞里又有什么？”孙蒙祥试图厘清父母亲本究竟将什么传给了下一代，探究胚胎在发生过程中何时需要调用这些关键信息。

想要窥探这一微观世界的真相，技术门槛极高。

一朵花有雄蕊和雌蕊，相比于藏在花粉里相对容易获取的精细胞，卵细胞更难获取，它深埋在层层植物组织之中。想要把直径仅有100微米（约三分之一根头发丝粗细）的卵细胞完整、鲜活地剥离出来，并且保持其原本的基因表达状态，是一项极大的挑战。

这项探索早在30年前孙蒙祥读博士时就已开始。那个年代，科学家们虽然可以将细胞分离出来，通过染色观察卵细胞和精细胞的形态。但若要应用于分子生物学研究，要求则更高，必须保持细胞原初的活性状态。

“必须在5分钟之内将卵细胞分离取出，然后超低温冻起来。”孙蒙祥团队花了十几年的时间才慢慢建立起这套严苛的技术体系。

他常跟学生们强调其中的利害：“假如你花半个小时才取出来，人工操作带来的胁迫，会改变卵细胞的基因表达谱，那你看到的就很可能是假象。”

这项精密的工作不仅考验智慧，更极度考验心性。

“我招学生，得看他有没有耐心，能不能坐下来花几个小时去干精细的操作。”在孙蒙祥看来，优秀的科研人员必须不怕苦、能坚持。“我带的博士生、研究生，周末几乎都没休息过。”

孙蒙祥在实验室

守护茅台与烟草的“灵魂风味”

“能不能将我们所学、所发现，跟经济发展、农业发展结合在一起？”来到贵州后，孙蒙祥开始思考，如何将植物学研究转化为服务地方经济的实际力量。

孙蒙祥敏锐地将目光投向了贵州的支柱产业：白酒与烟草。

“茅台酒需要高粱、小麦，烟草需要贵州独特的品种。”但他发现，无论是酱香酒专用的“红缨子”高粱，还是贵州省各地大面积种植的烟草，依旧面临着一个共性难题：过去培育出的优良品种在被生产厂家采用多年后，逐渐出现了品质退化。

茅台酒的原料之一“红缨子”高粱

茅台酒的原料之一“红缨子”高粱，孙蒙祥深知其不可替代的历史渊源，“它是一种糯性高粱，并不单单要求产量高。”

孙蒙祥说，北方的高粱虽然产量高且抗病，但茅台酒厂绝不会采用。红缨子的糯性特质，以及必须维持在特定水准的单宁含量，共同构成了茅台酒独特风味的基石。

“单宁苦涩，培育水果品种我们要降低它，但不能把高粱中的单宁弄没了，否则风味尽失。”因此，如何在增加抗性和产量的同时，精准维持这些决定风味的微妙指标，成了育种工作中极为特殊的课题。

同样，烟草换了品种，产品的风味也会变化。

育种不仅要保住主栽品种的抗病性和独特风味，还要针对烟草“取叶不取籽”的特殊需求进行定向改良。

传统种植中，农民需要耗费大量气力打掉烟草的顶尖以防止侧芽疯长抢夺养分。孙蒙祥的团队希望能从育种的源头进行干预，找到抑制顶端优势和侧芽生长的“靶点”，让烟草只长肥厚的大叶子，从而解放人力、提升产量。

“生产方提出目标，我们想办法解决。”孙蒙祥表示，无论是从受精卵环节调控育种，还是寻找侧芽生长的干预位点，他的团队始终坚持问题导向。正如医学上寻找治病的“靶点”，植物育种也需要精准的切入点。

孙蒙祥（左三）与团队成员在田间查看作物长势

除了深耕田间地头的作物育种，孙蒙祥还关注贵州的自然秘境。依托正在申请建立的贵州省生物技术与作物种质创新全省重点实验室，他与团队成员正将“独特资源的收集和利用”作为了核心攻关内容之一，“贵州喀斯特地貌下那些未被发掘的生物资源，是一座亟待开发的巨大宝库。”