因为一次偶然的发现开启了长达六年的“科研马拉松”，期间一篇论文也没发表。所幸，付出终于有了回报。

11月15日，在导师刘宏涛的带领下，深圳大学在站博士后曾德圣以第一作者的身份在《细胞》发表研究，揭示植物中蓝光受体隐花素CRY2在黑暗条件下，可以与互作蛋白结合，抑制植物根的生长。这一发现挑战了传统观念，提供了对植物光受体功能的全新见解。

从2017年进入中国科学院大学硕博连读到成为深圳大学的博士后，这是曾德圣七年研究生涯里的第一篇文章。在他看来，这个过程虽不易，但却是对自我坚持的最好证明。

曾德圣 受访者供图

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一次偶然的发现，挑战传统观念

2018年11月21日，在一个寻常的午后，曾德圣像往常一样在实验室里开展实验，有一个奇怪的现象引起了他的注意：植物感知蓝光信号的“眼睛”——蓝光受体隐花色素CRY蛋白在黑暗中并不像以往研究提到的“不具备功能”，其功能缺失突变体与对照组存在不同。

科学家们于1993年首次发现拟南芥蓝光受体CRY蛋白。此后，科学家们大多聚焦于CRY蛋白蓝光响应后的活动，并找到了多个蓝光受体如CRY1蛋白、CRY2蛋白和CRY3蛋白等，它们各自具有不同的功能和特性。其中，CRY2蛋白在蓝光下可以促进植物的开花。

“过去，大家都认为，CRY2可以在蓝光下调控植物开花，而在黑暗中则没有功能。然而并非如此。”曾德圣说道，他在敲除了CRY2蛋白的突变体植物中发现，尽管突变体植物的下胚轴长度与野生型没有差异，但在其他方面却存在差异。”

“那时候是我硕博连读的第二年，还是一个‘科研小白’。最开始发现该差异的时候，我的第一反应是自我怀疑，我会想是不是实验设计或实验操作出了差错。”曾德圣回忆道，但在重复了多次实验后，他发现这一现象依然存在。

“这个现象如果能得到解释，绝对是领域的重大突破！”在听到曾德圣的汇报后，刘宏涛难掩兴奋地说。

正是这一次偶然的发现，曾德圣开启了一场长达6年的“科研马拉松”。

在重复实验中找到关键证据

在研究初期，曾德圣面临了诸多挑战。

“这项研究从确定大体研究框架开始到文章的发表花费了五年的时间，其中实验上最困难的还是寻找CRY2黑暗中的互作蛋白。”曾德圣回忆道，研究初期，由于对领域的理解还不够深刻，那时，作为学生的他陷入了将近一年时间的迷茫期。

直到硕博第三年，随着知识积累不断增加，对实验操作越来越熟练，曾德圣利用课题组建立的酵母双杂交筛选互作蛋白的实验体系，成功筛选出了目标蛋白FL1和FL3，这两个蛋白在黑暗中能和CRY2相互作用，而在蓝光下则不能。

“公开的研究显示，这两个蛋白的同源蛋白FKD1与叶脉调控功能有关。由于起初我认为CRY2与叶脉调控功能没有关系，所以当时我并不认为这两个蛋白会参与我们所认为的‘CRY2在黑暗中的功能’”，但在进一步的蛋白相互作用验证实验中，曾德圣发现，尝试过的所有候选蛋白中，仅有FL1和FL3同CRY2的相互作用会被蓝光抑制。

“这也说明，做实验不能被主观意愿阻止去尝试的想法，最重要的还是得勇敢的尝试，要是我当时依靠主观判断忽略掉FL1和FL3，那我的课题很可能会继续无法确定前进的方向。”曾德圣笑道。

曾德圣在实验室观察拟南芥幼苗生长状态 受访者供图

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光形态建成和暗形态建成是植物生长发育过程中的两种重要形态变化，它们分别对应着植物在光照和黑暗环境下的不同生长状态。

“CRY2在黑暗中能同FL蛋白相互作用，抑制其功能活性从而抑制植物的主根伸长，这是暗形态建成中植物根较短的原因。而蓝光下由于CRY2切换为光激发态，不再和FL蛋白相互作用，抑制被解除，功能被释放的FL蛋白此时可以促进根伸长，这便是光形态建成中植物根较长的原因。”曾德圣进一步解释道。

寻找“偏差值”以外的正确答案

“相比起听到论文发表，更让我兴奋的是得到第一轮审稿人意见。”曾德圣回忆道，从6月中旬投稿，到文章上线，总共只花了5个月的时间。

在第一轮审稿环节，审稿人便对研究给出了高度评价，他们认为CRY黑暗中的功能发现在光信号领域具有里程碑式的意义，也让人们重新思考受体的功能模型，起到了引领性的作用。

这项历时6年的科学研究，在曾德圣看来，最关键的“驱动力”是要有再次向难题发起挑战的勇气。“从统计学上来看，实验失败很可能是当下的工作与正确的道路之间存在偏差，这个偏差甚至可以超出3σ值（三倍的标准差值）以外。但通过不断的尝试，增加样本量，即使在3σ值以外，我们还是能有机会寻找到正确的道路。”

“我一直提醒学生们，不能用惯性思维，认为过去大家都是这么想的，我也就这么想，那么可能就不会有创新的发现。”论文通讯作者刘宏涛说道。

曾德圣（右）与导师刘洪涛（左） 受访者供图

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除在人工气候室设置黑暗条件外，大自然中，埋藏在土壤深处的植物根部、生物不透光的组织细胞、地球生命经历的黑夜等都可以作为“黑暗资源”。这项研究通过揭示CRY2在黑暗中的功能，为以后利用“黑暗资源”对农作物生长发育进行调控，提供了理论指导。

“从应用层面来讲，植物要高产，不光要有强的光合作用，还要‘营养高效’，植物在地下吸收营养、吸收水分的能力要强。利用这一成果，通过调控改造植物的根系，让植物更好地吸收营养。”刘宏涛表示。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.10.031