2024年4月24日晚7点，国科大“科学前沿进展名家系列讲座”在玉泉路校区礼堂进行。种康院士做了题为“植物细胞感知低温信号网络与分子设计”的学术报告。种康院士是中国科学院院士、国际欧亚科学院院士、中国科学院植物研究所研究员，主要研究水稻感知低温信号分子机制等。他以水稻为例，详细介绍了植物感知低温的相关研究，进而探讨了分子设计育种原理和优势。
为了帮助同学们更好地理解植物细胞在温度感知上的独特之处，种康院士首先简介了动物细胞感知外界温度的过程。他以生动易懂的语言解释了什么是受体，什么是动物细胞中的温度感受器。列举许多生活中的例子—如吃辣和吃薄荷时的感受—让同学们更直观地了解整个温度感知过程。
种康院士指出，研究植物对温度的感知这个课题不仅出于个人兴趣，更是源于对社会问题的关注。低温是限制水稻分布和产量的主要环境因素之一，弄清水稻如何感知并应对低温，才能更好地预防其因寒潮等因素造成的歉收，从而“对症下药”提高产量。
水稻在亚洲的两个亚种—籼稻和粳稻—在性状上存在较大差异，后者相对于前者，对低温的耐受性强许多。如何“借鉴”后者将其优秀性状“移植”到前者身上呢？为解决这一问题，种康院士介绍了解析“性状与基因关系”的三种遗传学研究策略：正向遗传学思路、基因组关联分析(GWAS)思路和反向遗传学思路。为模拟大田种植的真实情况，种康院士实验室自主研发了一套能对水稻苗期和孕穗期进行低温处理的“智能控制装置”。利用GWAS分析，实验室对全球代表性种质资源的基因组进行测序，与中国科学院数学与系统科学研究院的李启寨研究员合作，借助数学算法解决了GWAS分析中籼稻和粳稻低温耐受表型分群问题。这充分说明了学科交叉在生物科学研究中的重要作用。随后，种康院士以驯化选择的COLD11基因为例介绍了其增强水稻耐寒性的具体机制。
讲座中，种康院士还介绍了水稻感知低温信号网络的概念，依次包括膜感知、细胞器应答、代谢应答、防御与发育平衡，并逐一讲述了信号转导网络、细胞膜流动性如何改变感知温度等细节。种康院士例举了许多基因位点，便于同学们更好地理解研究过程。
每一项研究工作都需要缜密的设计，才能得到完整的机制与原理。那么这些理论如何在实践中发挥作用呢？种康院士提到了分子模块设计技术。分子模块设计育种是培育超级品种的变革性技术--展现了从基础理论挖掘，到新技术开发，再到实现产品高效生产的整个流程。种康院士希望未来人工智能等技术能更好地帮助科研工作者实现这一流程。
在讲座后的提问环节中，有同学针对报告中的具体数据提出了疑问，种康院士赞扬该同学具有科学严谨性，解释了数据背后的原理。讲座既充满了丰富的数据、图表和信号通路等专业性知识，又因种康院士生动的讲解而浅显易懂，使同学们对植物尤其是水稻对低温的感知机理以及应用有了更加深刻的理解。（文/刘昱彤 图/李畅）
